如何建設支持3G的光傳輸網(wǎng)？

  
 
2005年，隨著(zhù)全球電信市場(chǎng)的持續復蘇，國際3G市場(chǎng)保持穩步加速的發(fā)展步伐。目前，3G網(wǎng)絡(luò )建設的準備工作已經(jīng)逐步地進(jìn)入各大運營(yíng)商的議事日程，同時(shí)3G的傳送網(wǎng)絡(luò )如何建設也成為業(yè)界討論的熱點(diǎn)。上海貝爾 阿爾卡特作為一家專(zhuān)業(yè)的端到端光網(wǎng)絡(luò )解決方案提供商，并同時(shí)掌握3G移動(dòng)的核心技術(shù)，對于面向3G的傳送網(wǎng)絡(luò )的建設，在此提出一些建議和思路。 

1. 3G對傳送網(wǎng)絡(luò )的要求 

WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA作為3G的三大主流標準，主要的區別在于空中接口部分，網(wǎng)絡(luò )的邏輯架構基本相同。從傳送層的角度看，三大標準的網(wǎng)絡(luò )結構類(lèi)似，因此各個(gè)標準對傳輸網(wǎng)絡(luò )的要求也類(lèi)似。例如，CDMA2000EV-DO則相當于WCDMAR99版本的規范?？紤]到WCDMA的標準已被全球實(shí)現商用的多個(gè)3G網(wǎng)絡(luò )采用，我們就以該標準為基礎來(lái)分析3G對傳輸網(wǎng)絡(luò )的功能要求。 

對于UTRAN傳輸網(wǎng)的建設，我們最關(guān)心的實(shí)際上是Iub、Iur、Iu三種物理接口，這三種物理接口的類(lèi)型及速率等級直接影響了傳輸網(wǎng)絡(luò )的組網(wǎng)形式。在WCDMAR99或R4規范中，Iub為NodeB和RNC之間的物理接口，在NodeB側主要會(huì )采用E1或IMAE1接口，少量采用ATM 155M接口，在RNC側，采用ATM 155M接口或IMA E1接口；Iur為RNC與RNC之間的接口，接口類(lèi)型為ATM STM-1/4和IMA E1接口；Iu為RNC和CN（核心網(wǎng)絡(luò )）之間的接口，主要會(huì )采用ATM STM-1/4接口，特殊情況下也用IMA E1接口。 

3G作為傳輸網(wǎng)的一種業(yè)務(wù)網(wǎng)，就WCDMA網(wǎng)絡(luò )設備在傳輸網(wǎng)絡(luò )上的配置位置來(lái)看，3G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )主要依靠光傳送網(wǎng)來(lái)提供傳輸支撐。從組網(wǎng)結構上看，光傳送網(wǎng)由三層結構組成，即接入層、匯聚層、核心層。由于RNC和MSCServer、MGW的數量接近并常常位于同一機房，在傳輸組網(wǎng)時(shí)可將RNC和MSC統一規劃到城域傳輸網(wǎng)的核心層。核心層承擔RNC、MSCServer、MGW、GMSC、SGSN、GGSN間的傳輸。接入層傳輸網(wǎng)絡(luò )主要完成基站NodeB與基站控制器RNC之間業(yè)務(wù)的接入和傳送功能。由于Node B通常很分散，由Node B到RNC間的傳輸常常需要經(jīng)過(guò)接入和匯聚兩層網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)為實(shí)現對Node B的流量進(jìn)行統計復用和匯聚來(lái)提高傳輸帶寬利用率并降低對RNC端口支撐能力的過(guò)高要求，在UTRAN傳輸網(wǎng)絡(luò )中往往需要對3G業(yè)務(wù)進(jìn)行基于A(yíng)TM／IP的匯聚。 

 

面向3G的傳送網(wǎng)絡(luò )結構 

2. 3G 骨干傳輸網(wǎng)絡(luò )的建網(wǎng)策略 

3G骨干傳輸要解決省內各地市、各省間SGSN的連接，MSCServer、MSG之間的連接，主要考慮將SDH或DWDM作為傳輸手段。WCDMAR4規范在核心網(wǎng)的分組域和電路域上可以采用同一個(gè)基于IP包的承載網(wǎng)，對外出GE接口，可以通過(guò)MSTP的GE接口接入SDH/ASON網(wǎng)絡(luò )，或通過(guò)TMUX/OTU的GE接口接入WDM網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸。 

WCDMAR4規范的核心承載網(wǎng)將會(huì )主要基于IP。IP核心路由器的擴展性和成本以及可用性都是需要考慮的問(wèn)題。與傳統的IP網(wǎng)絡(luò )承載解決方案比較，采用OXC構建數據業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)可以節省約30%的設備綜合投資，并大大提升業(yè)務(wù)性能。傳統的IP網(wǎng)構建方案是將數據網(wǎng)分級，使用IPOVERWDM或IP OVER FIBER在路由器之間直接提供一根光纖或一個(gè)波長(cháng)。該方案中IP分組包的源和宿之間需要多臺路由器轉接，導致產(chǎn)生大量的直通業(yè)務(wù)，即不在本地上下而直接中轉的業(yè)務(wù)。直通業(yè)務(wù)能占到一臺核心路由器總處理容量的60%，導致大量的額外成本，即使最大容量的核心路由器也很快會(huì )面臨擴容的問(wèn)題。目前IP路由器的擴容使用堆簇（cluster）方式，同一地點(diǎn)的設備互連代價(jià)昂貴，且往往導致網(wǎng)絡(luò )內部阻塞。今后，為更好地支持VoIP、IPTV等實(shí)時(shí)IP業(yè)務(wù)，也要求數據網(wǎng)改善業(yè)務(wù)質(zhì)量。 

考慮到同樣的I/O端口核心路由器的市場(chǎng)價(jià)是SDH設備的5倍，建議使用光交叉機來(lái)傳送IP直通業(yè)務(wù)以提高效率，而IP路由器則專(zhuān)注于3層處理功能。光交叉機內置的數據接口和數據處理功能可以高效地處理直通業(yè)務(wù)，大大減輕了IP路由器業(yè)務(wù)處理容量和擴容的壓力，從而降低了總體投資成本。OXC所構建的網(wǎng)狀網(wǎng)具備強大的網(wǎng)絡(luò )生存性，可以大大提升核心數據網(wǎng)的業(yè)務(wù)質(zhì)量。 

此外，3G移動(dòng)業(yè)務(wù)的開(kāi)展將改變運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )設施。E1及STM1/16的數量會(huì )翻翻，特別是在匯聚、資源共享及和其他運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )互通的網(wǎng)關(guān)/核心節點(diǎn)?，F在的手工操作數字配線(xiàn)架是以不靈活和昂貴的方式來(lái)操作傳輸資源。如果在核心節點(diǎn)引入靈活的自動(dòng)交換設備OXC組建智能光網(wǎng)絡(luò )ASON，將會(huì )顯著(zhù)地提高網(wǎng)絡(luò )生存性，減少在彈性業(yè)務(wù)提供、設備維護和租用線(xiàn)路方面的成本，并提供光虛擬專(zhuān)網(wǎng)等新業(yè)務(wù)。 

3. 3G UTRAN傳輸網(wǎng)絡(luò )的建網(wǎng)策略 

3GUTRAN傳輸網(wǎng)絡(luò )需要解決從NodeB到RNC的連接，主要考慮采用基于SDH的MSTP作為傳輸手段，這不但可以滿(mǎn)足3G傳輸接口逐漸向IP接口演化的趨勢，而且在目前情形下提高帶寬利用率并減輕RNC等節點(diǎn)的接口負擔。3G對傳輸網(wǎng)絡(luò )的要求，不僅僅在于比2G業(yè)務(wù)需求多幾個(gè)2M，更重要的是，傳送的內容已經(jīng)完全不同，由以前的固定時(shí)隙的TDM格式變?yōu)榉纸M的ATM格式（R99或R4規范）。通常而言，將無(wú)線(xiàn)控制平面和傳輸控制平面的各種控制信令承載以AAL5格式進(jìn)行適配，而將傳輸用戶(hù)平面的數據和信令以AAL2格式進(jìn)行適配，所以在物理層上最后傳輸的數據格式都成為了ATM信元。 

由于3G的UTRAN節點(diǎn)設備提供的傳輸接口為ATM信元，因此，在NodeB到RNC的業(yè)務(wù)傳輸過(guò)程中，是否在光傳輸網(wǎng)環(huán)節上具備ATM的處理功能成為目前3G光傳輸網(wǎng)的一個(gè)熱點(diǎn)和富有爭議的問(wèn)題。我們建議在網(wǎng)絡(luò )建設初期，鑒于3G的業(yè)務(wù)量占網(wǎng)絡(luò )整體業(yè)務(wù)量的比例較小，將NodeB的IMA E1業(yè)務(wù)在接入層不做任何處理，直接透傳進(jìn)入匯聚層的RNC側的匯聚節點(diǎn)，由匯聚傳輸節點(diǎn)內置的ATM卡實(shí)現對Node B的IMA E1流量進(jìn)行統計復用和匯聚，來(lái)提高傳輸帶寬利用率并降低對RNC端口能力的過(guò)高要求。在網(wǎng)絡(luò )發(fā)展到中期以后，隨著(zhù)接入層中Node B的數量的增多，考慮在相關(guān)的匯聚節點(diǎn)甚至接入節點(diǎn)處設置ATM交換板卡對IMA E1業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚歸并，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )帶寬利用率。例如，傳輸匯聚節點(diǎn)通過(guò)內置具有IMA ATM交換能力的板卡對來(lái)自多個(gè)Node B IMA E1電路進(jìn)行匯聚處理，業(yè)務(wù)通過(guò)VC-12進(jìn)入ATM處理板卡，進(jìn)行統計復用匯聚成ATM VC-4通過(guò)匯聚網(wǎng)絡(luò )傳送到RNC側，然后通過(guò)RNC側的ATM交換板卡在VC-4層面對業(yè)務(wù)進(jìn)一步做統計復用后傳送至RNC節點(diǎn)，以減少RNC的STM-1的接口數量。這樣，在UTRAN傳輸網(wǎng)絡(luò )中通過(guò)不同網(wǎng)絡(luò )層面的ATM業(yè)務(wù)統計復用，提高了帶寬的利用率。 

對于網(wǎng)絡(luò )的容量，在3G網(wǎng)絡(luò )建設初期，接入環(huán)的容量以STM-1為主，部分業(yè)務(wù)密集地區可考慮STM-4的環(huán)路容量，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )中3G業(yè)務(wù)和數據業(yè)務(wù)容量的發(fā)展，接入環(huán)需要擴展到STM-4的容量，此時(shí)可考慮新建部分接入環(huán)或擴容原有的接入環(huán)。關(guān)于網(wǎng)絡(luò )的匯聚層，匯聚環(huán)的容量考慮STM-16/STM-64為主，此外，由于需要匯聚接入環(huán)和其它匯聚點(diǎn)傳送來(lái)的大量的低階VC12業(yè)務(wù)，同時(shí)需要處理本地的業(yè)務(wù)網(wǎng)元如BSC/MSC/RNC等向骨干層傳送的跨環(huán)業(yè)務(wù)，所以具備較大的低階交叉能力至關(guān)重要。提高匯聚節點(diǎn)的低階VC12交叉能力，對業(yè)務(wù)進(jìn)行疏導和匯聚，能充分提高網(wǎng)絡(luò )群路的VC填充效率，降低網(wǎng)絡(luò )群路容量，提高骨干網(wǎng)內業(yè)務(wù)調配效率，改善業(yè)務(wù)保護環(huán)境，減少全網(wǎng)投資。例如，如果匯聚節點(diǎn)的群落業(yè)務(wù)容量為128個(gè)等效VC4，以70％填充效率為最高理想值，從該匯聚節點(diǎn)下屬的接入環(huán)和其它匯聚節點(diǎn)上來(lái)的離散的各級業(yè)務(wù)超過(guò)183個(gè)等效VC4，設在3G業(yè)務(wù)中80％為VC12級別，考慮其中50％的VC12被復用在VC4中進(jìn)行交叉連接，計算結果為：進(jìn)入該匯聚節點(diǎn)的VC12業(yè)務(wù)數量為75個(gè)等效VC4。在環(huán)網(wǎng)結構下，業(yè)務(wù)保護對交叉連接能力要求等于業(yè)務(wù)量本身，即采用環(huán)網(wǎng)方式，匯聚核心節點(diǎn)低階VC12交叉連接能力應不低于150個(gè)等效VC4。 

4. 結語(yǔ) 

關(guān)于面向3G的傳輸網(wǎng)絡(luò )，我們認為在核心網(wǎng)絡(luò )中ASON和WDM技術(shù)將大有用武之地。在UTRAN網(wǎng)絡(luò )中，MSTP是建網(wǎng)的首選技術(shù)。這是因為，MSTP可實(shí)現多種業(yè)務(wù)在統一傳輸平臺的傳送，可通過(guò)靈活地配置相關(guān)模塊，滿(mǎn)足3G多種信號的傳輸要求，并隨著(zhù)3G業(yè)務(wù)同步演進(jìn)，優(yōu)越性不言而喻。3G的R5及以后的版本趨向以IP為基礎的系統。在核心網(wǎng)絡(luò )層面，引入ASON和WDM有助于提高核心網(wǎng)元業(yè)務(wù)直達路由，并且極大地提高了網(wǎng)絡(luò )的安全性。上海貝爾阿爾卡特具有全系列的光網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品和完善的面向3G的承載網(wǎng)解決方案，致力為中國的3G建設貢獻力量。(