UT斯達康3G傳送解決方案
——
加入技術交流群
數據業務的飛速發展，數據接入的可移動性要求不斷突現，支持高帶寬可移動無線數據接入的第三代移動通信技術（3G）浮出水面。第三代移動通信系統在國際上統稱為IMT-2000，簡稱3G，是國際電信聯盟(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，包括WCDMA，cdma2000，TD-SCDMA，UWC-136和DECT。其中WCDMA， cdma2000，TD-SCDMA為主流技術，主要區別在空中接口（UU）部分，其余部分的網絡邏輯架構基本相同，因此針對3G的移動傳輸網可獨立進行規劃和建設。移動系統主要分為兩個層次：無線接入網絡層（RAN），由無線網絡控制器（RNC/BSC）和基站收發器（Node B /BTS）組成；核心網絡層（CN），由移動交換中心MSC/VLR、GMSC、SGSN、PDSN、GGSN等設備組成。
一、GSM/GPRS移動傳輸網絡
由于傳統移動運營商在建設3G系統時必需考慮如何實現現有GSM/GPRS網絡的逐步演進和過渡，在規劃和建設移動傳輸網時也應考慮系統的可延續性。以中國移動為例，在GSM/ GPRS的移動傳輸網絡要提供無線接入網絡（RAN）和移動核心網絡（CN）的TDM及數據業務的傳輸，系統傳送圖見圖1。因此，GSM/GPRS傳輸網絡主要分為兩個部分：
（1） 基站到中心節點的傳輸
在GSM/GPRS系統中，一般BSC與MSC安裝在中心節點，基站的業務直接通過傳輸網絡傳送到中心節點。每個基站一般為1至2個E1。傳輸網絡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務進行匯聚的2.5G匯聚傳輸層。
（2） 中心節點間的傳輸
中心節點包括移動交換局、移動關口局、移動長途局、移動數據中心等，包括大量E1電路以及部分數據業務，傳輸速率以2.5G/ 10G為主。
二、3G移動系統的傳輸要求
2.1 3G移動系統的網絡架構
目前定義的3G系統主要有R99，R4和R5版本，在3GPP R99網絡的核心網部分， WCDMA和GSM使用相同的核心網絡，與GPRS的核心網相似，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網絡中，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，3GPP R99引入了新的無線接入網絡（UTRAN），其中基站（BS）改造為B節點（Node B），在將基站控制器（BSC）改造為RNC，整個網絡框架見圖2。
在3GPP R4 網絡中，核心網的電路交換域（CS）被分成兩層，他們是控制層和連接層。控制層主要控制呼叫的建立、進程的管理、計費等相關功能。連接層主要用來傳送用戶的數據。關于分組交換域（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，如ATM、IP來傳輸電路域的語音和信令。由于分組交換域的傳輸是建立在ATM或IP網絡上，所以，運營商可以用同一個傳輸網絡來傳輸所有的業務。分層結構引入了幾個新的接口，如MSC服務器和MGW(媒體網關)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服務器和MGW之間的GCP(網關控制協議)，MSC服務器與MSC服務器之間的BICC(獨立于承載的連接控制協議)。而在R5版本中則趨向純IP的網絡。
2.2 3G移動系統的承載技術
3G網絡在不同的技術發展階段可以采用不同的承載技術，包括TDM、ATM、IP等。由于3G網絡主要是針對大容量的數據而設計的，數據業務的流量流向的不確定性，使TDM技術很難為3G業務的承載提供一個高效可靠的平臺。IP技術適合數據業務的需求，但目前IP技術無法提供電信級的業務質量，基于協議的收斂速度慢，無法滿足語音等高等級業務的要求。因此采用純IP的UTRAN和CN還不成熟，在3GPP規范中已經推遲到R5甚至以后的版本中。R99和R4中對UTRAN推薦了ATM技術，其面向連接的特性可以很好地保證業務質量，并可發揮ATM的統計復用、QOS保證等優勢。
在CN中，由于業務已經經過收斂和匯聚，承載網主要提供TDM/ATM/IP的透傳，可以直接 over SDH/WDM網絡進行大容量業務傳輸，對部分業力也可以采用ATM VP-RING或以太共享環提高帶寬的利用率。移動傳輸網的建設最主要關心如何提供高效、安全、靈活的UTRAN業務的傳輸，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系統關注的傳輸接口詳見圖3。
根據GSM/GPRS建網模式的順延，RNC與核心網設備通常安裝在中心節點中，一般不需要經過傳輸網進行傳送，另外Iu和Iur接口的業務已經過RNC的處理和收斂，部分傳輸業務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傳輸的主要業務。
三、3G移動傳輸網的建設
一種簡單的思路是為UTRAN建設一套獨立地ATM網絡，但ATM交換設備比較昂貴，而且作為一個基礎網，實踐證明了它對其他業務并非最佳解決方案。另外，ATM在采用光纖組網時自愈方面還存在全網連接的自動配置和恢復時間問題，無法滿足電信級服務質量的要求。
另外，由于Iub可采用IMA E1或ATM STM-1，不同接口的選擇對移動傳輸組網的要求也不盡相同，從而使移動傳輸組網面臨比較復雜的局面。Iub可采用的物理接口如下：
（1） 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說只需要提供簡單的E1電路傳輸，但由于多個Node-B間的帶寬無法實現共享，傳輸帶寬需求也很大。
（2） 全部采用ATM STM-1
RNC和Node-B直接提供基于ATM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，對傳輸網的壓力過大。如果在Node-B直接進行業務統計復用，所有Node-B的傳輸節點要提供ATM STM-1接口，并提供ATM處理，如果傳輸網要承載其它業務時，線路帶寬要求在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，需要全部要進行升級和改造，不利于對原有投資的保護。
（3） 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，使網絡變得簡潔實用。系統連接圖詳見圖4。
采用這種方法面臨了在RNC與Node-B間必須進行ATM信號的處理，實現IMA E1到ATM STM-1間的轉換。一種方法是在RNC側進行處理，在RNC前提供一個ATM交換機，IMA E1在ATM交換機上終結，并提供STM-1信號進入RNC。 該解決方案原理圖見圖5。
這種方式降低了RNC的投資費用，在傳輸層只需要進行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網管系統，ATM設備與傳輸設備間大量的E1/STM-1連接，并且無法解決傳輸帶寬的統計復用問題。另外，由于采用的是IMA E1，而IMA E1要求多個E1接口在ATM交換機上是連續的，所以在ATM交換機上需預留大量E1端口用于擴容。而ATM交換機本身價格較高，加上大量的E1連接和預留接口，使整個方案變得十分昂貴而難以實施。
多業務傳輸平臺MSTP ( Multi-Service Transport Platform)提供基于SDH的傳輸網絡平臺，提供多種業務接口和處理能力，靈活地支持ATM、IP、TDM業務，為3G運營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 驗，針對城域網的業務特點，采用創新的體系結構和先進的芯片技術，成功開發了基于SDH的新一代系列多業務光傳輸產品NetRing系列，涵蓋了從STM-1 、STM-4、 STM-16到 STM-64的所有產品。NetRing在實現強大的多業務傳輸能力的同時，極大提高了設備集成度，具有很好的性能價格比，能為城域傳送網建設的三個層面(即：核心層、匯聚層和接入層)，提供完整解決方案。
針對3G業務的需求，UT斯達康的MSTP產品NetRing系列提供完善的解決方案。核心網（CN）采用大容量10G MSTP平臺NetRing10000組成核心環，在UTRAN采用NetRing2500組成2.5G匯聚層，NetRing600組成155M接入層，系統組網見圖6。
移動傳輸建設初期，由于基站數量少，每個基站要求的傳輸帶寬小，往往采用一層網絡，由于數據城域網帶寬需求的增長以及3G網絡的實施，網絡分層成為一種必然趨勢。引入匯聚層，可以對一定區域內業務進行匯聚。引入匯聚層后，接入層的結構會進行一定的變化，原來每個基站要求的帶寬少，一個155M環可以覆蓋多個基站。由于數據城域網和3G大大增加了傳輸帶寬需求，接入層要逐步減少155M環覆蓋節點的數量（通過拆環實現）或升級至622M。
由于在接入層采用IMA E1的接口，接入層網絡只需將Node-B的E1傳送至匯聚層節點，在匯聚層節點提供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VC-12進入ATM處理板卡進行統計復用成ATM VC-4，然后經匯聚層透明傳輸或經ATM VP-RING傳送至RNC節點，通過STM-1接口與RNC相接，該原理圖詳見圖7。這樣，在全網中只需要通過少量的匯聚節點提供ATM處理卡可實現ATM數據處理，并且通過在各匯聚結點實現帶寬的統計復用，大大提高了帶寬的利用率。
采用UT斯達康多業務傳輸平臺NetRing系列MSTP產品組建3G移動傳輸網，在一個網絡中同時提供了ATM業務接入、處理和傳輸，并且可以同時為各種其它業務提供通用的傳輸平臺。另外，采用MSTP實現了傳輸與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，只需在匯聚層進行少量投資，在提供ATM業務處理的同時，利用ATM 的統計復用提高帶寬利用率。通過MSTP對原有傳輸網絡的改造，實現網絡結構更為清晰合理，將大大提高網絡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，在高業務區節點，通過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。對于低業務區節點，NetRing600提供ATM STM-1接入，并轉換為IMA E1上傳至匯聚節點進行ATM業務的匯聚，只需采用155M組環。
三、向純IP的3G移動通信系統演進
基于純IP網絡是電信發展的方向，IP以其簡單高效特點，在電信界被越來越多的關注。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系列產品不僅能夠支持IP的接口，還應針對不同的業務提供相應的QoS的保證。由于目前的以太網技術是面向無連接，沒有足夠的QoS保證機制。為了能將真正的QoS引入，需要在以太網和SDH間引入一個中間的智能適配層來處理IP業務的QoS。因此UT斯達康的NetRing系列產品將逐步引入RPR、MPLS機制，很好地滿足這一需求。
隨著人們對數據接入需求的不斷增長，提供高速無線數據接入的3G移動通信系統將會實施。因此，在建設傳輸網絡時充分考慮3G系統的傳輸需求是十分必要的，UT斯達康MSTP產品NetRing系列以成熟的SDH技術為基礎，提供IP、ATM等多業務處理能力，不但能夠滿足目前GSM/GPRS網絡的傳輸要求，還能提供完善的低成本的基于ATM承載技術的3G傳輸解決方案，并能面向基于純IP技術的R5及以后版本的3G網絡技術，實現一條通向3G的理解的基礎傳輸網的遷徙之路，與3G移動系統相得益彰。
評論