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通信学论文-联通3G数据承载网的发展与演进探讨.doc

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通信学论文-联通3G数据承载网的发展与演进探讨.doc

通信学论文联通3G数据承载网的发展与演进探讨在当前主流的三大3G移动标准中,中国联通拥有GSM和CDMA两张全国的移动运营网络,有必要对这两张网络向3G演进过程中的无线、交换、数据等涉及的技术问题和演进方向进行深入细致的研究和探讨。本文立足于面向3G数据承载网所面对的挑战和技术问题进行尝试性地探讨,希望与业内和联通同仁分享。一、WCDMA与CDMA2000EVDO的技术框架中国联通目前拥有GSM和CDMA两种制式的网络,从技术演进策略来看,3G的技术选择将存在WCDMA和CDMAEVDO两种演进趋势。1、WCDMA的总体技术框架R99版WCDMA系统是IMT2000家族的一员,它由CN核心网、UTRANUMTS陆地无线接入网和UE用户装置组成。UTRAN和UE采用WCDMA无线接入技术,CN与UTRAN的接口定义为IU接口,UTRAN与UE的接口定义为UU接口。目前,WCDMA系统标准的R99版本已经基本稳定,其R4、R5和R6版本还在紧锣密鼓的制订中。2、CDMA2000EVDO的技术框架联通HRPD系统参考模型随着移动通信技术的发展,中国联通CDMA数字蜂窝移动通信网络不断升级,从第一阶段的IS95A增强型网络升级到第二阶段的CDMA1X网络。下一步,网络将升级到中国联通800MHZCDMA增强型1X数字蜂窝移动通信网以下简称“中国联通CDMA增强型1X网络”,中国联通CDMA增强型1X网络包括CDMA1X网和高速分组数据HRPD网。网络分为核心网和无线接入网两个层面,其中核心网分为1X的电路域和分组域;接入网分为1X无线接入部分和HRPD无线接入两部分。二、联通3G对数据承载网技术与业务需求总体要求多业务支持能力传统的2G移动网络和传输网络基于电路交换;WCDMAR99/R4商用化版本目前采用ATM协议,3G网络的发展趋势是全IP化,因此在相当长的一段时间内,电路交换业务和分组业务将在网络中并存,需要传输网络在支持传统电路交换业务的同时,也同样能够支持日益增长的分组业务;良好的扩展性随着3G技术的发展和业务的开展,可以预见移动数据业务的份额以及移动总业务量会有较大的增长,这需要传输网络具有在能够满足大容量传输的基础上,能够具有良好的可扩展性,以更好地保护原有网络投资;业务收敛汇聚能力3G业务的带宽需求主要来源于移动数据业务,数据业务具有流量不确定和突发等特性,因此3G传输网络应该具备业务的收敛汇聚能力,以保证有效利用传输网的带宽,节省网络建设的投资;网络可靠性3G业务包括移动数据业务和话音业务,可靠性要求高于一般的数据网络,因此3G传输网络必须具有电信级的保护能力,提供较高的可靠性;可管理性随着3G业务的开展和网络的广覆盖,3G传输网络将逐渐演进为庞大的多业务传送网络,良好的管理能力将有效节约网络的运营维护成本。无线接入的带宽需求WCDMA制式下,IUB作为NODEB到RNC的业务接口,接口类型包括E1、NE1IMA、STM1承载ATM等几种;R5以后版本可能直接为FE接口。按照话务预测模型,NODEB对应IUB接口总的带宽为WNCELLNUSEREV622KNUSERECS64KNUSERVPS1OSIGOOM1Q/1/Y其中NCELL表示小区数;单载频全向基站为1个小区;单载3扇基站为3个小区;2载3扇基站为6个小区;以此类推;NUSER为小区内的放号用户数;EV为每用户话音爱尔兰数ECS为每用户可视电话爱尔兰数VPS为每用户平均数据速率OSIG为控制信令的开销,取10OOM为逻辑和物理操作维护等的开销,取5Q为ATM传输产生的开销,10Y为负荷因子,取80其中122K话音业务的带宽,假设60的激活因子,说话过程中假设10处于静默状态,需要传递SID帧,可以得出带宽为622K根据业务经验预测模型,可以推算出基于R99版本下,3G建设初期、中期和远期NODEB对应的IUB带宽分别对应为14E1初期、18E1中期、112E1远期。CDMAEVDO制式下,CDMA网BTSBSC之间业务和信令的ABIS接口,语音采用PCM格式E1接口、数据采用IMAE1方式传送,但不同厂商在具体实现方式仍存在差异。在BSC侧,有些厂商仅支持ATME1的电接口模式;有些厂商支持ATME1电口和ATMSTM1光接口两种方式,同时支持ATM的IMANE1的接入模式。在接入带宽的预测模型上,各厂家模型也各不相同。下面以三星公司设备为例,EVDO基站对应E1数量计算方式如下EVDO单载波单扇区物理层吞吐量840KBPSSAMSUNG仿真每扇区RLP层吞吐量840KBPS08670KBPSE1电路中RLP层最大传输能力13MBPS去除E1的信令通道开销、ATM信元开销、OOM维护管理等开销1FA/3SECTOR3SECTOR670KBPS/13MBPS154E12E12FA/3SECTOR6SECTOR670KBPS/13MBPS309E14E13FA/3SECTOR9SECTOR670KBPS/13MBPS463E15E1因此,CDMAEVDO无线接入部分对传送网的需求一般情况为2个E1到5个E1,如果再考虑现网CDMA1X的覆盖对传送网的需求为1个E1到3个E1的情况,二者合计为3个E18个E1。由此得到WCDMA和CDMA2000两种制式下,无线接入部分的带宽需求,同时考虑联通CDMAEVDO与今后WCDMA共站与不共站的情况如表1所示。核心网的带宽需求在核心网的功能划分上,无论是WCDMA还是CDMAEVDO均采用了分组域与电路域分离的模式。其中WCDMA技术体系下,由于RNC朝大容量趋势发展,中等城市只需设置12个RNC,并常常与MSC位于同一机房,在传送网组网时可将RNC和MSC统一规划到骨干层;骨干层承担RNC、MSC、GMSC、SGSN、GGSN间的传送。其中,IUCS作为RNC到MSC的电路域接口,接口类型为STM1/STM4承载ATM,有时也用E1接口;IUPS作为RNC到SGSN的分组域接口,接口类型为STM1/STM4承载ATM,有时也用E1接口;IUR作为RNC之间的接口,接口类型为E1/STM1;G作为包括MSC、VLR、HLR和GGSN、SGSN之间的多种互连接口,包括STM1/STM4承载ATM、TDM、FE/GE、E1等类型。CDMAEVDO技术体系下,不同厂商在核心网设备的设计上有不同的考虑,有的厂商BSC朝着大容量的方向发展,如朗讯公司;有的厂商则通过采用小容量BSC可堆叠扩容的方式设计,如三星公司。在核心分组域中BSCPCF之间信令和业务A8/A9接口采用ATM155MBSC和PCF往往同一套设备、PCFPDSN之间A10/A11接口采用FE/GE接口类型。

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