建设适应3G需求的光传输网络

北京邮电大学光通信中心 张民

　　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2G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。

　　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亟待解决的焦点问题。

　　3G对地面传输网的要求

　　移动业务的运营商拥有大量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：

　　·光纤资源有限，并且很多为租用；

　　·城域距离在各个地区不同，网络建设参差不齐；

　　·业务增长快，网络容量有待提高；

　　·业务类型趋于多样化，需要提供多种接口；

　　·对网管要求高，控制复杂。

　　3G技术下涌现出的新业务对传输网提出了新的要求：

　　·组网扁平化，传输IP化，支持高效的传输数据业务；

　　·与现有的SDH设备、GSM系统兼容，缩短建网周期，降低建设成本；

　　·支持CMNET数据网的接入，承载VoIP、GSM、GRPS业务以及正在发展中的3G等多种业务的接入；

　　·支持点对点(单/双向、对称/非对称)和点对多点(广播/多播)业务的传送；

　　·支持访问PSTN、Internet、PSDN以及LAN的业务，实现宽带无线接入网同电话网、数据网和Internet间的互通；

　　·融合移动网和固定网的能力，提供多功能交换平台；

　　·提供经济、开放和可扩展的网络结构，逐步完成GSM向3G的平滑过渡；

　　3G传输网的关键技术

　　前两代移动通信主要基于语音通信为主。3G的目标则是满足宽带数据接入的可移动性要求，其主流制式包括WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，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。其中WCDMA的传输接口种类最多，包括标准STM接口、ATM接口、IMA(反向复用)接口、POS接口和以太FE/GE接口等。目前定义的3G系统主要有R99，R4和R5版本，从目前技术的发展来说，如果在近期实施3G系统，R99或R4版本将被采用。

　　无论是WCDMA、CDMA2000还是TD-SCDMA，3G移动通信网络的逻辑网络结构可以统一为两个层次：接入网络层(UTRAN)和核心网络层(CN)。3G传输网主要承担从UTRAN到CN的业务汇聚，以及CN中的业务传送。换言之，在接入层，3G移动系统将BTS改造为B节点(Node B)，将BSC改造为无线网络控制器(RNC)，并且定义ATM为Node-B和RNC间的通信接口，3G传输网需提供相应的数据业务处理和汇聚能力；在核心层，3G将MSC改造成网关移动交换中心(GMSC)，将GSN改造成服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)，3G传输网需提供RNC、MSC、GMSC、SGSN、GGSN间的高带宽业务传输通道。

　　在核心层的3G传输网中应该保留电路交换(CS)域，使基于如ATM分组交换的移动核心网与固定网方面的发展趋于同步，并逐步演进成真正的全IP网。接入层的3G传输网解决方案主要包括基于ATM、基于SDH、基于ATM+SDH和基于多业务城域传送平台(MSTP)这四种。其中，基于MSTP的方案能提供以太网接口和IP-ring(共享环)，满足以太网接入、汇聚、共享和保护等功能，更符合3G传输网将来的发展趋势。在设计和组建网络时，使用IMA技术可灵活调整传输策略，适应不同速率业务的需要，采用AAL2交换和VP-Ring技术能进一步提高传输资源的利用率，因此IMA、AAL2和VP-Ring成为3G传输网技术的三个亮点。

　　3G传输网建设思路的探讨

　　目前的共识是，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2G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。

　　对地理环境和网络基础不同的各个省、直辖市和自治区，应该区别对待，分别采取适当的方案。应优先覆盖重点地段和有发展潜力的区域。在业务少、带宽低、覆盖小的区域，宜使用基于SDH的解决方案。随着网络扩容和升级，可逐渐采用MSTP传输方式，在接入层直接透传，在汇聚环节引入VP-Ring等ATM处理功能。

　　3G传输网的演进可能将经历两个过程：首先是电路域和分组域共存的阶段，TDM、ATM和IP相继成为主导传输技术；最终网络将向IP化的方向发展，整个网络将用IP技术融合各种业务需求。

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　　3G带动光网络发展

　　近年来，由于网络应用的增长，过去超前部署的光网络系统正在发挥作用，其富余的带宽也在被逐步的消化，当然，世界各地的情形不尽相同，其中，亚太地区的业务增长最为显著。根据市场调查机构公布的数字，亚太地区互联网流量2001年增长198%，2002年增长126%。亚太地区互联网流量增加带来的负荷逐年大幅增加，其中，日本和韩国的互联网流量所占的份额最大，中国所占的比例不高，仅为6%，但中国的增长率最高，2002年已经达到218%，名列亚太地区第一，专家预计未来两年，中国的增长速度将继续保持在170%以上的水平，这也说明中国发展潜力十分巨大。

　　从未来中国光网络建设的发展看，中国的运营商在进行未来网络发展的规划方面，首先应当充分考虑中国网络业务发展的增长潜力。其次还要考虑到诸如北京奥运会等对网络业务增长，特别是对视频业务的带动作用。第三，要考虑移动业务的增长，如未来基于3G的业务的增长也会对网络带宽的需求造成影响，工作人员移动性的增强，无疑会增加网络带宽的需求。第四，目前，中国企业网络的水平与世界先进水平相比尚有差距，相信未来，中国企业将会更多的投资于企业网络建设，这也将带来网络带宽需求的增加。第五，中国西部大开发战略的实施将使东西部间的交流迅速增加，这也是网络需求重要的增长点。
----《通信产业报》