详解面向3G的传输网络
一、3g网络浅析
为了便于解决3g传输的问题,先分析一下3g网络向传输网络提供的接口。3g网络包括wcdma、cdma2000、td-scdma三种网络制式,由核心网和无线网utran组成。核心网由于考虑到数据业务的大量引入,在设备构成上又分为cs(电路域)和ps(分组域)。从技术本身来看,wcdma的商用版本为r99和r4,其中r99版本的wcdma需与gsm网络结合,核心网与gsm网络共用msc交换中心,增加了ps分组域数据业务,由sgsn和ggsn通过高速以太网接口或pos连接构成全ip分组交换网络,无线网部分rnc与nodeb之间通过atm技术,语音业务和数据业务以atm信元承载;r4版本不再考虑原有的移动网络而单独成网,无线网部分和核心网ps分组域与r99相同,不同的是在cs电路域没有采用电路交换模式的msc,而是采用了基于ngn,控制(msc sever)与交换平面(mgw媒体网关)完全分开,mgw可进行tdm、atm、ip三种方式的业务交换,目前的商用情况主要以tdm交换为主。
cdma2000在接口和传输模式上与wcdma r99版本区别不大,cdma 1x在传送需求上相当于gprs,而cdma2000 ev-do则相当于r99版本的wcdma。td-scdma作为我国提出的3g标准,在技术上有一定的继承性和先进型,必将在国内3g网上取得一定的应用,其优势在于无线域和天线方面,接口方式和传输与r99版本的wcdma没有太大区别。本文主要分析wcdma传输网络的解决方案,使大家对3g制式下传输网络可能面临的问题有进一步的了解,并提出相应的解决方案。
分析3g网络,有一个内容对传输网络的规划非常重要:wcdma采用1900mhz或更高的频率,基站覆盖范围略低于gsm、cdma,但随着移动网络技术特别是天线技术的进步,加上载频覆盖效率的提升,wcdma网络基站的综合覆盖效率会与gsm网络基站基本相同或者略高,因此在无线本地网如果要实现相同的覆盖效果,wcdma与gsm基站的数量应该相当,在发达城市会稍有下降,但数量差别不会太大,其它两种制式也基本类似。
二、3g无线网传输网络解决方案
对于wcdma,传输网络需要解决的问题包括三个方面,一是核心网电路域的连接,二是核心网分组域的ip互连,第三就是rnc到nodeb之间的atm业务承载了。首先分析utran部分。wcdma网络r4、r99版本在无线网络部分基本保持不变,无线网和gsm一样,主要处于城域,由rnc(基站控制器)和nodeb(基站)互连构成,在传输模式上rnc与nodeb之间通过atm信元方式承载。
第一种接口和传输解决方案:根据业界设备、atm芯片的开发情况,atm网络最简单的接口方式是155m,因此最早在欧洲、日本得到应用的wcdma的rnc与nodeb之间普遍采用155m atm接口
与国内情况不同的是,欧洲、日本的atm网络已具相当规模,已有完整atm网络的运营商完全可以通过atm网络实现3g基站的接入,以pvc方式实现电路业务和数据业务。而我国目前只有少数运营商具有atm网络,且很不完整,在不重新建设的情况下构建几百个甚至上千个点的基站接入覆盖,基本上是不现实的。面临这样的3g无线网,解决3g网络的传统方式只有两种办法:一是光纤直连、一是通过sdh透传155m,在3g基站最大突发带宽不超过30m的情况下,两种方案明显均不可取。mstp技术提供atmvp-ring功能,通过atm信元统计复用实现多个基站到1个155m通道的共享,为基站大量带宽不满的155m atm提供汇聚,从而在汇聚和核心层面可大大降低对传输带宽的要求。由于对mstp功能的要求较高,国内外各3g移动产品提供商也不再大量推广nodeb到rnc采用155m的3g方案。
第二种接口和传输解决方案:根据现实情况,3g网络在接口上发生了很多变化,ima是解决传输接口方法之一,ima通过155m接口atm信元反向复用封装在e1中,在e1内部实现信元的统计复用,
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rnc与nodeb之间可通过ima e1互通,这样通过常规sdh、微波、lmds、fso、shdsl等手段均可实现3g基站的接入,真正地简化了3g网络建设所面临的atm传送问题。
甚至可以考虑通过sdh网络对ima e1进行sdh复用,实现多基站的e1在rnc侧通过信道化155m与rnc的对接,简化rnc机房2m电缆过多及其造成的ddf维护压力。
第三种接口方式和传输解决方案:虽然ima接口方式具有方便灵活的特点,但目前业界3g厂家对ima的支持情况各不相同,由于原有的3g网络设备是基于atm网络进行开发的,而国内3g技术的跟进较晚,在研发之初对国内网络情况的适配性做了一定的准备,在rnc和nodeb的接口上进行了较多的ima接口处理,如华为rnc的e1接口能力达到2000个,而国外厂家如nokia、ericsson虽然在rnc上也做了一些ima改进,但支持的ima e1数量不多,普遍在100个左右,不能满足中型以上城市的nodeb接入,从而提出了另一种nodeb hub方式,(www.iocblog.net 文章来源)
在nodeb hub(普通nodeb内置一个基于aal2的atm交换单元)中,对外围基站接入的ima e1进行转换,多个e1统计复用为atm 155m接口,然后与rnc互通,解决rnc提供e1能力不足的问题,同时也避免了外围基站覆盖时的155m压力。但是,这种方案也带来其它传输问题,nodeb hub由于机房条件的限制,考虑到安全因素,不可能带太多的外围nodeb,若带外围nodeb数量为5-6个,对于一个较大城市(3g频率高于gsm,基站数量不少于gsm,假设较大城市nodeb接入点为500个),nodeb hub的数量超过80,这就意味着rnc到nodeb hub层面需要有80个155m接口需要传送,透传和光纤直连显然不可取,城域网mstp的atm vp-ring功能可成功解决这一问题。
需要注意的是,nodeb hub基站的节点有可能不在汇聚层,那么atm vp-ring也有可能要下到接入层,如何在接入层实现atm vp-ring是3g传输网络规划必须面对的问题,目前能够在接入层盒式设备提供atm vp-ring功能的厂家很少,这种状况必然限制到传输网络规划的合理性。
第四种接口方式和传输解决方案:nodeb hub虽然解决了rnc e1接入能力限制的问题,但同样由于在基站内部实现atm层面的维护,且使基站在物理结构上分成了hub层和外围基站层面,增加了基站的维护难度,于是mstp在发展过程中也提出了类似hub模式的解决方案。
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