UT斯達(dá)康3G傳送解決方案
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數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)接入的可移動(dòng)性要求不斷突現(xiàn)，支持高帶寬可移動(dòng)無線數(shù)據(jù)接入的第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3G）浮出水面。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在國際上統(tǒng)稱為IMT-2000，簡稱3G，是國際電信聯(lián)盟(ITU)在1985年提出的工作在2000MHz頻段，預(yù)期在2000年左右商用的系統(tǒng)。3G標(biāo)準(zhǔn)定義了五種技術(shù)，包括WCDMA，cdma2000，TD-SCDMA，UWC-136和DECT。其中WCDMA， cdma2000，TD-SCDMA為主流技術(shù)，主要區(qū)別在空中接口（UU）部分，其余部分的網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)基本相同，因此針對3G的移動(dòng)傳輸網(wǎng)可獨(dú)立進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)。移動(dòng)系統(tǒng)主要分為兩個(gè)層次：無線接入網(wǎng)絡(luò)層（RAN），由無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC/BSC）和基站收發(fā)器（Node B /BTS）組成；核心網(wǎng)絡(luò)層（CN），由移動(dòng)交換中心MSC/VLR、GMSC、SGSN、PDSN、GGSN等設(shè)備組成。
一、GSM/GPRS移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)
由于傳統(tǒng)移動(dòng)運(yùn)營商在建設(shè)3G系統(tǒng)時(shí)必需考慮如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的逐步演進(jìn)和過渡，在規(guī)劃和建設(shè)移動(dòng)傳輸網(wǎng)時(shí)也應(yīng)考慮系統(tǒng)的可延續(xù)性。以中國移動(dòng)為例，在GSM/ GPRS的移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)要提供無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）和移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)（CN）的TDM及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，系統(tǒng)傳送圖見圖1。因此，GSM/GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)主要分為兩個(gè)部分：
（1） 基站到中心節(jié)點(diǎn)的傳輸
在GSM/GPRS系統(tǒng)中，一般BSC與MSC安裝在中心節(jié)點(diǎn)，基站的業(yè)務(wù)直接通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到中心節(jié)點(diǎn)。每個(gè)基站一般為1至2個(gè)E1。傳輸網(wǎng)絡(luò)分為針對基站接入的155/622M接入層傳輸層和針對一定區(qū)域業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚的2.5G匯聚傳輸層。
?。?） 中心節(jié)點(diǎn)間的傳輸
中心節(jié)點(diǎn)包括移動(dòng)交換局、移動(dòng)關(guān)口局、移動(dòng)長途局、移動(dòng)數(shù)據(jù)中心等，包括大量E1電路以及部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，傳輸速率以2.5G/ 10G為主。
二、3G移動(dòng)系統(tǒng)的傳輸要求
2.1 3G移動(dòng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
目前定義的3G系統(tǒng)主要有R99，R4和R5版本，在3GPP R99網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)部分， WCDMA和GSM使用相同的核心網(wǎng)絡(luò)，與GPRS的核心網(wǎng)相似，分為電路交換域（CS）和分組交換域（PS），但 WCDMA的編碼解碼器和MSC在一起，而在GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)中，編碼解碼器和基站控制器在一起。另外，GSM/GPRS采用PCM編碼，而WCDMA采用AMR(自適應(yīng)多速率編碼)。與此同時(shí)，3GPP R99引入了新的無線接入網(wǎng)絡(luò)（UTRAN），其中基站（BS）改造為B節(jié)點(diǎn)（Node B），在將基站控制器（BSC）改造為RNC，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)框架見圖2。
在3GPP R4 網(wǎng)絡(luò)中，核心網(wǎng)的電路交換域（CS）被分成兩層，他們是控制層和連接層?？刂茖又饕刂坪艚械慕?、進(jìn)程的管理、計(jì)費(fèi)等相關(guān)功能。連接層主要用來傳送用戶的數(shù)據(jù)。關(guān)于分組交換域（PS），3GPP R4 和3GPP R99區(qū)別不大。由于分層結(jié)構(gòu)的引入，可以采用新的承載技術(shù)，如ATM、IP來傳輸電路域的語音和信令。由于分組交換域的傳輸是建立在ATM或IP網(wǎng)絡(luò)上，所以，運(yùn)營商可以用同一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)來傳輸所有的業(yè)務(wù)。分層結(jié)構(gòu)引入了幾個(gè)新的接口，如MSC服務(wù)器和MGW(媒體網(wǎng)關(guān))之間的Mc接口，MGW與MGW之間的Nb接口；同樣也引入了新的信令，如：MSC服務(wù)器和MGW之間的GCP(網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議)，MSC服務(wù)器與MSC服務(wù)器之間的BICC(獨(dú)立于承載的連接控制協(xié)議)。而在R5版本中則趨向純IP的網(wǎng)絡(luò)。
2.2 3G移動(dòng)系統(tǒng)的承載技術(shù)
3G網(wǎng)絡(luò)在不同的技術(shù)發(fā)展階段可以采用不同的承載技術(shù)，包括TDM、ATM、IP等。由于3G網(wǎng)絡(luò)主要是針對大容量的數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的流量流向的不確定性，使TDM技術(shù)很難為3G業(yè)務(wù)的承載提供一個(gè)高效可靠的平臺。IP技術(shù)適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，但目前IP技術(shù)無法提供電信級的業(yè)務(wù)質(zhì)量，基于協(xié)議的收斂速度慢，無法滿足語音等高等級業(yè)務(wù)的要求。因此采用純IP的UTRAN和CN還不成熟，在3GPP規(guī)范中已經(jīng)推遲到R5甚至以后的版本中。R99和R4中對UTRAN推薦了ATM技術(shù)，其面向連接的特性可以很好地保證業(yè)務(wù)質(zhì)量，并可發(fā)揮ATM的統(tǒng)計(jì)復(fù)用、QOS保證等優(yōu)勢。
在CN中，由于業(yè)務(wù)已經(jīng)經(jīng)過收斂和匯聚，承載網(wǎng)主要提供TDM/ATM/IP的透傳，可以直接 over SDH/WDM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大容量業(yè)務(wù)傳輸，對部分業(yè)力也可以采用ATM VP-RING或以太共享環(huán)提高帶寬的利用率。移動(dòng)傳輸網(wǎng)的建設(shè)最主要關(guān)心如何提供高效、安全、靈活的UTRAN業(yè)務(wù)的傳輸，其接口為Iu接口，包括：
Iub：RNC與NodeB的之間的物理接口（IMA E1，ATM STM-1）
Iur：RNC和RNC之間的接口（ATM STM-1）
Iu：RNC和CN之間的接口（ATM STM-1/4）
3G系統(tǒng)關(guān)注的傳輸接口詳見圖3。
根據(jù)GSM/GPRS建網(wǎng)模式的順延，RNC與核心網(wǎng)設(shè)備通常安裝在中心節(jié)點(diǎn)中，一般不需要經(jīng)過傳輸網(wǎng)進(jìn)行傳送，另外Iu和Iur接口的業(yè)務(wù)已經(jīng)過RNC的處理和收斂，部分傳輸業(yè)務(wù)可以直接提供透傳處理或ATM VP-RING提高帶寬效率。因此，連接RNC與NodeB的Iub接口是UTRAN傳輸?shù)闹饕獦I(yè)務(wù)。
三、3G移動(dòng)傳輸網(wǎng)的建設(shè)
一種簡單的思路是為UTRAN建設(shè)一套獨(dú)立地ATM網(wǎng)絡(luò)，但ATM交換設(shè)備比較昂貴，而且作為一個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)，實(shí)踐證明了它對其他業(yè)務(wù)并非最佳解決方案。另外，ATM在采用光纖組網(wǎng)時(shí)自愈方面還存在全網(wǎng)連接的自動(dòng)配置和恢復(fù)時(shí)間問題，無法滿足電信級服務(wù)質(zhì)量的要求。
另外，由于Iub可采用IMA E1或ATM STM-1，不同接口的選擇對移動(dòng)傳輸組網(wǎng)的要求也不盡相同，從而使移動(dòng)傳輸組網(wǎng)面臨比較復(fù)雜的局面。Iub可采用的物理接口如下：
?。?） 全部采用IMA E1
RNC側(cè)提供 IMA E1接口與Node-B的IMA E1相連。這種方法在中心RNC需提供大量IMA E1接口，由于IMA機(jī)制的限制，一般需預(yù)留大量E1端口用于Node-B的擴(kuò)容，RNC的投資費(fèi)用很高。雖然對于傳輸系統(tǒng)來說只需要提供簡單的E1電路傳輸，但由于多個(gè)Node-B間的帶寬無法實(shí)現(xiàn)共享，傳輸帶寬需求也很大。
?。?） 全部采用ATM STM-1
RNC和Node-B直接提供基于ATM的STM-1接口代替了多外IMA E1接口。如果采用ATM STM-1透傳，需要大量帶寬，對傳輸網(wǎng)的壓力過大。如果在Node-B直接進(jìn)行業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用，所有Node-B的傳輸節(jié)點(diǎn)要提供ATM STM-1接口，并提供ATM處理，如果傳輸網(wǎng)要承載其它業(yè)務(wù)時(shí)，線路帶寬要求在622M以上，投資費(fèi)用大。另外，由于原有GSM/GPRS基站的傳輸設(shè)備一般只提供E1接口，需要全部要進(jìn)行升級和改造，不利于對原有投資的保護(hù)。
?。?） ATM STM-1與IMA E1混用
RNC提供ATM的STM-1接口而Node-B提供IMA E1接口，則RNC只需提供少量接口，Node-B只需提供IMA E1接口，使網(wǎng)絡(luò)變得簡潔實(shí)用。系統(tǒng)連接圖詳見圖4。
采用這種方法面臨了在RNC與Node-B間必須進(jìn)行ATM信號的處理，實(shí)現(xiàn)IMA E1到ATM STM-1間的轉(zhuǎn)換。一種方法是在RNC側(cè)進(jìn)行處理，在RNC前提供一個(gè)ATM交換機(jī)，IMA E1在ATM交換機(jī)上終結(jié)，并提供STM-1信號進(jìn)入RNC。 該解決方案原理圖見圖5。
這種方式降低了RNC的投資費(fèi)用，在傳輸層只需要進(jìn)行E1傳輸，但是這種方式需要獨(dú)立的ATM設(shè)備，使RNC與Node-B間存在TDM傳輸層和ATM處理層，需要提供獨(dú)立的ATM網(wǎng)管系統(tǒng)，ATM設(shè)備與傳輸設(shè)備間大量的E1/STM-1連接，并且無法解決傳輸帶寬的統(tǒng)計(jì)復(fù)用問題。另外，由于采用的是IMA E1，而IMA E1要求多個(gè)E1接口在ATM交換機(jī)上是連續(xù)的，所以在ATM交換機(jī)上需預(yù)留大量E1端口用于擴(kuò)容。而ATM交換機(jī)本身價(jià)格較高，加上大量的E1連接和預(yù)留接口，使整個(gè)方案變得十分昂貴而難以實(shí)施。
多業(yè)務(wù)傳輸平臺MSTP ( Multi-Service Transport Platform)提供基于SDH的傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺，提供多種業(yè)務(wù)接口和處理能力，靈活地支持ATM、IP、TDM業(yè)務(wù)，為3G運(yùn)營商提供高效的傳輸方案。UT斯達(dá)康公司利用多年提供多種電信解決方案的經(jīng) 驗(yàn)，針對城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，采用創(chuàng)新的體系結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的芯片技術(shù)，成功開發(fā)了基于SDH的新一代系列多業(yè)務(wù)光傳輸產(chǎn)品NetRing系列，涵蓋了從STM-1 、STM-4、 STM-16到 STM-64的所有產(chǎn)品。NetRing在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的多業(yè)務(wù)傳輸能力的同時(shí)，極大提高了設(shè)備集成度，具有很好的性能價(jià)格比，能為城域傳送網(wǎng)建設(shè)的三個(gè)層面(即：核心層、匯聚層和接入層)，提供完整解決方案。
針對3G業(yè)務(wù)的需求，UT斯達(dá)康的MSTP產(chǎn)品NetRing系列提供完善的解決方案。核心網(wǎng)（CN）采用大容量10G MSTP平臺NetRing10000組成核心環(huán)，在UTRAN采用NetRing2500組成2.5G匯聚層，NetRing600組成155M接入層，系統(tǒng)組網(wǎng)見圖6。
移動(dòng)傳輸建設(shè)初期，由于基站數(shù)量少，每個(gè)基站要求的傳輸帶寬小，往往采用一層網(wǎng)絡(luò)，由于數(shù)據(jù)城域網(wǎng)帶寬需求的增長以及3G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施，網(wǎng)絡(luò)分層成為一種必然趨勢。引入?yún)R聚層，可以對一定區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚。引入?yún)R聚層后，接入層的結(jié)構(gòu)會(huì)進(jìn)行一定的變化，原來每個(gè)基站要求的帶寬少，一個(gè)155M環(huán)可以覆蓋多個(gè)基站。由于數(shù)據(jù)城域網(wǎng)和3G大大增加了傳輸帶寬需求，接入層要逐步減少155M環(huán)覆蓋節(jié)點(diǎn)的數(shù)量（通過拆環(huán)實(shí)現(xiàn)）或升級至622M。
由于在接入層采用IMA E1的接口，接入層網(wǎng)絡(luò)只需將Node-B的E1傳送至匯聚層節(jié)點(diǎn)，在匯聚層節(jié)點(diǎn)提供ATM處理。UT斯達(dá)康NetRing2500提供具有ATM交換能力的板卡，對接入層上傳IMA E1電路通過VC-12進(jìn)入ATM處理板卡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用成ATM VC-4，然后經(jīng)匯聚層透明傳輸或經(jīng)ATM VP-RING傳送至RNC節(jié)點(diǎn)，通過STM-1接口與RNC相接，該原理圖詳見圖7。這樣，在全網(wǎng)中只需要通過少量的匯聚節(jié)點(diǎn)提供ATM處理卡可實(shí)現(xiàn)ATM數(shù)據(jù)處理，并且通過在各匯聚結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)帶寬的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，大大提高了帶寬的利用率。
采用UT斯達(dá)康多業(yè)務(wù)傳輸平臺NetRing系列MSTP產(chǎn)品組建3G移動(dòng)傳輸網(wǎng)，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)提供了ATM業(yè)務(wù)接入、處理和傳輸，并且可以同時(shí)為各種其它業(yè)務(wù)提供通用的傳輸平臺。另外，采用MSTP實(shí)現(xiàn)了傳輸與ATM的統(tǒng)一管理，提供靈活的帶寬調(diào)度。在接入層，可以充分利用原有基站的傳輸設(shè)備和E1接口，只需在匯聚層進(jìn)行少量投資，在提供ATM業(yè)務(wù)處理的同時(shí)，利用ATM 的統(tǒng)計(jì)復(fù)用提高帶寬利用率。通過MSTP對原有傳輸網(wǎng)絡(luò)的改造，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為清晰合理，將大大提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和靈活高效的帶寬提供能力。
針對部分Node-B提供ATM STM-1接口的應(yīng)用，在高業(yè)務(wù)區(qū)節(jié)點(diǎn)，通過NetRing600提供ATM STM-1的接入并組成ATM VP-RING上傳至RNC，可采用622M組環(huán)。對于低業(yè)務(wù)區(qū)節(jié)點(diǎn)，NetRing600提供ATM STM-1接入，并轉(zhuǎn)換為IMA E1上傳至匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行ATM業(yè)務(wù)的匯聚，只需采用155M組環(huán)。
三、向純IP的3G移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)
基于純IP網(wǎng)絡(luò)是電信發(fā)展的方向，IP以其簡單高效特點(diǎn)，在電信界被越來越多的關(guān)注。3G的R5及以后的版本趨向以IP為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。UT斯達(dá)康的NetRing系列產(chǎn)品不僅能夠支持IP的接口，還應(yīng)針對不同的業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的QoS的保證。由于目前的以太網(wǎng)技術(shù)是面向無連接，沒有足夠的QoS保證機(jī)制。為了能將真正的QoS引入，需要在以太網(wǎng)和SDH間引入一個(gè)中間的智能適配層來處理IP業(yè)務(wù)的QoS。因此UT斯達(dá)康的NetRing系列產(chǎn)品將逐步引入RPR、MPLS機(jī)制，很好地滿足這一需求。
隨著人們對數(shù)據(jù)接入需求的不斷增長，提供高速無線數(shù)據(jù)接入的3G移動(dòng)通信系統(tǒng)將會(huì)實(shí)施。因此，在建設(shè)傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)充分考慮3G系統(tǒng)的傳輸需求是十分必要的，UT斯達(dá)康MSTP產(chǎn)品NetRing系列以成熟的SDH技術(shù)為基礎(chǔ)，提供IP、ATM等多業(yè)務(wù)處理能力，不但能夠滿足目前GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳輸要求，還能提供完善的低成本的基于ATM承載技術(shù)的3G傳輸解決方案，并能面向基于純IP技術(shù)的R5及以后版本的3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一條通向3G的理解的基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)的遷徙之路，與3G移動(dòng)系統(tǒng)相得益彰。
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