WCDMA傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

摘要　隨著中國3G的腳步聲日益臨近，幾乎所有運營商都在開始規(guī)劃即將建設(shè)的3G網(wǎng)絡(luò)，3G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃主要包括無線網(wǎng)絡(luò)、核心網(wǎng)絡(luò)和承載網(wǎng)絡(luò)3個部分，其中承載網(wǎng)包括IP承載網(wǎng)以及傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)，本文主要側(cè)重于傳輸網(wǎng)，同時由于3G與2G的主要區(qū)別在UTRAN，因此本文將側(cè)重探討服務(wù)于WCDMA網(wǎng)絡(luò)UTRAN部分的傳輸網(wǎng)建設(shè)方案。

1、WCDMA網(wǎng)絡(luò)的接口

WCDMA進展如圖1所示。

圖1　WCDMA進展

根據(jù)現(xiàn)階段各版本的發(fā)展及成熟情況，各運營商將很大可能直接采用R4版本，因此以3GPP R4為參考模型。其中，與傳輸網(wǎng)息息相關(guān)的接口如下。

（1）Iub：Node B到RNC的業(yè)務(wù)接口，接口類型包括E1、N×E1 IMA、STM-1（承載ATM）3種；

（2）Iu-cs：RNC到MGW/MSC的電路域接口，接口類型為STM-1/STM-4（承載ATM），有時也用E1接口；

（3）Iu-ps：RNC到SGSN的分組域接口，接口類型為STM-1/STM-4（承載ATM），有時也用E1接口；

（4）Iur：RNC之間的接口，接口類型為E1/STM-1；

（5）G：包括MSC、VLR、HLR、MGW等和GGSN、SGSN之間的多種互連接口，包括STM-1/STM-4（承載ATM、TDM）、FE/GE、E1等類型。

由于UTRAN側(cè)主要為Iub接口，因此本文將主要探討應(yīng)對Iub的傳輸建設(shè)方案。

2、WCDMA網(wǎng)絡(luò)的基站傳輸容量

WCDMA Node B對應(yīng)Iub接口所需的傳輸帶寬，可以用以下公式進行估算：

式中：

（1）Ncell表示小區(qū)數(shù)；單載頻全向基站為1個小區(qū)；單載3扇基站為3個小區(qū)；2載3扇基站為6個小區(qū)；以此類推；

（2）Nuser為小區(qū)內(nèi)的放號用戶數(shù)；

（3）Ev為每用戶話音厄朗數(shù)；

（4）Ecs為每用戶可視電話厄朗數(shù)；

（5）Vps為每用戶平均數(shù)據(jù)速率；

（6）Osig為控制信令的開銷，取10%；

（7）Oo&m為邏輯和物理操作維護等的開銷，取5%；

（8）Q為ATM傳輸產(chǎn)生的開銷，取10%；

（9）Qx為軟切換產(chǎn)生的新增話務(wù)系數(shù)，取30%；

（10）Y為負(fù)荷因子，取80%；

（11）其中12.2kbit/s話音業(yè)務(wù)的帶寬，假設(shè)60%的激活因子，可以得出帶寬為7.32kbit/s。

結(jié)合3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的具體情況，我們以2007年擬定為3G建設(shè)初期、2009年為中期、2010年為遠(yuǎn)期，各參數(shù)分別取值如下。

2.1　WCDMA建設(shè)初期Iub接口帶寬測算（2007年）

（1）小區(qū)內(nèi)的放號用戶數(shù)Nuser，取1000；

（2）Ev為每用戶話音厄朗數(shù)，取0.0303；

（3）Ecs為每用戶可視電話厄朗數(shù)，取0.0008；

（4）Vps為每用戶平均數(shù)據(jù)速率，取14.36bit/s。

則根據(jù)公式（1）可以得出各種配置時的傳輸帶寬需求，如表1所示。

表1　各種配置時的傳輸帶寬需求1

　　2.2　WCDMA建設(shè)中期Iub接口帶寬測算（2009年）

（1）小區(qū)內(nèi)的放號用戶數(shù)Nuser，取1000；

（2）Ev為每用戶話音厄朗數(shù)，取0.0258；

（3）Ecs為每用戶可視電話厄朗數(shù)，取0.0024；

（4）Vps為每用戶平均數(shù)據(jù)速率，取78bit/s。

根據(jù)公式（1）得出各種配置時的傳輸帶寬需求，如表2所示。

表2　各種配置時的傳輸帶寬需求2

2.3　WCDMA建設(shè)遠(yuǎn)期Iub接口帶寬測算（2010年）

（1）小區(qū)內(nèi)的放號用戶數(shù)Nuser，取1000；

（2）Ev為每用戶話音厄朗數(shù)，取0.0225；

（3）Ecs為每用戶可視電話厄朗數(shù)，取0.0034；

（4）Vps為每用戶平均數(shù)據(jù)速率，取138.3bit/s。

根據(jù)公式（1）得出各種配置時的傳輸帶寬需求，如表3所示。

表3　各種配置時的傳輸帶寬需求

　　由于初期大部分WCDMA基站的配置將大多為1載3扇，遠(yuǎn)期大多為2載3扇，根據(jù)以上計算可知，3G基站傳輸需求在1～4個E1。

同時，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(diào)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15個載波，考慮到控制信息的承載，一個E1實際可以容納8～12個載波，一般一個基站需要1～2個E1。

因此對于考慮GSM與WCDMA共站的站點，一般情況每基站配置在2～6個E1。

考慮到HSDPA（高速下行分組接入）的提前引入，每用戶數(shù)據(jù)速率會進一步升高，基站單小區(qū)的吞吐量最高可達(dá)到2～4Mbit/s，2載3扇站則需要12～24Mbit/s，即6～12個E1，則共站站點需要5～14個E1，對傳輸帶寬的需求有較大幅度提升。

目前的傳輸網(wǎng)環(huán)路大多為6～12個節(jié)點，環(huán)路容量為155M/622Mbit/s。因此在建設(shè)初期及中期，3G對傳輸?shù)膸�寬需求將不是主要問題，下面將主要側(cè)重于對接口的選擇方式進行分析。

3、WCDMA傳輸組網(wǎng)方案

在WCDMA R4的傳輸接口相對于2G網(wǎng)絡(luò)而言，最顯著的變化就是在3G接入網(wǎng)的傳輸接口中推薦了ATM接口，同時為了支持N×E1業(yè)務(wù)，也提出了采用反向復(fù)用技術(shù)的IMA E1接口。因此針對傳輸是否需要提供IMA處理及ATM功能提出以下幾種方案。

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

3.1.1　方式1：通過SDH網(wǎng)絡(luò)透傳至RNC

圖2　方式1

如圖2所示，該種方式在RNC處會有大量的2Mbit/s接口，建設(shè)成本和維護壓力巨大，且無法實現(xiàn)帶寬的統(tǒng)計復(fù)用，帶寬效率低。

　　3.1.2　方式2：通過ATM交換機實現(xiàn)RNC匯聚功能 


圖3　方式2

如圖3所示，由于需要新增ATM交換機，增加了額外硬件成本，且需要新配網(wǎng)管系統(tǒng)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)管理和維護復(fù)雜。

3.1.3　方式3：通過信道化STM-1實現(xiàn)RNC匯聚功能

圖4　方式3

如圖4所示，鑒于目前大多數(shù)廠商RNC設(shè)備均可提供信道化STM-1接口，也可考慮采用該方式：E1在SDH網(wǎng)絡(luò)透傳，在與RNC對接的匯聚SDH節(jié)點處將E1轉(zhuǎn)換成信道化的STM-1接口，這對現(xiàn)有傳輸網(wǎng)不用進行任何改造。

在以上3種透傳方式中，第3種方式既不用新增ATM交換機，又可以節(jié)省RNC側(cè)的端口，同時也避免了大量E1端口的落地，因此方式3是最好的選擇。

3.2　方案2：采用MSTP來承載，當(dāng)Node B采用IMA E1時

該種方案需要在傳輸網(wǎng)上進行IMA E1的終結(jié)功能，根據(jù)IMA E1在傳輸網(wǎng)絡(luò)中終結(jié)的不同位置，可以細(xì)分為兩種方式。

3.2.1　方式1：在接入層進行IMA E1的終結(jié)處理，然后經(jīng)匯聚層透傳至RNC

圖5　方式1

如圖5所示，該種方式要求接入層MSTP設(shè)備具有IMA E1的終結(jié)功能和STM-1 ATM的VP-Ring功能，匯聚后的IMA E1業(yè)務(wù)在3G傳輸層直接透傳就可以通過STM-1（ATM）接口與RNC對接。

這種方式的優(yōu)勢是，可降低RNC的制造成本和維護成本，另外，在3G傳輸網(wǎng)的接入層可充分利用傳輸帶寬資源。但由于Node B數(shù)量比較大，由于接入層的所有MSTP都要具有ATM（包括IMA）處理功能，這樣，網(wǎng)絡(luò)的整體建造成本就會顯著增加。另外，由于接入層部分環(huán)網(wǎng)采用的是STM-1速率的MSTP設(shè)備，這樣傳輸網(wǎng)無法攜帶其它的業(yè)務(wù)。

3.2.2　方式2：在匯聚層進行IMA E1的終結(jié)處理，然后透傳至RNC

圖6　方式2

如圖6所示，該種方式在3G傳輸網(wǎng)的接入層透傳，IMA E1的終結(jié)功能主要由匯聚層的MSTP設(shè)備來執(zhí)行。此時可以降低RNC的制造成本和維護成本；同時由于在接入層，傳統(tǒng)2G基站的SDH仍然可以使用，不需要額外的改造，因此，在匯聚層終結(jié)IMA E1是比較好的3G傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案。

3.3　方案3：采用MSTP來承載，當(dāng)Node B采用STM-1（ATM）時

圖7　方式3

如圖7所示，該種方案的一個優(yōu)點是在3G業(yè)務(wù)迅速增長時系統(tǒng)升級方便，但由于Node B比較分散且數(shù)量較多，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作為補充。

4、總結(jié)

綜上所述，當(dāng)傳輸設(shè)備能很好的支持IMA及ATM功能時，為了節(jié)省傳輸帶寬資源，在傳輸設(shè)備的匯聚層進行匯聚收斂方式最佳，即方案2的方式2是最合適的3G傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案。

但由于目前大多傳輸設(shè)備不支持IMA E1功能（目前國內(nèi)運營商采用的大多現(xiàn)網(wǎng)運行設(shè)備不支持IMA處理功能），因此需要運營商時刻關(guān)注各廠商設(shè)備的發(fā)展情況，在設(shè)備不支持的前提下，可暫時采用傳輸透傳方式，即方案1的方式3，然后再隨著廠商設(shè)備的研發(fā)推進，逐步優(yōu)化到通過傳輸進行一定匯聚收斂的方式。