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1、3G技术与规划高级培训班教材之五3G传输网规划2004年3月 深圳,朱大成主任工程师 中兴通讯股份有限公司本部事业部 深圳研究所TEL:0755 26773000-2607e-mail:,汇报提纲,概述 3G对传输的需求 3G传输组网技术分析 3G传送网络建设思路探讨,概述,3G网络规划中不可或缺的三个重要环节：3G核心网络规划 3G无线接入网络规划 3G传送网络规划,WCDMA网络结构,UTRAN,CN,面向3G的传送网络结构,UTRAN,CN,？,？,探讨的问题,汇报提纲,概述 3G对传输的需求 3G传输组网技术分析 3G传送网络建设思路探讨,3G网络总体情况,从组网结构上看，对应3G网络
2、RAN和CN，3G传输网主要分为接入传输网络（可能分为接入层和汇聚层）和骨干传输网络；由于RNC朝大容量趋势发展，中等城市只需设置12个RNC，并常常与MSC位于同一机房，在传输组网时可将RNC和MSC统一规划到骨干层；骨干层承担RNC、MSC、GMSC、SGSN、GGSN间的传输；接入传输网络主要完成基站（BTS或NodeB）与基站控制器（BSC或RNC）之间的业务的接入和传送功能。由于Node B通常很分散，由Node B到RNC间的传输常常需要经过接入和汇聚两层网络。,3G传输网络关注的接口,Iub：Node B到RNC的业务接口，接口类型包括E1、NE1 IMA、STM-1（承载ATM
3、）三种；Iu-cs：RNC到MSC的电路域接口，接口类型为STM-1/STM-4（承载ATM），有时也用E1接口；Iu-ps：RNC到SGSN的分组域接口，接口类型为STM-1/STM-4（承载ATM），有时也用E1接口；Iur：RNC之间的接口，接口类型为E1/STM-1；G：包括MSC、VLR、HLR和GGSN、SGSN之间的多种互连接口，包括STM-1/STM-4（承载ATM、TDM）、FE/GE、E1等类型。,NE1 IMA接口是指采用IMA协议的E1接口，IMA协议意为ATM反向复用协议，该协议定义了一种方法，利用该方法可以将一个ATM信元流分解后采用多个E1线路进行传输。,Node
4、 B上行Iub接口容量需求预测,话务预测模型：,NodeB对应Iub接口总的带宽WNcell（NuserEv6.22kNuserEcs64kNuserVps）（1OsigOo&m）（1Q）/（1/Y）其中Ncell表示小区数；单载频全向基站为1个小区；单载3扇基站为3个小区；2载3扇基站为6个小区；以此类推；Nuser为小区内的放号用户数；Ev为每用户话音爱尔兰数Ecs为每用户可视电话爱尔兰数Vps为每用户平均数据速率Osig为控制信令的开销，取10Oo&m为逻辑和物理操作维护等的开销，取5Q为ATM传输产生的开销，10Y为负荷因子，取80其中12.2k话音业务的带宽，假设60的激活因子，说话
5、过程中假设10处于静默状态，需要传递SID帧，可以得出带宽为6.22k,Node B上行Iub接口容量需求预测,3G建设初期Iub接口带宽测算：,小区内的放号用户数Nuser取1000；Ev为每用户话音爱尔兰数，取0.025Ecs为每用户可视电话爱尔兰数，取0.001Vps为每用户平均数据速率，取180bps,Node B上行Iub接口容量需求预测,3G建设中期Iub接口带宽测算：,小区内的放号用户数Nuser取1000；Ev为每用户话音爱尔兰数，取0.025Ecs为每用户可视电话爱尔兰数，取0.005Vps为每用户平均数据速率，取300bps,Node B上行Iub接口容量需求预测,3G建设
6、远期Iub接口带宽测算：,小区内的放号用户数Nuser取1200；Ev为每用户话音爱尔兰数，取0.025Ecs为每用户可视电话爱尔兰数，取0.005Vps为每用户平均数据速率，取600bps,Node B上行Iub接口容量需求预测,3G后续版本（R4、R5)对Iub接口带宽的影响：,R4主要侧重于无线协议的优化、AAL2传输Qos的优化、加入TDSCDMA的内容，在Iub带宽需求上与R99没有太大变化；到R5后，由于HSDPA高速下行分组接入的引入，每用户数据速率会进一步升高，基站单小区的吞吐量最高可以达到810Mbps，对传输带宽的需求将较大幅度提升。,3G基站的软容量,3G基站承载的业务速
7、率越高，覆盖范围越小。,各种用户量、数据流量时，3G基站覆盖范围数据：,英国电信3G网络基站覆盖数据,多业务支持能力：传统的2G移动网络和传输网络基于电路交换；WCDMA R99/R4商用化版本目前采用ATM协议，3G网络的发展趋势是全IP化，因此在相当长的一段时间内，电路交换业务和分组业务将在网络中并存，需要传输网络在支持传统电路交换业务的同时，也同样能够支持日益增长的分组业务；良好的扩展性：随着3G技术的发展和业务的开展，可以预见移动数据业务的份额以及移动总业务量会有较大的增长，这需要传输网络具有在能够满足大容量传输的基础上，能够具有良好的可扩展性，以更好地保护原有网络投资；,3G对传输网
8、络业务承载与处理能力的需求,3G对现有传输网络的影响,业务收敛汇聚能力：3G业务的带宽需求主要来源于移动数据业务，数据业务具有流量不确定和突发等特性，因此3G传输网络应该具备业务的收敛汇聚能力，以保证有效利用传输网的带宽，节省网络建设的投资；网络可靠性：3G业务包括移动数据业务和话音业务，可靠性要求高于一般的数据网络，因此3G传输网络必须具有电信级的保护能力，提供较高的可靠性；可管理性：随着3G业务的开展和网络的广覆盖，3G传输网络将逐渐演进为庞大的多业务传送网络，良好的管理能力将有效节约网络的运营维护成本。,汇报提纲,概述 3G对传输的需求 3G传输组网技术分析 3G传送网络建设思路探讨,3
9、G传输网络组网技术,三种可选技术：SDH、ATM、MSTP？,3G传输网络组网技术-传统SDH,采用传统的SDH组网，3G业务信号通过TDM方式传输。以NodeB至RNC之间的接入传输网络为例，当采用传统SDH技术时，若NodeB与RNC之间通过E1或NE1接口连接时，可在SDH设备中通过映射到VC12虚容器中进行传输；如果NodeB提供STM-1接口时，则在SDH设备中通过映射到VC4虚容器中进行传输。,传统SDH技术组建3G传输网的优点：3G业务在SDH网络中透明传输，其ATM特性和处理全部在3G业务节点进行处理，业务网和传输网完全独立，网络层次清晰；在初期3G业务量不大的情况下，可以直接
10、利用现有的SDH网承载3G业务，而不用对SDH网络进行升级改造。传统SDH技术组建3G传输网的劣势：传统SDH采用TDM方式静态配置带宽，带宽利用率低；对RNC的成本和设备压力带来严重影响；3G业务的发展和传统SDH的低效率传送将造成传输网资源的快速消耗和投资浪费。,3G传输网络组网技术-传统SDH,3G传输网络组网技术-传统SDH,SDH环网需要为其分配3个VC-4的静态带宽，而实际流量只有18个E1；RNC必须通过3个STM-1接口才能完成与NodeB的业务互联。带宽浪费严重！RNC设备压力和成本极高！,3G传输网络组网技术-ATM,由于WCDMA R99/R4采用ATM协议体系，因此AT
11、M交换机可以作为组建3G传输网的可选技术之一。,3G传输网络组网技术-ATM,ATM交换机组建3G传输网的优点：符合WCDMA R99/R4的ATM传输特性，并可通过信元交换完成带宽统计复用功能，提高传输效率；如果已建ATM网络能够满足初期3G业务需要，可以直接利用现有资源，作为3G传输网络的初期可选方案。ATM交换机组建3G传输网的劣势：由于ATM协议的复杂性，导致ATM交换机成本较高，而且增加了管理复杂度；目前ATM交换机在高速率传送下的性能表现不佳，无法满足日后3G业务增长的传送需求；ATM技术在组网灵活性和网络保护方面仍然不能与SDH技术匹敌，导致在某些网络规划和安全性设计受限；采用A
12、TM技术组建传输网无法满足3G网络的全IP化演进趋势；基于以上原因，对于3G传输网络的构建，一般不推荐采用ATM技术。,3G传输网络组网技术-MSTP,MSTP：Multi-Service Transport Platform 基于SDH的多业务传送节点（MSTP）是指，基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。基于SDH的多业务传送节点除应具有标准SDH传送节点所具有的功能外，还具有以下主要功能特征：a)具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的接入功能。b)具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的传送功能，包括点到点 的透明传送功能。c)
13、具有ATM业务或以太网业务的带宽统计复用功能。d)具有ATM业务或以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。,MSTP系统构件,MSTP关键技术,MSTP多业务支持能力,MSTP的测试和应用,基于SDH的MSTP多业务平台很好地融合了SDH、ATM、IP技术，不但能够提供多业务的接入能力，而且能够通过ATM信元交换、L2/L3交换对数据业务进行带宽统计复用，实现高效的传送。通过包括中国移动、中国电信、中国网通等国内主流运营商组织的多次测试表明，MSTP的产品技术日趋成熟，近期更是在虚级联/GFP/LCAS等关键功能项的互联互通测试中取得了可喜成果，进一步说明MSTP已具备成熟的大规模商用水平。目
14、前国内主流制造商的MSTP设备在城域接入/汇聚层网络中得到了广泛应用，运行稳定。,3G传输网络组网技术-MSTP,采用MSTP设备构建3G传输网，利用MSTP内部的ATM业务处理单元完全可以实现与ATM交换机等同的功能，而且成本低于ATM交换机。利用MSTP平台可以组建ATM VP-Ring共享环，以提高动态业务的传输效率并进行环网保护。,MSTP组建VP-RING保护环,1155M,1155M,MSTP环网,1155M,RNC,ATM VP-Ring保护,1155M,NodeB,利用传统的SDH网络需要3VC4的带宽，利用MSTP平台的ATM处理模块可在环网共享一个VC4的带宽。极大提高带宽
15、利用率。利用传统SDH网络RNC需要3个155M接口完成与NodeB的业务对接，而利用MSTP平台RNC只需要1个155M接口。减少RNC的负担和成本。利用MSTP构建VP-Ring共享环，可以在业务层进行VP的环保护，在物理层仍然可以采用SDH的环网保护机制。提高了业务的安全性。从3G的发展情况来看，WCDMA商用化的版本R99、R4网络采用ATM架构，并存在向全网IP模式演变的可能性。届时，对于采用MSTP平台的组网方式，只须更换相关的模块，而不必对传输网进行重大改动。因此MSTP平台可最大程度地保护网络投资。,采用MSTP构建3G传输网的优势,三种可选技术：SDH、ATM、MSTP,3G
16、传输网络组网技术,3G传输网络中Iub实现方案探讨,方案一：采用ATM STM-1接口进行业务互连：,传送方式：通过光纤直连方式或通过SDH、MSTP或ATM网络完成传送 分析：光纤直连方式需要大量光纤资源，网络可维护性和安全性受限；通过SDH网络占用大量静态配置带宽，网络资源快速消耗；通过MSTP网络的ATM VP-Ring功能完成带宽收敛，否则通道 透传方式占用太多的带宽资源；需要对现有接入SDH网络改造；通过ATM网络通过PVC可以实现分组业务的传送，但现有ATM网 络不够健全。结论：NodeB与RNC通过ATM STM-1方式在3G初期应用较少。,方案二：采用NE1 IMA接口进行业务
17、互连：,3G传输网络中Iub实现方案探讨,大量的E1接口,通过SDH网络透传至RNC，RNC会有大量的2M接口，建设成本和维护压力巨大，且无法实现带宽的统计复用，带宽效率低；,方式 A：,方案二：采用NE1 IMA接口进行业务互连：,3G传输网络中Iub实现方案探讨,引入额外设备,通过ATM交换机增加额外硬件成本，网络管理和维护复杂；,方式 B：,SDH,RNC,IMA,IMA,IMA,ATM Switch,STM-1,方案二：采用NE1 IMA接口进行业务互连：,3G传输网络中Iub实现方案探讨,支持IMA协议处理,借助MSTPIMA功能在汇聚传输节点处，将E1-ATM STM-1接口，这要
18、求接入传输网为支持IMA处理功能的MSTP网络，需要对已有网络进行全面改造，将较大幅度增加传输建设成本；,方式 C：,MSTP,RNC,IMA,IMA,IMA,ATM STM-1,方案二：采用NE1 IMA接口进行业务互连：,3G传输网络中Iub实现方案探讨,基于上述分析，建议：3G传输网络规划中综合考虑网络建设的CAPEX和OPEX，统筹规划 SDH网络利旧和MSTP网络的建设。考虑日后3G业务的分组特性和发展趋势，MSTP网络应具备更强的适应性和发展潜力。,方案三：采用Hub NodeB与RNC之间的传送：,传送方式和技术可根据情况，采用前两种应用的组合。边缘NodeB和Hub NodeB
19、之间E1信号采用透传方式；Hub NodeB内置ATM交换单元。其Iub侧为STM-1接口时，在传输层 需借助MSTP的VP-Ring技术梳理带宽；若Hub NodeB的Iub侧仍为NE1接口，此时借助MSTPIMA功能 在汇聚传输节点处，将E1-ATM STM-1接口；或者通过SDH网络完成 E1-信道化STM-1的转换。,3G传输网络中Iub实现方案探讨,3G骨干传输网络解决方案,3G骨干传输网络作为公共传送平台，应同时提供电路域和分组域的传输，主要解决CN内部各业务节点之间的传输；3G骨干传输网业务流量趋于稳定，因此骨干层传输网络关注多业务传送功能。就目前R99/R4来看，主要业务侧接口
20、有E1、STM-1/4、FE、GE；另外骨干网络安全性和可扩展性也需重点关注；3G骨干传输网络适用的设备主要包括多业务传送设备MSTP和城域波分OADM设备，具体采用的技术手段和组网方式需根据业务容量进行具体规划。,3G传输网络演进策略,R4的主要变化在于电路域，MSC分离为MSC Server和MGW，使得骨干层网络要做相应节点调整，接口特性也由原来的TDM演进为TDM/IP/ATM多种；R5与R4的变化在于电路域与分组域的融合，传输网也将得到相应简化（节点数减少），但容量要求可能会提升；接口/业务类型/容量的变化会带来组网应用的变化（如RPRMPLS、VP、TDM Ring的组合应用），多
21、业务传送平台（MSTP）的设备形态能适应3G技术的演进；随着3G网络规模的扩展，骨干传送层面网络将逐渐向MESH网过渡，ASON将成为CN层面业务连接和调度的重要手段。,简要总结,3G传输网络必须能够高效地传送分组业务，动态分配传输带宽；3G传输网络需要具备良好的可扩展性，适合以后业务发展的需要；MSTP是构建3G传输网络的主流技术，具有其它传输技术无可比拟的优势。在3G建设初期可以考虑使用现有SDH网络资源；采用MSTP构建3G传输网络能够满足3G演进的需要，最大限度地保护运营商的初期网络投资。,汇报提纲,概述 3G对传输的需求 3G传输组网技术分析 3G传送网络建设思路探讨,3G传送网与原
22、有网络的衔接,现有传输网宝贵的资源,3G传输网重点考虑接入传输网络的构建。接入传输网络投资巨大，首要考虑与2G系统共站址建设，以最大限度地利用现有网络规划、天线铁塔、机房以及传输网络等资源，大幅降低建设成本；结合3G和移动城域网业务需求，对现有传输进行优化和改造，必要时对具备条件的网络进行MSTP的升级改造；必要时构建传送网络的B平面；最大限度地利用现有网络资源是3G传输建设的重要课题！,3G与GSM共站址可行性分析,共站址会出现的问题：由于GSM1800的下行频率与WCDMA的上行频率之间仅有115MHz间隔，最近处仅有40MHz间隔。这样两者之间会产生较为严重的互干扰问题。当进行WCDMA
23、无线网络建设时，共用基站机房时，也主要需要考虑这两者之间的互干扰问题。放置在同一机房中的两个射频基站之间产生的互干扰对于整个系统来说，会带来2种主要的性能损失：,1、接收机灵敏度下降；2、IMP干扰（交叉调制干扰）；,1、调低干扰基站发射功率；2、增大天线间的隔离度；3、增加滤波器。,解决的办法：在WCDMA与GSM系统共站址建设的时候，我们可以采用以下手段来避免系统间相互干扰：,面向3G的本地传送网络,考虑到Node B软容量特性，初期可按照等同或略高于GSM基站数量来规划Node B，城区用户密集处Node B间隔小，反之郊区间隔大；由于存在与GSM基站共站，需按照二者综合考虑传输带宽容量
24、，对原有网络接入层子网容量或拓扑需做相应的调整；为了充分利用已有传输资源，初期Iub可采用E1透传方式，或通过SDH网络与RNC实施信道化STM-1互连；充分考虑中后期带宽需求的提升，需对已有网络实施改造，使之具备MSTP的功能，其中ATM统计复用功能对提高带宽资源利用率非常重要。,传输网络的经营处于窄带向宽带演进的一个过渡阶段；过渡阶段面临的问题：技术需要融合传统SDH、ATM、IP等技术均存在固有的缺点，无法完全解决网络需求，但同时互补的优点决定了如果有一种能够融合各种技术的新的技术方式将是解决综合业务传输的最佳方式；网络需要融合IP、ATM、TDM业务由不同的传送网络承载，将导致重复投资
25、、网络复杂、带宽利用率低，网络运营管理困难，融合的网络是发展趋势；网络需要演进 蓄势待发的3G对传输网络提出了新的演进要求。融合SDH、ATM、IP技术的MSTP平台为传送网多业务特征提供网络保 证，同时也为向未来3G传输网络的演进提供了保证。,向综合业务传送网络演进,MSTP是建设面向3G和宽窄带业务传送网的主要技术 MSTP构建综合业务传送网，为网络提供更强的适应能力和持续发展能力；结合移动城域网建设需求，同时兼顾3G基站和宽窄带业务的接入，形成 高效综合业务覆盖。,MSTP构建综合业务传送网,MSTP构建综合业务传送网,中国移动具备覆盖完善的移动传送网络承载平台，在3G建设初期，可以最大
26、程度地利用现有传送网络资源，通过E1及STM-1透传方式，满足初期3G网络的承载需求，快速实现覆盖，赢得客户；同时，及早规划已有网络的优化和改造，实施向MSTP综合业务传送网的过渡，以提升网络带宽效率，并确保网络的可持续发展能力；对于部分需要进行扩容及补网的已有网络，新建设备应充分考虑MSTP的应用；充分考虑利用统一的多业务承载平台实现高效综合业务的接入覆盖。,因地制宜地规划传送网络A、B双平面 所谓A、B双平面，是在一定区域内，构建相同覆盖、相互独立的 两套传送网；A、B平面的划分方式：对相同业务进行不同物理路由备份和分担，以提高网络业务 安全性；对不同业务进行层面分化，以优化维护和管理。,
27、因地制宜构建传送网络B平面,传送网络B平面的必要性,3G网络和宽带数据接入业务的发展，需要构建全新的多业务承载平台；现有接入层设备无法升级改造成为MSTP，如早期的SDH设备；现有接入层网络无法通过升级扩容方式为3G和数据业务提供足够的富余带宽；对重要业务基于负荷分担和业务安全性的考虑；3G和数据业务的不确定可能导致传输网络相对频繁的容量升级，对原有业务带来较大影响，严重影响网络的安全性。,传送网络B平面的优势,建设原则：选用不同厂家设备构建传送网络B平面。从网络负荷考虑，解决原有网络带宽不足问题，实现负荷分担，业务分平面传送；从网络安全性考虑，采用物理双路由实现冗余备份；从网络适应性考虑，可
28、以提升网络对新业务的支持，并实现对现有网络的优化；从网络演进性考虑，采用MSTP构建的网络可以实现平滑演进，保护现有投资；从网络建设和维护成本考虑，多厂商竞争态势可以提升网络的建设和服务质量，大幅降低运营商的建设成本（CAPEX）和维护成本（OPEX）。,传送网络B平面的构建思路,以3G和宽带网络建设为契机，建设一张与原有网络相对独立、规划合理、具备多业务承载能力、可持续发展的网络B平面；建设初期，B平面网络除承载新增综合业务外，还负责对原网络A平面的部分重要业务进行分担或备份；后续业务发展逐渐转向B平面，同时根据业务持续发展的具体需求，可将部分原A平面业务逐步转移至B平面；B平面为中国移动基
29、础传送网的优化奠定基础，网络具备可持续发展能力；传统的A平面仍作为目前的主营网络，B平面作为中国移动市场领域拓展、运营增长的增值网络。A、B平面互相独立，各有侧重，对多种业务的发展和管理都有比较好的适应性。,3G传输网络的可扩展性,3G和数据业务流量的不确定性要求网络具备良好的可扩展能力,3G传输网络的可扩展性,STM-16网络平滑升级至STM-64,原有2.5Gb/s网络可以通过T-MUX方式接入新建的10Gb/s网络并实现开销字节透明传送。新旧网络共用光纤资源，解决光纤资源紧张问题。具有不同厂商之间的设备兼容性。异型设备对接时除透明传送开销字节外，还可以完成业务的互通、上下，确保了原有网络
30、的完整性。适应网络扩容改造情况，提高网络建设的灵活性。,3G传输网络的可扩展性,在骨干层新建STM-64网络,OADM容量在线平滑升级技术,3G传输网络的可扩展性,3G骨干传输网络的演进,3G和数据业务的开展将导致骨干层传输容量的大幅攀升，骨干层 传输网络带宽压力大，局间业务量大，网络生存性要求高。,MSPRing,DNI,Mesh网,引入调度层,3G骨干传输网络的演进,SDXC,SDXC,SDXC,SDXC,SDXC,SDXC,SDXC,随着ASON技术成熟与完善，可在Mesh网引入ASON控制平面，进一步优化网络资源效率的同时，实现网络的智能化。对于向ASON的过渡，最理想的方式是软件升级
31、方式，建议在设备硬件的选择上做充分的考虑。,骨干传输网的演进趋势：由环形网向网状网方向发展。,骨干传输网络对WDM技术的需求：3G业务的高带宽、大流量对骨干传输网络带来巨大的带 宽压力；现有光纤资源紧张以及新建光纤资源困难的状况；3G核心网内部大颗粒度数据业务需求量提升，要求更高 的承载效率；对波长资源价值的重视；,WDM技术在3G骨干传输网络的应用,WDM技术在3G骨干传输网络的应用,应用场合：有较大带宽需求；光纤资源相对短缺；大颗粒度业务接入及保护（如GE等）。应用方式：以OADM构建环网，以满足本地骨干层传输需求；采用DWDM技术解决长距离传输问题。保护方式：对于SDH承载的业务，可以利用成熟和相对廉价的SDH 层保护，不必在光层上付出更多成本；对于GE等大颗粒业务，针对业务类型和流向，可以采取灵 活的保护方式。,方案二：采用NE1 IMA接口进行业务互连：,3G传输网络中Iub实现方案探讨,鉴于目前大多数厂商RNC设备均可提供信道化STM-1接口，也可考虑采用该方式：E1在SDH网络透传，在与RNC对接的汇聚SDH节点处将E1-信道化的STM-1接口，这对现有传输网不用进行任何改造。,方式 D：,SDH,RNC,IMA,IMA,IMA,信道化 STM-1,提供信道化STM-1接口,
