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北京移动TD-SCDMA传输网研究中文摘要: 第三代移动通信(3G)的发展经历了体制标准之争,已逐步演进到标准的完善和设备开发之争以及未来的产业发展之争。面对激烈的竞争形势,快速提供业务、减少带宽资费、提高通信服务质量成为移动运营商在市场竞争中获胜的关键因素,这些关键因素之争的焦点又集中在基础网络建设,传输网是电信网的基础网络。因此,3G传输网的建设在整个3G网络发展中扮演着重要角色。 北京移动现有的传输网络,主要是解决2G网络的需求,业务以语音为主。而新建设的TD-SCDMA则能够提供更丰富灵活的业务,包括数据、多媒体、语音等,业务类型和特点都发生了很大的变化。现在传统的2G传输网络已不能很好的满足TD-SCDMA的建设和发展的需求。 本文着重对北京移动TD-SCDMA传输网进行了研究。根据国家的总体安排,TD-SCDMA网络将首先在北京、上海等省市铺开。北京是本次建设的重点之一。TD-SCDMA网络与传统的2G网络相比,无论是网络技术、业务需求还是系统特点、接口类型等都有很大的不同,这对建设一个适应TD-SCDMA的传输网提出了挑战。本文系统分析了TD-SCDMA网络的特点,结合北京移动传输网络的现状和各种传输网络技术的应.英文摘要: The development of the third generation (3G) mobile network experienced the competitions for standard improvement and device development, and will face the intensely industrial competition. To increase the speed of service, reduce the cost for the bandwidth, and improve the quality of the service becomes the essential aspects for the mobile providers. And their focus is the fundamental network construction. Transmission network is the foundation in the telecommunication network. Therefore, construction of 3.目录: 摘要4-5ABSTRACT5-6第一章 引言9-111.1. 课题研究背景91.2. 主要的研究工作及成果9-101.3. 论文的组织10-11第二章 3G及北京移动TD-SCDMA网络概述11-172.1. 3G网络的演进发展情况11-122.2. 3G网络的几种关键技术12-152.2.1. CDMA技术12-132.2.2. TD-SCDMA技术13-152.3. 北京移动TD-SCDMA网络的应用和建设情况15-17第三章 北京移动TD-SCDMA传输网络的建设策略17-253.1. TD-SCDMA的业务特点17-183.2. TD-SCDMA接口要求18-193.3. TD-SCDMA传输网要求19-213.3.1. TD-SCDMA传输网业务承载分析193.3.2. 传输网络需要具备的能力19-213.4. 北京移动传输网络现状21-223.5. CN骨干传输网络的建网策略22-233.6. UTRAN传输网络的建网策略23-243.7. 小结24-25第四章 北京移动TD-SCDMA传输网络的设计与实现25-474.1. 几种主流传输技术模型分析25-344.1.1. 传统SDH组网传输方案25-264.1.2. ATM组网传输方案26-284.1.3. MSTP组网传输方案28-304.1.4. IP传输方案30-344.2. 北京移动TD-SCDMA的传输承载技术选择34-354.2.1. 传输网核心层承载技术34-354.2.2. 传输网汇聚层与接入承载技术354.3. 北京移动TD-SCDMA传输网络的实现35-444.3.1. TD-SCDMA传输网规划特点35-374.3.2. 北京移动传输网络架构及实现37-444.4. 后期网络改造和演进44-47第五章 结束语47-485.1. 总结475.2. 展望47-48参考文献48-50致谢50北京邮电大学工程硕士学位论文北京移动TD一SCDMA传输网研究摘要第三代移动通信(3G)的发展经历了体制标准之争，己逐步演进到标准的完善和设备开发之争以及未来的产业发展之争。面对激烈的竞争形势，快速提供业务、减少带宽资费、提高通信服务质量成为移动运营商在市场竞争中获胜的关键因素，这些关键因素之争的焦点又集中在基础网络建设，传输网是电信网的基础网络。因此，3G传输网的建设在整个3G网络发展中扮演着重要角色。北京移动现有的传输网络，主要是解决ZG网络的需求，业务以语音为主。而新建设的TD一SCDMA则能够提供更丰富灵活的业务，包括数据、多媒体、语音等，业务类型和特点都发生了很大的变化。现在传统的ZG传输网络己不能很好的满足TD一SCDMA的建设和发展的需求。本文着重对北京移动TD一SCDMA传输网进行了研究。根据国家的总体安排，TD一SCDMA网络将首先在北京、上海等省市铺开。北京是本次建设的重点之一。TD一SCDMA网络与传统的ZG网络相比，无论是网络技术、业务需求还是系统特点、接口类型等都有很大的不同，这对建设一个适应TD一SCDMA的传输网提出了挑战。本文系统分析了TD一SCDMA网络的特点，结合北京移动传输网络的现状和各种传输网络技术的应用情况，采用比较、分析的方法，研究在不同网络结构中，各种组网方法和技术的优缺点，论证了TD一SCDMA中CN和UTRAN等在传输组网中应采用的合理策略，并在此基础上规划方案，应用于工程实践。通过研究，不仅有效的解决了ZG传输网建设中制约3G发展传输难点问题，而且有针对性的提出了一些面向3G的传输网建设策略和组网技术，推动了北京移动TD一SCDMA网络的快速建设，在工程应用中取得了比较好的效果。关键词 :3G TD-SCDMA MSTP CN UTRAN NodeB RNC1.1.课题研究背景电信运营市场的竞争日趋激烈，建设高效经济的多业务支持网络已经成为各运营商在当前刻不容缓的重要任务。移动业务的竞争已经从单纯通过扩大覆盖范围和网络容量、进而增加语音用户数量为特点的规模竞争转变为以挖掘网络潜力、积极开拓新业务类型和运营模式为特点的业务竞争模式。业务范围更广和业务性能更高的3G技术应运而生。与ZG相比，3G具有更大的系统容量和更好的通信质量，能更好地实现全球范围内的无缝漫游，并为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务。因此，3G代表了未来移动通信的发展走向。传输网络作为通信业务提供承载的基础网络，承担着传输通信网络中80%以上的流通信息量，其质量对承载的通信业务起着至关重要的作用。如何适应3G发展需要，结合现有网络基础，在保证3G业务传输质量的同时提高带宽利用率以降低传输带宽需求是各方巫待解决的焦点问题。积极探索传输网络的建网策略和组网技术，并结合实际情况有效的应用于工程实际，是我们解决上述问题的一个有效途径。一个安全、高效、功能全面、调度灵活的传输平台，在通信网络中扮演着越来越重要的角色。1.2.主要的研究工作及成果3G网络的发展应用中，随着新技术的应用，各种新业务不断涌现，对现有传输业务平台是一个极大的挑战。需要在现有传输网络基础上，建设一个满足3G业务需求，适应网络通信技术发展的传输网络。本人一直从事北京移动传输网络的规划和建设工作，经过多年的工程实践，特别有幸参与了为北京奥运会提供通信服务的TD一SCDMA网络的建设。TD一SCDMA作为第三代通信系统的主要技术，今年在北京、青岛等主要奥运举办城市进行大面积建设，肩负着为奥运会提供先进、优质、完善和可靠的通信服务的重任。区别于第二代通信系统，TD一SCDMA提供了许多新的数据、多媒体等业务，对传统的传输系统提出了更高的挑战和要求。在传输网络建设过程中，进行了许多有益的尝试和改进，取得了明显的效果。本人进行的主要工作如下: (l)通过对3G网络的系统学习，了解了3G网络的原理、特点及组网结构，特别是对TD一SCDMA业务的了解，进一步细化了TD一SCDMA对传输网络的需求。对这些新的变化和要求进行了系统性的研究;(2)对TD一SCDMA网络中，传输网络的建设策略进行了研究;(3)作为北京移动传输网络规划中心的成员，对传输网络的前期建设方案进行了研究;针对TD一SCDMA网络的特点，就其骨干层、汇聚和接入层的具体组网技术应用，进行了研究，并指导具体工程实施;(4)通过比较分析现有传输网络特点和各种传输技术应用情况，配合传输网络规划团队，制定了合理的传输网络建设方案。在一定程度上解决了制约TD一SCDMA网络发展和业务应用的传输难点，较好地推动了北京移动TD一SCDMA网络在北京的快速建设，为后期的应用打下了良好的基础。(5)克服了前期网ZG网络快速建设中存在的一些问题，完善了传输网络的各项业务服务水平，优化了网络结构和层次，提出、试验和应用了一些新的技术，为今后4G通信网络的建设进行了一些有益的探索，积累了一定的经验。通过以上理论研究和工作实践，本人对TD一SCDMA网络特点和业务有了详细的了解，对TD一SCDMA传输网络的建设策略和技术应用有了更深的理解，并最终将符合业务需求和网络发展的技术应用到实际工程中。1.3.论文的组织本论文共分为5章:第一章为引言部分，主要说明课题背景及来源，本人的主要工作及成果。第二章为3G网络技术概述。介绍3G网络的发展，3G网络的几种关键技术，以及北京移动TD一SCDMA网络的应用情况，最后介绍了3G对传输网络的要求。第三章为北京移动TD一SCDMA传输网络的建设策略。介绍了TD一SCDMA传输网业务承载分析和业务特点，介绍了TD一SCDMA的接口要求，重点介绍了北京移动TD一SCDMA传输网络的建设策略，包括CN骨干、UTRA汇聚接入层等的建设策略。第四章为北京移动TD一SCDMA传输网络的技术应用。首先介绍在第三章业务需求的基础上，现在几种主流传输技术模型的分析和比较，结合北京移动现有传输网络的现状，兼顾未来技术发展趋势，选择适合北京移动TD一SCDMA网的传输组网技术，然后介绍了北京移动传输网络在实际工程中的技术应用。第五章为结束语。主要对论文的工作进行了总结，阐述了进一步研究的内容和方向。第二章3G及北京移动TO一SCOMA网络概述2.1.3G网络的演进发展情况简单地说，从IG、ZG过渡到3G的过程如:GSM网的传输速率为9.6kb/S*利用GPRS技术使GSM网络的传输速率达1巧kb/S*EDGE(改进数据率GSM服务)技术的应用再次提升GSM网络传输速率达到384kb/s，使高质量图像传输成为可能、3G时代的真正来临WCDMA和MPEG一4技术结合达到ZMb/s传输速率，带来真实的动态图像。在过渡中，第一步的GPRS技术是一种极其经济高效的分组数据技术。它在普通GSM网络的传统电路交换中增加了分组交换数据功能，数据被分割成数据包而不是以稳定的数据流进行运输。按每数据比特的发送和接收来收费的能力将确保客户只支付使用费用，这样费用就会大大降低。实现GPRS功能也是一项巨大的工程，除了要改造全网的基站，基站控制器外，还要新增GPRS手机及SGSN、GGSN网络关口设备。EDGE是一种有效提高GPRs信道编码效率的高速移动数据标准，它允许高达384kb/S的数据传输速率并可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求，EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡性方案，从而使现有的网络运营商可以最大限度地利用现有的无线网络设备，在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。由于EDGE是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，因此也有人称它为“二代半”技术。EDGE同样充分利用了现有的GSM资源，保护了对GSM作出的投资，目前已有的大部分设备都可以继续在EDGE中使用。ITU-R通过的5个无线传输技术的3G技术规范中有3个是基于CDMA技术的，有2个是基于TDMA技术的。基于CDMA技术的技术规范有IMT-2OOO CDMA DS(WCDMA、edma2000DS)、 IMT-2000CDMAMC(edma2000MC)、IMT-2000 CDMA TDD(TD-SCDMA、TD-CDMA);基于TDMA技术的技术规范有 IMT-2000TDMASC(uwel36)、IMT-2000TDMA。2.2.3G网络的几种关键技术2.2.1.CDMA技术CDMA即码分多址是由美国Qualcomm公司首先提出的技术。其原理基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制后发送出去，接收端由使用完全相同的伪随机码与接收的宽带信号做相关处理，以恢复信息数据，与FDMA和TDMA相比，CDMA具有许多独特的优点。归纳起来CDMA应用于数字移动通信的优点有:(l)系统容量大。在CDMA系统中所有用户共用一个无线信道。当用户不讲话时，该信道内的所有其他用户会由于干扰减小而得益。因此利用人类话音特点的CDMA系统可大幅降低相互干忧，增大其实际容量近3倍。CDMA数字移动通信网的系统容量理论上比模拟网大20倍，实际上比模拟网大10倍，比GSM大4一5倍。(2)系统通信质量更佳。软切换技术(先连接再断开)可以克服硬切换容易掉话的缺点，CDMA系统工作在相同的频率和带宽上比TDMA系统更容易实现软切换技术，从而提高通信质量。CDMA系统采用确定声码器速率的自适应闽值技术、强有力的误码纠错、软切换技术和分离多径分集接收，可提供TDMA系统不能比拟的、高质量的数据。(3)频率规划灵活。用户按不同的序列码区分不同CDMA载波，可在相邻的小区内使用，因此CDMA网络的频率规划灵活，扩展简单。CDMA网络同时还具有建造运行费用低，基站设备成本低的特点，因而用户的费用也较低。(4)频带利用率高。CDMA是一种扩频通信技木。尽管扩频通信系统抗干扰性能的提高是以占用频带带宽为代价的，但是CDMA允许单一频率在整个系统区域内可重复使用，使许多用户共用这一频带同时进行通话，大大提高了频带利用率，这种扩频CDMA方式虽然要占用较宽的频带，但按每个用户占用的平均频带来计算，其频带利用率是很高的。CDMA系统还可以根据不同信号速率的情况，提供不同的信道频带利用形式，使给定频带得到更有效的利用。(5)适用于多媒体通信系统。CDMA系统能方便地使用多CDMA信道方式和多CDMA帧方式传送不同速率要求的多媒体业务信息，处理方式和合成方式都比TDMA方式和FDMA方式灵活、简便，有利于多媒体通信系统的应用，比如可以在提供话音服务的同时提供数据服务，使得用户在通话时也可以接收寻呼消息。(6)CDMA手机的待机时间更长。低平均功率、高效的超大规模集成电路设计和先进的铿电池的结合，显示了CDMA在便携式电话应用中的突破。用户可以长时间地待机也可在不挂机的情况下接收短消息。然而，宽带CDMA系统的应用也还面临一些技术困难。多址干扰的降低和抵消是CDMA的基本课题，也是提高宽带CDMA系统容量的关键。发挥宽带CDMA系统特长的重要课题。多用户、多CDMA信道方式和多CDMA帧方式的信号检测，对提高系统容量十分重要。CDMA的几个关键技术如下:.功率控制技术功率控制技术是CDMA系统的核心技术。CDMA系统是一个自扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，CDMA功率控制的目的就是使系统既能维护高质量通信，又不对其他用户产生干扰。.PN码(伪随机码)技术PN码的选择直接影响到CDMA系统的容量、抗干扰能力、接入和切换速度等性能，CDMA信道的区分是靠PN码来进行的，因而要求PN码具有自相关性好、互相关性弱、实现和编码方案简单等特征。目前的CDMA系统就是采用一种基本的m序列m序列作为地址码，利用它的不同相位来区分不同用户。.RAKE接收技术移动通信信道是一种多径衰落信道，RAKE接收技术就是分别接收每一路的信号进行解调，然后叠加输出来增强接收效果，在CDMA系统中多径信号不再是一个不利因素，而且变成了一个可供利用的有利因素。.声码器速率的自适应闽值技术cDMA系统使用了确定声码器速率的自适应闽值。自适应闭值可以根据背景声学噪音电平的变化改变声码器的数据速率，这些阂值的使用压制了背景声学噪声，因而在噪声环境下也能提供清晰的话音。2.2.2.TD-SCDMA技术近几年来国家投入了3亿元从事第三代移动通信的技术研究和开发。于2000年11月5日有了重大突破，我国提出的第三代移动通信TD一SCDMA标准建议终于被国际电联正式采纳，成为第三代移动通信标准(IM下2000)系列中的重要标准之一。这是我国百年电信史上中华民族首次完整地提出自己的标准，并成为国际标准。这也标志着我国的通信技术的发展程度已经由单纯的跟踪转到创新的阶段，是一个开创性的转变。TD-SCDMA是采用时分双工(TDD)模式的第三代移动通信系统。其主要的技术特点为:采用智能天线技术、采用上行同步方式、采用接力切换方式、采用低码片速率。TD一SCDMA是目前世界上惟一采用智能天线的第三代移动通信系统。在TD一SCDMA系统中，由于采用了TDD模式，上、下行链路采用同一频率，在同一时刻上下行链路的空间物理特性是完全相同的，因此，只要在基站端依据上行数据进行空间参数的估值，再根据这些估值对下行链路的数据进行数字赋形，就可以达到自适应波束赋形的目的，充分发挥智能天线的作用。CDMA系统中多个用户的信号在时域和频域上是混叠的，接收时需要把各个用户的信号分离开来。理想情况下，利用扩频码的正交特性可以保证解调时能无偏差地解调出用户数据。而实际系统中由于同步的不准确、空间信道的多径特性等造成的影响，导致备用户信号之间不能维持理想的正交特性。这时对某一特定用户而言，所有工作在同频段的其他用户的信号都是干扰信号，随着用户数目的增多，干扰逐渐增大，系统用户数增加到一定数量时，干扰将增大到无法将有用信号提取出来。因此，CDMA系统是个干扰受限的系统，对于CDMA系统而言，提高系统的容量是一个很重要的指标。采用智能天线和上行同步技术后，可显著地降低多址干扰，只有来自主瓣方向和较大副瓣方向的多径才对有用信号带来干扰，因此，可有效地提高系统容量，从而明显提高了频谱利用率。智能无线的采用，也可有效地提高天线的增益。同时，由于智能天线可以采用多个小功率的线性功率放大器来代替单一的大功率性放大器，而单一大功率线性放大器的价格远高于多个小功率线性放大器的价格，所以智能天线可大大降低基站的成本。智能天线带来的另一好处是提高了设备的冗余度，因智能天线系统中8台收发信机共同工作，任何一台收发信机的损坏并不影响系统的基本工作特性。智能天线的采用可大致定位用户的方位和距离，因此，基站和基站控制器可采用接力切换方式，根据用户的方位、距离信息来判断手机用户现在是否移动到了应该切换给另一基站的临近区域，如果进入切换区，便可通过基站控制器通知另一基站做好切换的准备，达到接力切换的目的。接力切换可提高切换的成功率，降低切换时对邻近基站信道资源的占用。TD一SCDMA系统仅采用 1.28Mb/s的码片速率，只需占用单一的 nMb/S频带宽度，就可传送ZMb/S的数据业务。而其他的 3GFDD(频分双工)的方案，要传送ZMb/S的数据业务均需要 2XSMb/S的带宽即需两个对称的SMb/S带宽分别作为上、下行频段，且上下行频段间需要有几十兆的频率间隔作为保护，在目前频谱资源十分紧张的情况下要找到符合要求的对称频段非常困难，而TD一SCDMA系统可以“见缝插针”，只要有满足一个载波的频段 (l.6Mb/s)就可使用，可以灵活有效地利用现有的频率资源。TD一SCDMA是TDD工作模式，上下行数据的传输通过控制上、下行的发送时间来决定，发送时段内不接收，接收时段内不发送，而且可以灵活控制和改变发送和接收的时段长短比例，对于Intemet等非对称业务的数据传输，下行数据量是远大于上行数据量的，这时可控制增加下行的时段时间，缩短上行的时段时间，以达到高效率传送非对称业务的目的。根据上述特点，TD一SCDMA系统适合用于大中城市及城乡结合部。在这些地区人口密度高、频率资源紧张、移动速度不要很高(Zookm/h以内)，但需要大量小半径、高容量的小区覆盖;同时在这些地区数据业务特别是hitemet等非对称数据业务的需求比较大，能充分发挥TD一SCDMA的技术优势。2:3北京移动TD一cDMA网络的应用和建设情况TD一SCDMA是一个由中国政府支持、大唐电信科技集团提出的、具有自主知识产权的第三代移动通信国际标准，它打破了长期以来发达国家在国际移动通信标准上的垄断地位，使得我国有望在全球高科技战略领域首次从产业链的最高端切入，参与全球经济在新形势下的合作与竞争。TD一SCDMA的知识产权效应和己经完备的产业链，使其成为国家技术创新的一个重要典范，也使中国成为了三大国际标准的产业群基地之一。目前正在由中国移动在北京、上海等8座城市进行大规模试商用。其具体建设进度情况如下:2006年1月20日，信产部宣布TD一SCDMA为我国通信行业标准;2006年3月12日，规模测试方案最终正式确定，中国电信、中国移动、中国网通三大运营商圈定保定、厦门、青岛;2006年8月初，TD一scDMA规模测试第一阶段宣告结束;2006年8月底，信产部组织各运营商局级以上干部70多人参加了“中国TD-SCDMA第三代移动通信技术高级研修班”，向各运营商着重介绍TD的相关情况;2006年9月21日，信产部副部长娄勤俭在“中国百名rr青年精英论坛”上透露，TD产业化准备己基本就绪;2006年10月，TD第三阶段首轮测试结束;2006年n月5日，TD一ScDMA步入规模放号阶段，按计划这一阶段将持续两个月。2007年4月，中国移动在北京、上海等8座城市进行扩大的TD一SCDMA网络建设;2007年10月底，完成8座城市80%的网络建设规模;2007年12月底，完成8座城市100%的网络建设规模;2008年4月前，完成8座城市TD一SCDMA网络的优化工作、业务开发、软件及终端升级工作，达到电信级网络应用质量要求;2008年8月，为了北京2008年奥运会提供全方位的3G通信服务。北京移动的TD-SCDMA网络核心网采用 3GR4标准的核心网络总体架构，主要包括RNC系统、CS域系统、PS域系统、网管与计费系统以及与其他运营商网络的互联互通系统。具体网络拓扑图参考如下图2一1所示。网络组织原则如下:(l)本地互通话务尽可能在本地网内疏通。(2)利用现有网关口局疏通与其他运营商之间的话务(3)初期与ZG网络的互通遵循现网组织原则(4)后期根据TD试验网以及ZG软交换网络护承载实施情况，互通长途话务可根据情况遵循就近入软交换网，就远出软交换网的原则。 (5)TD试验网接入现有七号信令网络，遵循现有七号信令网网络组织原则。具体网络拓扑图参考如下:图2一1北京移动TD一SCDMA网络结构第三章北京移动TD一SCDMA传输网络的建设策略建设3G传输网络时要考虑可扩展性、可维护性、可管理性、兼容性和安全性。可扩展性要求网络规划具有前瞻性，使传输网快速而经济地扩容和升级。可维护性要求实现有效的分层管理，便于快速定位故障。可管理性指网络应有丰富的网络管理功能，能完成业务实时调配、告警故障定位、性能在线测试等操作。兼容性指3G系统应兼容于已部署的大量GSM、GPRS的ZG和2.5G设备，使网络漫游互通和平滑演进。安全性要求传输网对个人移动业务的安全性提供保障。因此，传输网建设的出发点是:既适应3G发展需要，又结合现有网络基础，业务传输质量和带宽利用率并重。3.1.TD一ScOMA的业务特点与目前已有的GS叨GPRS和窄带CDMA业务相比较，TD一SCDMA业务表现出如下一些主要特点:.传送带宽需求大在IMT-20OO最主要的目标和特征中，其中一条就是支持移动高速多媒体业务，即在室内环境支持ZMbi灯S，步行/室外到室内支持384kbi灯S以及车速环境支持144Kbi灯S。在目前已经商用化的TD一SCDMA系统中，己经实现了384kbi此的用户速率，这相对目前GPRS提供的用户速率而言(30一40kbi决)，速率提高了10倍左右。相应地，若按照相同比例考虑，则传送带宽则要增大10倍左右。若从接口方面而言，基站到基站控制器之间提供的接口为可选的ZMbi灯S和155Mbi比，而传统的ZG提供的都是ZMbl灯S的接口。另外，从业务颗粒而言，对于TD一SCDMA业务而言，除了ZMbi灯S之外，还可提供NxZMbi珑的业务。因此，TD一SCDMA新业务的引入对于传送网的带宽需求相对ZG或2.5G系统而言增加很多。.业务多样性在TD一SCDMA业务中，除了传统的语音业务外，最主要的业务是数据类业务，如多媒体流、通用上网、消息类服务、定位服务和基于商务和个人的特有服务等等。由于数据类业务的突发性很强，这对于TD一SCDMA业务的传输网络提出了一些新的要求，即不但要求高带宽，而且要求高的带宽利用率和强大的多业务处理能力。这些特点表明，在TD一SCDMA传输网络的承载业务中，不但要承载已有的2G或2.5G的业务，而且要承载新型高速的TD一SCDMA业务，这就对TD一SCDMA的传输网的承载技术提出了相应的要求，如既要有严格保证业务质量的TDM方式，又要有充分利用带宽和传输效率的分组方式如ATM和FE/GE等。3.2TD-SCDMA接口要求TD-SCDMA网络在不同的技术发展阶段可以采用不同的承载技术，包括TDM、ATM、IP等。由于TD一SCDMA网络主要是针对大容量的数据而设计的，数据业务流量和流向的不确定性，使TDM技术很难为TD一SCDMA业务的承载提供一个高效可靠的平台;IP技术适合数据业务的需求，但目前IP技术无法提供电信级的业务质量，基于协议的收敛速度慢，无法满足语音等业务的要求。因此采用纯护的UTRAN和CN还不成熟，在 3GPP规范中已经推迟到RS甚至以后的版本中;R99和R4中对UTRAN推荐了ATM技术，其面向连接的特性可以很好地保证业务质量，并可发挥ATM的统计复用、QoS保证等优势。在R99和R4版本CN中，由于业务已经经过收敛和汇聚，承载网主要提供TD叨ATMIP的透传，可以直接通过SDH/WDM网络进行大容量业务传输，对部分业务也可以采用ATMVP一R取G或以太共享提高带宽的利用率。移动传输网的建设主要关心如何提供高效、安全、灵活的UTRAN业务的传输，其接口为hi接口，包括:RNC与NodeB之间的物理接口I汕 (IMAEl，灯MsTM一l);RNe和RNC之间的接口 Iur(ATMSTM一l);RNC和CN之间的接口Iu(灯 MSTM一l/4)。根据Gs叨GPRs建网模式的顺延，RNc与核心网设备通常安装在中心节点中，一般不需要经过传输网进行传送，另外fu和Iur接口的业务己经过RNC的处理和收敛，部分传输业务可以直接提供透传处理或 ATMVP一RING提高带宽效率。因此，连接RNC与NedeB的Iub接口是UTRAN传输的主要业务。按接口类型分，以上接口主要分为如下几种:.Iub接口连接NodeB至RNC，接口类型有 ATM155M、IMA等;.hi一es接口连接RNC至CN电路域，接口类型有 ATM155M/622M、FE/POS等;.hi一cs接口连接RNC至CN分组域，接口类型有 ATM155M/622M、FE/POS等;.Iur接口连接RNC至RNC，接口类型有 ATM155M/622M、IMA等;.G接口连接MSC/VLR/HLR、GGSN/SGSN内部，接口类型有Al，M155M/622M、IMA/FE/GE等。3.3.TO一ScOMA传输网要求3.3.1.TD一SCDMA传输网业务承载分析作为解决未来的移动通信系统支持高速的数据接入的3G网络，其业务承载除了GSM话音业务外，更多的是对移动数据业务的承载。作为数据业务的整体提供方案，集团用户数据专线业务、智能小区高速上网业务以及带宽出租业务等都应在3G传输网建设中给予前瞻性的考虑。针对上述考虑，以下我们对移动传输网的全面承载业务分类进行分析。首先移动传输网大量承载的是话音、会议电视、视频图像、透传带宽、有严格QoS要求的企业专线等对QoS要求很严的实时业务。这类业务非常适合以TDM方式传送;其次是企业vPN、3G基站等要求有Qos保证但本身具有统计复用特性的业务。这类业务需要采用ATM方式，能充分满足其带宽动态可调，而采用SDH方式则带宽浪费比较严重非常不经济;最后对于个人和小区hitemet接入、门户网站等不需严格Qos保证、尽力传送方式的数据业务。这类业务用IP方式传输性价比最佳，用SDH和ATM方式传输则不经济。在伊的接入上，主要有两种，即低速率的loM/looM业务和高速率的GE/10GE。从以上分析可见，SDH、IP、ATM三种传输方式针对不同的业务各自有最佳的适用场合，作为基础传输平台，必须能够同时承载这三种不同类型的业务。随着传输设备的发展，出现了能同时传输以上各种业务的多业务传输设备(MSTP)，为建立此基础传输平台创造了条件。MSTP技术是以SDH技术为基础，继承了其优异的组网及保护能力，并提供对ATM/IP数据业务的统计复用功能，提高带宽传输效率，实现TDM/ATM/IP综合业务的统一传送，所以能很好地满足移动及宽带数据业务对传输网络的需要。随着3G网络内核的IP化演进，MSTP技术方案可以非常灵活的适应这种变化，同时，MSTP技术和产品经过各运营商的城域传输网建设的充分验证，已充分得到大家的熟悉和信任。由此我们得出结论:MSTP设备将肩负起3G信号传输的重任。3.32.传输网络需要具备的能力针对TD一SCDMA网络结构和业务特点，对承载的传输网络系统提出了较高的要求，应该具备如下能力:.提供丰富的业务接口支持能力需要提供各种宽带业务接口，如El，E3，sTM一1，10/10oM以太网接口，IMA接口，ATM接口等等。同时，针对不同的宽带业务接口，增加了强大的处理能力。针对以太网接口，能够提供LAPS/PPP/GFP兼容的映射方式，提供支持符合G.7041的低阶虚级联和符合G.7042的LCAS功能。这些功能使得以太网的承载效率、承载的灵活性大大增加。在此基础之上，进一步提供透传、二层交换、多点汇聚等应用方式，满足针对不同等级用户和应用的不同需求。其中的VLAN功能能够为用户提供可靠的二层数据隔离。针对ATM接口，不但提供STM一1接口来满足高速率的ATM接入，而且提供灵活的IMA接口，使用户能够以NxZM的速率接入ATM业务。.灵活的数据优化处理能力全面支持对IMA接口和 ATM155M接口的数据优化。由于3G数据业务具有动态特性，传统的 SDHTDM方式的动态传输效率不高，因此针对MSTP设备的STM一1接口和IMA接口，均要求提供统计复用功能和多点汇聚功能，使用户能够更加高效地利用带宽。从基站的容量上看，3G建网的初期，用户容量需求不大，IMA口可以满足要求，移动数据业务经过比较长的发展之后，对带宽的需求增加，将会要求基站的上行接口升级到STM一1速率。这样，用于边缘接入的紧凑型2.5G设备必须具备低阶处理能力，并能够提供较多的STM一1接口。对于现有的MSTP传输设备来说，不需要做任何的改动就可以直接提供对普通IMA接口的支持。但是，由于移动通信业务的汇聚型业务流向非常突出，大量的IMA接口汇聚到RNC时，在与RNC相连接的MSTP节点处，将有大量分离的ZM需要经过电口转接(普通IMA接口的业务接入)，其直接后果是带来成本急剧上升，而且不便于维护，降低了系统的可靠性。.网络平滑升级和扩容能力考虑到TD一SCDMA网络现在只是初步应用，随着网络系统的完善和改进，以及软件升级和系统终端的开发，以后会提供更多更丰富的业务，对网络的承载能力和容量要求会越来越大，同时，随着科技的不断进步，各种新的传输技术会不断应用到网络中来，因此，我们在建设传输网络时，必须考虑到它的平滑升级能力和扩容能力，使网络具备更好的适应性和可拓展性。3.4.北京移动传输网络现状当前，大多数移动城域传输网形成了三层网络结构，即:核心层、汇聚层和接入层。各层面的网络建设重点、安全性考虑、组网结构均有差异，工作侧重点也有所不同。核心层传输节点一般设置在TMS、GMSC、MSC等设备所在节点或GGSN、SGSN等移动数据设备所在节点，负责提供各业务节点之间的传输电路以及完成与省内干线传输网的链接。由于核心层传输节点之间大多是经过汇聚之后的传输电路，传输电路颗粒较大或高阶VC的填充率较高，因此主要采用WDM、10G/2.SGhi吮的SDH设备进行组网。由于安全可靠性要求很高，核心层必须采用环型结构，该层面的网络保护机制采用两纤或四纤复用段保护方式。每个城域网至少有一个核心层节点与省网衔接，如果条件允许，省会城市、重点城市应设置两个核心层节点与省网衔接。汇聚层主要由位于基站接入汇聚节点和数据汇聚点的传输设备组成。汇聚层负责一定区域内业务的汇聚和输导，要求能够提供强大的业务汇聚能力。根据汇聚层的电路需求特点，该层传输网应以2.SGbi灯S的SDH和MSTP设备为主并辅以少量的622M155Mbit/s设备进行组网，环型子结构中的节点数目在3一6个之间为宜，主要取决于其下挂的接入层网络的电路需求。在采用环型结构建设汇聚层时，每个环中一般有两个节点是核心层节点。接入层又位于基站、营业厅、数据业务接入点及其他业务接入点的传输设备组成，负责将业务接入到各汇聚层节点。接入层各子结构一般由1一2个汇聚层传输节点加上多个接入层传输节点组成。该层主要采用622M155Mbi吮的SDH技术和MSTP设备、PDH技术、微波技术、3.SGHz无线接入技术和其他无线接入技术来解决多种业务的接入问题。多数采用环型结构，附加少量星型、树型或链型结构，由于该层业务呈明显的汇聚特点，在采用环型结构时采用通道保护方式。北京移动拥有大量GSM资源，经过多次扩容改造后，现有地面网络由无线基站(BTS)、基站控制器(BSC)、移动交换中心(MsC)以及GpRS支持节点(GSN)等共同构成，并具有以下的特点:(l)基础管线资源有限，并且很多为租用;(2)城域距离在各个地区不同，网络建设参差不齐;(3)业务增长快，网络容量有待提高;(4)网络接口类型单一，业务提供能力差，资源调度、管理复杂，为大客户组网成本高。目前，城域传输网主要提供ZMbi眺接口，155Mbit/s接口数量极少，以IP为主的数据业务无法直接在具有严格QoS的传输网上传送，用户接入设备只有将数据业务电路转换为标准的ZMbi灯S、155Mbi珑后才一能进行传送。可见，现有的城域传输网无法灵活满足用户多业务(特别是数据业务)的接入，而且业务调度环节多、工作量大，无法快速满足业务需要。(5)资源利用率不高。目前城域传输网的资源利用率一般在50%以下。光纤资源占用过多。目前，数据业务占用了60%以上的接入网光纤资源。随着数据业务的进一步发展，接入网光缆资源将因管道资源的日趋紧张而变得非常严峻。3.5.CN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。TD一SCDMAR4规范在核心网的分组域和电路域上可以采用同一个基于护包的承载网，对外出GE接口，可以通过MSTP的GE接口接入 SDH/ASON网络，或通过TMU刀OTU的GE接口接入WDM网络进行传输。TD-CDMAR4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。传统的护网构建方案是将数据网分级，使用IPOvERWDM或 IPOVERFIBER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(duster)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FO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，TD-SCDMA移动业务的开展将改变运营商的网络设施。E1及STMI/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。3.6.UTRAN传输网络的建网策略TD一 SCDMAUTRAN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TD一SCDMA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。TD一SCDMA对传输网络的要求，不仅仅在于比ZG业务需求多几个ZM，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AALS格式进行适配，而将传输用户平面的数据和信令以AALZ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TD一SCDMA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TD一SCDMA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TD一SCDMA的业务量占网络整体业务量的比例较小，将NodeB的 IMAEl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NodeB的IMAEI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NodeB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IMAEI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 IMAATM交换能力的板卡对来自多个 NodeBIMAEI电路进行汇聚处理，业务通过VC一12进入ATM处理板卡，进行统计复用汇聚成 ATMVC一4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一4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TD一SCDMA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一4的环路容量，随着网络中TD-SCDMA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一 16/STM一64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TD一SCDMA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。3.7.小结关于面向TD一SCDMA的传输网络，我们认为在核心网络中IP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TD一SCDMA多种信号的传输要求，并随着TD一SCDMA业务同步演进，优越性不言而喻。TD一SCDMA的RS及以后的版本趋向以IP为基础的系统。在核心网络层面，引入护和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。第四章