構(gòu)建3G時代的光傳輸網(wǎng)絡(luò)

摘要　分析了3G業(yè)務(wù)特點(diǎn)，3G傳輸網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了福建龍巖移動3G配套傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案的建議。

1  第三代移動通信

20世紀(jì)90年代，隨著GSM網(wǎng)絡(luò)投入服務(wù)，全球通信領(lǐng)域也隨之大舉革新。第二代移動通信服務(wù)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(wù)。伴隨著移動業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，業(yè)務(wù)的競爭，邁向3G（3rd Generation，第三代移動通信）則是移動運(yùn)營商的必然選擇。

3G是通過無線網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供高帶寬、IP分組交換業(yè)務(wù)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(wù)，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?fàn)顟B(tài)下支持2Mbit/s。

2  3G業(yè)務(wù)特點(diǎn)

2.1  業(yè)務(wù)多樣性

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)和個人的特有服務(wù)等。由于數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)的突發(fā)性很強(qiáng)，對3G業(yè)務(wù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)大的多業(yè)務(wù)處理能力。這些特點(diǎn)表明，在3G傳輸網(wǎng)絡(luò)的承載業(yè)務(wù)中，既要有嚴(yán)格保證業(yè)務(wù)質(zhì)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(wù)，數(shù)據(jù)速率高達(dá)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(shí)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(yīng)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(luò)應(yīng)用而言，除了2Mbit/s之外，還可提供N×2Mbit/s的業(yè)務(wù)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(shù)為例，就3G部署看網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)對傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求。

從TD網(wǎng)絡(luò)近期和中遠(yuǎn)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(luò)發(fā)展的不同階段對傳輸網(wǎng)的影響

●第一階段：網(wǎng)絡(luò)無線側(cè)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(wù)，無線側(cè)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(wù)。無線側(cè)和核心網(wǎng)均采用IP承載。

網(wǎng)絡(luò)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(luò)接口需求

表2  TD網(wǎng)絡(luò)lub接口帶寬需求表

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

針對Node B采用BBU＋RRU分布式基站的應(yīng)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(shí)際應(yīng)用按30~40個載扇計算，Iub帶寬的需求達(dá)到25~34M。

圖2  分布式基站組網(wǎng)應(yīng)用場景

總體來看，接入層傳輸?shù)娜萘繎?yīng)達(dá)到STM-4，支持E1和FE接口。

按照移動TD網(wǎng)絡(luò)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(dá)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(luò)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I(xiàn)P的需求變化。初期規(guī)劃的彈性、對未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持、減少TD網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)。

因此，采用在核心層/城域?qū)右�入IP over DWDM將具有更好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力。

3  3G傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

3.1  3G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)主要包括HLR，GGSN，SGSN，MSC，GMSC，NodeB等設(shè)備。

3.2  TD傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

以TD-SCDMA技術(shù)為例，我們可以清楚地看到，IP化進(jìn)程不可逆轉(zhuǎn)，因此在傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(shè)備為主要解決方案。R4階段，網(wǎng)絡(luò)無線側(cè)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(shí)現(xiàn)無線側(cè)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(yīng)TD網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)及規(guī)模應(yīng)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(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。

圖3  3G網(wǎng)絡(luò)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(cè)語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(wù)支持。最大程度減少了原有業(yè)務(wù)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(luò)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(wù)傳送，Iub接口最終完全演進(jìn)到高速FE接口，基站帶寬會達(dá)到幾十Mbit/s。MSTP的二層交換，內(nèi)嵌MPLS，RPR等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)帶寬統(tǒng)計復(fù)用、安全隔離、保證相應(yīng)的QoS�？紤]到熱點(diǎn)地區(qū)將來建設(shè)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(shè)重點(diǎn)考慮分組業(yè)務(wù)的高效傳送與今后網(wǎng)絡(luò)的全I(xiàn)P、高帶寬演進(jìn)，核心網(wǎng)建設(shè)優(yōu)先采用GE接口，將來向10GE演進(jìn)，WDM解決方案可以很好地適應(yīng)TD核心網(wǎng)的演進(jìn)需求，通過WDM解決方案可以構(gòu)建靈活、高效、可靠的統(tǒng)一業(yè)務(wù)承載平臺，滿足當(dāng)前、將來TD核心網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求。考慮到TD的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，核心傳送網(wǎng)WDM建設(shè)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(hù)環(huán)技術(shù)，保護(hù)時間小于50ms。

●第二階段：隨著網(wǎng)絡(luò)中端到端業(yè)務(wù)數(shù)量增多，GE/10GE等業(yè)務(wù)流量和方向的不確定性，平滑升級到N×10G WDM系統(tǒng)（可重構(gòu)OADM）＋動態(tài)ROADM/GSS（通用業(yè)務(wù)交換平臺）網(wǎng)絡(luò)，完成2.5G／10G波長級業(yè)務(wù)的任意上下和調(diào)度，并能對FC，GE，2.5GPOS，SAN等子波長業(yè)務(wù)直接進(jìn)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(jī)。

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

4  龍巖移動3G配套傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案建議

無論是從TD站點(diǎn)部署規(guī)劃、帶寬需求還是持續(xù)演進(jìn)要求，現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)資源都受到了挑戰(zhàn)。若僅接入層新建或擴(kuò)容，其規(guī)劃部署將受到上層原有匯聚核心層網(wǎng)絡(luò)剩余資源及拓?fù)淞飨虻南拗�，無法避免網(wǎng)絡(luò)調(diào)整、業(yè)務(wù)割接、節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容，制約了TD承載網(wǎng)快速部署的目標(biāo)。此外，TD技術(shù)制式演進(jìn)、規(guī)劃調(diào)整等因素給現(xiàn)有整體網(wǎng)絡(luò)帶來的振蕩，對現(xiàn)有2G業(yè)務(wù)、大客戶業(yè)務(wù)等帶來不利影響。因此，建議3G配套傳輸應(yīng)該以新建傳輸方式為主，以規(guī)避在現(xiàn)網(wǎng)改造和擴(kuò)容過程中的諸多不利因素。

在3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，一般將放置在中心節(jié)點(diǎn)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(wù)。而Node B數(shù)量較大，且分布比較分散，這樣可將3G業(yè)務(wù)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(wù)的接入。

（1）基站到中心節(jié)點(diǎn)的接入傳輸層

在3G系統(tǒng)中，基站業(yè)務(wù)直接通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到中心節(jié)點(diǎn)。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(dá)到8～12個E1，同時考慮到IP化的進(jìn)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(cè)采用定制傳輸設(shè)備，可內(nèi)置在TD基站設(shè)備中。通過軟件設(shè)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(shè)中采用中興通信的S200設(shè)備就是一款適用于Node B側(cè)的集成式的155/622M傳輸設(shè)備，能夠滿足3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求。

（2）各節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)膮R聚傳輸層

各市縣的傳輸中心節(jié)點(diǎn)，匯聚多種業(yè)務(wù)后傳送到中心節(jié)點(diǎn)，包括大量E1電路的傳輸和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。傳輸速率應(yīng)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(luò)還未能建成，后期將隨著業(yè)務(wù)的增加，考慮在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)部署匯聚層網(wǎng)絡(luò)。

（3）中心節(jié)點(diǎn)間的核心傳輸層

中心節(jié)點(diǎn)間包括移動交換局、移動關(guān)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(wù)，因此建議在核心層傳輸中，以傳輸速率2.5G/10G的MSTP傳輸設(shè)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(gòu)OADM）＋GSS（通用業(yè)務(wù)交換平臺），實(shí)現(xiàn)2.5G／10G波長級業(yè)務(wù)的任意上下和調(diào)度，可直接提供GE/POS等子波長業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度，解決大量大顆粒的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

龍巖移動核心層傳輸網(wǎng)已經(jīng)部署波分設(shè)備，同時在G2/G3中心機(jī)房部署10G MSTP傳輸設(shè)備，提供STM-1~STM-64速率的標(biāo)準(zhǔn)光接口、STM-1電接口、PDH電接口等。針對3G業(yè)務(wù)中的多數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提供GE接口、FE接口等豐富的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)可為用戶提供一個綜合業(yè)務(wù)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(wù)、移動交換局、移動關(guān)口局、移動業(yè)務(wù)的傳輸，構(gòu)成龍巖移動本地傳輸?shù)闹鞲傻�；�?個縣市建設(shè)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(gòu)成，采用2.5G設(shè)備；以各縣市的移動機(jī)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(wù)與和大客戶的CMNET，GPRS等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

5  結(jié)束語

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