SDH傳輸網(wǎng)3G演進(jìn)方案研究-新品速遞

精品文檔-下載后可編輯SDH傳輸網(wǎng)3G演進(jìn)方案研究-新品速遞1、引言隨著3G不斷深入發(fā)展，各大移動通信運(yùn)營商無不展開緊鑼密鼓的應(yīng)戰(zhàn)方案。為了提高企業(yè)競爭力，使企業(yè)盡快地從單一的移動通信運(yùn)營商轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻I(yè)務(wù)綜合通信運(yùn)營商，本著傳輸先行的原則，必須建設(shè)一個能夠滿足現(xiàn)有和以后業(yè)務(wù)發(fā)展的傳送平臺。對于傳輸網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)也必須充分利用現(xiàn)有資源，有計劃按步驟逐步擴(kuò)容和改造。本文就以大多數(shù)運(yùn)營商現(xiàn)有的SDH傳輸網(wǎng)為基礎(chǔ)，討論了可行的3G傳輸網(wǎng)演進(jìn)方案。

2、3G傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)和傳輸需求分析

2.13G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

WCDMA網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示，由RAN和CN兩部分組成。R99版本在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的網(wǎng)繼承了GSM/GPRS網(wǎng)結(jié)構(gòu)，接入網(wǎng)則引入WCDMA；R4版本在方面引入了分組語音承載和基于Server/MGW的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，接入網(wǎng)方面則主要是對R99版本的完善和優(yōu)化，在Iub帶寬需求上與R99沒有太大變化；到R5后，由于HSDPA高速下行分組接入的引入，每用戶數(shù)據(jù)速率會進(jìn)一步升高，基站單小區(qū)的吞吐量可以達(dá)到8～10Mbit/s，對傳輸帶寬的需求將較大幅度提升。3G網(wǎng)絡(luò)終是要實現(xiàn)全I(xiàn)P承載。

圖1WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

對于初期的WCDMA來說，傳輸網(wǎng)絡(luò)需要解決的問題包括三個方面，一是網(wǎng)內(nèi)交換和分組網(wǎng)元的互聯(lián)，二是RNC與網(wǎng)的業(yè)務(wù)傳輸，第三是RNC到NodeB之間的ATM業(yè)務(wù)承載。實際中，3G傳輸網(wǎng)主要分為接入層、匯聚層和骨干層傳輸。在3G建網(wǎng)模式中，RNC與網(wǎng)設(shè)備通常安裝在中心節(jié)點中，在傳輸組網(wǎng)時可將RNC規(guī)劃到骨干層，于是骨干層承擔(dān)網(wǎng)網(wǎng)元間的連接以及RNC與網(wǎng)的傳輸。而NodeB處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，數(shù)量龐大且分散在城鄉(xiāng)各處，與RNC之間的業(yè)務(wù)連接必須通過城域傳輸網(wǎng)(傳輸網(wǎng)的接入層和匯聚層)來完成。在實際的業(yè)務(wù)傳輸中，基站設(shè)備全部直接由城域光傳送網(wǎng)進(jìn)行覆蓋是不現(xiàn)實的，也采取多種方式來解決接入問題。因此，3G傳輸網(wǎng)的問題實質(zhì)上就是3G運(yùn)營商如何把NodeB側(cè)封裝為ATM格式的數(shù)據(jù)安全、高效地傳輸至RNC側(cè)。以下主要討論NodeB與RNC之間的傳輸方案。

實際設(shè)備在NodeB側(cè)常具有若干個E1，IMAE1和STM-1接口；在RNC側(cè)，常具有大量的E1，IMAE1和通道化STM-1/4接口。本文將重點討論Iub接口的傳輸方案。

2.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)點傳輸需求分析

(1)NodeB和RNC之間傳輸鏈路的計算

●總帶寬：

W(total)=NodeB支持的cell數(shù)目×每小區(qū)平均用戶×(語音忙時吞吐率×α+數(shù)據(jù)忙時吞吐率×β)；

參數(shù)釋義：α/β：語音/數(shù)據(jù)效率折算系數(shù)，α=2.1，β=1.2。

●單根鏈路的有效帶寬：

E1鏈路的帶寬：W(link)=a×2.048Mbit/s；公式中：a為E1傳輸負(fù)荷因子，一般取為0.7。

●根據(jù)上式可得電接口E1配置原則：

E1的數(shù)量=總帶寬/單位鏈路帶寬=W(total)/W(link)；注意：在Iub接口配置成光接口時，一個基站的容量配置時也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于155Mbit/s的容量，此時利用光接口主要是組網(wǎng)方面的考慮。

(2)NodeB單站的傳輸需求

對于WCDMA來說，NodeB的接入帶寬需求由于用戶干擾、臨區(qū)干擾、擴(kuò)頻編碼等因素，每個載頻扇區(qū)的5MHz頻譜資源不可能全部進(jìn)行有效傳輸，經(jīng)無線部門測定核實，每個載頻扇區(qū)的有效傳輸帶寬可以等效為65個8kbit/s的語音信道或3個384kbit/s的數(shù)據(jù)用戶。另外，考慮到傳輸網(wǎng)絡(luò)的容量冗余保護(hù)和額外的開銷，可得不同站型Iub需要E1數(shù)量為：單載單扇區(qū)需要1個E1；單載三扇，需要2個E1；二載三扇，需要4個E1；三載三扇，需要6個E1；四載三扇，需要8個E1。由此可見，相對于2G基站1-2個E1的帶寬需求來看，3G基站的帶寬需求擴(kuò)大了3-4倍?？紤]3G建網(wǎng)之后將在熱點地區(qū)逐步采用HSDPA技術(shù)，這些點將達(dá)到至少10M帶寬的需求。目前，主流廠商的NodeB設(shè)備提供E1，IMAE1和STM-1接口。

(3)RNC的接入帶寬需求

以某中型城市為例，如果一個RNC覆蓋500個基站，每個基站平均需要4個E1，那么極端情況是需要RNC同時提供等效2000個E1的接口。此外，RNC還需提供至MSC，SGSN，相鄰RNC等設(shè)備的電路。從以上現(xiàn)有商用實際設(shè)備的端口能力來看，RNC設(shè)備的接口數(shù)完全夠用，如果要降低NodeB接入對RNC所需提供的2Mbit/s接口數(shù)量的話，可以通過通道化的STM-1接口來取代大量2Mbit/s接口進(jìn)行互聯(lián)。目前，主流廠商的RNC設(shè)備提供E1，IMAE1，信道化STM-1接口和非信道化STM-1接口。

2.33G傳輸網(wǎng)需求分析

3GWCDMA采用更高的頻率，基站覆蓋范圍略低于GSM.CDMA但隨著移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別是天線技術(shù)的進(jìn)步，加上載頻覆蓋效率的提升，WCDMA網(wǎng)絡(luò)基站的綜合覆蓋效率會與GSM網(wǎng)絡(luò)基站基本相同或者略高，因此在無線本地網(wǎng)如果要實現(xiàn)相同的覆蓋效果，WCDMA與GSM基站的數(shù)量應(yīng)該基本相當(dāng)。

以某中型城市為例，NodeB基站數(shù)量需求為500。在實際規(guī)劃預(yù)測中，市區(qū)部分，3G基站按6個2M，3G室內(nèi)覆蓋是按照2個2M；郊區(qū)部分，3G基站按照4個2M，3G室內(nèi)覆蓋按照平均1.5個2M；HSDPA則按每個點10M帶寬，即5個2M。若平均下來每個NodeB的帶寬需求為4個E1，則一共需要2000個E1的基站帶寬接入量。目前，運(yùn)營商的省內(nèi)骨干網(wǎng)多為2.GSDH環(huán)，考慮到一半的容量用作環(huán)保護(hù)，則每個骨干網(wǎng)可以提供的滿負(fù)荷容量為8×63(504)個E1，則保守估計也需要建設(shè)5個左右的骨干網(wǎng)，來將NodeB的業(yè)務(wù)接入量終匯聚到1-2個RNC，同時匯聚層大約需要10個匯聚層環(huán)網(wǎng)組成。一般認(rèn)為，每個匯聚環(huán)網(wǎng)可帶6-8個接入環(huán)，每個接入環(huán)帶不超過6個NodeB，平均到每個匯聚環(huán)承載的3G業(yè)務(wù)量可達(dá)300多個E1，再加上網(wǎng)絡(luò)承載的2G，2.5G業(yè)務(wù)電路和數(shù)據(jù)接入電路，隨著3G業(yè)務(wù)的發(fā)展，現(xiàn)有匯聚、層2.5Gbit/s，10Gbit/s網(wǎng)絡(luò)容量將顯得更加有限。而隨著3G各種應(yīng)用快速發(fā)展，業(yè)務(wù)中將出現(xiàn)大量的突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此在傳輸骨干網(wǎng)擴(kuò)容的同時在匯聚層面進(jìn)行ATM業(yè)務(wù)匯聚也很有必要。

3、可行性方案比較

以上已經(jīng)討論過，對于WCDMA，連接RNC與NodeB的Iub接口是傳輸?shù)闹饕獦I(yè)務(wù)。由于Iub可采用IMAE1或ATMSTM-1，不同接口的選擇對傳輸組網(wǎng)的要求也不同，從而使傳輸組網(wǎng)面臨比較復(fù)雜的局面。下面按Iub可采用的物理接口分別進(jìn)行分析。

(1)全部采用ATMSTM-1

傳送方式：通過光纖直連方式或通過SDH，MSTP或ATM網(wǎng)絡(luò)完成傳送。

分析：光纖直連方式需要大量光纖資源，網(wǎng)絡(luò)可維護(hù)性和安全性受限，實際中無法應(yīng)用；通過ATM網(wǎng)絡(luò)通過PVC可以實現(xiàn)分組業(yè)務(wù)的傳送，但現(xiàn)有ATM網(wǎng)絡(luò)不夠健全，且成本太高，管理復(fù)雜；通過SDH網(wǎng)絡(luò)透傳占用大量靜態(tài)配置帶寬，網(wǎng)絡(luò)資源快速消耗，對傳輸網(wǎng)壓力太大；通過MSTP網(wǎng)絡(luò)的ATMVP-Ring功能可以進(jìn)行統(tǒng)計復(fù)用完成帶寬收斂，但需要對現(xiàn)有SDH接入網(wǎng)進(jìn)行改造，使所有NodeB的傳輸節(jié)點要提供ATMSTM-1接口，并提供ATM處理，成本太高。

結(jié)論：NodeB與RNC通過ATMSTM-1方式在3G初期應(yīng)用較少。RNC與NodeB之間可通過IMAE1互通，這樣通過常規(guī)SDH，微波，LMDS，F(xiàn)SO，SHDSL等手段均可實現(xiàn)3G基站的接入，真正地簡化了3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期所面臨的ATM傳送問題。

(2)采用N×E1IMA接口進(jìn)行業(yè)務(wù)互聯(lián)

分析：將若干NodeB的N×E1IMA通過SDH網(wǎng)絡(luò)透傳至RNC，此時RNC會有大量的2M接口，建設(shè)成本和維護(hù)壓力巨大，且無法實現(xiàn)帶寬的統(tǒng)計復(fù)用，帶寬效率低；也可考慮通過在與RNC相連的匯聚點引入ATM交換機(jī)來完成若干NodeB的N×E1IMA到ATMSTM-1的匯聚，并與RNC進(jìn)行ATMSTM-1的直連，以減少RNC側(cè)大量2M接口需求，但引入ATM機(jī)將額外增加硬件成本，網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)復(fù)雜，且此時未能利用ATM的統(tǒng)計復(fù)用功能。借助MSTP+IMA功能在匯聚傳輸節(jié)點處，將NodeB的N×E1IMA匯聚成ATMSTM-1接口，這要求接入傳輸網(wǎng)為支持IMA處理功能的MSTP網(wǎng)絡(luò)，需要對已有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面改造，將大幅度增加傳輸建設(shè)成本；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NodeB的N×E1IMA匯聚成信道化的STM-1接口，這對現(xiàn)有傳輸網(wǎng)不用進(jìn)行任何改造。

結(jié)論：在3G傳輸網(wǎng)建設(shè)初期，考慮到充分利用現(xiàn)有資源，可利用SDH網(wǎng)絡(luò)透傳NodeB的N×E1IMA，在接入RNC的匯聚結(jié)點處匯聚成信道化的STM-1接口。雖然IMA接口方式具有方便靈活的特點，但目前業(yè)界3G廠家對IMA的支持情況各不相同，由于原有的3G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是基于ATM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行開發(fā)的，而國內(nèi)3G技術(shù)的跟進(jìn)較晚，在研發(fā)之初對國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)情況的適配性做了一定的準(zhǔn)備，在RNC和NodeB的接口上進(jìn)行了較多的IMA接口處理，如華為RNC的E1接口能力達(dá)到2000個，而國外廠家如Nokia，Ericsson雖然在RNC上也做了一些IMA改進(jìn)，但支持的IMAE1數(shù)量不多，普遍在100個左右，不能滿足中型以上城市的NodeB接入，從而提出了另一種NodeBHUB方式。

(3)采用HUBNodeB與RNC連接的方式

分析：邊緣NodeB和HubNodeB之間E1信號采用透傳方式；HubNodeB內(nèi)置ATM交換單元。其Iub側(cè)為STM-1接口時，在傳輸層需借助MSTP的VP-Ring技術(shù)梳理帶寬；若HubNodeB的Iub側(cè)仍為N×E1接口，此時借助MSTP+IMA功能在匯聚傳輸節(jié)點處，將N×E1匯聚成ATMSTM-1接口；或者通過SDH網(wǎng)絡(luò)完成N×E1到信道化STM-1的轉(zhuǎn)換。

圖2采用HUBNodeB與RNC連接的方式

結(jié)論：在HubNodeB(普通NodeB內(nèi)置一個基于AAL2的ATM交換單元)中，對外圍基站接入的IMAE1進(jìn)行轉(zhuǎn)換，多個E1統(tǒng)計復(fù)用為ATMSTM-1后與RNC互通，解決RNC提供E1能力不足的問題，同時也避免了外圍基站覆蓋時的STM-1壓力。但是，這種方案也帶來其它傳輸問題。HubNodeB由于機(jī)房條件的限制，考慮到安全因素，不可能帶太多的外圍NodeB，若帶外圍NodeB數(shù)量為5-6個，對于一個較大城市(3頻率高于GSM，基站數(shù)量不少于GSM，假設(shè)某中型城市NodeB接入點為500個)，HubNodeB的數(shù)量超過80，若HubNodeB的Iub側(cè)為STM-1接口時，這就意味著RNC到NodeBHUB層面需要有80個155M接口需要傳送，透傳和光纖直連顯然不可取，而城域網(wǎng)MSTP的ATMVP-Ring功能可成功解決這一問題。

4、結(jié)束語

基于以上討論，本人認(rèn)為SDH傳輸網(wǎng)向3G傳輸網(wǎng)的演進(jìn)過程是一個逐步擴(kuò)容和改造的過程。

(1)在骨干層：3G帶來的RNC與NodeB之間調(diào)度的中繼電路將是一個龐大的數(shù)字。隨著HSDPA技術(shù)的應(yīng)用以及更多155M以上大顆粒電路的轉(zhuǎn)接需求的出現(xiàn)，加之原有2G交換的擴(kuò)容和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，骨干網(wǎng)急需擴(kuò)容并逐步升級，可實現(xiàn)通過10G設(shè)備強(qiáng)大的組網(wǎng)能力組成網(wǎng)狀網(wǎng)(MESH網(wǎng))，使環(huán)網(wǎng)中的任意兩點間都有高速的直達(dá)通路，利于業(yè)務(wù)的快速靈活疏導(dǎo)。

(2)在接入層和匯聚層：需要逐步優(yōu)化和擴(kuò)容，同時增加網(wǎng)絡(luò)的地理覆蓋范圍。在3G的建設(shè)初期，3G基站或室內(nèi)覆蓋的接入可以采用SDH網(wǎng)絡(luò)透傳的方式，在與RNC對接的傳輸節(jié)上直接采用N×E1IMA的方式或匯聚的信道化STM-1方式，也可同時結(jié)合HUBNodeB方式，雖然帶寬利用率不是很高，但ATM特性和處理全部在3G業(yè)務(wù)結(jié)點進(jìn)行，業(yè)務(wù)網(wǎng)和傳輸網(wǎng)完全獨立，網(wǎng)絡(luò)層次清晰，可充分利用現(xiàn)有資源。

隨著3G業(yè)務(wù)的發(fā)展同時考慮3G業(yè)務(wù)不均勻的特點，RNC需預(yù)留大量的E1端口或信道化的