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3G传输网络技术及建网策略
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一、概述
传输网络作为3G网络的基础，是目前运营商网络建设的重点。3G业务网络的底层协议、传输接口以及组网方式与2G不同，对基础传输网络的要求也不一样。本文主要从WCDMA传
输接口、传送网技术选择和网络演进三个方面探讨3G传输网络的发展。
WCDMA网络主要由两个部分组成：无线接入网部分(RAN：Radio Access Network)和核心网部分(CN：Core Network)。其中，RAN用于处理所有与无线相关的功能，包括基站(Node B)和基站控制器(RNC)；而CN则处理移动通信系统内的所有话音呼叫和数据连接与外部网络的交换与路由。
移动网络的主要特点是分散与集中相统一，分散主要表现在大量的移动基站Node B广泛分布在本地网络的各个区域；而核心层设备相对集中，包括电路域的移动交换中心服务器(GMSC Server)、媒体网关(MGW)、核心分组域的GPRS服务节点(SGSN)、GPRS网关节点(GGSN)、共有的归属位置寄存器(HSS/HLR)以及无线接入网部分的基站控制器(RNC)。烽火通信在3G传输网络的骨干层、汇聚层和接入层可采用不同的技术和设备实现不同的功能。
二、3G网络对传输接口的要求
3G业务网络的主要接口可以分为两类，第一类是无线接入网UTRAN接口，基本按照一个通用的接口协议模型设计，采用ATM底层协议。接口类型包括移动基站Node B与基站控制器RNC间的接口Iub接口、RNC之间的Iur接口、RNC与电路域的Iucs接口、RNC与分组域的Iups接口。
第二类是移动核心网络中的各个接口、不同部件连接接口，如电路域接口B、C、D、E、F、G接口，分组域的Gc、Gr、Gf、Gd接口等，这些接口以No.7方式完成相应的移动应用部分(MAP)，用于进行数据交换。以上接口在R99版本中部分沿用了GSM的TDM接口，而在R4版本中主要采用以ATM方式的连接方式。
按接口类型分，以上接口主要分为如下几种：
1.Iub接口：连接Node B至RNC，接口类型有ATM155M、IMA等；
2.Iu-cs接口：连接RNC至CN电路域，接口类型有ATM155M/622M、FE/POS等；
3.Iu-cs接口：连接RNC至CN分组域，接口类型有ATM155M/622M、FE/POS等；
4.Iur接口：连接RNC至RNC，接口类型有ATM155M/622M、IMA等；
5.G接口：连接MSC/VLR/HLR、GGSN/SGSN内部，接口类型有ATM155M/622M、IMA/FE/GE等。
GSM传输用的SDH技术并不是3G传输的理想解决方案，这个问题在WCDMA的R4版本中有明显的体现。基于SDH的多业务传送平台MSTP可以提供多种业务类型和接口，如ATM 155M接口、ATM622M接口、FE/GE/POS接口，因此MSTP才是3G传输的理想解决方案。
IMA技术称之为ATM反向复用(Inverse Multiplexing for ATM)，是基于3G传输提出的一种新的技术，主要用在Iub接口，解决基站提供小于155M带宽的ATM信元的传输问题。烽火通信早在2003年初就认为：在MSTP上采用IMA技术完成对于基站低带宽的ATM信元的承载是3G基站传输的一种理想选择，同时在Citrans和IBAS两个系列MSTP设备上采用了IMA技术。接入层IBAS将单一的ATM的的信元流以IMA的形式，在发送端拆散并放在多个低速逻辑链路上进行传输，然后在接收端进行业务整合，还原成高速的ATM信元流。IMA可以提供灵活的链路速率，端对端的IMA专有QoS技术能够保证多个低速链路带宽在业务之间灵活调配，同时可以保障ATM信元属性在传送过程中的完整性。
一个IMA帧由M个连续信元组组成，烽火通信MSTP的M值可以配置为32、64、128、256。同ATM一样，一个信元组包含一个5字节的ATM帧头和48字节的信元内核。每个IMA帧中主要信元类型有IMA控制信元(ICP Cell)、ATM信元和填充信元(Filler Cell)。其中，ATM帧主要装载3G内核信元；ICP信元是IMA帧的一种OAM信元，含有IMA组以及对应链路的信息，用于完成链路和IMA组的建立；填充信元为保持IMA帧格式的一种附加信元。
烽火通信Citrans550B设备是业界标准型MSTP终结能力最强的设备。同样是128×128 VC4高阶交叉能力的MSTP设备，采用300mm ETSI机柜安装。最大组网终结能力为6个2.5G组成3个复用段环的同时，可以终结16个155M和1008个2M；另外在多业务方面也以优异的功能特点得到认可，如8个FE接口与2个GE接口在一块单盘上灵活调整、透传和交换采用同一块单盘由网管选择；提供不同带宽的ATM统计复用；同时Citrans 550B单盘提供16个或63个IMA Group，共有16个IMA槽位。强大的组网能力和丰富的业务槽位成为运营商在建设大型移动本地网汇聚层设备的最佳选择。烽火Citrans750/550C、IBAS180上同样提供IMA接口完成对3G基站的传输和处理。
三、3G传输组网方案
从以上提供的接口分析，MSTP由于承接了传统的TDM功能，可以提供ATM业务接口和ATM统计复用功能，而且可以为3G的全IP化提供以太网的演进方向等特点，采用MSTP作为3G传输技术无疑是一种必然的选择。RNC通过汇聚所有基站话音和数据业务，分别向核心网MGW和SGSN传送，在网络层次上仍然按照传输核心层、汇聚层和接入层三个层次完成3G业务的传送和处理，核心层主要负责大颗粒业务的调度和组网，汇聚层主要对接入层业务的汇聚和整合，接入层设备主要分布在Node B基站。
由于3G核心网在网络建设中相对集中，除了MSC Server分布在大本地网中心，可以负责几个移动本地网信令等功能外，其他核心节点，如MGW节点、SGSN节点、GGSN节点的分布与GSM/GPRS网络组网类似，它们通过核心传输网提供的丰富的业务接口连接。
复杂的组网和完善的网络保护是核心传输层选择的标准，智能MSTP的应用也在国内本地网或城域网建设中掀起高潮。烽火通信FonsWeaver系列产品为完全意义的ASON设备，也可以作为MSTP在3G网络中应用，在组网能力、在保护和恢复、交叉技术选择上达到一个新的水准。FonsWeaver 960是国内惟一T比特级别的ASON设备，FonsWeaver780为320G容量，在山东移动、山西网通、河北移动等国内多个本地网中广泛应用。除了提供多个STM-64强大的组网功能外，业务接口主要为ATM接口、FE/GE接口和STM-1/4/16Mbit/s的POS口，轻松解决3G组网和核心传输问题。
无线基站具有分布广泛和数量大的特点，其传输网络可以按照光缆布局情况，在每个基站布置紧凑型SMT-1/4 MSTP设备，建设STM-1或STM-4环网，提供IMA 2M接口，并具备其他多业务接口；通过接入层网络和汇聚层网络实现对基站业务的汇聚，向RNC提供ATM连接，实现对于基站的移动性管理和业务处理。
我们假设3个Node B基站都需要8M的IMA带宽，由每个基站接入层MSTP设备提供4个IMA Link组成的一个IMA组(IMA Link就是VC12的逻辑链路)，每个IMA组可包含多个Link以支持更大的带宽。多个IMA组在汇聚层MSTP设备上完成对于IMA的处理，通过1个155MATM接口将信号传送到基站控制器RNC。MSTP通过虚级联技术，在业务流量增大需要扩容时，可以通过传输网中富余的2M时隙，增加到IMA组中，动态调整链路带宽。
考虑到3G网络的升级和演进，基站节点传输设备采用紧凑型STM-4/1 MSTP设备组网，在基站侧可以提供IMA接口、ATM接口、155M光接口。烽火IBAS180设备的3U高度MSTP可以升级到STM-16,具备3个STM-16光接口、8个STM-4接口或10个STM-1接口，最大支持160个IMA 2M。在3G网络建设中期，基站需要提供ATM、FE或者SMT-1 POS接口时，这些设备仍然能满足需求。
四、MSTP能满足3G网络的演进
从WCDMA来说，R99版本为了与GSM实现过渡，在底层协议和网络接口上采用了TDM技术；R4版本增加了软交换技术，采用ATM接口；R5版本将交换网络升级为IP内核。对于基于TDM业务、ATM业务和以太网业务综合承载正是MSTP技术的优势，MSTP通过加插以太网盘完成对3G网络业务的传输。
烽火通信从2001年开始致力于MSTP的研究，参与国内MSTP技术标准的制定，代表中国向ITU-T提出的LAPS封装技术，目前在MSTP技术领域依然保持领先。目前，以太网透传、二层交换、以太网LAPS /GFP封装、虚级联/LCAS等技术在烽火通信FonsWeaver、Citrans和IBAS系列上得到应用，这些产品服务于国内外各运营商的网络中。
当然，3G网络升级到全IP后，对于MSTP的要求不仅仅是以太网业务的接口和承载，更重要的是对于以太网QoS的保障能力。内嵌RPR和MPLS是MSTP发展的两个方向，都可以对数据业务的QoS提供一定的保障能力。由于RPR存在环间业务处理的缺陷以及MPLS VPN在数据网络的广泛应用，所以内嵌MPLS的MSTP在3G网络中的应用成为发展趋势。烽火通信是国内内嵌MPLS的MSTP技术标准的领头单位，在内嵌MPLS技术应用上也有独到的处理方式，通过对现有MSTP以太网盘的升级，可以完全支持内嵌MPLS功能，这对运营商的传输网络建设投资是很好的保护。在2005年中国电信MPLS互通测试、信产部传输所与中国铁通合作的MSTP测试中，烽火内嵌MPLS技术得到专家的一致认可。
烽火通信MPLS在解决网络的扩展性、实施流量工程、同时支持多种要求特定QoS保障的P业务等诸多方面具有得天独厚的优势。内嵌MPLS的MSTP可以在3G中后期传输网络中发挥重要作用，为3G网络的演化做好充分的准备。
----《通信世界》
作者：烽火通信科技股份公司 金家德
传输网络作为3G网络的基础，是目前运营商网络建设的重点。3G业务网络的底层协议、传输接口以及组网方式与2G不同，对基础传输网络的要求也不一样。本文主要从WCDMA传
输接口、传送网技术选择和网络演进三个方面探讨3G传输网络的发展。
WCDMA网络主要由两个部分组成：无线接入网部分(RAN：Radio Access Network)和核心网部分(CN：Core Network)。其中，RAN用于处理所有与无线相关的功能，包括基站(Node B)和基站控制器(RNC)；而CN则处理移动通信系统内的所有话音呼叫和数据连接与外部网络的交换与路由。
移动网络的主要特点是分散与集中相统一，分散主要表现在大量的移动基站Node B广泛分布在本地网络的各个区域；而核心层设备相对集中，包括电路域的移动交换中心服务器(GMSC Server)、媒体网关(MGW)、核心分组域的GPRS服务节点(SGSN)、GPRS网关节点(GGSN)、共有的归属位置寄存器(HSS/HLR)以及无线接入网部分的基站控制器(RNC)。烽火通信在3G传输网络的骨干层、汇聚层和接入层可采用不同的技术和设备实现不同的功能。
二、3G网络对传输接口的要求
3G业务网络的主要接口可以分为两类，第一类是无线接入网UTRAN接口，基本按照一个通用的接口协议模型设计，采用ATM底层协议。接口类型包括移动基站Node B与基站控制器RNC间的接口Iub接口、RNC之间的Iur接口、RNC与电路域的Iucs接口、RNC与分组域的Iups接口。
第二类是移动核心网络中的各个接口、不同部件连接接口，如电路域接口B、C、D、E、F、G接口，分组域的Gc、Gr、Gf、Gd接口等，这些接口以No.7方式完成相应的移动应用部分(MAP)，用于进行数据交换。以上接口在R99版本中部分沿用了GSM的TDM接口，而在R4版本中主要采用以ATM方式的连接方式。
按接口类型分，以上接口主要分为如下几种：
1.Iub接口：连接Node B至RNC，接口类型有ATM155M、IMA等；
2.Iu-cs接口：连接RNC至CN电路域，接口类型有ATM155M/622M、FE/POS等；
3.Iu-cs接口：连接RNC至CN分组域，接口类型有ATM155M/622M、FE/POS等；
4.Iur接口：连接RNC至RNC，接口类型有ATM155M/622M、IMA等；
5.G接口：连接MSC/VLR/HLR、GGSN/SGSN内部，接口类型有ATM155M/622M、IMA/FE/GE等。
GSM传输用的SDH技术并不是3G传输的理想解决方案，这个问题在WCDMA的R4版本中有明显的体现。基于SDH的多业务传送平台MSTP可以提供多种业务类型和接口，如ATM 155M接口、ATM622M接口、FE/GE/POS接口，因此MSTP才是3G传输的理想解决方案。
IMA技术称之为ATM反向复用(Inverse Multiplexing for ATM)，是基于3G传输提出的一种新的技术，主要用在Iub接口，解决基站提供小于155M带宽的ATM信元的传输问题。烽火通信早在2003年初就认为：在MSTP上采用IMA技术完成对于基站低带宽的ATM信元的承载是3G基站传输的一种理想选择，同时在Citrans和IBAS两个系列MSTP设备上采用了IMA技术。接入层IBAS将单一的ATM的的信元流以IMA的形式，在发送端拆散并放在多个低速逻辑链路上进行传输，然后在接收端进行业务整合，还原成高速的ATM信元流。IMA可以提供灵活的链路速率，端对端的IMA专有QoS技术能够保证多个低速链路带宽在业务之间灵活调配，同时可以保障ATM信元属性在传送过程中的完整性。
一个IMA帧由M个连续信元组组成，烽火通信MSTP的M值可以配置为32、64、128、256。同ATM一样，一个信元组包含一个5字节的ATM帧头和48字节的信元内核。每个IMA帧中主要信元类型有IMA控制信元(ICP Cell)、ATM信元和填充信元(Filler Cell)。其中，ATM帧主要装载3G内核信元；ICP信元是IMA帧的一种OAM信元，含有IMA组以及对应链路的信息，用于完成链路和IMA组的建立；填充信元为保持IMA帧格式的一种附加信元。
烽火通信Citrans550B设备是业界标准型MSTP终结能力最强的设备。同样是128×128 VC4高阶交叉能力的MSTP设备，采用300mm ETSI机柜安装。最大组网终结能力为6个2.5G组成3个复用段环的同时，可以终结16个155M和1008个2M；另外在多业务方面也以优异的功能特点得到认可，如8个FE接口与2个GE接口在一块单盘上灵活调整、透传和交换采用同一块单盘由网管选择；提供不同带宽的ATM统计复用；同时Citrans 550B单盘提供16个或63个IMA Group，共有16个IMA槽位。强大的组网能力和丰富的业务槽位成为运营商在建设大型移动本地网汇聚层设备的最佳选择。烽火Citrans750/550C、IBAS180上同样提供IMA接口完成对3G基站的传输和处理。
三、3G传输组网方案
从以上提供的接口分析，MSTP由于承接了传统的TDM功能，可以提供ATM业务接口和ATM统计复用功能，而且可以为3G的全IP化提供以太网的演进方向等特点，采用MSTP作为3G传输技术无疑是一种必然的选择。RNC通过汇聚所有基站话音和数据业务，分别向核心网MGW和SGSN传送，在网络层次上仍然按照传输核心层、汇聚层和接入层三个层次完成3G业务的传送和处理，核心层主要负责大颗粒业务的调度和组网，汇聚层主要对接入层业务的汇聚和整合，接入层设备主要分布在Node B基站。
由于3G核心网在网络建设中相对集中，除了MSC Server分布在大本地网中心，可以负责几个移动本地网信令等功能外，其他核心节点，如MGW节点、SGSN节点、GGSN节点的分布与GSM/GPRS网络组网类似，它们通过核心传输网提供的丰富的业务接口连接。
复杂的组网和完善的网络保护是核心传输层选择的标准，智能MSTP的应用也在国内本地网或城域网建设中掀起高潮。烽火通信FonsWeaver系列产品为完全意义的ASON设备，也可以作为MSTP在3G网络中应用，在组网能力、在保护和恢复、交叉技术选择上达到一个新的水准。FonsWeaver 960是国内惟一T比特级别的ASON设备，FonsWeaver780为320G容量，在山东移动、山西网通、河北移动等国内多个本地网中广泛应用。除了提供多个STM-64强大的组网功能外，业务接口主要为ATM接口、FE/GE接口和STM-1/4/16Mbit/s的POS口，轻松解决3G组网和核心传输问题。
无线基站具有分布广泛和数量大的特点，其传输网络可以按照光缆布局情况，在每个基站布置紧凑型SMT-1/4 MSTP设备，建设STM-1或STM-4环网，提供IMA 2M接口，并具备其他多业务接口；通过接入层网络和汇聚层网络实现对基站业务的汇聚，向RNC提供ATM连接，实现对于基站的移动性管理和业务处理。
我们假设3个Node B基站都需要8M的IMA带宽，由每个基站接入层MSTP设备提供4个IMA Link组成的一个IMA组(IMA Link就是VC12的逻辑链路)，每个IMA组可包含多个Link以支持更大的带宽。多个IMA组在汇聚层MSTP设备上完成对于IMA的处理，通过1个155MATM接口将信号传送到基站控制器RNC。MSTP通过虚级联技术，在业务流量增大需要扩容时，可以通过传输网中富余的2M时隙，增加到IMA组中，动态调整链路带宽。
考虑到3G网络的升级和演进，基站节点传输设备采用紧凑型STM-4/1 MSTP设备组网，在基站侧可以提供IMA接口、ATM接口、155M光接口。烽火IBAS180设备的3U高度MSTP可以升级到STM-16,具备3个STM-16光接口、8个STM-4接口或10个STM-1接口，最大支持160个IMA 2M。在3G网络建设中期，基站需要提供ATM、FE或者SMT-1 POS接口时，这些设备仍然能满足需求。
四、MSTP能满足3G网络的演进
从WCDMA来说，R99版本为了与GSM实现过渡，在底层协议和网络接口上采用了TDM技术；R4版本增加了软交换技术，采用ATM接口；R5版本将交换网络升级为IP内核。对于基于TDM业务、ATM业务和以太网业务综合承载正是MSTP技术的优势，MSTP通过加插以太网盘完成对3G网络业务的传输。
烽火通信从2001年开始致力于MSTP的研究，参与国内MSTP技术标准的制定，代表中国向ITU-T提出的LAPS封装技术，目前在MSTP技术领域依然保持领先。目前，以太网透传、二层交换、以太网LAPS /GFP封装、虚级联/LCAS等技术在烽火通信FonsWeaver、Citrans和IBAS系列上得到应用，这些产品服务于国内外各运营商的网络中。
当然，3G网络升级到全IP后，对于MSTP的要求不仅仅是以太网业务的接口和承载，更重要的是对于以太网QoS的保障能力。内嵌RPR和MPLS是MSTP发展的两个方向，都可以对数据业务的QoS提供一定的保障能力。由于RPR存在环间业务处理的缺陷以及MPLS VPN在数据网络的广泛应用，所以内嵌MPLS的MSTP在3G网络中的应用成为发展趋势。烽火通信是国内内嵌MPLS的MSTP技术标准的领头单位，在内嵌MPLS技术应用上也有独到的处理方式，通过对现有MSTP以太网盘的升级，可以完全支持内嵌MPLS功能，这对运营商的传输网络建设投资是很好的保护。在2005年中国电信MPLS互通测试、信产部传输所与中国铁通合作的MSTP测试中，烽火内嵌MPLS技术得到专家的一致认可。
烽火通信MPLS在解决网络的扩展性、实施流量工程、同时支持多种要求特定QoS保障的P业务等诸多方面具有得天独厚的优势。内嵌MPLS的MSTP可以在3G中后期传输网络中发挥重要作用，为3G网络的演化做好充分的准备。
----《通信世界》
作者：烽火通信科技股份公司 金家德
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