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3G传输技术和传输网络建设的探讨 华信邮电咨询设计研究院有限公司 浙江移动3G培训材料 传输网建设原则3G对传输的需求3G网络接口定义3G传输组网技术3G传输网络建设 传输网建设原则 传输网主要完成业务网络节点间带宽的传送 作为为各种业务网提供服务的基础网络 是一个统一的业务承载平台 总体原则 在重点考虑3G业务需求的前提下 根据不同业务网现状和发展预测 充分利用已有的传输网资源 同时对传输资源进行优化 整合 适时对资源紧张地区的传送网进行扩容 在技术选择方面应充分考虑各种业务网络的需求 从整体上优化网络资源并适时引入新技术 提升网络性能及其业务支持能力 在接入手段上 应遵循有线为主 无线为辅的原则 传输网建设原则3G对传输的需求3G网络接口定义3G传输组网技术3G传输网络建设 WCDMA网络结构 R4 CN RAN 3G网络总体情况 从组网结构上看 对应3G网络RAN和CN 3G传输网主要分为接入传输网络 可能分为接入层和汇聚层 和骨干传输网络 由于RNC朝大容量趋势发展 中等城市只需设置1 2个RNC 并常常与MSC位于同一机房 在传输组网时可将RNC和MSC统一规划到骨干层 骨干层承担RNC MSC GMSC SGSN GGSN间的传输 接入传输网络主要完成基站 BTS或NodeB 与基站控制器 BSC或RNC 之间的业务的接入和传送功能 由于NodeB通常很分散 由NodeB到RNC间的传输常常需要经过接入和汇聚两层网络 3G对传输的需求 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 3G对传输网络业务承载与处理能力的需求 3G对传输的需求 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 3G对传输网络业务承载与处理能力的需求 3G对传输的需求 传输网建设原则3G对传输的需求3G网络接口定义3G传输组网技术3G传输网络建设 Iub NodeB到RNC的业务接口 接口类型包括E1 N E1IMA STM 1 承载ATM 三种 Iu cs RNC到MSC的电路域接口 接口类型为STM 1 STM 4 承载ATM 有时也用E1接口 Iu ps RNC到SGSN的分组域接口 接口类型为STM 1 STM 4 承载ATM 有时也用E1接口 Iur RNC之间的接口 接口类型为E1 STM 1 G 包括MSC VLR HLR和GGSN SGSN之间的多种互连接口 包括STM 1 STM 4 承载ATM TDM FE GE E1等类型 Iu为RNC与核心网CN的之间的接口 Iur为RNC与RNC之间的接口 Iub接口为RNC与NodeB之间的接口 3G网络接口 Iub Iur Iu CS 用户的语音通过ATM结构中的AAL2 ATMAdaptiveLayer 适配成标准的ATM信元再进行接口转换变成标准的传输接口通过传输网络进行传送 Iu PS 用户的数据业务通过AAL5适配成标准的ATM信元再进行接口转换变成标准的传输接口通过传输网络进行传送 eg 用户数据使用FP FrameProtocol 在AAL2提供的ATM虚链路上进行传输 而AAL2链路使用ATM的信元为载体 通过接口将ATM信元通过ATMoverE1协议复用到E1的各个时隙中进行传送 NodeB的ALCAP 接入链路控制协议 负责AAL2微通道的分配 NodeB根据分配情况将用户业务映射通过AAL2的适配成为ATM信元 然后通过接口转换再映射到相应的E1传输链路上 3G网络接口 相互独立地使用各条2Mb s链路 传输用户数据时 NodeB会按照顺序选择其中一条或多条2Mb s链路 IMA InverseMultiplexingforATM 反向复用功能 IMAE1 把多条2Mb s链路合并成虚拟的N 2Mb s带宽的链路 IMA方式是先把ATM信元包装成IMA帧 再分配到IMA组的不同E1上在30个时隙中顺序传输 用户数据实际上是分散到每个物理的E1链路时隙中并行传送的 E1接口和IMAE1接口 使用多个E1时 有两种方式 IMAE1优点 1 保证了链路的可靠性传输2 提高了带宽利用率 避免了每条E1链路的带宽浪费 以VC 4 155Mb s 颗粒为基本单位的ATMoverSDH的STM 1的ATM接口 以VC12 2Mb s 颗粒为基本单位的E1overSDH的信道化的STM 1接口类型 STM 1接口 有两种类型 传输网建设原则3G对传输的需求3G网络接口定义3G传输组网技术3G传输网络建设 1 RNC之间及RNC到MSC SGSN的传输 RNC与核心网设备 如MSC 通常安装在中心节点上 多采用155Mb s或更高速率接口互连 如在同一局站则不占用传送网资源 RNC与核心网络MSC SGSN之间的接口采用的是ATM协议 在SDH网络容量丰富的地区 建议采用SDHSTM 1电路进行透明传输 采用STM 1接口通过ATMoverSDH的方式与SDH设备相连 核心网对传输网络的影响在于 核心网是指交换机网络的互连 对3G网络来说主要是指跨地市 跨省业务 对传输网络的影响主要在省二级干线网络 国家一级干线网络 3G传输组网技术 2 NodeB到RNC的传输 3G传输组网技术 NodeB到RNC的传输是本地网 城域网中的考虑重点 NodeB与RNC之间可通过IMAE1互通 这样通过常规的SDH 微波 LMDS 等手段均可实现3G基站的接入 真正简化了3G网络建设面临的ATM传送问题 NodeB到RNC的传输方式的比较和分析 方案一 NodeB上行155M 传送方式 通过光纤直连方式或通过SDH MSTP或ATM网络完成传送分析 光纤直连方式需要大量光纤资源 网络可维护性和安全性受限 通过SDH网络占用大量静态配置带宽 网络资源快速消耗 通过MSTP网络的ATMVP Ring功能完成带宽收敛 否则通道透传方式占用太多的带宽资源 需要对现有接入SDH网络改造 通过ATM网络通过PVC可以实现分组业务的传送 但现有ATM网络不够健全 结论 NodeB与RNC通过ATMSTM 1方式在3G初期应用较少 155MATM MSTP MSTP网络的ATMVP Ring 在汇聚层通过MSTP组建ATMVPring环网对ATM155M信号进行ATM汇聚 或者利用汇聚层单个MSTP设备进行ATM汇聚 在接入层的部分节点上根据需要 利用MSTP设备进行ATM汇聚 最终 传输设备以ATM155M接口连接到相应的RNC设备 采用MSTP设备进行业务的汇聚 一方面提高了传输通道的利用率 另一方面节省了无线设备与传输节点的端口使用率 分析 如果在接入层不进行ATM信号的处理 采用透传的方式到汇聚层 接入层的传输容量至少为N VC4 N为接入环的节点数 在接入层进行ATM的处理 需要接入层设备支持ATM处理能力 能进行ATM汇聚 形成ATMVP Ring 至少需要1个VC4的带宽 结论 不论采取何种方式 都需要为3G基站新建接入层 甚至新建汇聚层 因此该方案需要大量的传输投资 工程实施时间长 不建议使用 方案一 NodeB上行155M 方案二 采用N E1IMA接口进行业务互连 大量的E1接口 NodeB和RNC均提供IMA接口 在传输侧即普通的E1接口 通过SDH网络透传至RNC RNC会有大量的2M接口 建设成本和维护压力巨大 且无法实现带宽的统计复用 带宽效率低 方式A 方案二 采用N E1IMA接口进行业务互连 支持反IMA协议处理 借助MSTP IMA功能在汇聚传输节点处 将E1 ATMSTM 1接口 这要求接入传输网为支持反IMA处理功能的MSTP网络 需要对已有网络进行全面改造 将较大幅度增加传输建设成本 方式B MSTP RNC IMA IMA IMA ATMSTM 1 方案二 采用N E1IMA接口进行业务互连 鉴于目前大多数厂商RNC设备均可提供信道化STM 1接口 也可考虑采用该方式 E1在SDH网络透传 在与RNC对接的汇聚SDH节点处将E1 信道化的STM 1接口 这对现有传输网不用进行任何改造 RNC的ATM信元处理负担相对增加 方式C SDH RNC IMA IMA IMA 信道化STM 1 提供信道化STM 1接口 方案二 采用N E1IMA接口进行业务互连 方式D 引入额外设备 通过ATM交换机增加额外硬件成本 网络管理和维护复杂 SDH RNC IMA IMA IMA ATMSwitch STM 1 方案二 采用N E1IMA接口进行业务互连 方式E SDH MSTP RNC IMA IMA IMA 支持反IMA协议处理 ATMSTM 1 ATMSTM 1 在RNC传输节点处增加具有强大的为支持反IMA处理功能的MSTP设备 提供ATM155M 具有完备强大功能的MSTP设备 STM 1 STM4 STM16 方案二 采用N E1IMA接口进行业务互连 方式E 传送方式 通过SDH或MSTP网络完成传送分析 良好的扩展性 集中配置的MSTP设备可根据实际需求进行配置数量和板卡 具有良好的可扩展性 同原有网络的具有很好的兼容性 无需对现有的网络进行升级 最大程度地保护原有的网络投资 灵活性 该方案可以非常灵活的应对接口的问题 如果RNC可以提供ATM处理 则该设备可以省略 若原有SDH设备上升级成具有ATM反向复用功能 则该设备可以省略或直接加入升级后的MSTP网络中 在现有的传输网络无法升级成具备ATM反向复用功能且RNC设备无法提供信道化的155M接口情况下 该设备根据业务量进行配置 技术优越性 新配置的MSTP设备在选型上可以具备技术的优越性 建议在使用之前进行测试 结论 该种方式可以很好应对初期3G对传输的需求 方案三 采用HubNodeB与RNC之间的传送 传送方式和技术可根据情况 采用前两种应用的组合 边缘NodeB和HubNodeB之间E1信号采用透传方式 HubNodeB内置ATM交换单元 其Iub侧为STM 1接口时 在传输层需借助MSTP的VP Ring技术梳理带宽 若HubNodeB的Iub侧仍为N E1接口 此时借助MSTP IMA功能在汇聚传输节点处 将E1 ATMSTM 1接口 或者通过SDH网络完成E1 信道化STM 1的转换 总结一 1 方式1 通过SDH MSTP设备透传的传输方式之一 NodeB采用多个IMAE1端口 通过SDH MSTP设备 用VC12通道透传至RNC 在RNC侧可通过E1或信道化的STM 1端口接进RNC 2 方式2 通过SDH MSTP设备透传的传输方式之二 NodeB采用ATM155M接口接入SDH MSTP的SDHSTM 1端口 然后用VC4通道透传至RNC 在RNC侧通过ATM155M端口接进RNC 3 方式3 通过MSTP设备进行ATM汇聚 统计复用的传输方式 NodeB采用ATM155M端口接入MSTP设备的ATM155M端口 由MSTP设备对本地多个ATM155M端口进行汇聚 然后通过MSTP传输系统将由多点分别接入的多个ATM155M的业务统计复用 收敛到SDH环的一个155Mb s时隙传送至RNC节点 在RNC侧通过ATM155M端口接进RNC 总结二 4 方式4 通过业务设备进行ATM汇聚 统计复用的传输方式 NodeB之间采用ATM155M端口 通过裸光纤或SDHVC4通道互连 利用NodeB节点业务设备的ATM处理功能 实现业务的统计复用 收敛后的业务再通过方式1 方式2或方式3传送至RNC节点 若能成环可采用ATM VPring保护方式 但需要NodeB业务设备支持 5 方式5 NodeB与RNC采用IMAE1端口或ATM155M端口利用电缆或光纤直接相连 6 在接入手段上 应遵循有线为主 无线为辅的原则 LMDS 3 5G 微波 xDSL FSO等技术在条件许可的情况下 可以有选择的使用 传输网建设原则3G对传输的需求3G网络接口定义3G传输组网技术3G传输网络建设 由于初期3G基站基本考虑同GSM基站共站址 需按照二者综合考虑传输带宽容量 对原有网络容量或拓扑需做相应的调整 为了充分利用已有传输资源 初期NodeB采用E1接口 RNC采用E1或信道化的STM 1 两者之间通过传统的SDH网络进行透明传输 目前本地网采用为SDH环网 传输网络较为完善 带宽资源也较为丰富 如果网中尚有剩余带宽 则完全可以用于3G业务的传输 传输网络根据无线建设规模进行分期建设 3G传输网络的建设 3G传输网络建设的总体思路 3G传输网络的建设 3G传输无线网络建设的基本原则 NodeB与RNC之间的传输需求带宽考虑 城区基站一般配置6 10E1 郊区 乡镇一般配置为2 5个E1 农村 交通要道一般配置1 3个E1 平均按每站4 2M考虑 其中预留容量为1个E1 考虑到到NodeB所用带宽不是很大 而目前浙江移动有大量的SDH传输资源 因此 NodeB的传输在初期主要采用SDH设备透传方式传送 即NodeB采用多个IMAE1端口 通过SDH设备 用VC12通道透传至RNC 在RNC侧可通过E1或信道化的STM 1端口进入RNC 为了避免RNC机房中2M电缆过多以及减小对2M电路维护的压力 建议在RNC侧与传输侧尽量采用155M速率的互连 以简化网络资源的管理 3G传输网络的建设 建网初期 NodeB的2M透明传送至RNC机房所在汇聚节点 由该设备集中进行ATM的处理 然后直接出ATM155M接口给RNC 当然也不排除少量的2M电路接入的存在 比如直接PDH微波和PDH设备的接入 这种方式的ATM处理只是在传输网络的末端即传输系统与RNC的连接处进行 对现有网络的改造很小 中后期 接入层仍采用IMAE1的接口 接入层网络只需将NodeB的E1透明传送至汇聚层节点 在汇聚层节点提供ATM处理板卡 对接入层上传的来自多个NodeBIMAE1电路通过VC 12进入ATM处理板卡进行统计复用成ATMVC 4 然后经汇聚层透明传输或经ATMVP RING传送至RNC节点 通过STM 1接口与RNC相接 实现带宽的统计复用 大大提高了带宽的利用率 该种方式的ATM的处理在接入层与汇聚层连接的设备进行 即需要在汇聚层进行ATMVP Ring的汇聚处理 3G传输无线网络建设的基本原则 汇聚层 接入层 骨干层 2 5G城域汇聚层 2 5本地汇集层 STM 1 STM 4 STM 16 具有完备强大功能的MSTP设备支持反IMA协议 2 5本地骨干环 10G城域骨干环 萧山 上塘 萧山 上塘 RNC1 RNC2 RNC3 ATMSTM 1 本地 城域网按拓扑结构可分三层结构 骨干层 汇聚层 接入层 骨干层组网方案 建议在大中城市进行组建10G骨干层 其他地区可根据需求继续进行2 5G骨干层建设 接入层组网方案 适当将部分155M网络的升级成622M 其他155M环可满足业务需求的前提下进行分环等各种方式进行扩容 3G传输网络的建设 3G传输组网方案 骨干层组网方案 组建10G骨干环减少网络结构调整割接工程量 RNC和MSC可能不在同一个机房 利用10G核心层的交叉调度功能 工程中只涉及网管上的电路转接调度 不用对已终端在DDF架上的2M电路进行割接 极大地减少网络结构调整的割接工程量 网络结构清晰 通过新建骨干层10G环 市区传输网络结构形成了骨干层 汇聚层 接入层三层网络结构模型 这样网络结构清晰 分工负责明确 不但便于工程建设运营维护 同时具有较强的可扩充性 以从容应对未来市区数据业务及3G业务的传输需求 良好的融合统一性 基于目前的2 5G环是割裂的 采用组建10G核心层骨干环可以统一融合该市区传输网络 可以将城域2 5G骨干环及其下挂155M接入环统一融合成一个整体 利用10G设备作为汇聚型 大颗粒 数据型业务的出口 为环间业务调度提供现实可行的解决方案 当然由于采用10G设备 集成度高 一旦某一设备出现故障 影响面广 安全性受限 骨干层组网方案 组建2 5G骨干环 汇聚层安全性高 基于目前的2 5G环是割裂的 中心机房的下电路设备为某一个环专用 这样 即便该设备出现故障 影响比较小 考虑单独建设城域骨干层 由于接入层的不断建设 中心节点 RNC所在 上下业务的设备不可避免地不断叠加 中心机房槽位资源紧张 同时造成核心环上节点不断增多 即下业务的中心2 5G设备不断叠加 同时中心2 5G设备面临着既承担下电路又组市区环网的双重压力 将城域业务从原本地网的业务中分离出来 以保证中心机房的下电路能力 结合光缆路由走向 可考虑将原有的骨干环进行拆分 从而提升网络容量 骨干层组网方案 组建2 5G骨干环 汇聚层 建设局间中继环 新的交换局间传输网络不仅增加业务传输容量 而且也为各种各样的新业务 特别是宽带业务和多媒体业务相互的局间传输提供了实现的可能 传输的主 次电路得以区分 安全性得以保障 传输网络结构层次更加清晰 在合适的节点引入汇聚层 尤其是各县市 大部分地市的各县市只有一个骨干传输机房 虽然叠加了两套设备形成双平面 设备方面进行了有效冗余 但是如果该骨干传输机房电源发生故障 将造成该县所有基站传输中断的严重后果 建议引入第二汇聚节点 建设汇聚层以提高安全性和组网能力 接入层组网方案 继续采用155M设备进行组环 现有网络的继承性 统一性 无需对现有的网络进行升级 只需根据新增