如何建设支持3G的光传输网？

  
 
2005年，随着全球电信市场的持续复苏，国际3G市场保持稳步加速的发展步伐。目前，3G网络建设的准备工作已经逐步地进入各大运营商的议事日程，同时3G的传送网络如何建设也成为业界讨论的热点。上海贝尔 阿尔卡特作为一家专业的端到端光网络解决方案提供商，并同时掌握3G移动的核心技术，对于面向3G的传送网络的建设，在此提出一些建议和思路。 

1. 3G对传送网络的要求 

WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA作为3G的三大主流标准，主要的区别在于空中接口部分，网络的逻辑架构基本相同。从传送层的角度看，三大标准的网络结构类似，因此各个标准对传输网络的要求也类似。例如，CDMA2000EV-DO则相当于WCDMAR99版本的规范。考虑到WCDMA的标准已被全球实现商用的多个3G网络采用，我们就以该标准为基础来分析3G对传输网络的功能要求。 

对于UTRAN传输网的建设，我们最关心的实际上是Iub、Iur、Iu三种物理接口，这三种物理接口的类型及速率等级直接影响了传输网络的组网形式。在WCDMAR99或R4规范中，Iub为NodeB和RNC之间的物理接口，在NodeB侧主要会采用E1或IMAE1接口，少量采用ATM 155M接口，在RNC侧，采用ATM 155M接口或IMA E1接口；Iur为RNC与RNC之间的接口，接口类型为ATM STM-1/4和IMA E1接口；Iu为RNC和CN（核心网络）之间的接口，主要会采用ATM STM-1/4接口，特殊情况下也用IMA E1接口。 

3G作为传输网的一种业务网，就WCDMA网络设备在传输网络上的配置位置来看，3G业务网络主要依靠光传送网来提供传输支撑。从组网结构上看，光传送网由三层结构组成，即接入层、汇聚层、核心层。由于RNC和MSCServer、MGW的数量接近并常常位于同一机房，在传输组网时可将RNC和MSC统一规划到城域传输网的核心层。核心层承担RNC、MSCServer、MGW、GMSC、SGSN、GGSN间的传输。接入层传输网络主要完成基站NodeB与基站控制器RNC之间业务的接入和传送功能。由于Node B通常很分散，由Node B到RNC间的传输常常需要经过接入和汇聚两层网络，同时为实现对Node B的流量进行统计复用和汇聚来提高传输带宽利用率并降低对RNC端口支撑能力的过高要求，在UTRAN传输网络中往往需要对3G业务进行基于ATM／IP的汇聚。 

 

面向3G的传送网络结构 

2. 3G 骨干传输网络的建网策略 

3G骨干传输要解决省内各地市、各省间SGSN的连接，MSCServer、MSG之间的连接，主要考虑将SDH或DWDM作为传输手段。WCDMAR4规范在核心网的分组域和电路域上可以采用同一个基于IP包的承载网，对外出GE接口，可以通过MSTP的GE接口接入SDH/ASON网络，或通过TMUX/OTU的GE接口接入WDM网络进行传输。 

WCDMAR4规范的核心承载网将会主要基于IP。IP核心路由器的扩展性和成本以及可用性都是需要考虑的问题。与传统的IP网络承载解决方案比较，采用OXC构建数据业务的承载网可以节省约30%的设备综合投资，并大大提升业务性能。传统的IP网构建方案是将数据网分级，使用IPOVERWDM或IP OVER FIBER在路由器之间直接提供一根光纤或一个波长。该方案中IP分组包的源和宿之间需要多台路由器转接，导致产生大量的直通业务，即不在本地上下而直接中转的业务。直通业务能占到一台核心路由器总处理容量的60%，导致大量的额外成本，即使最大容量的核心路由器也很快会面临扩容的问题。目前IP路由器的扩容使用堆簇（cluster）方式，同一地点的设备互连代价昂贵，且往往导致网络内部阻塞。今后，为更好地支持VoIP、IPTV等实时IP业务，也要求数据网改善业务质量。 

考虑到同样的I/O端口核心路由器的市场价是SDH设备的5倍，建议使用光交叉机来传送IP直通业务以提高效率，而IP路由器则专注于3层处理功能。光交叉机内置的数据接口和数据处理功能可以高效地处理直通业务，大大减轻了IP路由器业务处理容量和扩容的压力，从而降低了总体投资成本。OXC所构建的网状网具备强大的网络生存性，可以大大提升核心数据网的业务质量。 

此外，3G移动业务的开展将改变运营商的网络设施。E1及STM1/16的数量会翻翻，特别是在汇聚、资源共享及和其他运营商网络互通的网关/核心节点。现在的手工操作数字配线架是以不灵活和昂贵的方式来操作传输资源。如果在核心节点引入灵活的自动交换设备OXC组建智能光网络ASON，将会显著地提高网络生存性，减少在弹性业务提供、设备维护和租用线路方面的成本，并提供光虚拟专网等新业务。 

3. 3G UTRAN传输网络的建网策略 

3GUTRAN传输网络需要解决从NodeB到RNC的连接，主要考虑采用基于SDH的MSTP作为传输手段，这不但可以满足3G传输接口逐渐向IP接口演化的趋势，而且在目前情形下提高带宽利用率并减轻RNC等节点的接口负担。3G对传输网络的要求，不仅仅在于比2G业务需求多几个2M，更重要的是，传送的内容已经完全不同，由以前的固定时隙的TDM格式变为分组的ATM格式（R99或R4规范）。通常而言，将无线控制平面和传输控制平面的各种控制信令承载以AAL5格式进行适配，而将传输用户平面的数据和信令以AAL2格式进行适配，所以在物理层上最后传输的数据格式都成为了ATM信元。 

由于3G的UTRAN节点设备提供的传输接口为ATM信元，因此，在NodeB到RNC的业务传输过程中，是否在光传输网环节上具备ATM的处理功能成为目前3G光传输网的一个热点和富有争议的问题。我们建议在网络建设初期，鉴于3G的业务量占网络整体业务量的比例较小，将NodeB的IMA E1业务在接入层不做任何处理，直接透传进入汇聚层的RNC侧的汇聚节点，由汇聚传输节点内置的ATM卡实现对Node B的IMA E1流量进行统计复用和汇聚，来提高传输带宽利用率并降低对RNC端口能力的过高要求。在网络发展到中期以后，随着接入层中Node B的数量的增多，考虑在相关的汇聚节点甚至接入节点处设置ATM交换板卡对IMA E1业务进行汇聚归并，通过网络带宽利用率。例如，传输汇聚节点通过内置具有IMA ATM交换能力的板卡对来自多个Node B IMA E1电路进行汇聚处理，业务通过VC-12进入ATM处理板卡，进行统计复用汇聚成ATM VC-4通过汇聚网络传送到RNC侧，然后通过RNC侧的ATM交换板卡在VC-4层面对业务进一步做统计复用后传送至RNC节点，以减少RNC的STM-1的接口数量。这样，在UTRAN传输网络中通过不同网络层面的ATM业务统计复用，提高了带宽的利用率。 

对于网络的容量，在3G网络建设初期，接入环的容量以STM-1为主，部分业务密集地区可考虑STM-4的环路容量，随着网络中3G业务和数据业务容量的发展，接入环需要扩展到STM-4的容量，此时可考虑新建部分接入环或扩容原有的接入环。关于网络的汇聚层，汇聚环的容量考虑STM-16/STM-64为主，此外，由于需要汇聚接入环和其它汇聚点传送来的大量的低阶VC12业务，同时需要处理本地的业务网元如BSC/MSC/RNC等向骨干层传送的跨环业务，所以具备较大的低阶交叉能力至关重要。提高汇聚节点的低阶VC12交叉能力，对业务进行疏导和汇聚，能充分提高网络群路的VC填充效率，降低网络群路容量，提高骨干网内业务调配效率，改善业务保护环境，减少全网投资。例如，如果汇聚节点的群落业务容量为128个等效VC4，以70％填充效率为最高理想值，从该汇聚节点下属的接入环和其它汇聚节点上来的离散的各级业务超过183个等效VC4，设在3G业务中80％为VC12级别，考虑其中50％的VC12被复用在VC4中进行交叉连接，计算结果为：进入该汇聚节点的VC12业务数量为75个等效VC4。在环网结构下，业务保护对交叉连接能力要求等于业务量本身，即采用环网方式，汇聚核心节点低阶VC12交叉连接能力应不低于150个等效VC4。 

4. 结语 

关于面向3G的传输网络，我们认为在核心网络中ASON和WDM技术将大有用武之地。在UTRAN网络中，MSTP是建网的首选技术。这是因为，MSTP可实现多种业务在统一传输平台的传送，可通过灵活地配置相关模块，满足3G多种信号的传输要求，并随着3G业务同步演进，优越性不言而喻。3G的R5及以后的版本趋向以IP为基础的系统。在核心网络层面，引入ASON和WDM有助于提高核心网元业务直达路由，并且极大地提高了网络的安全性。上海贝尔阿尔卡特具有全系列的光网络产品和完善的面向3G的承载网解决方案，致力为中国的3G建设贡献力量。(