構建3G時代的光傳輸網(wǎng)絡

摘要　分析了3G業(yè)務特點，3G傳輸網(wǎng)絡的系統(tǒng)，詳細介紹了福建龍巖移動3G配套傳輸網(wǎng)絡建設方案的建議。

1  第三代移動通信

20世紀90年代，隨著GSM網(wǎng)絡投入服務，全球通信領域也隨之大舉革新。第二代移動通信服務的面世，更是大大革新了個人通信的用途，從個人簡單的語音通信到后來的多元化業(yè)務。伴隨著移動業(yè)務的不斷發(fā)展，業(yè)務的競爭，邁向3G（3rd Generation，第三代移動通信）則是移動運營商的必然選擇。

3G是通過無線網(wǎng)絡，為用戶提供高帶寬、IP分組交換業(yè)務和豐富的信息內(nèi)容。與前兩代系統(tǒng)相比，第三代移動通信系統(tǒng)的主要特征是可提供豐富多彩的移動多媒體業(yè)務，其傳輸速率在高速移動環(huán)境中支持144kbit/s，步行慢速移動環(huán)境中支持384kbit/s，靜止狀態(tài)下支持2Mbit/s。

2  3G業(yè)務特點

2.1  業(yè)務多樣性

在3G業(yè)務中，除了傳統(tǒng)的語音業(yè)務外，最主要的業(yè)務是數(shù)據(jù)類業(yè)務，如多媒體流、通用上網(wǎng)、消息類服務、定位服務和基于商務和個人的特有服務等。由于數(shù)據(jù)類業(yè)務的突發(fā)性很強，對3G業(yè)務的傳輸網(wǎng)絡提出了一些新的要求，不但要求高帶寬，而且要求高的帶寬利用率和強大的多業(yè)務處理能力。這些特點表明，在3G傳輸網(wǎng)絡的承載業(yè)務中，既要有嚴格保證業(yè)務質量的電路交換方式，更要有充分利用帶寬和傳輸效率的分組方式。

2.2  帶寬需求大

3G可提供話音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體業(yè)務，數(shù)據(jù)速率高達144kbit/s～2Mbit/s。中國移動在廈門移動部署的TD-SCDMA系統(tǒng)中，已經(jīng)實現(xiàn)了384kbit/s的用戶速率，這相對目前GPRS提供的用戶速率而言(30～40kbit/s)，速率提高了10倍左右。相應地，若按照相同比例考慮，則傳送帶寬要增大10倍左右。若從接口方面而言，基站到基站控制器之間提供的接口為可選的2Mbit/s和155Mbit/s，而傳統(tǒng)的2G提供的都是2Mbit/s的接口。另外，對于3G網(wǎng)絡應用而言，除了2Mbit/s之外，還可提供N×2Mbit/s的業(yè)務連接接口。因此，3G的引入對于傳送網(wǎng)的帶寬需求相對2G或2.5G系統(tǒng)而言增加了很多。

以TD-SCDMA技術為例，就3G部署看網(wǎng)絡演進對傳輸網(wǎng)絡的要求。

從TD網(wǎng)絡近期和中遠期的發(fā)展來看，可分成R4，R5，R6三個階段（見圖1）。

圖1  TD網(wǎng)絡發(fā)展的不同階段對傳輸網(wǎng)的影響

●第一階段：網(wǎng)絡無線側基于ATM承載，核心網(wǎng)基于ATM和IP承載。

●第二階段：引入HSDPA，采用單載波方式，提供少量高速數(shù)據(jù)業(yè)務，無線側采用語音和數(shù)據(jù)分離傳送的方式。

●第三階段：采用多載波HSDPA，提供大量高速數(shù)據(jù)業(yè)務。無線側和核心網(wǎng)均采用IP承載。

網(wǎng)絡的接口需求如表1所示。Iub傳輸帶寬要求如表2所示(單位kbit/s)。

表1  TD網(wǎng)絡接口需求

表2  TD網(wǎng)絡lub接口帶寬需求表

從網(wǎng)絡的發(fā)展看，到HSDPA階段，單個站型Node B的最大帶寬可達到20M。

針對Node B采用BBU＋RRU分布式基站的應用場景（見圖2），BBU基帶處理單元為多個RRU單元共享，BBU基帶池的處理能力可以支持144個載扇，實際應用按30~40個載扇計算，Iub帶寬的需求達到25~34M。

圖2  分布式基站組網(wǎng)應用場景

總體來看，接入層傳輸?shù)娜萘繎�達到STM-4，支持E1和FE接口。

按照移動TD網(wǎng)絡規(guī)劃，每個RNC接入200個Node B，每個Node B帶寬按10M考慮，每個RNC上行帶寬將達到2000M，核心網(wǎng)帶寬流量將很大，需要具備GE，STM-N乃至10GE的高速接入和處理能力。傳輸網(wǎng)絡將面臨著從低容量、小顆粒、以TDM為主的需求到高容量、大顆粒全IP的需求變化。初期規(guī)劃的彈性、對未來數(shù)據(jù)業(yè)務的支持、減少TD網(wǎng)絡不斷升級對傳輸網(wǎng)本身的振蕩將成為TD傳輸解決方案或者規(guī)劃的重點。

因此，采用在核心層/城域層引入IP over DWDM將具有更好的網(wǎng)絡適應能力。

3  3G傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)

3.1  3G網(wǎng)絡的結構

3G網(wǎng)絡的建設主要包括HLR，GGSN，SGSN，MSC，GMSC，NodeB等設備。

3.2  TD傳輸網(wǎng)絡建設方案

以TD-SCDMA技術為例，我們可以清楚地看到，IP化進程不可逆轉，因此在傳輸網(wǎng)絡建設中，必須考慮IP承載的問題。

（1）接入傳送網(wǎng)方案

以基于SDH的MSTP設備為主要解決方案。R4階段，網(wǎng)絡無線側基于ATM承載，接口為IMA E1。引入HSDPA后，帶寬需求增加，接口向FE過渡，最終實現(xiàn)無線側的IP化。MSTP解決方案能夠持續(xù)滿足TD不同階段對傳輸?shù)男枨螅�適應TD網(wǎng)絡的平滑演進及規(guī)模應用。

●第一階段：R4階段（見圖3）。傳輸網(wǎng)透傳Node B的IMA E1，在匯聚層匯聚成信道化STM-1與RNC連接，減少RNC的接口壓力，快速構建網(wǎng)絡。

圖3  3G網(wǎng)絡R4階段接入傳送網(wǎng)解決方案

●第二階段：R5階段(見圖4)。Node B側語音、數(shù)據(jù)業(yè)務分別采用E1，F(xiàn)E分路傳送，新增FE完成對高速數(shù)據(jù)業(yè)務支持。最大程度減少了原有業(yè)務的調(diào)整以及高速數(shù)據(jù)對語音QoS的沖擊。

圖4  3G網(wǎng)絡R5階段接入傳送網(wǎng)解決方案

●第三階段：R6階段。全面支持分組業(yè)務傳送，Iub接口最終完全演進到高速FE接口，基站帶寬會達到幾十Mbit/s。MSTP的二層交換，內(nèi)嵌MPLS，RPR等技術，實現(xiàn)帶寬統(tǒng)計復用、安全隔離、保證相應的QoS。考慮到熱點地區(qū)將來建設WiMAX高速無線接入的可能性，可在接入層引入CWDM，匯聚層引入DWDM，解決高速接入帶寬的需求。

（2）核心傳送網(wǎng)方案

核心傳送網(wǎng)建設重點考慮分組業(yè)務的高效傳送與今后網(wǎng)絡的全IP、高帶寬演進，核心網(wǎng)建設優(yōu)先采用GE接口，將來向10GE演進，WDM解決方案可以很好地適應TD核心網(wǎng)的演進需求，通過WDM解決方案可以構建靈活、高效、可靠的統(tǒng)一業(yè)務承載平臺，滿足當前、將來TD核心網(wǎng)的業(yè)務需求。考慮到TD的網(wǎng)絡建設和網(wǎng)絡演進，核心傳送網(wǎng)WDM建設可以分三個階段：

●第一階段：采用靜態(tài)N×2.5G WDM系統(tǒng)，2纖光通道共享保護環(huán)技術，保護時間小于50ms。

●第二階段：隨著網(wǎng)絡中端到端業(yè)務數(shù)量增多，GE/10GE等業(yè)務流量和方向的不確定性，平滑升級到N×10G WDM系統(tǒng)（可重構OADM）＋動態(tài)ROADM/GSS（通用業(yè)務交換平臺）網(wǎng)絡，完成2.5G／10G波長級業(yè)務的任意上下和調(diào)度，并能對FC，GE，2.5GPOS，SAN等子波長業(yè)務直接進行接入、匯聚、交叉，支持子波長級交叉和端到端鏈路的建立和管理。

●第三階段：升級到多維動態(tài)WDM系統(tǒng)＋OXC全光交叉機。

采用WDM系統(tǒng)構建核心傳送網(wǎng)，不但滿足TD業(yè)務網(wǎng)絡寬帶化、IP化的需求，同時可以向后續(xù)階段平滑演進，最終構建一張全光傳送網(wǎng)。

4  龍巖移動3G配套傳輸網(wǎng)絡建設方案建議

無論是從TD站點部署規(guī)劃、帶寬需求還是持續(xù)演進要求，現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡資源都受到了挑戰(zhàn)。若僅接入層新建或擴容，其規(guī)劃部署將受到上層原有匯聚核心層網(wǎng)絡剩余資源及拓撲流向的限制，無法避免網(wǎng)絡調(diào)整、業(yè)務割接、節(jié)點擴容，制約了TD承載網(wǎng)快速部署的目標。此外，TD技術制式演進、規(guī)劃調(diào)整等因素給現(xiàn)有整體網(wǎng)絡帶來的振蕩，對現(xiàn)有2G業(yè)務、大客戶業(yè)務等帶來不利影響。因此，建議3G配套傳輸應該以新建傳輸方式為主，以規(guī)避在現(xiàn)網(wǎng)改造和擴容過程中的諸多不利因素。

在3G網(wǎng)絡規(guī)劃中，一般將放置在中心節(jié)點的RNC和MSC（MGW）/SGSN等一起歸并到3G傳輸網(wǎng)的核心層，在核心層的3G傳輸網(wǎng)中，在保留電路交換的同時，根據(jù)需求要引入其他業(yè)務。而Node B數(shù)量較大，且分布比較分散，這樣可將3G業(yè)務中從Node B到RNC之間的傳輸歸并到3G傳輸網(wǎng)的接入層和匯聚層中。匯聚層、接入層的3G傳輸網(wǎng)解決方案主要利用MSTP來解決NodeB的接入以及大客戶數(shù)據(jù)業(yè)務的接入。

（1）基站到中心節(jié)點的接入傳輸層

在3G系統(tǒng)中，基站業(yè)務直接通過傳輸網(wǎng)絡傳送到中心節(jié)點。每個基站目前一般需要1～4個E1，到后期的R5/R6階段時，每個基站的帶寬至少達到8～12個E1，同時考慮到IP化的進程，基站傳輸必須需要支持更豐富的接口類型。因此，建議Node B側采用定制傳輸設備，可內(nèi)置在TD基站設備中。通過軟件設置可以靈活支持155~622M速率升級，支持豐富的E1，F(xiàn)E，HDSL等接口。

龍巖移動本地網(wǎng)B平面建設中采用中興通信的S200設備就是一款適用于Node B側的集成式的155/622M傳輸設備，能夠滿足3G網(wǎng)絡建設的需求。

（2）各節(jié)點傳輸?shù)膮R聚傳輸層

各市縣的傳輸中心節(jié)點，匯聚多種業(yè)務后傳送到中心節(jié)點，包括大量E1電路的傳輸和數(shù)據(jù)業(yè)務。傳輸速率應以2.5G為主。

目前，龍巖移動本地網(wǎng)B平面的匯聚層網(wǎng)絡還未能建成，后期將隨著業(yè)務的增加，考慮在相應的節(jié)點部署匯聚層網(wǎng)絡。

（3）中心節(jié)點間的核心傳輸層

中心節(jié)點間包括移動交換局、移動關口局、移動數(shù)據(jù)中心，以及大量E1電路和數(shù)據(jù)業(yè)務，因此建議在核心層傳輸中，以傳輸速率2.5G/10G的MSTP傳輸設備解決大量的E1電路接入，同時核心網(wǎng)采用IP over DWDM方案，支持動態(tài)ROADM（可重構OADM）＋GSS（通用業(yè)務交換平臺），實現(xiàn)2.5G／10G波長級業(yè)務的任意上下和調(diào)度，可直接提供GE/POS等子波長業(yè)務的靈活調(diào)度，解決大量大顆粒的數(shù)據(jù)業(yè)務。

龍巖移動核心層傳輸網(wǎng)已經(jīng)部署波分設備，同時在G2/G3中心機房部署10G MSTP傳輸設備，提供STM-1~STM-64速率的標準光接口、STM-1電接口、PDH電接口等。針對3G業(yè)務中的多數(shù)據(jù)業(yè)務，提供GE接口、FE接口等豐富的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)可為用戶提供一個綜合業(yè)務的傳送平臺。整個核心層傳輸網(wǎng)將提供包括整個龍巖地區(qū)所有語音業(yè)務、移動交換局、移動關口局、移動業(yè)務的傳輸，構成龍巖移動本地傳輸?shù)闹鞲傻溃辉?個縣市建設傳輸子網(wǎng)（永定、漳平、上杭、長汀、武平、連城），以2.5G環(huán)網(wǎng)構成，采用2.5G設備；以各縣市的移動機房為中心，連接下轄的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及行政村的模塊局，并與上層的本地主干網(wǎng)相連；可根據(jù)情況作基站接入業(yè)務與和大客戶的CMNET，GPRS等數(shù)據(jù)業(yè)務。

5  結束語

面對3G時代的到來，傳輸網(wǎng)絡將圍繞著如何解決業(yè)務多樣性、業(yè)務容量需求巨大的問題來建設，需要構建更加優(yōu)越的傳輸平臺，才能更好地為3G網(wǎng)絡服務。