如何建設支持3G的光傳輸網？

  
 
2005年，隨著全球電信市場的持續復蘇，國際3G市場保持穩步加速的發展步伐。目前，3G網絡建設的準備工作已經逐步地進入各大運營商的議事日程，同時3G的傳送網絡如何建設也成為業界討論的熱點。上海貝爾 阿爾卡特作為一家專業的端到端光網絡解決方案提供商，并同時掌握3G移動的核心技術，對于面向3G的傳送網絡的建設，在此提出一些建議和思路。 

1. 3G對傳送網絡的要求 

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，網絡的邏輯架構基本相同。從傳送層的角度看，三大標準的網絡結構類似，因此各個標準對傳輸網絡的要求也類似。例如，CDMA2000EV-DO則相當于WCDMAR99版本的規范。考慮到WCDMA的標準已被全球實現商用的多個3G網絡采用，我們就以該標準為基礎來分析3G對傳輸網絡的功能要求。 

對于UTRAN傳輸網的建設，我們最關心的實際上是Iub、Iur、Iu三種物理接口，這三種物理接口的類型及速率等級直接影響了傳輸網絡的組網形式。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，接口類型為ATM STM-1/4和IMA E1接口；Iu為RNC和CN（核心網絡）之間的接口，主要會采用ATM STM-1/4接口，特殊情況下也用IMA E1接口。 

3G作為傳輸網的一種業務網，就WCDMA網絡設備在傳輸網絡上的配置位置來看，3G業務網絡主要依靠光傳送網來提供傳輸支撐。從組網結構上看，光傳送網由三層結構組成，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，在傳輸組網時可將RNC和MSC統一規劃到城域傳輸網的核心層。核心層承擔RNC、MSCServer、MGW、GMSC、SGSN、GGSN間的傳輸。接入層傳輸網絡主要完成基站NodeB與基站控制器RNC之間業務的接入和傳送功能。由于Node B通常很分散，由Node B到RNC間的傳輸常常需要經過接入和匯聚兩層網絡，同時為實現對Node B的流量進行統計復用和匯聚來提高傳輸帶寬利用率并降低對RNC端口支撐能力的過高要求，在UTRAN傳輸網絡中往往需要對3G業務進行基于ATM／IP的匯聚。 

 

面向3G的傳送網絡結構 

2. 3G 骨干傳輸網絡的建網策略 

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規范在核心網的分組域和電路域上可以采用同一個基于IP包的承載網，對外出GE接口，可以通過MSTP的GE接口接入SDH/ASON網絡，或通過TMUX/OTU的GE接口接入WDM網絡進行傳輸。 

WCDMAR4規范的核心承載網將會主要基于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題。與傳統的IP網絡承載解決方案比較，采用OXC構建數據業務的承載網可以節省約30%的設備綜合投資，并大大提升業務性能。傳統的IP網構建方案是將數據網分級，使用IPOVERWDM或IP OVER FIBER在路由器之間直接提供一根光纖或一個波長。該方案中IP分組包的源和宿之間需要多臺路由器轉接，導致產生大量的直通業務，即不在本地上下而直接中轉的業務。直通業務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面臨擴容的問題。目前IP路由器的擴容使用堆簇（cluster）方式，同一地點的設備互連代價昂貴，且往往導致網絡內部阻塞。今后，為更好地支持VoIP、IPTV等實時IP業務，也要求數據網改善業務質量。 

考慮到同樣的I/O端口核心路由器的市場價是SDH設備的5倍，建議使用光交叉機來傳送IP直通業務以提高效率，而IP路由器則專注于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務，大大減輕了IP路由器業務處理容量和擴容的壓力，從而降低了總體投資成本。OXC所構建的網狀網具備強大的網絡生存性，可以大大提升核心數據網的業務質量。 

此外，3G移動業務的開展將改變運營商的網絡設施。E1及STM1/16的數量會翻翻，特別是在匯聚、資源共享及和其他運營商網絡互通的網關/核心節點。現在的手工操作數字配線架是以不靈活和昂貴的方式來操作傳輸資源。如果在核心節點引入靈活的自動交換設備OXC組建智能光網絡ASON，將會顯著地提高網絡生存性，減少在彈性業務提供、設備維護和租用線路方面的成本，并提供光虛擬專網等新業務。 

3. 3G UTRAN傳輸網絡的建網策略 

3GUTRAN傳輸網絡需要解決從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等節點的接口負擔。3G對傳輸網絡的要求，不僅僅在于比2G業務需求多幾個2M，更重要的是，傳送的內容已經完全不同，由以前的固定時隙的TDM格式變為分組的ATM格式（R99或R4規范）。通常而言，將無線控制平面和傳輸控制平面的各種控制信令承載以AAL5格式進行適配，而將傳輸用戶平面的數據和信令以AAL2格式進行適配，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節點設備提供的傳輸接口為ATM信元，因此，在NodeB到RNC的業務傳輸過程中，是否在光傳輸網環節上具備ATM的處理功能成為目前3G光傳輸網的一個熱點和富有爭議的問題。我們建議在網絡建設初期，鑒于3G的業務量占網絡整體業務量的比例較小，將NodeB的IMA E1業務在接入層不做任何處理，直接透傳進入匯聚層的RNC側的匯聚節點，由匯聚傳輸節點內置的ATM卡實現對Node B的IMA E1流量進行統計復用和匯聚，來提高傳輸帶寬利用率并降低對RNC端口能力的過高要求。在網絡發展到中期以后，隨著接入層中Node B的數量的增多，考慮在相關的匯聚節點甚至接入節點處設置ATM交換板卡對IMA E1業務進行匯聚歸并，通過網絡帶寬利用率。例如，傳輸匯聚節點通過內置具有IMA ATM交換能力的板卡對來自多個Node B IMA E1電路進行匯聚處理，業務通過VC-12進入ATM處理板卡，進行統計復用匯聚成ATM VC-4通過匯聚網絡傳送到RNC側，然后通過RNC側的ATM交換板卡在VC-4層面對業務進一步做統計復用后傳送至RNC節點，以減少RNC的STM-1的接口數量。這樣，在UTRAN傳輸網絡中通過不同網絡層面的ATM業務統計復用，提高了帶寬的利用率。 

對于網絡的容量，在3G網絡建設初期，接入環的容量以STM-1為主，部分業務密集地區可考慮STM-4的環路容量，隨著網絡中3G業務和數據業務容量的發展，接入環需要擴展到STM-4的容量，此時可考慮新建部分接入環或擴容原有的接入環。關于網絡的匯聚層，匯聚環的容量考慮STM-16/STM-64為主，此外，由于需要匯聚接入環和其它匯聚點傳送來的大量的低階VC12業務，同時需要處理本地的業務網元如BSC/MSC/RNC等向骨干層傳送的跨環業務，所以具備較大的低階交叉能力至關重要。提高匯聚節點的低階VC12交叉能力，對業務進行疏導和匯聚，能充分提高網絡群路的VC填充效率，降低網絡群路容量，提高骨干網內業務調配效率，改善業務保護環境，減少全網投資。例如，如果匯聚節點的群落業務容量為128個等效VC4，以70％填充效率為最高理想值，從該匯聚節點下屬的接入環和其它匯聚節點上來的離散的各級業務超過183個等效VC4，設在3G業務中80％為VC12級別，考慮其中50％的VC12被復用在VC4中進行交叉連接，計算結果為：進入該匯聚節點的VC12業務數量為75個等效VC4。在環網結構下，業務保護對交叉連接能力要求等于業務量本身，即采用環網方式，匯聚核心節點低階VC12交叉連接能力應不低于150個等效VC4。 

4. 結語 

關于面向3G的傳輸網絡，我們認為在核心網絡中ASON和WDM技術將大有用武之地。在UTRAN網絡中，MSTP是建網的首選技術。這是因為，MSTP可實現多種業務在統一傳輸平臺的傳送，可通過靈活地配置相關模塊，滿足3G多種信號的傳輸要求，并隨著3G業務同步演進，優越性不言而喻。3G的R5及以后的版本趨向以IP為基礎的系統。在核心網絡層面，引入ASON和WDM有助于提高核心網元業務直達路由，并且極大地提高了網絡的安全性。上海貝爾阿爾卡特具有全系列的光網絡產品和完善的面向3G的承載網解決方案，致力為中國的3G建設貢獻力量。(