WCDMA傳輸網(wǎng)絡建設探討

相關專題: 無線
  近年來,隨著電信市場競爭的加劇,有的運營商開始規(guī)劃即將建設的3G網(wǎng)絡,3G網(wǎng)絡的規(guī)劃主要包括無線網(wǎng)絡、核心網(wǎng)絡和承載網(wǎng)絡三個部分,承載網(wǎng)絡規(guī)劃主要包括對無線網(wǎng)絡和核心網(wǎng)絡的承載規(guī)劃,所謂的承載網(wǎng)不僅僅局限于傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)也包括IP網(wǎng),本文將探討服務于WCDMA網(wǎng)絡的傳輸網(wǎng)絡建設方案。

  一、3G網(wǎng)絡的基站傳輸容量

  無線技術雖然取得了很大的發(fā)展,但從容量來看,遠遠不及光傳輸速率提升得那么快,這主要是由于光傳輸系統(tǒng)的載體是擁有巨大帶寬潛力的光纖,而無線傳輸則是以復雜而惡劣的無線空間作為通信載體,其空間頻率資源十分寶貴,故無線通信速率能夠提高數(shù)倍就已相當不易。從2G到3G,基站到基站控制器的傳輸容量需求也只增加了2~4倍。

  可以簡單估算一下WCDMA基站所需的傳輸帶寬,對于所有采用CDMA技術的3G系統(tǒng),無線接口的極點容量都可用下式估算:

  式中T為小區(qū)的極點容量,W為碼片速率,(Eb/Nb)為載干比(與某種業(yè)務要求的接收質量有關),i為其他小區(qū)對本小區(qū)的干擾比;對于WCDMA系統(tǒng)來說,W=3840kbit/s;采用AMR12.2kbit/s的編碼和384kbit/s編碼對應的(Eb/Nb)分別為5.5dB和1.8dB,對于定向站i取0.65,如果以12.2kbit/s來計算,得到單載單扇的極點容量為656kbit/s,大約有53個信道;以384kbit/s速率計算,得到單載單扇的極點容量為1538kbit/s,大約有4個信道;由于384kbit/s速率下的極點容量較大,我們按384kbit/s速率來考慮基站的傳輸容量需求,對于三個扇區(qū)的基站,假設扇區(qū)化系數(shù)2.5,得到單載三扇的基站極點容量為3845kbit/s,在實際應用中,通常既有384kbit/s速率的用戶,也有12.2kbit/s、64kbit/s、128kbit/s等速率的用戶,因此實際的傳輸需求應更小一些,考慮到傳輸系統(tǒng)的開銷和一定的富余度,得到WCDMA基站傳輸容量的需求大約是:單載單扇需要1XE1,單載三扇需要2XE1,兩載三扇需要4XE1,三載三扇需要6XE1,四載三扇需要8XE1。

  可以將WCDMA的基站傳輸容量需求與GSM做一個比較,在GSM中,Um接口中每個語音信道的編碼速率是13kbit/s,在基站到BSC方向,語音信道的13kbit/s速率被調整成16kbit/s,由于每個載波有8個信道,如果不考慮信令等控制信息,2個64kbit/s時隙即可以容納一個載波,即一個E1可以容納16個載波,考慮到控制信息的承載,一個E1實際可以容納10~15個載波,即一個E1最多可支持120個信道,一般一個基站需要1~2個E1,最多不超過3個E1,而WCDMA的基站則最多可能需要8個E1,對于考慮GSM與WCDMA共站的運營商,一般可考慮一個基站配置12個E1。

  二、Nodeb到RNC接口Iub的傳輸網(wǎng)組網(wǎng)方式

  傳輸網(wǎng)承載WCDMA無線網(wǎng)絡有多種方式,由于WCDMA無線網(wǎng)絡采用ATM技術,因此采用具有ATM功能的MSTP設備來承載無線網(wǎng)絡具有一定的方便性,但這并不意味著無線網(wǎng)絡一定要用MSTP來承載,對傳輸網(wǎng)來說,主要有兩種承載方式,一種是采用傳統(tǒng)的SDH來承載,傳輸網(wǎng)只提供透傳功能,另一種是采用MSTP來承載,傳輸網(wǎng)需對ATM信元進行處理,下面分別進行討論。

  1.采用傳統(tǒng)的SDH來承載,傳輸網(wǎng)只提供透傳功能

  這種承載方式可以有以下三種組網(wǎng)方式。

  第一種方式在RNC上配置IMAE1端口,NodeB上配置IMAE1端口,傳輸網(wǎng)透傳從NodeB到RNC的IMAE1電路,這種方式與傳統(tǒng)的2G網(wǎng)絡相同,但由于3G網(wǎng)絡的電路需求多于2G網(wǎng)絡,因此RNC上需配置大量的E1(IMAE1)端口。

  第二種方式為第一種方式的改進,傳輸網(wǎng)仍然只提供E1電路透傳,在RNC上配置ATM155Mbit/s端口,在RNC局端放置ATM交換機,利用ATM交換機將來自NodeB的E1業(yè)務交換成ATM155Mbit/s業(yè)務后再接入RNC。這種方式減少了RNC上的端口。

  第三種方式在RNC上配置信道化ATM155Mbit/s端口,所謂信道化ATM155Mbit/s端口意味著RNC將一個155Mbit/s視做由63個VC12組成的,而不是將其當作一個VC4來看待,在這種方式下,傳輸網(wǎng)將來自NodeB的E1電路透傳至RNC局端后,在RNC處的傳輸設備上并不終端出E1,而是終端出155Mbit/s端口,再接入RNC,這種方式在RNC局端無需大量的E1落地,同樣也可以節(jié)省RNC側的端口,并且無需增加ATM交換機。

  采用透傳方式可以完全利用原有傳輸網(wǎng)的空閑容量,不用對傳輸網(wǎng)做任何改造,缺點是通道利用率低,基站之間的傳輸帶寬彼此隔離,沒有共享。在以上三種透傳方式中,第三種方式既不用新增ATM交換機,又可以節(jié)省RNC側的端口,同時也避免了大量E1端口的落地,因此第三種方式是最好的選擇。

  2.采用MSTP來承載,傳輸網(wǎng)需對ATM信元進行處理

  這種承載方式也有三種組網(wǎng)方式(假設傳輸網(wǎng)分為骨干,匯聚和接入三個層面)。

  第一種方式是在RNC上配置ATM155M/b端口,在NodeB上配置IMAE1端口,在所有NodeB站點采用提供IMAE1匯聚功能的MSTP設備,利用傳輸網(wǎng)的MSTP設備將IMAE1匯聚成ATM155Mbit/s,在接入環(huán)上將IMAE1匯聚成ATM155Mbit/s后傳輸至匯聚層節(jié)點,傳輸匯聚層節(jié)點有以下三種處理方法。

 。1)將此ATM155Mbit/s經(jīng)匯聚環(huán)、骨干環(huán)透傳至RNC處;

  (2)將本接入環(huán)ATM155Mbit/s與本節(jié)點內其他接入環(huán)的ATM155Mbit/s一起統(tǒng)計復用成一個ATM155Mbit/s后再經(jīng)匯聚環(huán)、骨干環(huán)透傳至RNC處;

 。3)將本接入環(huán)ATM155Mbit/s與本節(jié)點的其他接入環(huán)ATM155Mbit/s一起統(tǒng)計復用成一個ATM155Mbit/s后再經(jīng)匯聚環(huán)與匯聚環(huán)其他節(jié)點的ATM155Mbit/s在匯聚環(huán)上統(tǒng)計復用成一個ATM155Mbit/s,再經(jīng)骨干環(huán)透傳至RNC。

  第二種方式在RNC上配置ATM155M/b端口,在NodeB上配置IMAE1端口,在NodeB配置傳統(tǒng)的SDH設備,匯聚層采用具有IMAE1匯聚功能的MSTP設備,有兩種處理方法

  第一種方式中,匯聚節(jié)點將本節(jié)點內各接入環(huán)的IMAE1匯聚成ATM155Mbit/s電路后再通過匯聚環(huán)、骨干環(huán)透傳至RNC。

  第二種方式中,在本節(jié)點內匯聚后的ATM155Mbit/s電路與其他節(jié)點的ATM155Mbit/s電路在匯聚環(huán)上統(tǒng)計復用成一個ATM155Mbit/s后再通過骨干環(huán)透傳至RNC。

  第三種方式在RNC上配置ATM155M/b端口,在NodeB上配置ATM155Mbit/s端口,在NodeB配置具有ATM155Mbit/s處理功能的MSTP設備(無需具備處理IMAE1功能),將多個基站的ATM155Mbit/s端口經(jīng)傳輸網(wǎng)的接入和匯聚層統(tǒng)計復用成若干個ATM155Mbit/s后再接入RNC。

  在以上三種方式中,第一種方式要求所有的NodeB站點采用提供具有IMAE1匯聚功能的MSTP設備,成本很高;第二種方式在NodeB僅配置傳統(tǒng)的SDH設備,而在傳輸匯聚節(jié)點采用MSTP設備,綜合考慮了成本和傳輸通道的利用率;第三種方式中的NodeB和在NodeB配置的傳輸設備全部采用155Mbit/s端口,成本較高;從綜合比較成本和通道的利用率看,第二種方式是最好的選擇。

  3.其他可能部分采用的承載方案

  由于RNC設備本身就具有ATM處理功能,因此也可以考慮光纖直接連接各NodeB的ATM155Mbit/s端口,然后再接入傳輸網(wǎng)經(jīng)透傳或統(tǒng)計復用的方式傳送至RNC,具體連接方式可以采用鏈形連接或星形連接(HUB)。

  4.R5版本的承載方式

  目前WCDMA的成熟版本是R4版本,R5版本則提出了從無線網(wǎng)絡到核心網(wǎng)絡都全部IP化的思想,對傳輸網(wǎng)來說,接入IP化可以考慮采用以太網(wǎng)來承載,因為以太網(wǎng)和IP可以很好地融合。在傳輸網(wǎng)上可以用內嵌RPR、MPLS功能的MSTP設備提供安全的具有QoS保證的以太網(wǎng)鏈路,具體的傳送方式既可以利用以太網(wǎng)映射到VC12中透傳,也可以利用RPR或MPLS以包交換的方式來傳送,以達到統(tǒng)計復用各基站傳輸帶寬的目的。

  三、Iur、Iu-CS、Iu-PS接口傳輸承載方式

  RNC之間的Iur接口以及RNC至MGW的Iu-CS和RNC至SGSN的Iu-PS都是ATM接口,是點對點的傳輸,采用傳統(tǒng)的SDH提供透明的E1或STM-1通道來承載即可,當然也可以采用MSTP來承載。

  四、核心網(wǎng)的承載方案

  由于R4版本核心網(wǎng)的電路域采用的是承載與控制相分離的移動軟交換架構,故R4核心網(wǎng)(電路域和分組域)可以采用IP或TDM來承載,采用TDM來承載必須沿用傳統(tǒng)的層次化結構,同一層面內的MGW必須建立全連接(fullmesh),組網(wǎng)復雜,而采用IP網(wǎng)來承載,則由于IP網(wǎng)本身是個包交換網(wǎng),I各MGW之間的流量可以通過IP尋址來實現(xiàn),消除了TDM方式下物理電路的全連接,大大簡化了網(wǎng)絡結構,有利于網(wǎng)絡的扁平化。

  目前WCDMA的IP承載網(wǎng)包括全國范圍內的IP骨干網(wǎng)(地市以上)和城域網(wǎng),考慮到安全性和QoS問題,IP骨干網(wǎng)一般考慮組建專網(wǎng),在骨干IP網(wǎng)中啟用快速重路由(FRR)和流量工程(TE)并借助MPLS和差分服務技術來提高骨干IP專網(wǎng)的質量;城域網(wǎng)一般考慮通過對原網(wǎng)絡的路由化改造來滿足3G對承載網(wǎng)的要求。新建的專用骨干IP網(wǎng)必須由長途波分復用技術來承載,此時的波分復用網(wǎng)絡需經(jīng)過仔細的規(guī)劃,以滿足IP路由器在進行節(jié)點雙歸時可以走不同的物理路由,但骨干IP網(wǎng)無需波分復用系統(tǒng)提供保護,這一方面是由于IP網(wǎng)本身就可以提供保護,另一方面是由于在長途W(wǎng)DM系統(tǒng)上提供保護成本太高。

  IP城域網(wǎng)目前主要采用光纖直驅的方式組網(wǎng),當然,隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大和對安全性要求的提高,將來可能會考慮采用城域波分技術來承載IP城域網(wǎng),如果對城域網(wǎng)的安全性和QoS不滿意,也可以考慮采用MSTP、RPR等技術來承載3G網(wǎng)元。

  五、總結

  3G的部署給傳輸網(wǎng)的發(fā)展和應用帶來機遇,在無線網(wǎng)絡的承載方面MSTP有一定的用武之地;R4版本以后的3G核心網(wǎng)元將由IP網(wǎng)絡承載,但這并不意味傳輸網(wǎng)絡將完全退出對核心網(wǎng)絡的支撐,因為至少IP網(wǎng)絡的骨干部分仍將由長途波分復用傳輸系統(tǒng)來承載,而MSTP、RPR技術將作為IP城域網(wǎng)的補充得到應用;代表未來傳輸網(wǎng)絡發(fā)展方向的智能光網(wǎng)絡(ASON)可能在以下兩個層面得到應用,一種應用是在無線接入傳輸網(wǎng)的骨干和匯聚層引入融合了MSTP功能的ASON設備,以實現(xiàn)電路的快速調度和故障恢復;另一個應用是在骨干IP專網(wǎng)的承載網(wǎng)中引入具有ASON功能的智能WDM系統(tǒng),對骨干IP網(wǎng)的承載提供快速的波道調度和網(wǎng)絡恢復。總之,未來的傳輸技術將為3G網(wǎng)絡提供更加安全可靠的支撐。


----《通信世界》

作者:廣東省電信規(guī)劃設計院 趙春華   

掃碼關注5G通信官方公眾號,免費領取以下5G精品資料
  • 1、回復“YD5GAI”免費領取《中國移動:5G網(wǎng)絡AI應用典型場景技術解決方案白皮書
  • 2、回復“5G6G”免費領取《5G_6G毫米波測試技術白皮書-2022_03-21
  • 3、回復“YD6G”免費領取《中國移動:6G至簡無線接入網(wǎng)白皮書
  • 4、回復“LTBPS”免費領取《《中國聯(lián)通5G終端白皮書》
  • 5、回復“ZGDX”免費領取《中國電信5GNTN技術白皮書
  • 6、回復“TXSB”免費領取《通信設備安裝工程施工工藝圖解
  • 7、回復“YDSL”免費領取《中國移動算力并網(wǎng)白皮書
  • 8、回復“5GX3”免費領取《R1623501-g605G的系統(tǒng)架構1
  • 本周熱點本月熱點

     

      最熱通信招聘

      最新招聘信息