面向3G的光传送网络技术

刘西恒

       3G和光网络技术发展综述

　　第三代移动通信技术作为21世纪无线通信网络最主要的技术，在实现移动网络分组化，提升网络业务实现能力和增值空间的同时，通过更先进的无线技术，为终端用户提供超过2Mbps的高速接入，使无线用户能够体验到和固定网络宽带用户一样的宽带感受。正是这种分组化和高速接入的特性，使3G对承载网，特别是传输网的要求和2G有较大的不同，为此，采用适当技术构建适配3G的传输网具有重要意义。

　　同时，光传输技术经过近10年的发展，已经远远超出了SDH电路交叉和WDM波长连接的概念，2000年提出的MSTP和2003年以后大范围商用的智能光网络，成为目前最热门的光网络技术。MSTP面向传送业务分组化，智能光网络面向网络动态化，两者为下一代网络提供了最完善的传输解决方案。

　　MSTP是3G光传输网的基石

　　3G移动网络在承载模式上面向分组。WCDMA在R4、R5版本以及之后的R6版本其核心网都是IP化的，核心网的话音域和分组域的组网是完全分开的，通过MSC Server和IP路由器的配合，实现语音、数据、图像、多媒体等业务的IP承载和交换。由于路由器的容量不断增大，端口速率不断提高，使得核心网连接业务的大颗粒化越来越明显。基站接入网受限于语音等实时业务和数据的统一传送，所有的3G制式在承载技术上不约而同地暂时选择了ATM，以保证更高的QoS和端到端的管理能力，但随着IP技术的不断完善，基站接入IP化将成为必然的趋势。

　　核心网的IP化和大颗粒化使其传输网络趋于IP+波长的方向发展，直接推动长途干线传输网络从SDH+DWDM向Router+WDM转移。同时，因为传送业务的变化，长途DWDM多业务化趋势越来越明显，甚至有很多业界专家认为，长途DWDM网络MSTP化已经成为长途传输技术研究的核心之一。

　　同样，基站接入网承载也面临从ATM承载向IP承载演进的趋势。虽然3G无线网络为了能够在现有传输网络上迅速开通业务，将ATM信元或者IP包转换成2M电路，提供基站2M接入能力，但从发展上看，这种业务承载方式成本高、效率低，将随着传输网络的MSTP改造而发生改变。MSTP源于SDH，可以提供2M业务，并通过增加功能模块的方式提供ATM信元交换、ATM VP-Ring、以太网的透传、汇聚、交换等，成为3G基站接入的主要形式。

　　MSTP同时是为适应不同的接入手段而产生的。不管对于国内各运营商，还是国际移动运营商来说，频率选择上的变化都将导致3G基站建设出现大量的新建接入点，对于这些新增的接入点，MSTP可以提供不同的接入手段适应相应的接入资源：MSTP可以提供DDN、SHDSL接口，提供N×64Kbps和FE1的双绞线接入，最远达到3.5Km，解决具有电缆接入资源而不具备光纤资源的郊县、农村边远基站的接入问题；MSTP可以和光Modem、PON等技术配合，使基站接入的方式更加多样；在不具备光纤和电缆的情况下，MSTP还可以和FSO、微波结合，提供无线方式完成基站的接入覆盖。

　　从3G核心网和基站接入网的传送需求上可以看出，DWDM长途网络和SDH本地网的共同MSTP化是构建未来3G移动光传输网络的基石。

　　3G光传输网络发展的条件

　　3G移动网络作为下一代移动业务网，除了分组化之外，在用户分布、基站流量等方面也有着和2G不同的特征，包括动态性和突发性更强，对传输网络的要求也更高等。智能光网络作为下一代光网络中最重要的技术之一，在电路连接、无阻塞交叉处理的基础之上，有机地融入动态路由控制，使传输网络从静态到动态，为3G移动网的发展提供有力的保障。

　　(1)3G单基站支持的移动终端用户的数量比2G更多，如果出现基站级联，假设3～4个基站和一个Hub基站组成级联，Hub基站下挂的配置用户数量将达到500～800个，这样的话，最大允许20000～30000个3G用户在同一个基站或者同一组基站级联的覆盖范围内活动，这一特征直接对基站接入传输的安全性提出了更高的要求。智能光网络技术在提供环网保护的同时，能够以MESH(网格)网方式提供多路径的业务恢复，保证了基站接入最充分的安全考虑。

　　(2)3G单用户的业务上下载带宽远远超过2G移动语音的16Kbps，对每个3G无线用户来说，可支配的带宽从语音的12.2Kbps到HSDPA可提供的14.4Mbps，可以打电话，同样可以体验视频通话、网络游戏、网络电视、网络下载等高速无线业务。随着3G业务的大范围开展，静态的电路显然无法满足带宽的突发要求。智能光网络的出现使光传输网络提供的业务从静态连接的电路向动态连接电路转化，更好地适应因用户流量调整而造成的基站接入带宽变化。

　　(3)3G用户可支配上下载带宽空间的扩大也会引发另外一个变化，就是网络传送层的带宽分布越来越不均匀，经济集中的区域流量急速膨胀，而偏远的区域流量增长缓慢。其实这个特征也是2G无线网络的特征，但由于2G用户对流量的需求小，因此对于2G基站接入来说，在本地网SDH环上增加或者减少一小部分电路就能实现调控。但3G基站接入带宽的差异很大，智能光网络提供带宽不均匀分布的MESH(网格)传输组网方式，根据区域接入带宽情况配置相应的光线路容量，使传输效率大大提升。

　　(4)3G网络作为一张新的网络，基站必然是逐步建设的，需要基站接入层传输能够迅速低成本扩展，以满足随时增加基站的需要。在传统SDH组网中，环网扩展需要开环加节点或者增加新的环网，虽然对于末端接入传输影响不大，但对于汇聚层以上的传输骨干网，将造成大量的网络调整，使整个移动传输网的稳定性和安全性受到威胁。智能光网络在组网上采用MESH结构，能够“即插即用”扩展网络结构，保持了原有网络结构的稳定性。

　　(5)随着对维护要求的不断提升，核心交换节点向少数点收缩是网络发展的趋势，3G网络的这种特征更加明显。在一个本地网内，基站控制器RNC和核心交换设备很可能就分布在一两个交换局中，降低了核心网的维护复杂性，但同时使基站接入的电路路径更长，使得传输电路的跨网层调度需求加大。智能光网络通过节点设备调度能力的提升实现网络调度的无阻塞，并提供端到端的电路建立和维护能力，使3G传输网的维护难度大大降低。

　　总体来说，3G网络在初期以提供语音业务和小容量数据接入为主时，对传输网络需求的NG特征不明显，可以通过现有传输网提供相应的电路实现基站接入。但随着3G业务的广泛开展，对传输网络的动态，灵活需求越来越强烈，智能光网络必将成为3G传输网络发展的重要条件。

　　3G传输网解决方案

　　下一代的业务网需要下一代的传输网。智能光网络和MSTP有机结合，实现基于软件的控制平面和基于硬件的多业务传送平台的“软硬结合”，共同为3G移动网络提供与时俱进的传输解决方案。

　　在3G网络中，核心网承载IP化是一个重要特征，在3G核心网相关的长途干线网和城域交换中心之间，IP Router+WDM为3G提供充分的带宽、路由和交换能力。在业务安全上，IP Router的双归属业务的恢复和WDM网络的波长保护都可以为核心网的业务安全提供充分的保证。未来波长调度技术GEADM、ROADM、OTN等的出现，为IP Router的连接提供端到端的波长服务，成为未来3G核心网传输解决方案的重要内容。

　　3G网络的UTRAN覆盖整个本地网，智能光网络MESH网络组成的本地网骨干调度层、汇聚层、接入层分层结构，根据3G基站的逐步建设动态扩展传输网络结构，根据基站带宽的增长扩展传输网络容量，保证了基站接入网络的稳定、安全、高效和动态发展。而MSTP作为硬件平台，提供丰富的ATM和IP分组化处理能力，适应3G网络基站接入业务需求。MSTP和智能光网络的结合组成了3G基站接入网的传输方案。

　　未来3G传输网发展的展望

　　不仅仅是在3G移动网领域，光网络技术向多业务、智能化、波长调度方向发展已经成为不争的事实。甚至多业务、智能化的光网络技术在大量的业务网中也已经得到了应用。可以预想，在未来包括3G在内的各种业务网中，传输网将更加适应业务网的各种需求。让我们共同期待3G传输网美好的未来，并为在3G传输网的建设中采用光网络技术做好准备。
 
 文章来源：中国电子报