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摘要 本文主要針對(duì)3G WCDMA網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)、帶寬和接口類型等對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)所提出的新的需求，分析如何在現(xiàn)有2G城域傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上最經(jīng)濟(jì)、合理地建設(shè)適應(yīng)并滿足于3G需求的傳輸網(wǎng)絡(luò)。
關(guān)鍵詞 R4 WCDMA IMA榜口 MSTP
1、WCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
WCDMA系統(tǒng)主要由無線接入網(wǎng)絡(luò)(UTRAN)和核心網(wǎng)(CN)組成。UTRAN主要由基站Node B和無線網(wǎng)絡(luò)控制器RNC來組成，其主要是負(fù)責(zé)處理與無線接入相關(guān)的功能，而CN主要由電路域的移動(dòng)交換中心/拜訪位置寄存器MSC/VLR及關(guān)口移動(dòng)交換中心GMSC和分組域的服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)SGSN及網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)GGSN等組成，其主要負(fù)責(zé)處理語音呼叫及數(shù)據(jù)連接與外部網(wǎng)絡(luò)的交換與路由等功能�；窘Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.1 R4基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
R4版本中CS域的功能實(shí)體包括有：MSC服務(wù)器、MGW、VLR、HLR、AuC、EIR等，在實(shí)際應(yīng)用中一些功能可能會(huì)結(jié)合到同一個(gè)物理實(shí)體中，如MSC/VLR、HLR/AuC等，使得某些接口成為內(nèi)部接口。MSC服務(wù)器和MGW共同完成MSC功能，其中：MSC服務(wù)器僅用以處理信令，媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)用于處理用戶數(shù)據(jù)。對(duì)應(yīng)的GMSC也分成GMSC服務(wù)器和MGW。
1.2 WCDMA傳輸接口及帶寬
1.2.1 WCDMA業(yè)務(wù)側(cè)接口及帶寬
WCDM業(yè)務(wù)側(cè)的接口及帶寬如表l所示。
[table]
| 接口名稱 | 接口說明 | 接口類型/帶寬 |
| Iub | Node B至RNC之間 | IMA n×E1和STM-1接口 |
| Iur | RNC至RNC之間 | El/STM-1 |
| Iu-PS | RNC至MSC | E1/STM-l |
| Iu-CS | SGSN之間 | ATM/STM-4 ATM |
| Iu-CS | RNC至MGW之間 | E1/STM-1的TDM接口 |
| Iu-PS | RNC至SGSN之間 | GE/FE接口 |
| PSTN網(wǎng)關(guān)接口 | E1/STM-1的TDM接口 | |
| 數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接口 | STM-1/4的ATM、POS和FE |
1.2.2 與2G或2.5G系統(tǒng)傳輸帶寬的比較
3G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，從業(yè)務(wù)顆粒而言，對(duì)于3G業(yè)務(wù)而言，除了2Mbit/s之外，還可提供N×2Mbit/s的業(yè)務(wù)。因此，3G新業(yè)務(wù)的引入對(duì)于傳輸網(wǎng)的帶寬需求相對(duì)2G或2.5G系統(tǒng)而言增加很多。
1.3 傳輸網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)
1.3.1 面向3G的傳輸網(wǎng)承載的主要業(yè)務(wù)
3G網(wǎng)絡(luò)建成后，需要本地傳輸網(wǎng)承載的主要業(yè)務(wù)有以下幾大類。
(1)以2G、3G電路網(wǎng)為主要承載網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)話音業(yè)務(wù)；
(2)以CMNET為主要承載網(wǎng)絡(luò)的各種固定數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；
(3)以GPRS、3G分組域網(wǎng)絡(luò)和CMNET為主要承載網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；
(4)同步、信令和網(wǎng)管等支撐網(wǎng)所需電路；
(5)企業(yè)內(nèi)部信息化所需的傳輸電路等。
1.3.2 與2G或2.5G系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)的比較
在3G業(yè)務(wù)中，除了傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)外，最主要的業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)，如多媒體流、通用上網(wǎng)、消息類服務(wù)、定位服務(wù)和基于商務(wù)和個(gè)人的特有服務(wù)等等。由此表明，在3G傳輸網(wǎng)絡(luò)的承載業(yè)務(wù)中，不但要承載已有的2G或2.5G的業(yè)務(wù)，而且要承載新型高速的3G業(yè)務(wù)，即不但要求高帶寬，而且要求高的帶寬利用率和強(qiáng)大的多業(yè)務(wù)處理能力；既要有嚴(yán)格保證業(yè)務(wù)質(zhì)量的TDM方式，又要有充分利用帶寬和傳輸效率的分組方式如ATM和FE/GE等。
從上面的描述中我們看到，3G網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于2G網(wǎng)絡(luò)而言，不但在帶寬需求、業(yè)務(wù)種類等方面，而且在網(wǎng)絡(luò)的傳輸接口上都有著與2G網(wǎng)絡(luò)截然不同的特性，而所有這些特性將對(duì)于如何建設(shè)合理、高效和安全的3G傳輸網(wǎng)絡(luò)起著至關(guān)重要的作用。
2、3G傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃
2.1 3G傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬需求計(jì)算
話務(wù)模型：以WCDMA商用初期的10O萬用戶系統(tǒng)建設(shè)為例。
假設(shè)負(fù)載為70%、話音業(yè)務(wù)80%、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)20%(數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括高速通用上網(wǎng)、E-mail、Telnet/FTP、多媒體短信、移動(dòng)辦公、位置業(yè)務(wù)等)。
RNC-Node B帶寬計(jì)算
總帶寬：W總=N×(U×W2×c+V×W3)。
參數(shù)說明：
N為配置的小區(qū)數(shù)量，如3扇區(qū)，且4載頻/扇區(qū)，則N為12；
U為每小區(qū)配置的話音用戶數(shù)量，可取50；
W2為話音用戶的數(shù)據(jù)速率取12.2kbit/s，其他數(shù)率7.95kbit/s，4.75kbit/s；
c為話音激活因子，取為0.5～0.67(一般取0.67)；
V為每小區(qū)配置的數(shù)據(jù)用戶數(shù)量，取值范圍1～5；
W3為數(shù)據(jù)用戶的數(shù)據(jù)速率，按不同區(qū)域邊緣允許接入模型64kbit/s，128kbit/s，144kbit/s可選；
a為El上ATM的用戶數(shù)據(jù)的傳輸效率，一般取為0.7kbit/s；
WE1為每路E1的傳輸速率，E1為2048kbit/s。
舉例如下。
(1)總帶寬：W總=N×(U×W2×c+V×W3)
3×2=6載頻基站：
W總1=6×(610k×0.67+144k)=3316k
W總1=6×(610k×0.67+144k×5)=6762.2k
W總2=6×(610k×0.67+384k×5)=13972.2k
3×1=3載頻基站：
W總1=3×(610k×0.67+144k)=1347k
W總1=3×(610k×0.67+144k×5)=3381.1k
W總1=3×(610k×0.67+384k×5)=6986.1k
(2)單根El鏈路的有效帶寬；Wlink=a×WE1。
公式中：a為E1上ATM的用戶數(shù)據(jù)的傳輸效率，一般取為0.7kbit/s；
WE1為每路E1的傳輸速率，E1為2048kbit/s。
Wlink=0.7×2048kbit/s=1433.6kbit/s
(3)根據(jù)前述兩個(gè)公式可得El配置原則
NE1=總帶寬/單位鏈路帶寬=Wtotal/Wlink
公式中：NE1是需要El的數(shù)目
3×2=6載頻基站：
NE11(1個(gè)144kbit/s數(shù)據(jù)用戶)=Wtotall/Wlink=3316kbit/s/1433.6kbit/s =3
NE12(5個(gè)144K數(shù)據(jù)用戶)=Wtotal2/Wlink=6762.2kbit/s/1433.6kbit/s=5
NE13(5個(gè)384kbit/s數(shù)據(jù)用戶)=Wtotal3/Wlink=13972.2kbit/s/1433.6kbit/s=10
3×1=3載頻基站：
NE11(1個(gè)144k數(shù)據(jù)用戶)=Wtotal1/Wlink=1347kbit/s/1433.6kbit/s=1
NE12(5個(gè)144k數(shù)據(jù)用戶)=Wtotal2/Wlink=3381.1kbit/s/1433.6kbit/s=3
NE13(5個(gè)384數(shù)據(jù)用戶)=Wtotal3/Wlink=6986.1kbit/s/1433.6kbit/s=5
1×1=1載頻基站：
NE11(1個(gè)144K數(shù)據(jù)用戶)=Wtotal1/Wlink=447kbit/s/1433.6kbit/s=1
NE12(5個(gè)144K數(shù)據(jù)用戶)=Wtotal2/Wlink=845kbit/s/1433.6kbit/s=1
NE13(5個(gè)384數(shù)據(jù)用戶)=Wtotal3/Wlink=1774kbit/s/1433.6kbit/s=2
(4)結(jié)論(見表2)
[table]
| 初期 | 中期(3年) | 遠(yuǎn)期(5年) | |
| 城區(qū) | 3×2站型，3個(gè)El | 3×2站型，5個(gè)E1 | 3×2站型10個(gè)E1 |
| 郊區(qū)/鄉(xiāng)鎮(zhèn) | 3×l站型1個(gè)E1 | 3×1站型，3個(gè)E1 | 3×l站型，5個(gè)El |
| 農(nóng)村/偏遠(yuǎn)地區(qū) | 1×l站型，1個(gè)El | 1×1站型，1個(gè)E1 | 1×1站型，2個(gè)E1 |
| 少數(shù)密集城區(qū) | 3×4站型，4個(gè)E1 | 3×4站型，10個(gè)E1 | 3×4站型，16個(gè)E1 |
*傳輸網(wǎng)以3年為規(guī)劃的主要方式，接入Node B節(jié)點(diǎn)滿足最多的3×1基站，按照傳輸網(wǎng)通常的使用率，絕大部分基站配置4個(gè)El的帶寬預(yù)留。
*關(guān)鍵是在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性上提供對(duì)遠(yuǎn)期的擴(kuò)容支持，特別是接入層節(jié)點(diǎn)。
2.2 2G城域傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
當(dāng)前，大多數(shù)移動(dòng)城域傳輸網(wǎng)形成了三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即：核心層、匯聚層和接入層。各層面的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重點(diǎn)、安全性考慮、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)均有差異，工作側(cè)重點(diǎn)也有所不同。
核心層傳輸節(jié)點(diǎn)一般設(shè)置在TMS、GMSC、MSC等設(shè)備所在節(jié)點(diǎn)或GGSN、SGSN等移動(dòng)數(shù)據(jù)設(shè)備所在節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)提供各業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸電路以及完成與省內(nèi)干線傳輸網(wǎng)的鏈接。由于核心層傳輸節(jié)點(diǎn)之間大多是經(jīng)過匯聚之后的傳輸電路，傳輸電路顆粒較大或高階VC的填充率較高，因此主要采用WDM、10G/2.5Gbit/s的SDH設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。由于安全可靠性要求很高，核心層必須采用環(huán)型結(jié)構(gòu)，該層面的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制采用兩纖或四纖復(fù)用段保護(hù)方式。每個(gè)城域網(wǎng)至少有一個(gè)核心層節(jié)點(diǎn)與省網(wǎng)銜接，如果條件允許，省會(huì)城市、重點(diǎn)城市應(yīng)設(shè)置兩個(gè)核心層節(jié)點(diǎn)與省網(wǎng)銜接。
匯聚層主要由位于基站接入?yún)R聚節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)的傳輸設(shè)備組成。匯聚層負(fù)責(zé)一定區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)的匯聚和輸導(dǎo)，要求能夠提供強(qiáng)大的業(yè)務(wù)匯聚能力。根據(jù)匯聚層的電路需求特點(diǎn)，該層傳輸網(wǎng)應(yīng)以2.5Gbit/s的SDH和MSTP設(shè)備為主并輔以少量的622M/155Mbit/s設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，環(huán)型子結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目在3～6個(gè)之間為宜，主要取決于其下掛的接入層網(wǎng)絡(luò)的電路需求。在采用環(huán)型結(jié)構(gòu)建設(shè)匯聚層時(shí)，每個(gè)環(huán)中一般有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是核心層節(jié)點(diǎn)。
接入層又位于基站、營(yíng)業(yè)廳、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入點(diǎn)及其他業(yè)務(wù)接入點(diǎn)的傳輸設(shè)備組成，負(fù)責(zé)將業(yè)務(wù)接入到各匯聚層節(jié)點(diǎn)。接入層各子結(jié)構(gòu)一般由1～2個(gè)匯聚層傳輸節(jié)點(diǎn)加上多個(gè)接入層傳輸節(jié)點(diǎn)組成。該層主要采用622M/155Mbit/s的SDH技術(shù)和MSTP設(shè)備、PDH技術(shù)、微波技術(shù)、3.5GHz無線接入技術(shù)和其他無線接入技術(shù)來解決多種業(yè)務(wù)的接入問題。多數(shù)采用環(huán)型結(jié)構(gòu)，附加少量星型、樹型或鏈型結(jié)構(gòu)，由于該層業(yè)務(wù)呈明顯的匯聚特點(diǎn)，在采用環(huán)型結(jié)構(gòu)時(shí)采用通道保護(hù)方式。
2.3 適用于3G的傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
3G傳輸網(wǎng)絡(luò)需提供的電路主要由以下兩部分組成。
2.3.1 核心網(wǎng)設(shè)備間電路需求
主要從三方面考慮，分別是話路業(yè)務(wù)的電路需求、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的電路需求和信令信號(hào)的電路需求。其中信令信號(hào)對(duì)電路帶寬的需求較小且信號(hào)流向一般和話路業(yè)務(wù)的流向基本一致，因此，在考慮核心網(wǎng)設(shè)備的傳輸電路需求時(shí)，可以將信令信號(hào)的傳輸路由歸入到話路業(yè)務(wù)統(tǒng)一考慮，即不再為信令信號(hào)單獨(dú)設(shè)置傳輸路由(本地MSCserver如果和HLR不在同一機(jī)房則需要單獨(dú)考慮)。
建網(wǎng)初期，如果RNC設(shè)置在本地，而MGW及其他核心網(wǎng)設(shè)備設(shè)置在省會(huì)或其他城市，期間的各種業(yè)務(wù)則主要通過二干電路轉(zhuǎn)接。如果RNC與核心網(wǎng)設(shè)備設(shè)置在同一局址，則在局內(nèi)設(shè)備直接相連即可，無需傳輸提供電路；如果RNC與其他核心網(wǎng)設(shè)備設(shè)置在不同局址，則需本地傳輸系統(tǒng)解決。
2.3.2 基站接入電路需求
3G基站的接入，主要指Node B設(shè)備至RNC設(shè)備的傳輸電路(即Iub接口電路)。通常情況下，Node B設(shè)備放置在基站機(jī)房，RNC設(shè)備放置在本地交換局機(jī)房。因此，需要傳輸網(wǎng)來提供其間的傳輸電路。
根據(jù)3G網(wǎng)絡(luò)的電路需求及城域傳輸網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)，3G傳輸網(wǎng)也應(yīng)按照接入層、匯聚層和核心層三層來劃分�？紤]到3G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)(即由UTRAN和CN組成)，同時(shí)兼顧到Node B、RNC、MSC等核心設(shè)備節(jié)的實(shí)際設(shè)置的位置和數(shù)量等，可分配不同的3G業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)到不同的傳輸層面中去。如RNc和MSC通常位于同一機(jī)房，而且數(shù)量也相差不大，因此可將RNC和MSC等一起歸并到3G傳輸網(wǎng)的核心層，而Node B數(shù)量較大，且分布比較分散，這樣可將3G業(yè)務(wù)從Node B到RC之間的傳輸歸并到3G傳輸網(wǎng)的接入層和匯聚層之中。3G傳輸網(wǎng)分層詳見圖2。
2.4 適用于由2G向3G傳輸網(wǎng)絡(luò)逐步演進(jìn)的傳輸方式
方式一：2Mbit/s互連(見圖3)
優(yōu)點(diǎn)：此時(shí)IMA El信號(hào)在3G傳輸網(wǎng)的接入層和匯聚層不經(jīng)過任何IMA的處理，而把IMA El的終結(jié)功能直接放置在RNC節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行，也即Node B到RNC，RNC到RNC之間只需提供透明傳輸，原有網(wǎng)絡(luò)基本不需要升級(jí)，可充分利用現(xiàn)有的SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)承載3G。
缺點(diǎn)：由于RNC點(diǎn)少，容量大(50～100萬用戶)，導(dǎo)致2M接口過多產(chǎn)生維護(hù)上的不便；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在SDHTDM傳送方式下，效率不高，帶寬浪費(fèi)嚴(yán)重；隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷增加，傳輸網(wǎng)絡(luò)需要不斷面臨擴(kuò)容、升級(jí)壓力。
方式二：STM-l互連(見圖4)。
優(yōu)點(diǎn)：此時(shí)Node B直接采用STM-l(ATM)接口接入業(yè)務(wù)，而需要接入層的MSTP設(shè)備節(jié)點(diǎn)采用VP-Ring的方式來在各個(gè)接入點(diǎn)之間共享傳輸帶寬。該種方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在3G業(yè)務(wù)迅速增長(zhǎng)時(shí)系統(tǒng)升級(jí)方便；在接入層就可以實(shí)現(xiàn)ATM的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，帶寬利用率高；RNC上使用STM-1接口，對(duì)RNC的要求低；Node B擴(kuò)容方便；MSTP組網(wǎng)很容易過渡到IP接口。
缺點(diǎn)：但由于Node B比較分散且數(shù)量較多(原有接入層傳輸設(shè)備都需升級(jí))，而且要求RNC需要提供大量的STM-1(ATM)接口，這樣，3G網(wǎng)絡(luò)的初期建設(shè)將會(huì)顯著增加成本的投入，因此，該方案在3G傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期不宜推廣，但在3G業(yè)務(wù)量很大的局部地域，可采用該種方式的組建方案。
方式三：RNC提供STM-l，Node B提供El(見圖5)。
優(yōu)點(diǎn)：只需在匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行ATM處理，RNC只需提供STM-1(ATM)，相對(duì)于IMA E1接口，同樣可以降低RNC的制造成本和維護(hù)成本。在接入層都采用IMA E1的透?jìng)鞣绞�，傳統(tǒng)2G基站的接入SDH仍然可以使用，不需要額外的改造。另外，在匯聚層IMA El終結(jié)后，采用VP-Ring共享環(huán)的方式在各個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)共享固定的時(shí)隙，可充分提高傳輸帶寬的利用率。
基于上述分析，在建網(wǎng)初期，SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)容量比較富余的情況下，可選擇方式一滿足需求；隨著基站El數(shù)量的逐步增加，傳輸網(wǎng)可向方式三進(jìn)行過渡，此為最經(jīng)濟(jì)可行并有利于未來演進(jìn)的建設(shè)方案。
3、移動(dòng)傳輸網(wǎng)面對(duì)3G的建議
(1)傳輸省干、城域傳輸網(wǎng)骨干結(jié)構(gòu)可能因大容量RNC的出現(xiàn)而發(fā)生根本性的改變，但存在不確定因素，可通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提前考慮所可能面臨的問題。
建議開始考慮部分小本地網(wǎng)之間省二干傳輸和城域傳輸網(wǎng)的銜接，視3G建設(shè)進(jìn)展情況考慮整改省干網(wǎng)絡(luò)。
(2)接入層PDH設(shè)備和微波的容量使用情況(室內(nèi)分布、專線業(yè)務(wù)等)，需要對(duì)全網(wǎng)的3G支持需要仔細(xì)考慮，提前規(guī)劃。
建議提前規(guī)劃提供中遠(yuǎn)期帶寬需求，或者提前整改現(xiàn)網(wǎng)支持初期帶寬需求并為中遠(yuǎn)期整改做好考慮。
(3)如果考慮到國(guó)外廠家的3G網(wǎng)絡(luò)特征，ATM匯聚和共享功能在現(xiàn)網(wǎng)上應(yīng)有所考慮。
建議新增的傳輸設(shè)備為MSTP設(shè)備，支持ATM匯聚與共享等多種功能。
