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3G本地接入网承载技术方案探讨

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摘要

随着3G技术及应用的迅猛发展，本地接入网面临着巨大的挑战。在这一背景下，本文讨论了3G本地接入网为适应多业务承载和宽带化所应具备的功能特征，重点阐述了两大类不同的解决方案，即MSTP优化方案和分组化承载方案，全面综述了不同技术的实现方案，并对它们进行了分析和比较，最后对网络的演进提出了进一步的建议。

1 引言

随着3G业务的发展，移动通信网络的业务正在由原来单一语音业务逐步地向语音、数据和视频等多媒体业务发展，对于网络容量也提出了更高的需求。为了更好地满足用户规模发展，适应移动业务IP化和宽带化的发展趋势，要求移动通信网从TDM（Time Division Multiplex，时分复用）和ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传送模式）网络向IP网络演进。移动网络的IP化能够有效地优化网络结构，实现灵活组网，提升网络容量，提高传送效率，降低建网成本和运维成本，从而提升运营商移动网络的竞争力。目前，移动网络的IP化已成为众多运营商的整体战略转型方向，正加快IP化的发展步伐。在完成移动核心网络的IP化改造之后，结合近期3G基站回传业务的承载和未来大客户专线的承载需求，考虑固定和移动网络的融合趋势，对移动接入网进行IP化改造以适应高速分组化业务的传送迫在眉睫。

2 3G本地接入网承载需求分析

3G本地接入网主要完成基站(Node B)与基站控制器(Radio Network Control，RNC)之间业务的接入和传送功能。相对于2G网络而言，3G网络设备传输接口的显著变化是除支持E1/IMA EI接口外，还应支持以太网接口（FE和GE），这就要求本地接入网具备多业务承载的能力，既要满足以话音业务为主的TDM业务承载需求，又要满足以以太网业务为主的数据业务承载需求。而且随着移动多媒体业务的发展，对本地接入网的带宽提出更高的需求，因此本地接入网必须具备大容量、高带宽、多业务、高可靠性等能力，从而实现全网层面的宽带IP化业务的支持。

在本地接入网的规划和建设中，应充分考虑以下需求来满足移动多媒体业务的发展：

（1）大带宽

随着新的空中接口技术，如高速下行数据分组接入（High Speed Downlink Packet Access，HSDPA）和多输入/多输出（Multiple Input Multiple Outpu，MIMO）天线等新技术的引入，每用户数据速率会大幅度提高，因此在建设传输承载网络时需要大幅提高网络带宽，消除网络瓶颈，尽量避免拥塞。

（2）分组化

数据业务具有突发性和大带宽的特征，因此只有充分利用分组网络高效的统计复用功能以及动态分配带宽能力，才能够满足其高效低成本的传送需求。

（3）多业务承载与多颗粒调度能力

本地接入网应提供多种易用的标准接口来承载不同的业务，如TDM，以太网，ATM等。此外，需要具有IP数据包层面和TDM VC12/VC3/VC4等不同层面、不同颗粒的业务调度、交换/交叉连接能力。

（4）具备业务区分和差异化QoS服务能力

本地接入网应能够根据802.1p，DSCP，IP ToS等信息区分移动业务的不同等级。当网络发生拥塞时根据业务等级优先保证高QoS业务的带宽资源，提供差异化的服务。

（5）电信级的可靠性

为达到电信级99.999%的可用性要求，本地接入网应能够在链路、节点故障的情况下实现50ms保护倒换。

（6）网络平滑升级和灵活扩展

对运营商而言，一方面网络建设是分阶段逐步推进实现广覆盖和深覆盖；另一方面，希望通过升级扩容来满足未来业务的发展需要，这要求网络应具备平滑升级和扩容能力，以减少建网成本。

（7）面向业务的网络运维能力

为了管理和维护的方便，本地接入网应具有故障诊断、故障定位、性能监测等功能。

（8）精确的同步

本地接入网应提供必要的技术机制来提供精准的时钟、频率同步，满足3G移动业务的同步需求。

（9）实现基站业务隔离。

3 3G本地接入网承载方案分析

对于3G本地接入网承载方案的选择需要分别从运营角度和技术两方面来考虑。从运营的角度考虑，主要取决于业务需求、建设成本、运维成本以及拥有的网络资源状况等因素；从技术层面考虑，主要取决于技术发展趋势、技术特点、技术成熟度以及网络承载的业务特性等因素。目前，针对3G本地接入网的承载方案主要有两类：一类是基于MSTP的优化方案；另一类是分组化传送方案，它又分为增强以太、分组传送网（Packet Transport Network，PTN）和IP/MPLS等不同的技术路线。

3.1 MSTP优化技术方案

MSTP（Multi Service Transport Plateform，多业务传送平台）是新一代的传输系统平台，它在充分利用SDH技术对业务提供保护恢复能力和较小时延的基础上，对网络业务传送层做了改进，在SDH帧格式中提供不同颗粒的多种业务、多种协议的接入、汇聚和传输能力。目前，MSTP已广泛部署用于2G移动业务的承载，考虑到保护存量网络投资和2G，3G基站共址的实际情况，在3G建设初期数据流量比较小的情况下，可以通过在MSTP系统中内嵌EoS(Ethernet over SDH)单板将来自以太网接口的数据帧直接进行2层交换处理后，通过GFP（Generic Framing Procedure）协议封装，映射到VC容器中，再加入开销，最后形成STM-N的帧，实现对以太网业务的承载。

采用MSTP技术构建本地接入传输网，由于其刚性的管道特性和数据业务具有的突发和不确定性特点，会对传送网接入层、汇聚层带来巨大的带宽压力，因此需要对其进行带宽收敛和汇聚，以提高传输网络带宽的利用率。可以考虑以下3种方案实现带宽的汇聚和收敛：

●一级汇聚+透传模式

该方案在基站侧配置接入以太网透传盘将基站业务直接透传至核心节点进行汇聚，其优点是业务配置简单，便于处理基站负荷分担及归属调整带来的电路调整问题；缺点是骨干节点EoS汇聚比要求高、后续扩容压力大。

●二级汇聚+收敛模式

该方案分别在汇聚节点和骨干节点进行二级汇聚，其优点是减轻核心层EoS单板汇聚和配置压力，汇聚层可做带宽收敛，节省带宽；其缺点是业务配置复杂，尤其是基站更改归属RNC时配置更复杂，而且无法满足骨干、汇聚层双节点归属组网的需求。

●内嵌RPR+EoS透传

该方案在接入层采用EoS透传模式将基站业务透传至汇聚节点，在汇聚层采用内嵌RPR的MSTP环结构，其优点是可以利用RPR MAC层具有的服务等级分类功能、统计复用功能，实现带宽共享和公平接入；其缺点是无法实现端到端的业务配置，需要分段配置EoS和RPR。

此外，也可以考虑在MSTP网络与RNC之间增加3层设备来终结2层网络，减轻RNC带宽汇聚和处理VLAN的压力；还可以通过其完成基站电路调整工作，从而降低MSTP的电路调整工作量；同时，可以提供与MSTP和RNC更为灵活的对接保护。

3.2 分组化技术方案

随着新的空中接口技术，如高速下行数据分组接入（HSDPA）和多输入/多输出（MIMO）天线等新技术的引入，移动数据业务的速率会大幅度提高，若继续沿用MSTP技术承载，会由于下述特性造成每比特的传送成本过高：

●TDM电路交换内核（不适应大量移动数据业务的统计复用需求）。

●刚性管道（对分组业务的适配颗粒是VC-12/3/4，承载突发数据业务的带宽利用率低，且带宽调整粒度过粗，缺乏弹性）。