UT斯達康3G傳送解決方案
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數據業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，數據接入的可移動(dòng)性要求不斷突現，支持高帶寬可移動(dòng)無(wú)線(xiàn)數據接入的第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3G）浮出水面。第三代移動(dòng)通信系統在國際上統稱(chēng)為IMT-2000，簡(jiǎn)稱(chēng)3G，是國際電信聯(lián)盟(ITU)在1985年提出的工作在2000MHz頻段，預期在2000年左右商用的系統。3G標準定義了五種技術(shù)，包括WCDMA，cdma2000，TD-SCDMA，UWC-136和DECT。其中WCDMA， cdma2000，TD-SCDMA為主流技術(shù)，主要區別在空中接口（UU）部分，其余部分的網(wǎng)絡(luò )邏輯架構基本相同，因此針對3G的移動(dòng)傳輸網(wǎng)可獨立進(jìn)行規劃和建設。移動(dòng)系統主要分為兩個(gè)層次：無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )層（RAN），由無(wú)線(xiàn)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等設備組成。
一、GSM/GPRS移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò )
由于傳統移動(dòng)運營(yíng)商在建設3G系統時(shí)必需考慮如何實(shí)現現有GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò )的逐步演進(jìn)和過(guò)渡，在規劃和建設移動(dòng)傳輸網(wǎng)時(shí)也應考慮系統的可延續性。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(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )（RAN）和移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò )（CN）的TDM及數據業(yè)務(wù)的傳輸，系統傳送圖見(jiàn)圖1。因此，GSM/GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò )主要分為兩個(gè)部分：
?。?） 基站到中心節點(diǎn)的傳輸
在GSM/GPRS系統中，一般BSC與MSC安裝在中心節點(diǎn)，基站的業(yè)務(wù)直接通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò )傳送到中心節點(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域業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚的2.5G匯聚傳輸層。
?。?） 中心節點(diǎn)間的傳輸
中心節點(diǎn)包括移動(dòng)交換局、移動(dòng)關(guān)口局、移動(dòng)長(cháng)途局、移動(dòng)數據中心等，包括大量E1電路以及部分數據業(yè)務(wù)，傳輸速率以2.5G/ 10G為主。
二、3G移動(dòng)系統的傳輸要求
2.1 3G移動(dòng)系統的網(wǎng)絡(luò )架構
目前定義的3G系統主要有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(自適應多速率編碼)。與此同時(shí)，3GPP R99引入了新的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )（UTRAN），其中基站（BS）改造為B節點(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(jiàn)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、計費等相關(guān)功能。連接層主要用來(lái)傳送用戶(hù)的數據。關(guān)于分組交換域（PS），3GPP R4 和3GPP R99區別不大。由于分層結構的引入，可以采用新的承載技術(shù)，如ATM、IP來(lái)傳輸電路域的語(yǔ)音和信令。由于分組交換域的傳輸是建立在A(yíng)TM或IP網(wǎng)絡(luò )上，所以，運營(yíng)商可以用同一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò )來(lái)傳輸所有的業(yè)務(wù)。分層結構引入了幾個(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據而設計的，數據業(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)適合數據業(yè)務(wù)的需求，但目前IP技術(shù)無(wú)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(wú)法滿(mǎn)足語(yǔ)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的統計復用、QOS保證等優(yōu)勢。
在CN中，由于業(yè)務(wù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)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系統關(guān)注的傳輸接口詳見(jiàn)圖3。
根據GSM/GPRS建網(wǎng)模式的順延，RNC與核心網(wǎng)設備通常安裝在中心節點(diǎn)中，一般不需要經(jīng)過(guò)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(guò)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傳輸的主要業(yè)務(wù)。
三、3G移動(dòng)傳輸網(wǎng)的建設
一種簡(jiǎn)單的思路是為UTRAN建設一套獨立地ATM網(wǎng)絡(luò )，但ATM交換設備比較昂貴，而且作為一個(gè)基礎網(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)配置和恢復時(shí)間問(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)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)面臨比較復雜的局面。Iub可采用的物理接口如下：
?。?） 全部采用IMA E1
RNC側提供 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機制的限制，一般需預留大量E1端口用于Node-B的擴容，RNC的投資費用很高。雖然對于傳輸系統來(lái)說(shuō)只需要提供簡(jiǎn)單的E1電路傳輸，但由于多個(gè)Node-B間的帶寬無(wú)法實(shí)現共享，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A(yíng)TM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(guò)大。如果在Node-B直接進(jìn)行業(yè)務(wù)統計復用，所有Node-B的傳輸節點(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(xiàn)路帶寬要求在622M以上，投資費用大。另外，由于原有GSM/GPRS基站的傳輸設備一般只提供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。
?。?） 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(jiǎn)潔實(shí)用。系統連接圖詳見(jiàn)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IMA E1到ATM STM-1間的轉換。一種方法是在RNC側進(jìn)行處理，在RNC前提供一個(gè)ATM交換機，IMA E1在A(yíng)TM交換機上終結，并提供STM-1信號進(jìn)入RNC。 該解決方案原理圖見(jiàn)圖5。
這種方式降低了RNC的投資費用，在傳輸層只需要進(jìn)行E1傳輸，但是這種方式需要獨立的ATM設備，使RNC與Node-B間存在TDM傳輸層和ATM處理層，需要提供獨立的ATM網(wǎng)管系統，ATM設備與傳輸設備間大量的E1/STM-1連接，并且無(wú)法解決傳輸帶寬的統計復用問(wèn)題。另外，由于采用的是IMA E1，而IMA E1要求多個(gè)E1接口在A(yíng)TM交換機上是連續的，所以在A(yíng)TM交換機上需預留大量E1端口用于擴容。而ATM交換機本身價(jià)格較高，加上大量的E1連接和預留接口，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運營(yíng)商提供高效的傳輸方案。UT斯達康公司利用多年提供多種電信解決方案的經(jīng) 驗，針對城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，采用創(chuàng )新的體系結構和先進(jìn)的芯片技術(shù)，成功開(kāi)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)現強大的多業(yè)務(wù)傳輸能力的同時(shí)，極大提高了設備集成度，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，系統組網(wǎng)見(jiàn)圖6。
移動(dòng)傳輸建設初期，由于基站數量少，每個(gè)基站要求的傳輸帶寬小，往往采用一層網(wǎng)絡(luò )，由于數據城域網(wǎng)帶寬需求的增長(cháng)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。引入匯聚層，可以對一定區域內業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚。引入匯聚層后，接入層的結構會(huì )進(jìn)行一定的變化，原來(lái)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。由于數據城域網(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)覆蓋節點(diǎn)的數量（通過(guò)拆環(huán)實(shí)現）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傳送至匯聚層節點(diǎn)，在匯聚層節點(diǎn)提供ATM處理。UT斯達康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(guò)VC-12進(jìn)入ATM處理板卡進(jìn)行統計復用成ATM VC-4，然后經(jīng)匯聚層透明傳輸或經(jīng)ATM VP-RING傳送至RNC節點(diǎn)，通過(guò)STM-1接口與RNC相接，該原理圖詳見(jiàn)圖7。這樣，在全網(wǎng)中只需要通過(guò)少量的匯聚節點(diǎn)提供ATM處理卡可實(shí)現ATM數據處理，并且通過(guò)在各匯聚結點(diǎn)實(shí)現帶寬的統計復用，大大提高了帶寬的利用率。
采用UT斯達康多業(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)現了傳輸與ATM的統一管理，提供靈活的帶寬調度。在接入層，可以充分利用原有基站的傳輸設備和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 的統計復用提高帶寬利用率。通過(guò)MSTP對原有傳輸網(wǎng)絡(luò )的改造，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )結構更為清晰合理，將大大提高網(wǎng)絡(luò )的可擴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接口的應用，在高業(yè)務(wù)區節點(diǎn)，通過(guò)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)區節點(diǎn)，NetRing600提供ATM STM-1接入，并轉換為IMA E1上傳至匯聚節點(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)通信系統演進(jìn)
基于純IP網(wǎng)絡(luò )是電信發(fā)展的方向，IP以其簡(jiǎn)單高效特點(diǎn)，在電信界被越來(lái)越多的關(guān)注。3G的R5及以后的版本趨向以IP為基礎的系統。UT斯達康的NetRing系列產(chǎn)品不僅能夠支持IP的接口，還應針對不同的業(yè)務(wù)提供相應的QoS的保證。由于目前的以太網(wǎng)技術(shù)是面向無(wú)連接，沒(méi)有足夠的QoS保證機制。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(lái)處理IP業(yè)務(wù)的QoS。因此UT斯達康的NetRing系列產(chǎn)品將逐步引入RPR、MPLS機制，很好地滿(mǎn)足這一需求。
隨著(zhù)人們對數據接入需求的不斷增長(cháng)，提供高速無(wú)線(xiàn)數據接入的3G移動(dòng)通信系統將會(huì )實(shí)施。因此，在建設傳輸網(wǎng)絡(luò )時(shí)充分考慮3G系統的傳輸需求是十分必要的，UT斯達康MSTP產(chǎn)品NetRing系列以成熟的SDH技術(shù)為基礎，提供IP、ATM等多業(yè)務(wù)處理能力，不但能夠滿(mǎn)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A(yíng)TM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)現一條通向3G的理解的基礎傳輸網(wǎng)的遷徙之路，與3G移動(dòng)系統相得益彰。
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