UT斯达康3G传送解决方案

浪者仁心

UT斯达康通讯有限公司光网络事业部（ONS）
  
  　　　　　　高级经理 陈晓峰
  
　　摘要：随着数据业务的飞速发展，数据接入的可移动性要求不断突现，支持高带宽可移
动无线数据接入的第三代移动通信技术（3G）浮出水面。本文根据3G系统对传输的要求，结
合UT斯达康新一代多业务传送平台NetRing系统，提出了相关的3G传输网解决方案。
  
　　数据业务的飞速发展，数据接入的可移动性要求不断突现，支持高带宽可移动无线数据
接入的第三代移动通信技术（3G）浮出水面。第三代移动通信系统在国际上统称为IMT-2000
，简称3G，是国际电信联盟(ITU)在1985年提出的工作在2000MHz频段，预期在2000年左右商
用的系统。3G
标准定义了五种技术，包括WCDMA，cdma2000，TD-SCDMA，UWC-136和DECT。其中WCDMA， cd
ma2000，TD-SCDMA为主流技术，主要区别在空中接口（UU）部分，其余部分的网络逻辑架构
基本相同，因此针对3G的移动传输网可独立进行规划和建设。移动系统主要分为两个层次：
无线接入网络
层（RAN），由无线网络控制器（RNC/BSC）和基站收发器（Node B /BTS）组成；核心网络
层（CN），由移动交换中心MSC/VLR、GMSC、SGSN、PDSN、GGSN等设备组成。
  
　　一、GSM/GPRS移动传输网络
  
　　由于传统移动运营商在建设3G系统时必需考虑如何实现现有GSM/GPRS网络的逐步演进和
过渡，在规划和建设移动传输网时也应考虑系统的可延续性。以中国移动为例，在GSM/ GPR
S的移动传输网络要提供无线接入网络（RAN）和移动核心网络（CN）的TDM及数据业务的传
输，系统传送图
见图1。因此，GSM/GPRS传输网络主要分为两个部分：
  
　　（1） 基站到中心节点的传输
  
　　在GSM/GPRS系统中，一般BSC与MSC安装在中心节点，基站的业务直接通过传输网络传送
到中心节点。每个基站一般为1至2个E1。传输网络分为针对基站接入的155/622M接入层传输
层和针对一定区域业务进行汇聚的2.5G汇聚传输层。
  
　　（2） 中心节点间的传输
  
　　中心节点包括移动交换局、移动关口局、移动长途局、移动数据中心等，包括大量E1电
路以及部分数据业务，传输速率以2.5G/ 10G为主。
  
  
  
  
  
  
　　二、3G移动系统的传输要求
  
　　2.1 3G移动系统的网络架构
  
　　目前定义的3G系统主要有R99，R4和R5版本，在3GPP R99网络的核心网部分， WCDMA和G
SM使用相同的核心网络，与GPRS的核心网相似，分为电路交换域（CS）和分组交换域（PS）
，但 WCDMA的编码解码器和MSC在一起，而在GSM/GPRS网络中，编码解码器和基站控制器在
一起。另外，GS
M/GPRS采用PCM编码，而WCDMA采用AMR(自适应多速率编码)。与此同时，3GPP R99引入了新
的无线接入网络（UTRAN），其中基站（BS）改造为B节点（Node B），在将基站控制器（BS
C）改造为RNC，整个网络框架见图2。
  
　　在3GPP R4 网络中，核心网的电路交换域（CS）被分成两层，他们是控制层和连接层。
控制层主要控制呼叫的建立、进程的管理、计费等相关功能。连接层主要用来传送用户的数
据。关于分组交换域（PS），3GPP R4 和3GPP R99区别不大。由于分层结构的引入，可以采
用新的承载技
术，如ATM、IP来传输电路域的语音和信令。由于分组交换域的传输是建立在ATM或IP网络上
，所以，运营商可以用同一个传输网络来传输所有的业务。分层结构引入了几个新的接口，
如MSC服务器和MGW(媒体网关)之间的Mc接口，MGW与MGW之间的Nb接口；同样也引入了新的信
令，如：MSC服
务器和MGW之间的GCP(网关控制协议)，MSC服务器与MSC服务器之间的BICC(独立于承载的连
接控制协议)。而在R5版本中则趋向纯IP的网络。
  
  
  
  
  
  
　　2.2 3G移动系统的承载技术
  
　　3G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3G
网络主要是针对大容量的数据而设计的，数据业务的流量流向的不确定性，使TDM技术很难
为3G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，无法满足语音等高等级业务的要求。因此采用纯IP的UTRA
N和CN还不成熟，在3GPP规范中已经推迟到R5甚至以后的版本中。R99和R4中对UTRAN推荐了A
TM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CN中，由于业务已经经过收敛和汇聚，承载网主要提供TDM/ATM/IP的透传，可以直接
over SDH/WDM网络进行大容量业务传输，对部分业力也可以采用ATM VP-RING或以太共享环
提高带宽的利用率。移动传输网的建设最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Iu接口，包括：
  
　　Iub：RNC与NodeB的之间的物理接口（IMA E1，ATM STM-1）
  
　　Iur：RNC和RNC之间的接口（ATM STM-1）
  
　　Iu：RNC和CN之间的接口（ATM STM-1/4）
  
　　3G系统关注的传输接口详见图3。
  
  
  
  
  
  
　　根据GSM/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Iu和Iur接口的业务已经过RNC的处理和收敛，部分传输业务可以
直接提供透传处理或ATM VP-RING提高带宽效率。因此，连接RNC与NodeB的Iub接口是UTRAN
传输的主要业务
。
  
　　三、3G移动传输网的建设
  
　　一种简单的思路是为UTRAN建设一套独立地ATM网络，但ATM交换设备比较昂贵，而且作
为一个基础网，实践证明了它对其他业务并非最佳解决方案。另外，ATM在采用光纤组网时
自愈方面还存在全网连接的自动配置和恢复时间问题，无法满足电信级服务质量的要求。
  
　　另外，由于Iub可采用IMA E1或ATM STM-1，不同接口的选择对移动传输组网的要求也不
尽相同，从而使移动传输组网面临比较复杂的局面。Iub可采用的物理接口如下：
  
　　（1） 全部采用IMA E1
  
　　RNC侧提供 IMA E1接口与Node-B的IMA E1相连。这种方法在中心RNC需提供大量IMA E1
接口，由于IMA机制的限制，一般需预留大量E1端口用于Node-B的扩容，RNC的投资费用很高
。虽然对于传输系统来说只需要提供简单的E1电路传输，但由于多个Node-B间的带宽无法实
现共享，传输带
宽需求也很大。
  
　　（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
透传，需要大量带宽，对传输网的压力过大。如果在Node-B直接进行业务统计复用，所有No
de-B的传输节点要提供ATM STM-1接口，并提供ATM处理，如果传输网要承载其它业务时，线
路带宽要求在6
22M以上，投资费用大。另外，由于原有GSM/GPRS基站的传输设备一般只提供E1接口，需要
全部要进行升级和改造，不利于对原有投资的保护。
  
　　（3） ATM STM-1与IMA E1混用
  
　　RNC提供ATM的STM-1接口而Node-B提供IMA E1接口，则RNC只需提供少量接口，Node-B只
需提供IMA E1接口，使网络变得简洁实用。系统连接图详见图4。
  
  
  
  
  
  
图4 RNC采用ATM STM-1 与Node-B采用N*E1 ATM IMA接口系统图
  
  
　　采用这种方法面临了在RNC与Node-B间必须进行ATM信号的处理，实现IMA E1到ATM STM-
1间的转换。一种方法是在RNC侧进行处理，在RNC前提供一个ATM交换机，IMA E1在ATM交换
机上终结，并提供STM-1信号进入RNC。 该解决方案原理图见图5。
  
  
  
  
  
  
　　这种方式降低了RNC的投资费用，在传输层只需要进行E1传输，但是这种方式需要独立
的ATM设备，使RNC与Node-B间存在TDM传输层和ATM处理层，需要提供独立的ATM网管系统，A
TM设备与传输设备间大量的E1/STM-1连接，并且无法解决传输带宽的统计复用问题。另外，
由于采用的是IM
A E1，而IMA E1要求多个E1接口在ATM交换机上是连续的，所以在ATM交换机上需预留大量E1
端口用于扩容。而ATM交换机本身价格较高，加上大量的E1连接和预留接口，使整个方案变
得十分昂贵而难以实施。
  
　　多业务传输平台MSTP ( Multi-Service Transport Platform)提供基于SDH的传输网络
平台，提供多种业务接口和处理能力，灵活地支持ATM、IP、TDM业务，为3G运营商提供高效
的传输方案。UT斯达康公司利用多年提供多种电信解决方案的经 验，针对城域网的业务特
点，采用创新的
体系结构和先进的芯片技术，成功开发了基于SDH的新一代系列多业务光传输产品NetRing系
列，涵盖了从STM-1 、STM-4、 STM-16到 STM-64的所有产品。NetRing在实现强大的多业务
传输能力的同时，极大提高了设备集成度，具有很好的性能价格比，能为城域传送网建设的
三个层面(即：
核心层、汇聚层和接入层)，提供完整解决方案。
  
　　针对3G业务的需求，UT斯达康的MSTP产品NetRing系列提供完善的解决方案。核心网（C
N）采用大容量10G MSTP平台NetRing10000组成核心环，在UTRAN采用NetRing2500组成2.5G
汇聚层，NetRing600组成155M接入层，系统组网见图6。
  
  
  
  
  
  
　　移动传输建设初期，由于基站数量少，每个基站要求的传输带宽小，往往采用一层网络
，由于数据城域网带宽需求的增长以及3G网络的实施，网络分层成为一种必然趋势。引入汇
聚层，可以对一定区域内业务进行汇聚。引入汇聚层后，接入层的结构会进行一定的变化，
原来每个基站
要求的带宽少，一个155M环可以覆盖多个基站。由于数据城域网和3G增加了传输带宽需
求，接入层要逐步减少155M环覆盖节点的数量（通过拆环实现）或升级至622M。
  
　　由于在接入层采用IMA E1的接口，接入层网络只需将Node-B的E1传送至汇聚层节点，在
汇聚层节点提供ATM处理。UT斯达康NetRing2500提供具有ATM交换能力的板卡，对接入层上
传IMA E1电路通过VC-12进入ATM处理板卡进行统计复用成ATM VC-4，然后经汇聚层透明传输
或经ATM
VP-RING传送至RNC节点，通过STM-1接口与RNC相接，该原理图详见图7。这样，在全网中只
需要通过少量的汇聚节点提供ATM处理卡可实现ATM数据处理，并且通过在各汇聚结点实现带
宽的统计复用，提高了带宽的利用率。
  
  
  
  
  
  
　　采用UT斯达康多业务传输平台NetRing系列MSTP产品组建3G移动传输网，在一个网络中
同时提供了ATM业务接入、处理和传输，并且可以同时为各种其它业务提供通用的传输平台
。另外，采用MSTP实现了传输与ATM的统一管理，提供灵活的带宽调度。在接入层，可以充
分利用原有基站的
传输设备和E1接口，只需在汇聚层进行少量投资，在提供ATM业务处理的同时，利用ATM 的
统计复用提高带宽利用率。通过MSTP对原有传输网络的改造，实现网络结构更为清晰合理，
将提高网络的可扩展性和灵活高效的带宽提供能力。
  
　　针对部分Node-B提供ATM STM-1接口的应用，在高业务区节点，通过NetRing600提供ATM
STM-1的接入并组成ATM VP-RING上传至RNC，可采用622M组环。对于低业务区节点，NetRin
g600提供ATM STM-1接入，并转换为IMA E1上传至汇聚节点进行ATM业务的汇聚，只需采用15
5M组环。
  
　　三、向纯IP的3G移动通信系统演进
  
　　基于纯IP网络是电信发展的方向，IP以其简单高效特点，在电信界被越来越多的关注。
3G的R5及以后的版本趋向以IP为基础的系统。UT斯达康的NetRing系列产品不仅能够支持IP
的接口，还应针对不同的业务提供相应的QoS的保证。由于目前的以太网技术是面向无连接
，没有足够的QoS
保证机制。为了能将真正的QoS引入，需要在以太网和SDH间引入一个中间的智能适配层来处
理IP业务的QoS。因此UT斯达康的NetRing系列产品将逐步引入RPR、MPLS机制，很好地满足
这一需求。
  
　　随着人们对数据接入需求的不断增长，提供高速无线数据接入的3G移动通信系统将会实
施。因此，在建设传输网络时充分考虑3G系统的传输需求是十分必要的，UT斯达康MSTP产品
NetRing系列以成熟的SDH技术为基础，提供IP、ATM等多业务处理能力，不但能够满足目前G
SM/GPRS网络的
传输要求，还能提供完善的低成本的基于ATM承载技术的3G传输解决方案，并能面向基于纯I
P技术的R5及以后版本的3G网络技术，实现一条通向3G的理解的基础传输网的迁徙之路，与3
G移动系统相得益彰。
　　
由CHINA通信网组稿