近3G时代移动本地传输网建设探讨

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  [摘要] 该文在近3G时代来临之际,归纳总结中国的通信运营商在前期移动本地传输网建设中的规划和实践经验,围绕重点3G城市厦门的建设情况及其建设效果进行了分析探讨。此外,该文还对近3G时代的厦门地区基站传输建设方案进行比较分析,提出了相关建议。
  [关键词] 近3G时代 移动本地传输网 厦门
  
  1 移动本地传输网的定义、所承载的业务特点
  
  移动本地传输网是指利用以光纤传输和微波为主的各种有线、无线传输技术相结合,在以往的本地传输网基础上发展起来的为专为移动通信网中各种业务提供传输电路的传输网络实体。移动本地传输网,以满足网内目前所承载和未来将要承载的主要业务及其传输需求特性为目标,倡导分层建设的原则,并对各层所应采取的组网方案进行了归纳和总结。
  移动本地传输网与以往的本地传输网相比有明显的区别,这是由移动通信的业务特点所造成的,其业务主要有以下四大类:
  (1)以2G、3G电路网为主要承载网络的移动话音业务;
  (2)以CMNET为主要承载网络的各种固定数据业务;
  (3)以GPRS、3G分组域网络和CMNET为主要承载网络的移动数据业务;
  (4)企业信息化、同步、信令和网管等支撑网所需电路;
  在上述各类业务中,目前尚以语音、短信等静态业务为主占据了大多数需求,但数据业务电路需求所占的比重在逐年大幅增长,在1~2年后将成为移动本地传输网的主要承载内容,届时,业务的动态性和突发性将大大加强,呈现多样性,对传输带宽需求大。
  
  2 移动本地传输网的业务需求发展分析
  
  按承载业务的各种业务网络的组织情况来分,对移动本地传输网的电路需求可划分为移动基站到业务节点之间的基站传输电路和业务节点之间的中继传输电路两种。其中传输电路中存在的基站传输电路,是移动本地传输网的独有特点和需重点解决的目标之一。
  2.1 关于基站传输电路的需求
  在2G时代,基站传输电路的需求占据传输电路的绝大部分容量,其业务需求主要是以2M为基本颗粒,具有向所属业务节点汇聚的特点。同时,也存在部分固定数据业务专线接入业务需求,但所占比例不大。
  2.2 关于节点间中继传输电路需求
  该需求主要分为GSM话音网业务、数据业务和其它业务电路需求三个部分,各部分电路需求特点如下:
  (1)GSM话音网业务电路需求
  该部分需求主要由网中各交换机之间的电路需求组成,颗粒基本以2M为主,部分大城市需求已出现了155M颗粒,业务分布呈分散型。
  (2)数据业务(包括固定和移动数据业务)电路需求
  该部分需求来自固定和移动数据网中的数据业务节点之间的电路需求,电路需求颗粒以2M、155M、FE和GE为主,电路分布特性兼有汇聚和分散两种特性。
  (3)其它业务电路需求
  该部分需求主要包括来自支撑网,同步、信令、网管和其他特殊情况的电路需求,但该部分需求占总的中继电路需求比例较小,一般取一定比例的富裕量即可。
  
  3 移动本地传输网的网络组织方案和分层结构
  
  3.1 网络组织的总体原则和分层结构
  由于当前各移动本地网内基站数量已极为庞大,大部分基站电路已不可能在网络中直接到达其所属业务节点,只能单次或多次在某些节点的汇聚之后,再到达所归属业务节点。现根据各种业务电路需求特性的分析和电路传输现状,初步总结在网络组织总体上应遵循的原则如下:
  (1)总体上“业务先导,适当超前,综合统筹,构筑承载平台”;
  (2)分层组网建设:在考虑建设组网方案时,应鲜明区分核心层、汇聚层和接入层三个层面,分离规划,分层建设,各层面的网络建设重点、安全性考虑、组网结构均有差异,规划相对独立。
  (3)组网时应考虑3G网络近期与远期业务发展的需求,同时兼顾话音与数据业务对电路的需求,统一规划、循序渐进,结合考虑技术演进和经济合理性,分步实施。
  (4)组网建设时应及早重点考虑3G基站传输问题,充分利用现有资源进行优化,并适时对资源紧张地区的传输网进行改造扩容。传输作为基础网络平台,不可能进行频繁网络调整和改造扩容,在建设时应提早规划,分步实施。
  (5)主要应用技术为WDM、SDH/MSTP和无线传输(微波、FSO等);
  (6)速率接口可采用2M、155M、622M、FE和GE等;
  3.2 核心层的特点和组网方案
  移动本地传输网的核心层,由位于移动交换局、关口局及数据业务中心节点的传输设备组成,负责提供各业务节点之间的传输电路以及完成与省内干线传输网的连接,能提供大容量的业务调度和多业务传输,以满足各3G业务节点的传输需求。核心层的业务对于安全性和可靠性要求相当高,根据其特点和对局间传输电路需求特性的分析,其网络组织一般按照下述方式进行:
  (1)核心层节点设置
  核心层节点一般设置在移动交换机等重要交换设备、城域网核心层节点设备或移动数据设备等所在局楼内。
  (2)核心层采用的传输技术
  由于核心层传输节点之间大多是经过汇聚之后的传输电路,电路颗粒较大或高阶VC的填充率较高,应采用WDM、10G/2.5G的SDH设备组网。
  (3)核心层网络结构
  核心网对安全可靠性要求相当高,核心层必须采用环型甚至网型保护结构,并可分为波分环、骨干环、亚核心环等等多种单独的保护环。目前省内一般普通城市建设1~3个核心环,大型或重点城市可适当多建,如福州网就达到6个。由于业务点分布较为分散,该层面的网络保护机制普遍采用二纤双向或四纤复用段共享保护方式,并推进核心层多向路由建设。
  (4)与省内长途传输网的衔接
  为保证安全,重要城市的移动本地网至少有二个及以上核心层节点与省网衔接。
  3.3 汇聚层的特点和组网方案
  汇聚层主要由位于基站接入汇聚节点和数据汇聚点的传输设备组成。汇聚层负责一定区域内业务的汇聚和疏导,提供强大的业务汇聚能力,并具有良好的可扩展性,原则上不允许直接进行业务接入,其网络组织特点如下:
  (1)汇聚层子结构上面的节点,由特意选出用于汇聚基站接入电路的基站接入汇聚点,再加上一到两个核心层节点组成。基站接入汇聚节点负责接入层各节点上业务的接入(包括一些固定数据业务)。
  (2)汇聚层传输原则上考虑环型结构,因业务呈汇聚型特点,需采用通道保护方式。
  (3)根据汇聚层的电路需求特点,可以2.5G的SDH和MSTP设备为主进行组网,环形子结构中的结点数目在3~6个之间为宜,需控制其下挂的接入层网络的电路需求。个别电路需求较大的接入汇聚点也可单独和一个核心层节点组成汇聚层的两点环,以提高传输电路利用率。
  (4) 基站接入汇聚点将采用MSTP、SDH、PDH、微波、3.5G无线接入和其它无线接入技术将基站传输电路和一些固定数据业务电路汇聚起来传送,再通过汇聚层传送到核心层。例如在采用3.5G无线接入技术时,其中心站节点就可作为基站接入汇聚点。
  (5) 接入层节点接入汇聚点,可根据各自地理位置情况采用环型、树型、星型和链型等结构来完成各种业务的接入。
  (6)但在采用环型结构建设汇聚层时,要做到每个汇聚环中均有两个节点是核心层节点,这样可便于与核心层网络衔接。
  3.4 接入层的特点和组网方案
  接入层由位于基站、营业厅、数据业务接入点及其它业务接入点的传输设备组成,负责将业务接入并上传到各汇聚层节点,具有多业务接入能力和良好的可扩展能力,其网络组织特点如下:
  (1)接入层节点一般设置在重要移动基站所在节点、固定数据客户接入节点、移动营业厅或WLAN节点等地,以方便于各种业务的接入。接入层各子结构(无论是环型还是其它网络拓扑结构)一般由一到两个汇聚层传输节点加上多个接入层传输节点组成。
  (2)接入层采用的传输技术,可用622M/155M的SDH、MSTP设备、微波技术、3.5G无线接入技术和其它多种手段,以解决业务的接入。
  (3)主要网络结构,可根据接入光缆路由分别组成环型、星型、树型或链型等多种结构。因其业务呈明显的汇聚特点,在采用环型结构时需采用通道保护方式。
  3.5 网络分层建设的优势
  厦门作为福建唯一试点3G网络的城市,面临着时间紧,建设任务重的压力。但正由于其2005年已开始对全市的移动本地传输网进行明确的结构分层改造,根据网络需求新建了马巷和金山2个核心点和30多个汇聚点,以及大量的接入点。在2006年强化核心层建设,完善了4条核心层保护环,优化了12条汇聚环,从而使三层网络层次结构清晰,电路调度也呈现灵活有序,为厦门的TD-SCDMA建设提供了强有力的基础支撑,3G基站的平均开通和调整速度也从以往的15天减少到4天,网络的应变能力极大加强。
  
  4 不同基站分布所采用的组网模式
  
  基站接入是移动本地传输网建设所需要解决的根本问题,需要对基站接入的组网模式进行重点探讨。现以厦门地区建设为例,根据其基站分布特点,可归纳为三类组网模式:
  (1)密集地区: 多在厦门市内的繁华地段和各区的中心地带,基站设置密度大,大基站比例高。因其所处地域的光缆建设相对比较完善,故对这类基站的建设,可与附近的基站接入汇聚点的建设结合,形成以格状网为主的传输网络结构,可通过格状结构对光纤的带宽资源进行有效共享,分摊话务量,实现提高网络的可扩展能力和安全可靠性。网络组织方式如图1所示。
  (2) 分布分散地区:因基站间的距离相对较远(间距大于600米),为节约宝贵的传输资源,则建设基站接入汇聚点(该点可利用基站资源),通过环网或线型、星型结构将其附近的基站接入,先将各基站较小带宽需求集中到接入汇聚点后统一上传,从而有效地利用光缆资源和网络的带宽资源。网络组织方式如图2所示:
  


   (3) 偏远孤立小站地区:直接用星型结构或链型结构接入最近的汇聚接入点入网。线型结构或链型结构在安全性能上较差,但对少量的偏远小基站较为经济实用。网络组织方式如图3所示。
  


  
  5 对3G基站传输建设方案的探讨
  
  目前,3G移动牌照的发放已成为近2年来信息产业部的最重要决策,各主要运营商的试点城市的3G网络也将于2008年初建成试商用。因此,如何结合未来的需求推进面向3G时代的移动本地传输网的建设,厦门地区的建设探讨给了我们很多参考。
   依3G技术体制标准,3G基站的传输问题关键在于IMA接口的处理,根据不同的IMA接口处理方式,可有三种建设方案。
  5.1 方案一:
  接入层利用现有SDH网,NodeB采用E1(IMA)接口,RNC采用STM-1(ATM)接口。在汇聚节点采用ATM处理卡,对ATM IMA接口进行处理,实现E1到STM-1(ATM)收敛,在汇聚层进行ATM VP RING传输。
  优势:只需在汇聚节点进行ATM处理,RNC只需提供STM-1(ATM),实现统一网管,成本较低;接入侧可以充分利用现有基站SDH设备,无需改造;汇聚层可以支持带宽的统计复用,升级灵活;
  5.2 方案二:完全利用现有的SDH网组织,3G的接口信号通过TDM方式传输。对于带宽颗粒小的业务,通过E1信号映射到VC12通道的方式进入传输网;对于带宽颗粒大的业务,通过ATM接口映射到VC4通道或级连的VC4通道中进行传输。由此,所有的ATM信元处理都在业务层面进行,SDH网仅需使用透传实现3G业务的传送。
   优势: NodeB到RNC,RNC到RNC之间只需提供透明传输;原有网络不需要升级,网络能得到充分运用。
  劣势: RNC节点需要有较强的ATM处理能力; RNC单点故障后,整个系统影响较大; 数据业务在TDM传送方式下,效率不高,带宽浪费严重;在数据业务发展迅速、网络带宽需求增加时,传输网络需要不断面临扩容、升级的压力。
  5.3 方案三:升级现有接入传输网络,使其支持ATM IMA接口,在接入设备侧就可以提供ATM信元的处理能力,接入环具备ATM VP-Ring功能。在本方案中,对ATM IMA的处理下放到了每个NodeB节点。
  优势:在接入层就可以实现ATM的统计复用,带宽利用率高;RNC使用STM-1接口,对RNC的要求低;NodeB扩容方便;MSTP组网很容易过渡到IP接口。
  劣势:接入侧的节点数量巨大,大量ATM处理卡成本较高;现有基站的SDH设备都需进行改造,原用E1接口浪费。
   根据厦门初期试点建设评估情况,综合初期、改造和演进设备投资情况,方案一的投资最省,估算为1.4,方案二、三分别为2.1和2.5;而就网络安全性而言,方案三最好,而方案二最差。综合考虑,方案一采用IMA E1在传输层的透传方式最为经济适用,为建设首选。
  
  6 总体考虑
  
  在近3G时代的移动本地网建设,必须建立在网络分层建设的基础上,分别独立规划和建设,使结构层次分明,业务有序,推进各自不断优化演进,立足于以不变应万变,加快分层才能满足今后突增业务需求,在实际试点的情况上也看到较好的效果。
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