3G移動(dòng)基站回傳：MSTP將會(huì )向PTN演進(jìn)
加入技術(shù)交流群
移動(dòng)通信業(yè)務(wù)一直以來(lái)都是運營(yíng)商業(yè)務(wù)發(fā)展的重點(diǎn)，基站的無(wú)線(xiàn)回程(MobileBackhualing)的傳輸承載網(wǎng)絡(luò )對于移動(dòng)業(yè)務(wù)起著(zhù)重要的支撐和保障作用。
目前在2G/2.xG移動(dòng)通信網(wǎng)(GSM/GPRS/EDGE)中，中國移動(dòng)為基站回傳的語(yǔ)音和數據業(yè)務(wù)提供承載的主要是基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺——MSTP技術(shù)。其中，BTS基站一般使用2M的TDM接口，基站控制器BSC為2M或STM-1的TDM接口，MSC/GMSC則提供STM-N或2M的TDM接口，SGSN/GGSN提供STM-N的POS接口。對于局間中繼業(yè)務(wù)，各節點(diǎn)業(yè)務(wù)量較大，業(yè)務(wù)顆粒一般為2M、155M、622M或FE/GE；對于BTS到BSC間業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)流向集中，各節點(diǎn)業(yè)務(wù)量小，業(yè)務(wù)顆粒主要為2M。
中國移動(dòng)承載2G/2.xG基站回傳業(yè)務(wù)的城域傳送網(wǎng)在邏輯上可以分為三個(gè)層次：核心層、匯聚層和接入層，如圖1所示。主干節點(diǎn)由交換局、關(guān)口局、長(cháng)途局、數據中心節點(diǎn)組成，形成核心層；一般采用城域WDM或10G/2.5G的SDH設備組建環(huán)網(wǎng)(個(gè)別地區采用網(wǎng)狀網(wǎng))。匯聚節點(diǎn)由重要局站、數據匯聚點(diǎn)組成，形成匯聚層；以2.5G的SDH/MSTP設備為主，輔以少量的622M/155M的SDH/MSTP設備，組建環(huán)網(wǎng)(采用復用段保護方式)，環(huán)上節點(diǎn)個(gè)數一般為3～6個(gè)。接入節點(diǎn)由基站、社區寬帶網(wǎng)業(yè)務(wù)及其他業(yè)務(wù)接入點(diǎn)組成，形成接入層；主要采用622M/155M的SDH/MSTP設備，輔以PDH、微波、3.5G或其他無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，主要組環(huán)網(wǎng)(一般采用通道保護方式)，根據接入光纜路由也可采用星型、樹(shù)型或鏈型結構，目前MSTP環(huán)節點(diǎn)個(gè)數一般為6～15，個(gè)別地區可達到50個(gè)以上。
在過(guò)去，SDH以其可靠的傳送承載能力、靈活的分插復用技術(shù)、強大的保護恢復功能、運營(yíng)級的維護管理能力在中國移動(dòng)塑造“精品網(wǎng)絡(luò )”的過(guò)程中發(fā)揮了強有力的后盾作用。然而，MSTP的分組處理或IP化程度不夠“徹底”，其IP化主要體現在用戶(hù)接口(即表層分組化)，內核卻仍然是電路交換(即內核電路化)。這就使得MSTP在承載IP分組業(yè)務(wù)時(shí)效率較低，并且無(wú)法適應以大量數據業(yè)務(wù)為主的3G和全業(yè)務(wù)時(shí)代的需要。隨著(zhù)TDM業(yè)務(wù)的相對萎縮及“全IP環(huán)境”的逐漸成熟，傳送設備需要由現有“以TDM電路交換為內核”向“以IP分組交換為內核”演進(jìn)。
移動(dòng)3G基站回傳的新挑戰
3G基站回傳的IP化傳送需求
移動(dòng)3G網(wǎng)絡(luò )建設也是為了滿(mǎn)足業(yè)務(wù)應用日益增長(cháng)的帶寬需求，無(wú)論是TD-SCDMA，還是WCDMA，3G系統都是為移動(dòng)多媒體通信而設計的。各種業(yè)務(wù)都向IP化方向發(fā)展，同時(shí)新型業(yè)務(wù)也都是建立在IP基礎上的，3G網(wǎng)絡(luò )也不例外。
在移動(dòng)通信領(lǐng)域，兩個(gè)主要的第三代移動(dòng)通信標準化組織3GPP和3GPP2都將第三代移動(dòng)通信發(fā)展思路設定為全IP化架構。ITU認為，可以將IMT-2000重新定義為IMT-Internet Mobile/Multi media Telecommunications即“互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)/多媒體通信”。
在3G世界里，移動(dòng)電話(huà)是個(gè)人的移動(dòng)信息工具，是滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化需求的信息助手，用戶(hù)可根據自己的需要自主選擇信息、應用和服務(wù)內容。3G網(wǎng)絡(luò )大大拓展了用戶(hù)通信方式，為用戶(hù)提供了更豐富的業(yè)務(wù)選擇。如表1所示是3GPP定義的3G網(wǎng)絡(luò )中的業(yè)務(wù)性能指標，可見(jiàn)語(yǔ)音、視頻、多媒體業(yè)務(wù)對時(shí)延、抖動(dòng)和丟包率都有嚴格的要求。由于3G網(wǎng)絡(luò )能夠提供的業(yè)務(wù)種類(lèi)非常豐富，而且以多媒體業(yè)務(wù)為主，這必將打破移動(dòng)運營(yíng)商收入主要來(lái)源于語(yǔ)音業(yè)務(wù)的局面，視頻電話(huà)、寬帶數據和信息助手等業(yè)務(wù)，必將成為移動(dòng)運營(yíng)商新的收入增長(cháng)點(diǎn)。
基于IP的多業(yè)務(wù)應用是未來(lái)發(fā)展的主流，對于固定、移動(dòng)、商業(yè)不同業(yè)務(wù)的應用其帶寬、安全隔離、傳送QoS要求也各有所不同。3G網(wǎng)絡(luò )的建設使得承載和傳送層面面臨業(yè)務(wù)類(lèi)型由TDM為主向以IP/ETH分組為主轉變，業(yè)務(wù)接口由E1向FE變化，業(yè)務(wù)粒度由2M向10M/100M發(fā)展等挑戰。有電信專(zhuān)家預計在未來(lái)5～10年內固定用戶(hù)帶寬需求下行接入帶寬可達20～30Mbit/s，上行接入帶寬可達4～8Mbit/s，而移動(dòng)通信系統每基站的帶寬需求也將達到30M～100Mbit/s。
目前3G/B3G、移動(dòng)+互聯(lián)以及全IP趨勢的發(fā)展都對基站回傳的承載和傳送網(wǎng)絡(luò )提出了更高的要求，IP化的業(yè)務(wù)呈現出帶寬突發(fā)性、很高的峰均值比等特點(diǎn)，傳統基于電路交換的MSTP傳送網(wǎng)以剛性管道為特點(diǎn)，不能很好地滿(mǎn)足這些分組業(yè)務(wù)的傳送需求，如何構建一個(gè)能承載多種新舊業(yè)務(wù)、易于擴展、可靠、且低OPEX和CAPEX的城域網(wǎng)是電信運營(yíng)商要認真考慮的問(wèn)題。
3G基站的定時(shí)同步新需求
TD-SCDMA的同步需求主要有系統同步、物理幀同步和載波頻率的同步。
系統同步主要是要實(shí)現基站和終端的幀同步，以及接入網(wǎng)設備RNC和NodeB的節點(diǎn)同步，是通過(guò)各個(gè)網(wǎng)元通過(guò)PP2S或1PPS時(shí)刻獲取原子時(shí)，通過(guò)原子時(shí)計算SFN來(lái)最終實(shí)現的。
TD的物理層幀同步原理是NodeB通過(guò)獲取授時(shí)系統1PPS相位、通過(guò)本地高穩晶振產(chǎn)生與1PPS無(wú)相差的5ms子幀時(shí)刻(觀(guān)測點(diǎn)為天線(xiàn)口)，實(shí)現空口同步。
TD的載波頻率同步原理是各個(gè)網(wǎng)元的時(shí)頻單元在相同時(shí)頻產(chǎn)生算法通過(guò)授時(shí)系統得到1PPS長(cháng)期穩定度高于1×10-10；NodeB通過(guò)獲取授時(shí)系統1PPS長(cháng)期穩定度高，來(lái)調整本地高穩晶振，使本地高穩晶振滿(mǎn)足±0.05ppm；傳輸網(wǎng)絡(luò )頻率精度滿(mǎn)足ITU-G相應STM-1或E1/T1相關(guān)規范，NodeB的載波頻率穩定度滿(mǎn)足±0.05ppm，就可滿(mǎn)足終端250km/h的移動(dòng)速度。
TD-SCDMA支持同頻組網(wǎng)，前提是時(shí)隙必須對齊。如果相鄰NodeB之間空口不同步，會(huì )產(chǎn)生時(shí)隙間干擾和上下行時(shí)隙干擾。時(shí)隙干擾是指前一個(gè)時(shí)隙的信號落在下一個(gè)時(shí)隙中，破壞了這兩個(gè)時(shí)隙內的正交碼的正交性，使這兩個(gè)時(shí)隙內的基站或手機都無(wú)法正常解調。上下行時(shí)隙干擾是指一個(gè)基站發(fā)射的信號直接對另一個(gè)基站的接收造成強大的干擾，嚴重影響第二個(gè)基站的正常接收。
TD-SCDMA基站的時(shí)間同步需求描述見(jiàn)技術(shù)規范3GPPTR25.836，要求提供NodeB的物理層(碼、幀、時(shí)隙)同步，保證所有NodeB同時(shí)發(fā)送同時(shí)接收，相位精度為1.5us；提供NodeB的SFN同步，現在的TD系統要求做到所有NodeB的SFN同步，SFN=(time*100)mod4096；其中time為從1980.1.600：00：00開(kāi)始計數的秒時(shí)間，SFN號每隔1024秒循環(huán)一遍；提供TOD信息(年月日時(shí)分秒)；提供1pps，通過(guò)鎖相技術(shù)使NodeB保證輸出頻率穩定度高于5×10-8。即要求：TD-SCDMA基站要求頻率準確度滿(mǎn)足±50ppb，同時(shí)要求相鄰基站間時(shí)間相位誤差小于3ms。
評論