3G传输网络的规划建设策略

admin

摘要　在开展3G网络部署工作的同时，3G业务的传送也逐渐成为移动运营商建设传输网时关注的重点。3G网络及业务的固有特点决定了其承载传输网的特殊需求，因此搭建与3G网络配套的基础传输网是3G网络建设的重要步骤。文章在分析3G网络特点和3G对传输网络新要求的基础上，阐述了3G传输网的几种解决方案和网络资源容量需求的规划策略。
1、引言
　　3G代表了移动通信的未来发展方向，是移动用户和移动业务发展的必然趋势，因此如何与即将开展的大规模3G传输网络建设相结合，如何为3G业务提供更好的传送通道，已经成为当前需要重点考虑的问题。从光网络的发展趋势来看，在光传送网中引入控制平面，通过ASON来快速提供业务，并实现业务的端到端调度和保护，将是3G传输发展的重要方向。从业务需求来看，在3G中将是多种业务并存发展，尤其是高速数据将占较大的比重，数据业务流量流向的不确定性和复杂性使TDM技术很难为3G业务的承载提供一个高效可靠的平台。ATM技术可以很好地支持分组业务，但传输TDM业务成本高且3G系统本身便具备ATM交换功能；IP技术虽然适合数据业务的需求，但QoS等问题一直没有得到完善的解决，无法满足高等级业务的需求。于是以SDH为基础，可以实现TDM/ATM/IP综合业务的统一传送的MSTP技术将肩负起3G网络传输的重任。
2、3G网络的特征与传输网
　　3G网络与传输网相关的特性主要表现在以下几个方面：

图1　UMTS网络单元构成示意图

　　（1）3G网络架构
　　3G网络包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三种网络制式，由无线接入网络（RAN）和核心网络（CN）组成。其中，RAN用于处理所有与无线有关的功能，而CN则处理3G系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能，CN从逻辑上可分为电路交换域（CS）和分组交换域（PS）。UTRAN、CN与用户设备（UE）一起构成了整个无线系统。
　　从图1所示的UMTS结构可以看出，3G网络分为核心网和接入网，这也是建设3G传输网络的一个重要前提。原有的2G传输网络主要是作为话音的配套网络，体现出分层建设的特点：骨干层传输设备常常位于网络的骨干或核心节点，具有大容量的业务调度功能，强调业务的中继和传送能力；接八层传输设备覆盖在城域的各热点地区，完成业务的接入，体现出低成本、业务处理能力弱的特点；汇聚层设备连接骨干层和接入层，完成MADM之间的业务整合和汇聚功能。这种金字塔型的传输网络模型也是3G业务网络所需的，同时为移动网络的平滑演进创造了客观条件。
　　（2）基于分组技术
　　3G网络的另一个主要特点是支持宽带数据业务，它采用了基于分组的网络技术。虽然TDM在电路域的演进过程中还是作为可选的方案存在，但最终3G网络必将发展成为支持多媒体业务的分组网。
　　目前，现有成熟的3G设备基本上都基于ATM平台，基站（BTS或Node B）与基站控制器（BSC或RNC）之间常常通过IMA（ATM反向复用技术）后的E1通道连接，由于基站控制器的容量往大型化发展，它与基站之间的连接将通过城域网的接入层和汇聚层，这是建设城域网必须考虑的主体内容。基站控制器与核心网之间常常通过ATM STM-1或STM-4连接，由骨干传输网连接，一般不对业务进行汇聚处理，而仅仅提供大颗粒通道透明传送。核心网电路域和分组域内部的业务传送还涉及到干线传输，由于分组域的接口主要采用的是GE/FE/POS接口，因此传输设备必须能够提供相应的接口适配能力。传输组网必须考虑与上述接口的对接关系，在保证话音和数据业务实时传输的同时，综合考虑网络的安全性和可靠性，通过环网保护机制对业务进行保护，并考虑组网效率，使传输带宽利用率最大化。
3、3G传输网络解决方案
　　随着3G业务的增加，网络的业务内容和节点功能也将会有大的发展，这无疑也给传输网络提出了要求，3G传输的内容主要是承载RNC与Node B之间的业务传输，由于3G无线设备都集成了IMA功能，现阶段3G基站接入业务将主要是E1从骨干层到接入层透明传输，现网上存在一定E1带宽余量的传输网实现起来都没有什么问题。
　　理论上，采用ATM技术建设新的ATM传输网也可完成3G业务的传输。但是，从技术上看，3G无线设备已经具有强大的ATM交换能力，如果再用ATM设备来完成传输，则会造成功能上的重叠。从发展的眼光来看，目前新的ATM网络建设将逐渐停滞，适应多种业务传输的需求所带来的成本持续居高不下，为3G业务配套来新建ATM传输网是不现实的。而采用MSTP平台构造完整的基础传输网，可实现传输网与业务网的分离，网络层次清晰，管理运营方便简捷，对实现3G业务的传送更具优势。图2是3G传输网络分层示意图（以WCDMA R99/R4为例，CDMA2000类似）。

图2　3G传输网络分层结构

　　从组网结构上看，3G传输网分为接入传输网络和核心传输网络。移动终端到基站的通信通过空中接口完成，不需要传输网络考虑。可将RNC和MSC统一规划到核心传输网络，承担RNC、MSC、GMSC、SGSN、GGSN间的传输。接入传输网络主要完成基站与基站控制器之间的业务的接入和传送功能。由于NodeB通常很分散，由Node B到RNC间的传输一般需要经过接入和汇聚两层网络。Iub接口的传输需求是3G网络传输需求中最复杂而又最重要的部分，RNC与Node B间的接入传输层面临数据业务处理和传输带宽两个问题。借助MSTP+IMA功能，在汇聚传输节点处将E1→ATM STM-1接口。借助MSTP设备良好的扩展能力和多业务支持能力，传送网络B平面能够满足3G和城域数据业务的发展需求。基站到基站控制器之间为汇聚型业务，两者之间的传输组网方式可灵活选择环形、星型、链型或树型。
　　对于3G传输网络的构建，建议推荐采用MSTP技术。因为MSTP兼容SDH网络IMA E1电路的同时，也可提供多种业务接口和处理能力，可根据网络的发展来动态调整ATM、IP、TDM网络的容量，为运营商提供高效的传输方案，很好地适应3G技术的无缝演进，具体体现在：
　　MSTP平台兼容SDH技术，可与SDH网络组成统一的基础传输网络平台，既可保护原有的网络投资，又实现了统一管理和维护。MSTP平台除满足3G业务的传送要求之外，还能同时传送2G和数据业务，并可开展大客户专线业务和OVPN增值业务，充分体现资源网的价值。MSTP支持VP-Ring、IMA转换、RPR等ATM和IP的处理技术，VP-Ring和RPR技术可完成统计复用、流量控制、路由保护等功能，提高了3G业务在传输网的带宽利用率，而IMA转换能够完成业务的汇聚和接口适配，作为传输组网的补充方案。MSTP设备还支持MPLS技术，对未来以IP方式承载的3G业务传输提供有力支持。可以说，针对3G无线网络面向宽带数据的特性，MSTP具有完善的可升级解决方案，可充分利用传输带宽和QoS，提供对动态数据业务的支持。在组网的过程中，MSTP设备还可根据3G各阶段业务量的大小灵活地配置相应的TDM/ATM/IP模块，根据业务从小容量到大容量，从多种业务并存到全分组业务的趋势平滑过渡，实现边投资边受益的建网原则，降低成本。
　　3G网络相对2G网络，为用户带来的主要是在享受数据业务服务上的差别。从传输网络角度看，3G对传输网络的影响最大的也最主要的是在数据业务。如果考虑到数据业务从无到有，从小到大，传输网络将会面临着从低容量、小颗粒、简单结构需求到高容量、大颗粒、复杂结构需求的变化，而同时传输网络不可能像业务网络那样根据用户的增加进行简单的容量增加，往往需要在初期规划出中远期数据业务的承载，初期规划的弹性和对未来数据业务的支持将成为3G传输解决方案或者3G传输网络规划的精髓。因此，目前传输网络接入层以及汇聚层的基本结构不需要变化，接入层设备（主要是SDH）可以不作变动，但对目前的汇聚层和骨干层进行一定的调整是肯定有必要的。根据3G的发展，适合采用MSTP技术以应对3G的业务需求，3G本地传输网的组网方案近期可以采用IMA 2M透明传输+通道化155M，以后有需要时可以通过软件升级转换成汇聚层ATM共享+接入层IMA透明传输。
4、3G传输网络资源容量规划
　　（1）3G网络的接口类型和传输需求
　　3G作为传输网的一种业务网，其接入网络主要依赖城域传输网来提供传输支撑。对于传输网的建设，最关心的实际上是Iub、Iur、Iu三种物理接口，这三种物理接口的类型及速率等级直接影响了城域网的组网形式。其中Iu主要需要ATM STM-1/4接口；关口局之间的传输主要是MSC和PSTN及ISDN之间的电路域传输需求和GGSN与Internet关口局之间分组域传输需求。电路域为若干个E1和STM-1的TDM电路，分组域为的传输需求为ATM的STM-1/4和高端路由器所需的STM-1/4的POS（IP over SDH）口，以及FE、GE接口；不同CN之间的传输需求主要会采用ATM 155接口。而在3G接入网，R99或R4版本中的Iub为Node B和RNC之间的物理接口，在Node B侧主要会采用ATM的反向复用（IMA）E1接口，少量采用ATM 155M接口，在RNC侧采用ATM 155M接口。
　　（2）3G网络的传输容量需求分析
　　3G传输的带宽流量计算是较为复杂的问题，主要牵涉到用户数目、用户的话务量、基站的覆盖密度，以及数据业务的发展趋势。在进行传输网的规划时，还应该考虑传输网的利用率，如果初期规划过大，投资很难收回；如果规划过小，则传输网络将被迫进行频繁升级。虽然通过与GSM网络的业务对比，可以对3G传输的带宽流量进行初步的估计，但网络建设时则要按照话务模型和业务量进行详细计算。表1是GSM与3G基站容量对比：

表1　GSM与3G基站容量对比

<div align="center">

基　站	语音信道数（个）	E1数（个）	用户数（个）             （收敛比1:20）
GSM（最大配置12通道）	96	1	1920
3G（3×1基站）	150（等效）	1～2	3000