UT斯達康3G傳送解決方案
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數(shù)據(jù)業(yè)務的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)接入的可移動性要求不斷突現(xiàn)，支持高帶寬可移動無線數(shù)據(jù)接入的第三代移動通信技術（3G）浮出水面。第三代移動通信系統(tǒng)在國際上統(tǒng)稱為IMT-2000，簡稱3G，是國際電信聯(lián)盟(ITU)在1985年提出的工作在2000MHz頻段，預期在2000年左右商用的系統(tǒng)。3G標準定義了五種技術，包括WCDMA，cdma2000，TD-SCDMA，UWC-136和DECT。其中WCDMA， cdma2000，TD-SCDMA為主流技術，主要區(qū)別在空中接口（UU）部分，其余部分的網(wǎng)絡邏輯架構基本相同，因此針對3G的移動傳輸網(wǎng)可獨立進行規(guī)劃和建設。移動系統(tǒng)主要分為兩個層次：無線接入網(wǎng)絡層（RAN），由無線網(wǎng)絡控制器（RNC/BSC）和基站收發(fā)器（Node B /BTS）組成；核心網(wǎng)絡層（CN），由移動交換中心MSC/VLR、GMSC、SGSN、PDSN、GGSN等設備組成。
一、GSM/GPRS移動傳輸網(wǎng)絡
由于傳統(tǒng)移動運營商在建設3G系統(tǒng)時必需考慮如何實現(xiàn)現(xiàn)有GSM/GPRS網(wǎng)絡的逐步演進和過渡，在規(guī)劃和建設移動傳輸網(wǎng)時也應考慮系統(tǒng)的可延續(xù)性。以中國移動為例，在GSM/ GPRS的移動傳輸網(wǎng)絡要提供無線接入網(wǎng)絡（RAN）和移動核心網(wǎng)絡（CN）的TDM及數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸，系統(tǒng)傳送圖見圖1。因此，GSM/GPRS傳輸網(wǎng)絡主要分為兩個部分：
（1） 基站到中心節(jié)點的傳輸
在GSM/GPRS系統(tǒng)中，一般BSC與MSC安裝在中心節(jié)點，基站的業(yè)務直接通過傳輸網(wǎng)絡傳送到中心節(jié)點。每個基站一般為1至2個E1。傳輸網(wǎng)絡分為針對基站接入的155/622M接入層傳輸層和針對一定區(qū)域業(yè)務進行匯聚的2.5G匯聚傳輸層。
?。?） 中心節(jié)點間的傳輸
中心節(jié)點包括移動交換局、移動關口局、移動長途局、移動數(shù)據(jù)中心等，包括大量E1電路以及部分數(shù)據(jù)業(yè)務，傳輸速率以2.5G/ 10G為主。
二、3G移動系統(tǒng)的傳輸要求
2.1 3G移動系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構
目前定義的3G系統(tǒng)主要有R99，R4和R5版本，在3GPP R99網(wǎng)絡的核心網(wǎng)部分， WCDMA和GSM使用相同的核心網(wǎng)絡，與GPRS的核心網(wǎng)相似，分為電路交換域（CS）和分組交換域（PS），但 WCDMA的編碼解碼器和MSC在一起，而在GSM/GPRS網(wǎng)絡中，編碼解碼器和基站控制器在一起。另外，GSM/GPRS采用PCM編碼，而WCDMA采用AMR(自適應多速率編碼)。與此同時，3GPP R99引入了新的無線接入網(wǎng)絡（UTRAN），其中基站（BS）改造為B節(jié)點（Node B），在將基站控制器（BSC）改造為RNC，整個網(wǎng)絡框架見圖2。
在3GPP R4 網(wǎng)絡中，核心網(wǎng)的電路交換域（CS）被分成兩層，他們是控制層和連接層?？刂茖又饕刂坪艚械慕?、進程的管理、計費等相關功能。連接層主要用來傳送用戶的數(shù)據(jù)。關于分組交換域（PS），3GPP R4 和3GPP R99區(qū)別不大。由于分層結構的引入，可以采用新的承載技術，如ATM、IP來傳輸電路域的語音和信令。由于分組交換域的傳輸是建立在ATM或IP網(wǎng)絡上，所以，運營商可以用同一個傳輸網(wǎng)絡來傳輸所有的業(yè)務。分層結構引入了幾個新的接口，如MSC服務器和MGW(媒體網(wǎng)關)之間的Mc接口，MGW與MGW之間的Nb接口；同樣也引入了新的信令，如：MSC服務器和MGW之間的GCP(網(wǎng)關控制協(xié)議)，MSC服務器與MSC服務器之間的BICC(獨立于承載的連接控制協(xié)議)。而在R5版本中則趨向純IP的網(wǎng)絡。
2.2 3G移動系統(tǒng)的承載技術
3G網(wǎng)絡在不同的技術發(fā)展階段可以采用不同的承載技術，包括TDM、ATM、IP等。由于3G網(wǎng)絡主要是針對大容量的數(shù)據(jù)而設計的，數(shù)據(jù)業(yè)務的流量流向的不確定性，使TDM技術很難為3G業(yè)務的承載提供一個高效可靠的平臺。IP技術適合數(shù)據(jù)業(yè)務的需求，但目前IP技術無法提供電信級的業(yè)務質量，基于協(xié)議的收斂速度慢，無法滿足語音等高等級業(yè)務的要求。因此采用純IP的UTRAN和CN還不成熟，在3GPP規(guī)范中已經(jīng)推遲到R5甚至以后的版本中。R99和R4中對UTRAN推薦了ATM技術，其面向連接的特性可以很好地保證業(yè)務質量，并可發(fā)揮ATM的統(tǒng)計復用、QOS保證等優(yōu)勢。
在CN中，由于業(yè)務已經(jīng)經(jīng)過收斂和匯聚，承載網(wǎng)主要提供TDM/ATM/IP的透傳，可以直接 over SDH/WDM網(wǎng)絡進行大容量業(yè)務傳輸，對部分業(yè)力也可以采用ATM VP-RING或以太共享環(huán)提高帶寬的利用率。移動傳輸網(wǎng)的建設最主要關心如何提供高效、安全、靈活的UTRAN業(yè)務的傳輸，其接口為Iu接口，包括：
Iub：RNC與NodeB的之間的物理接口（IMA E1，ATM STM-1）
Iur：RNC和RNC之間的接口（ATM STM-1）
Iu：RNC和CN之間的接口（ATM STM-1/4）
3G系統(tǒng)關注的傳輸接口詳見圖3。
根據(jù)GSM/GPRS建網(wǎng)模式的順延，RNC與核心網(wǎng)設備通常安裝在中心節(jié)點中，一般不需要經(jīng)過傳輸網(wǎng)進行傳送，另外Iu和Iur接口的業(yè)務已經(jīng)過RNC的處理和收斂，部分傳輸業(yè)務可以直接提供透傳處理或ATM VP-RING提高帶寬效率。因此，連接RNC與NodeB的Iub接口是UTRAN傳輸?shù)闹饕獦I(yè)務。
三、3G移動傳輸網(wǎng)的建設
一種簡單的思路是為UTRAN建設一套獨立地ATM網(wǎng)絡，但ATM交換設備比較昂貴，而且作為一個基礎網(wǎng)，實踐證明了它對其他業(yè)務并非最佳解決方案。另外，ATM在采用光纖組網(wǎng)時自愈方面還存在全網(wǎng)連接的自動配置和恢復時間問題，無法滿足電信級服務質量的要求。
另外，由于Iub可采用IMA E1或ATM STM-1，不同接口的選擇對移動傳輸組網(wǎng)的要求也不盡相同，從而使移動傳輸組網(wǎng)面臨比較復雜的局面。Iub可采用的物理接口如下：
?。?） 全部采用IMA E1
RNC側提供 IMA E1接口與Node-B的IMA E1相連。這種方法在中心RNC需提供大量IMA E1接口，由于IMA機制的限制，一般需預留大量E1端口用于Node-B的擴容，RNC的投資費用很高。雖然對于傳輸系統(tǒng)來說只需要提供簡單的E1電路傳輸，但由于多個Node-B間的帶寬無法實現(xiàn)共享，傳輸帶寬需求也很大。
（2） 全部采用ATM STM-1
RNC和Node-B直接提供基于ATM的STM-1接口代替了多外IMA E1接口。如果采用ATM STM-1透傳，需要大量帶寬，對傳輸網(wǎng)的壓力過大。如果在Node-B直接進行業(yè)務統(tǒng)計復用，所有Node-B的傳輸節(jié)點要提供ATM STM-1接口，并提供ATM處理，如果傳輸網(wǎng)要承載其它業(yè)務時，線路帶寬要求在622M以上，投資費用大。另外，由于原有GSM/GPRS基站的傳輸設備一般只提供E1接口，需要全部要進行升級和改造，不利于對原有投資的保護。
?。?） ATM STM-1與IMA E1混用
RNC提供ATM的STM-1接口而Node-B提供IMA E1接口，則RNC只需提供少量接口，Node-B只需提供IMA E1接口，使網(wǎng)絡變得簡潔實用。系統(tǒng)連接圖詳見圖4。
采用這種方法面臨了在RNC與Node-B間必須進行ATM信號的處理，實現(xiàn)IMA E1到ATM STM-1間的轉換。一種方法是在RNC側進行處理，在RNC前提供一個ATM交換機，IMA E1在ATM交換機上終結，并提供STM-1信號進入RNC。 該解決方案原理圖見圖5。
這種方式降低了RNC的投資費用，在傳輸層只需要進行E1傳輸，但是這種方式需要獨立的ATM設備，使RNC與Node-B間存在TDM傳輸層和ATM處理層，需要提供獨立的ATM網(wǎng)管系統(tǒng)，ATM設備與傳輸設備間大量的E1/STM-1連接，并且無法解決傳輸帶寬的統(tǒng)計復用問題。另外，由于采用的是IMA E1，而IMA E1要求多個E1接口在ATM交換機上是連續(xù)的，所以在ATM交換機上需預留大量E1端口用于擴容。而ATM交換機本身價格較高，加上大量的E1連接和預留接口，使整個方案變得十分昂貴而難以實施。
多業(yè)務傳輸平臺MSTP ( Multi-Service Transport Platform)提供基于SDH的傳輸網(wǎng)絡平臺，提供多種業(yè)務接口和處理能力，靈活地支持ATM、IP、TDM業(yè)務，為3G運營商提供高效的傳輸方案。UT斯達康公司利用多年提供多種電信解決方案的經(jīng) 驗，針對城域網(wǎng)的業(yè)務特點，采用創(chuàng)新的體系結構和先進的芯片技術，成功開發(fā)了基于SDH的新一代系列多業(yè)務光傳輸產(chǎn)品NetRing系列，涵蓋了從STM-1 、STM-4、 STM-16到 STM-64的所有產(chǎn)品。NetRing在實現(xiàn)強大的多業(yè)務傳輸能力的同時，極大提高了設備集成度，具有很好的性能價格比，能為城域傳送網(wǎng)建設的三個層面(即：核心層、匯聚層和接入層)，提供完整解決方案。
針對3G業(yè)務的需求，UT斯達康的MSTP產(chǎn)品NetRing系列提供完善的解決方案。核心網(wǎng)（CN）采用大容量10G MSTP平臺NetRing10000組成核心環(huán)，在UTRAN采用NetRing2500組成2.5G匯聚層，NetRing600組成155M接入層，系統(tǒng)組網(wǎng)見圖6。
移動傳輸建設初期，由于基站數(shù)量少，每個基站要求的傳輸帶寬小，往往采用一層網(wǎng)絡，由于數(shù)據(jù)城域網(wǎng)帶寬需求的增長以及3G網(wǎng)絡的實施，網(wǎng)絡分層成為一種必然趨勢。引入?yún)R聚層，可以對一定區(qū)域內業(yè)務進行匯聚。引入?yún)R聚層后，接入層的結構會進行一定的變化，原來每個基站要求的帶寬少，一個155M環(huán)可以覆蓋多個基站。由于數(shù)據(jù)城域網(wǎng)和3G大大增加了傳輸帶寬需求，接入層要逐步減少155M環(huán)覆蓋節(jié)點的數(shù)量（通過拆環(huán)實現(xiàn)）或升級至622M。
由于在接入層采用IMA E1的接口，接入層網(wǎng)絡只需將Node-B的E1傳送至匯聚層節(jié)點，在匯聚層節(jié)點提供ATM處理。UT斯達康NetRing2500提供具有ATM交換能力的板卡，對接入層上傳IMA E1電路通過VC-12進入ATM處理板卡進行統(tǒng)計復用成ATM VC-4，然后經(jīng)匯聚層透明傳輸或經(jīng)ATM VP-RING傳送至RNC節(jié)點，通過STM-1接口與RNC相接，該原理圖詳見圖7。這樣，在全網(wǎng)中只需要通過少量的匯聚節(jié)點提供ATM處理卡可實現(xiàn)ATM數(shù)據(jù)處理，并且通過在各匯聚結點實現(xiàn)帶寬的統(tǒng)計復用，大大提高了帶寬的利用率。
采用UT斯達康多業(yè)務傳輸平臺NetRing系列MSTP產(chǎn)品組建3G移動傳輸網(wǎng)，在一個網(wǎng)絡中同時提供了ATM業(yè)務接入、處理和傳輸，并且可以同時為各種其它業(yè)務提供通用的傳輸平臺。另外，采用MSTP實現(xiàn)了傳輸與ATM的統(tǒng)一管理，提供靈活的帶寬調度。在接入層，可以充分利用原有基站的傳輸設備和E1接口，只需在匯聚層進行少量投資，在提供ATM業(yè)務處理的同時，利用ATM 的統(tǒng)計復用提高帶寬利用率。通過MSTP對原有傳輸網(wǎng)絡的改造，實現(xiàn)網(wǎng)絡結構更為清晰合理，將大大提高網(wǎng)絡的可擴展性和靈活高效的帶寬提供能力。
針對部分Node-B提供ATM STM-1接口的應用，在高業(yè)務區(qū)節(jié)點，通過NetRing600提供ATM STM-1的接入并組成ATM VP-RING上傳至RNC，可采用622M組環(huán)。對于低業(yè)務區(qū)節(jié)點，NetRing600提供ATM STM-1接入，并轉換為IMA E1上傳至匯聚節(jié)點進行ATM業(yè)務的匯聚，只需采用155M組環(huán)。
三、向純IP的3G移動通信系統(tǒng)演進
基于純IP網(wǎng)絡是電信發(fā)展的方向，IP以其簡單高效特點，在電信界被越來越多的關注。3G的R5及以后的版本趨向以IP為基礎的系統(tǒng)。UT斯達康的NetRing系列產(chǎn)品不僅能夠支持IP的接口，還應針對不同的業(yè)務提供相應的QoS的保證。由于目前的以太網(wǎng)技術是面向無連接，沒有足夠的QoS保證機制。為了能將真正的QoS引入，需要在以太網(wǎng)和SDH間引入一個中間的智能適配層來處理IP業(yè)務的QoS。因此UT斯達康的NetRing系列產(chǎn)品將逐步引入RPR、MPLS機制，很好地滿足這一需求。
隨著人們對數(shù)據(jù)接入需求的不斷增長，提供高速無線數(shù)據(jù)接入的3G移動通信系統(tǒng)將會實施。因此，在建設傳輸網(wǎng)絡時充分考慮3G系統(tǒng)的傳輸需求是十分必要的，UT斯達康MSTP產(chǎn)品NetRing系列以成熟的SDH技術為基礎，提供IP、ATM等多業(yè)務處理能力，不但能夠滿足目前GSM/GPRS網(wǎng)絡的傳輸要求，還能提供完善的低成本的基于ATM承載技術的3G傳輸解決方案，并能面向基于純IP技術的R5及以后版本的3G網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)一條通向3G的理解的基礎傳輸網(wǎng)的遷徙之路，與3G移動系統(tǒng)相得益彰。
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