对3G传输网络的探讨

1 3G网络的特征与传输网

1.1 3G网络架构与2 G网络类似

3 G采用了与第二代移动通信系统类似的结构, 包括无线接入网络 (Radio Access Network, RAN) 和核心网络 (Core Network, C N) 。其中, R A N用于处理所有与无线有关的功能, 而C N则处理3 G系统内所有的话音呼叫和数据连接, 并实现与外部网络的交换和路由功能, C N从逻辑上可分为电路交换域 (Circuit Switched Domain, CS) 和分组交换域 (Packet Switched Domain, PS) 。UT RAN、CN与用户设备 (User Equipment, UE) 一起构成了整个无线系统。

3 G网络分为核心网和接入网, 这也是建设3 G传输网络的一个重要前提。原有的2 G传输网络主要是作为话音的配套网络, 体现出分层建设的特点:骨干层传输设备常常位于网络的骨干或核心节点, 具有大容量的业务调度功能, 强调业务的中继和传送能力;接入层传输设备覆盖在城域的各热点地区, 完成业务的接入, 体现出低成本、业务处理能力弱的特点;汇聚层设备连接骨干层和接入层, 完成M A D M之间的业务整合和汇聚功能。这种金字塔型的传输网络模型也是3 G业务网络所需的, 同时为移动网络的平滑演进创造了客观条件。

1.2 基于分组技术

3 G网络的另一个主要特点是支持宽带数据业务, 它采用了基于分组的网络技术。虽然IDM在电路域的演进过程中还是作为可选的方案存在, 但最终3 G网络必将发展成为支持多媒体业务的分组网。

目前, 现有成熟的3 G设备基本上都基于ATM平台, 基站 (BTS或NodeB) 导基站控制器 (BSC或RNC) 之间常常通过IMA (ATM反向复用技术) 后的E1通道连接, 由于基站控制器的容量往大型化发展, 它与基站之间的连接将通过城域网的接入层和汇聚层, 这是建设城域网必须考虑的主体内容。基站控制器与核心网之间常常通过ATM STM-1或STM-4连接, 由骨干传输网连接, 一般不对业务进行汇聚处理, 而仅仅提供大颗粒通道透明传送。核心网电路域和分组域内部的业务传送还涉及到干线传输, 由于分组域的接口主要采用的是G E/FE/POS接口, 因此传输设备必须能够提供相应的接口适配能力。

传输组网必须考虑与上述接口的对接关系, 在保证话音和数据业务实时传输的同时, 综合考虑网络的安全性和可靠性, 通过环网保护机制对业务进行保护, 并考虑组网效率, 使传输带宽利用率最大化。

1.3 3 G网络的平滑演进策略

3 G网络的设计强调对2 G网络的继承性, 3G网络的演进是按照2G (GSM) →2.5G (GPRS) →3G (WCDMA的R99/R4版本) →NGN (R5/R6版本) 的过程推进的, 无线接口从低速走向高速, 业务内容从单一语音业务走向多媒体业务。

3 G网络的发展总体上体现出网络的扁平化、IP化、业务多媒体化和平滑演进的特点。由于传输网络的规划一般应该提供对3 G业务3年至5年内发展需求的支持, 因此传输平台也应该有良好的前向兼容能力和可扩展性, 通过开发一些新的功能处理模块来适应网络的发展, 从而保护传输网的投资。

2 3G传输网络解决方案

2.1 3 G无线网传输网络解决方案

对于WCDMA, 传输网络需要解决的问题包括三个方面, 一是核心网电路域的连接, 另一个是核心网分组域的IP互连, 第三是RNC到UNodeB之间的ATM业务承载。

首先分析UTRAN部分。WCDMA网络R4、R 99版本在无线网络部分基本保持不变, 无线网和GsM一样, 主要处于城域, 由RNC (基站控制器) 和DNodeB (基站) 互连构成, 在传输模式上RNC与NodeB之间通过A T M信元方式承载。

第一种接口和传输解决方案:根据现实情况, 3 G网络在接口上发生了很多变化, IMA是解决传输接口方法之一, IMA通过155M接口ATM信元反向复用封装在E1中, 在E1内部实现信元的统计复用 (如图1所示) RNC与NodeB之间可通过IMA E1互通, 这样通过常规SDH、微波、LMDS、FSO、SHDSL等手段均可实现3 G基站的接入。

第二种接口方式和传输解决方案:在NodeB HUB (普通NodeB内置一个基于AAL2的ATM交换单元) 中, 对外围基站接入的IMA E1进行转换, 多个E1统计复用为ATM 155M接口, 然后与RNC互通, 解决RNC提供E1能力不足的问题, 同时也避免了外围基站覆盖时的155 M压力。但是, 这种方案也带来其它传输问题, Node BHUB由于机房条件的限制, 考虑到安全因素, 不可能带太多的外围Node B, 若带外围Node B数量为5-6个, 对于一个较大城市 (3G频率高于GSM, 基站数量不少于GSM, 假设较大城市Node B接入点为500个) , NodeB HUB的数量超过80, 这就意味着RNC到NodeB HUB层面需要有80个155 M接口需要传送, 透传和光纤直连显然不可取。

第三种接口方式和传输解决方案:Node B HUB虽然解决了RNC E1接入能力限制的问题, 但同样由于在基站内部实现ATM层面的维护, 且使基站在物理结构上分成了HUB层和外围基站层面, 增加了基站的维护难度, 于是MSTP在发展过程中也提出了类似HUB模式的解决方案。

将ATM从IMA E1到155M的汇聚通过MSTP内部反向复用单元实现, 在3 G网络仅存在RNC和NodeB, 基站维护大大简化, 而MSTP传送层面解决了IMA反向复用问题, 并可与VP-Ring结合, 实现基站业务从基站到RNC的PVC传输, 充分体现MSTP从传送2M向传送VLAN和PVC转变的特征。

2.2关于3 G核心网传输网络

RNC普遍与电路交换机MSC或MGW、SGSN同在一个城市的中心机房, 因此无线域和核心网之间的连接不存在传输问题。

核心网对传输网络的影响在于, 核心网是指交换机网络的互连, 对3 G网络来说主要是指跨地市、跨省业务, 对传输网络的影响主要在省二级干线网络、国家一级干线网络。根据现有的维护体系来看, 初期仍采用省中心机房集中路由交换方式, 地市业务集中汇聚到省中心, 连接容量与3 G网络的数据业务开展、城市大小、发达程度、消费观念相关, 初期容量在1 5 5 M-GE之间, 对省二级干线传输网的影响不会太大, 但后期容量则以多GE和2.5GPOS方式实现大容量汇聚, 对省二级干线的容量和大颗粒传送能力有一定的要求。

3 结语

从现在的技术标准来看, 无线、智能光网络、NGN作为下一代电信网络的基本网络形态, 目前都还处于发展阶段, 各种技术的发展都有模糊和不确定的因素, 总的说来, 3 G作为一种接入手段给人们提供了移动的通信方式和丰富的业务内容, 而3 G的未来发展核心是对宽带业务的支持和对动态业务的支持。它是一种渐进式的演变, 一方面吸收现有分组网络灵活和高效的优点, 另一方面寻找自己的价值链和业务内容, 同时更新和优化网络结构。

摘要：本文根据作者的工作实际, 对现阶段3G传输网络所面临的一些问题作出了相应的对策。

关键词：3G网络,传输网