面向３Ｇ的無線基站回傳網(wǎng)絡技術方案研究

張海懿　李　芳　張國穎

[摘要]文章分析了不同階段3G網(wǎng)絡建設對回傳網(wǎng)絡的需求，綜述了SDH/MSTP、PTN和IP/MPLS三種無線基站回傳技術方案，對其應用前景進行了展望。

[關鍵詞]PTNSDH/MSTPIP/MPLS3G回傳網(wǎng)絡

13G網(wǎng)絡的主要特點及對回傳網(wǎng)絡的需求

1.13G網(wǎng)絡的發(fā)展階段和特點

隨著今年年初3G牌照發(fā)放，各個運營商的3G網(wǎng)絡建設正式開始，根據(jù)3G無線網(wǎng)絡的發(fā)展情況，可以將3G網(wǎng)絡的建設主要分為三個階段，每個階段的特點和需求不同。

(1)3G建設期

2G和3G協(xié)調發(fā)展。3G開始大規(guī)模建設，重點是完善無線覆蓋；核心網(wǎng)逐漸IP化，采用2G和3G共核心網(wǎng)的方式，采用E1+FE的雙棧模型；基站的帶寬需求在10Mb/s～30Mb/s左右；業(yè)務發(fā)展重點向數(shù)據(jù)業(yè)務轉移，無線上網(wǎng)卡、音樂下載等3G數(shù)據(jù)業(yè)務快速開展。

(2)3G成熟期

主要以數(shù)據(jù)業(yè)務為主。3G的移動網(wǎng)絡結構保持不變；無線接入網(wǎng)將逐步IP化；3G數(shù)據(jù)業(yè)務蓬勃發(fā)展，一方面采用HSPA+等技術，另一方面進行基站載頻的擴容(S111站型升級為S222或S333站型等)，基站的帶寬需求大幅提升。達到30Mb/s～80Mb/s；大城市開始進行LTE熱點覆蓋的試驗網(wǎng)絡應用。

(3)LTE時代

高速率、高頻譜效率和低時延，達成移動無限互連。移動網(wǎng)絡結構扁平化(核心網(wǎng)EPC+無線接入網(wǎng)eNode B)，內核全IP化，空口速率大幅提升：下行>100Mb/s，上行＞50Mb/s；eNode B能力提升，具有部分RNC的功能，有對核心網(wǎng)的S1(S1-Flex)和相鄰eNode B之間的X2兩類接口，需要基于IP地址實現(xiàn)動態(tài)連接。

1.2面向3G回傳網(wǎng)絡的主要需求

傳送網(wǎng)作為底層傳送網(wǎng)，滿足3G網(wǎng)絡的底層傳輸需求是當務之急。在2G時代，基站與基站控制器之間的傳輸接口為2M，MSTP構建的城域傳送網(wǎng)很好地滿足了傳送需求。相對于2G，3G的IP化發(fā)展趨勢是一個漸進的過程，這對傳送網(wǎng)來說是最明顯的需求變化。結合3G網(wǎng)絡的發(fā)展階段和特點，對承載3G回傳業(yè)務的傳送網(wǎng)提出以下要求。

(1)多種業(yè)務接口承載和匯聚收斂

由于2G和3G會在相當長的時期內共存，同時3G IP化也是一個漸進的過程，因此3G無線回傳網(wǎng)絡在近期應當能夠滿足多種業(yè)務接口如E1/STM-1+FE/GE等的統(tǒng)一傳送，在未來要能夠適應大量IP化業(yè)務的傳送。

由于3G數(shù)據(jù)業(yè)務突發(fā)性強，在不影響業(yè)務質量的前提下，傳送網(wǎng)應當能夠滿足3G數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬收斂比的需求，以便實現(xiàn)高效低成本的傳送，降低運營成本。

(2)實現(xiàn)基站數(shù)據(jù)業(yè)務的安全隔離，保障QoS性能

3G RNC與Node B之間為點到點通信，RNC下行到各個Node B的分組域數(shù)據(jù)業(yè)務之間需要標識和安全隔離。無線網(wǎng)和傳輸網(wǎng)需對RNC管轄的基站VLAN ID進行統(tǒng)一規(guī)劃，基站擴容和基站歸屬RNC發(fā)生變化時。需要聯(lián)合進行調整。

3G回傳網(wǎng)絡應當能夠識別分組域數(shù)據(jù)業(yè)務的流分類，并映射到傳送網(wǎng)的優(yōu)先級隊列中，根據(jù)業(yè)務優(yōu)先級和QOS性能要求提供差異化的服務。

(3)提高數(shù)據(jù)業(yè)務承載的可靠性，具有較強的OAM能力

3G回傳網(wǎng)絡需要為數(shù)據(jù)業(yè)務提供足夠的可靠性，保護方式包括網(wǎng)內保護、網(wǎng)問保護和設備級保護，提高數(shù)據(jù)業(yè)務承載的可靠性，網(wǎng)絡內應當提供50毫秒的自動保護倒換。網(wǎng)間互聯(lián)主要負責傳輸設備與RNC設備之間的互聯(lián)接口保護，另外在設備方面需要實現(xiàn)關鍵板卡的1+1或者1:N的冗余保護。

在數(shù)據(jù)業(yè)務的運維方面，要能夠達到與SDH網(wǎng)絡類似的業(yè)務運維能力，能夠提供圖形化網(wǎng)管、端到端的業(yè)務配置、快速故障定位和自動保護倒換以及告警和性能的實時準確監(jiān)控。

(4)滿足基站回傳的同步要求

能夠滿足多種3G制式在同步方面的要求、TD-SCDMA基站的時間同步要求以及WCDMA和CDMA 1X建設初期和成熟階段的頻率同步要求，未來在LTE階段可能還需要滿足業(yè)務的時間同步需求。

23G無線基站回傳可供選擇的技術方案

2.1SDH/MSTP技術方案

從傳送網(wǎng)的現(xiàn)狀來看，2G的基站回傳主要解決2M、STM-1等TDM接口的傳輸需求，SDH技術在過去十多年中提供了完善的解決方案，3G IP化的發(fā)展趨勢對傳送網(wǎng)提出了多種需求。在數(shù)據(jù)業(yè)務不多的初期，可以考慮繼續(xù)采用MSTP技術來構建3G回傳網(wǎng)絡，通過充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，增加部分數(shù)據(jù)板卡即可實現(xiàn)。在數(shù)據(jù)業(yè)務量不大的情況下，對于帶寬需求和匯聚收斂方面的要求并不高，可以通過MSTP的數(shù)據(jù)板卡實現(xiàn)透傳和部分匯聚收斂，滿足網(wǎng)絡的傳送需求。但是MSTP的解決方案還是存在采用VC剛性管道承載分組業(yè)務、匯聚比受限、統(tǒng)計復用效率不高的問題，在數(shù)據(jù)業(yè)務量逐步增大的情況下，這種方案必然會受到一定的限制。

為滿足MSTP承載3G數(shù)據(jù)業(yè)務的端口匯聚收斂需求，根據(jù)MSTP采用的技術類型和組網(wǎng)方式，分為以下兩種方式：

◆一級匯聚+透傳方案?；緲I(yè)務通過n*VC12直接透傳至核心節(jié)點進行匯聚。要求在基站側配置以太網(wǎng)透傳板卡，在核心節(jié)點配置大匯聚比的以太網(wǎng)匯聚板卡，將通向相同RNC的多個基站業(yè)務(VC-12級聯(lián)組)，匯聚到連接RNC設備GE接口上。該方案的優(yōu)點是業(yè)務配置簡單，業(yè)務與2M完全一樣，中間節(jié)點時隙轉接，便于處理基站負荷分擔及歸屬調整帶來的電路調整問題；缺點是一個RNC管理100多個基站，一次匯聚對中心節(jié)點和中心節(jié)點以太網(wǎng)盤壓力極大，對骨干節(jié)點低階交叉容量要求高。同時，該方案在MSTP網(wǎng)絡中為全程透傳，不進行帶寬收斂，因此消耗網(wǎng)絡帶寬較嚴重。

◆二級匯聚+收斂方案。基站側配置接入以太網(wǎng)透傳盤，RNC側和匯聚節(jié)點配置匯聚型以太網(wǎng)盤?；緲I(yè)務通過n*VC12透傳至匯聚節(jié)點進行一級匯聚，匯聚成GE接口；再通過VC3/VC4-nv級聯(lián)通道傳送到核心節(jié)點，在核心節(jié)點將多個匯聚節(jié)點的業(yè)務進行二級匯聚，通過GE接口傳送給RNC。該方案的優(yōu)點是減輕了核心層EOS單板匯聚和配置的壓力，匯聚層可進行一定的帶寬收斂，節(jié)省了匯聚層、核心層帶寬；缺點是業(yè)務配置復雜，尤其是基站更改歸屬RNC時調整復雜。

綜合來看，EOS一級匯聚+透傳方案成本低，業(yè)務配置簡單，但對核心節(jié)點的低階交叉和匯聚比要求高，受到MSTP設備的匯聚比能力限制，該方案的網(wǎng)絡可擴展性較差，適用于3G發(fā)展初期的小型城市，且每個RNC帶基站數(shù)量較少的場景；EOS二級匯聚+收斂方案通過匯聚節(jié)點分擔核心節(jié)點的匯聚比和低階交叉壓力，匯聚收斂能力較強，可以滿足3G建設期的數(shù)據(jù)業(yè)務需求，但業(yè)務配置和調整稍復雜，成本略高于方案一，適合大中型城市，基站數(shù)據(jù)業(yè)務量

較大的場景。

2.2PTN技術方案

目前業(yè)界廣泛關注的PTN技術可作為3G回傳的一種解決方案，PTN的兩大主流技術分別是MPLS-TP和PBB-TE。從核心網(wǎng)的IP/MPLS技術發(fā)展來的T-MPLS/MPLS-TP技術，簡化了IP的三層無連接特性，增強了MPLS標簽轉發(fā)能力。使其具有面向連接的端到端特性，從而可增強端到端的OAM、QOS和保護能力。標準化工作在IETF和ITU-T同期開展，預計今年Q4能夠穩(wěn)定。從傳統(tǒng)以太網(wǎng)逐步發(fā)展而來的PBB+PBB-TE技術，從增強以太技術進一步發(fā)展為MAC I MAC的運營商骨干橋接(PBB)，更好地解決了運營商網(wǎng)絡和客戶網(wǎng)絡之間安全隔離問題，進一步提高了網(wǎng)絡擴展性。為了增強QOS能力，進而增加了流量工程(TE)演進為PBB-TE。PBB-TE目前主要支持點到點的傳送(Trunk)，多點業(yè)務支持需要借助PBB和PLSB技術。IEEE計劃2009年第二季度發(fā)布PBB-TE標準802.1Qay，點到多點業(yè)務和控制平面協(xié)議需進一步標準化。

總體來說，PTN技術采用分組內核和彈性管道承載分組業(yè)務具有統(tǒng)計復用效率高，面向連接，OAM、保護和網(wǎng)管能力強，可靠性高的特點，預計在2009年Q4標準化方面也會基本穩(wěn)定，各大主流傳輸設備廠商都陸續(xù)推出了相關產(chǎn)品，設備基本成熟。待標準穩(wěn)定后，需進一步完善。

從網(wǎng)絡演進來看，由于現(xiàn)網(wǎng)中MSTP大量采用，而且2G/3G網(wǎng)絡會在相當長的時期內共存，3G IP化本身也是一個漸進的趨勢，這就決定了傳送網(wǎng)本身是一個演進的過程，同時要考慮到網(wǎng)絡未來的擴展性和兼容性，在近期3G業(yè)務剛剛開展，IP化逐步進行，數(shù)據(jù)業(yè)務量不大的情況下，可以采用MSTP的透傳、匯聚和二層交換功能來實現(xiàn)；隨著數(shù)據(jù)業(yè)務量逐步加大，可以考慮采用PTN技術，采用基于MPLS-TP等技術方案，在密切跟蹤國內外標準化進展和應用進展，技術標準確定且經(jīng)過實驗室測試后，在匯聚層先引入。逐步向接入層延伸。

MSTP網(wǎng)絡向PTN網(wǎng)絡演進的可以分為以下步驟：

◆演進步驟1：匯聚層引入PTN。充分利舊MSTP接入層設備，繼續(xù)統(tǒng)一接入2G/3G E1和3G FE(VC12透傳)，滿足3G初期和中期需求。帶接入環(huán)的MSTP匯聚節(jié)點實現(xiàn)3G PS的數(shù)據(jù)業(yè)務分流。采用PTN設備組建匯聚層第二平面，解決匯聚層MSTP的帶寬壓力。要求MSTP和PTN盡量實現(xiàn)統(tǒng)一的端到端業(yè)務管理。同時PTN設備的分組處理能力強。為全分組傳送做好準備。

◆演進步驟2：PTN延伸到接入層。隨著3G基站全IP化和多業(yè)務開展，PTN逐漸向接入層延伸，同時PTN的標準化和產(chǎn)業(yè)化已成熟完善。性價比較高；3G基站的電路域實現(xiàn)lP化；多業(yè)務在一張網(wǎng)絡上融合開展。此時PTN網(wǎng)絡可考慮負責承載3G數(shù)據(jù)業(yè)務、集團客戶業(yè)務(以太網(wǎng)專線、L2VPN)、高品質寬帶接入業(yè)務(1PTV等)的統(tǒng)一承載。

◆演進步驟3：LTE時代，PTN升級支持L3 VPN功能。匯聚節(jié)點擴容具有L3功能的10GE/GE板卡，并加載控制平面，實現(xiàn)智能的業(yè)務動態(tài)配置，滿足S1和X2接口的L3 VPN承載需求。

2.3IP/MPLS技術方案

IP/MPLS作為無線基站回傳網(wǎng)絡的另一個解決方案，也受到各方的關注，IP/MPLS解決方案可以實現(xiàn)對IP業(yè)務的高效承載，支持偽線和L2/L3 VPN業(yè)務，可動態(tài)、靈活實現(xiàn)創(chuàng)建。但相對于3G回傳的需求來看，目前也存在網(wǎng)管故障定位能力弱、設備可靠性相對較低、運維復雜、而且建設成本相對較高的問題，需要進一步改進OAM、網(wǎng)管和可靠性。

部分數(shù)據(jù)設備制造商在積極推進IP/MPLS應用在3G移動無線回傳，并在IP/MPLS Forum牽頭制定移動無線回傳的相關規(guī)范。MPLS將分三個階段逐步從核心網(wǎng)向邊緣延伸：階段1是MPLS應用在移動電話交換局(MTSO)，實現(xiàn)集中匯聚、收斂和業(yè)務路由；階段2是MPLS延伸在匯聚節(jié)點(Hub)；階段3是MPLS延伸到基站接入節(jié)點(Cell Site)，實現(xiàn)IP/MPLS與接入傳輸技術無關。

3小結

隨著3G牌照的發(fā)放，3G無線回傳網(wǎng)絡的建設受到了運營商和制造商的普遍關注，受到2G/3G共存、3G雙棧運行、短期內數(shù)據(jù)業(yè)務量小等因素的影響，在3G回傳網(wǎng)絡的建設初期，MSTP是一種成熟穩(wěn)定的解決方案，但是需要從組網(wǎng)、匯聚收斂、QoS和保護等方面進行規(guī)范。面臨3G IP化的發(fā)展，3G數(shù)據(jù)業(yè)務量將逐步增大，分組化的3GN傳承載方案是3G回傳的未來發(fā)展方向，面對PTN和IP/MPLS兩類主流的解決方案，各大運營商已經(jīng)積極開展研究，并進行了實驗室測試和一些現(xiàn)網(wǎng)試點工作，相信隨著IP化需求的更加明確，設備標準逐步完善，不同解決方案的適用場景將更加明確。