3G接入传输网络建设分析

报告类别：调查报告
行业分类：网络
调查时间：2005-11-22
样本情况：3G传输网
调查机构：通信世界
报告来源：中国报告大厅市场研究报告网

报告内容：

　　根据城域传送网的分层结构，3G传输网按照接入层、汇聚层和核心层三层来划分。考虑到3G网络的结构(即分割为UTRAN和CN)，同时兼顾到NodeB、RNC、MSC（MGW）等设备节点的实际安装位置和数量等，可分配不同的3G业务节点到不同的传输层面中去。 一般将RNC和MSC（MGW）/SGSN等一起归并到3G传输网的核心层；而NodeB数量较大，且分布比较分散，这样可将3G业务从NodeB到RNC之间的传输归并到3G传输网的接入层中。

　　一、3G业务特点

　　1．传输带宽需求大

　　3G可提供话音、数据、图像等多媒体业务，数据速率高达144kbit/s～2Mbit/s，终端多种多样，实现全球无缝连接。在目前已经商用化的WCDMA系统中，已经实现了384kbit/s的用户速率，这相对目前GPRS提供的用户速率而言(30～40kbit/s)，速率提高了10倍左右。相应地，若按照相同比例考虑，则传送带宽则要增大10倍左右。若从接口方面而言，基站到基站控制器之间提供的接口为可选的2Mbit/s和155Mbit/s，而传统的2G提供的都是2Mbit/s的接口。另外，对于3G网络应用而言，除了2Mbit/s之外，还可提供N×2Mbit/s的业务连接接口。因此，3G的引入对于传送网的带宽需求相对2G或2.5G系统而言增加很多。

　　2．业务多样性

　　在3G业务中，除了传统的语音业务外，最主要的业务是数据类业务，如多媒体流、通用上网、消息类服务、定位服务和基于商务和个人的特有服务等等。由于数据类业务的突发性很强，这对于3G业务的传输网络提出了一些新的要求，即不但要求高带宽，而且要求高的带宽利用率和强大的多业务处理能力。这些特点表明，在3G传输网络的承载业务中，既要有严格保证业务质量的TDM方式，又要有充分利用带宽和传输效率的分组方式如ATM和FE/GE等。

　　3．具有不同的QoS要求

　　从用户终端的角度来看，链路连接质量通常和链路连接中的延迟相关，因此链路连接延迟是区分3G业务QoS类别的主要属性，其他的主要因数是保证比特速率（带宽）和传输性质（均衡/非均衡）。

　　二、中兴通讯3G接入传输网络技术的演进思路

　　如前所述，3G业务具有不同的QoS类别要求；从网络的角度来探讨QoS时，它还有其它几个影响因素，首先，延迟最小化（平均水平）要求有大量的网络资源，也即要有足够的分配给连接的传输带宽。允许的延迟越长，平均需要的网络资源就越少。另外一个问题就是比特流和信息包的缓冲，通过暂时存储网络中的信息流，可以最小化利用一些有价值的网络资源；但是如果允许在网络中延迟很长时间，缓冲信息的数量就会增加，这样就会出现延迟导致需要缓冲的资源急剧增加，从而使用户终端对网络质量感到不满，很容易退出服务。

　　影响网络资源和缓冲需求的一般因素是资金问题，也就是成本和投资。如下图1所示，非常直观地显示了，延迟随QoS需求的不同划分为不同的类别，非常好的和非常差的QoS事实上都是相对昂贵不太适宜的选择。

图1　网络成本和QoS分类

　　对成本的定义和对随之而来的平均QoS定义是3G网络建设的策略决策之一，对于在电路交换连接中的QoS类别划分是没有意义的，因此为了达到长期的成本最优化，提供的业务应该是分组交换，这也是目前从提供电路交换业务向提供分组交换业务演进的发展的主要原因，当前语音IP是电信业界关注的热点，就是由于它在传输带宽中可能带来的成本节约。

　　3G业务的特点是提供丰富的移动数据应用业务，HSDPA（高速下行分组接入）技术的使用为提供丰富的3G终端多媒体数据业务应用提供了良好的技术基础，会使3G业务中流类、交互类等业务大量增加，这时对于网络带宽的需求会较3G网络建设初期增长较多，如果继续使用业务透传方式，会导致较大幅度提升网络速率使网络建设成本太高，需要考虑使用新的技术手段既要保证业务传送的QoS又要综合考虑网络成本，实现网络建设的最优化。

　　由前所述，WCDMAR99/R4商用化版本目前采用ATM协议，在UTRAN中，需要重点关注的Iub接口用户业务层使用的是AAL2适配方式，对于AAL2适配业务使用实时可变比特率（rt－VBR）类别进行传输，这类业务需要网络提供保证带宽进行传送。

　　使用MSTP作为UTRAN层传输网络，根据业务QoS要求对低优先级的UBR等业务类别提供统计复用功能，可以提高网络带宽利用率，但需要改进Iub接口用户层数据业务适配为AAL5，这时通过MSTP传输网组建ATMVP-RING，通过nrt－VBR或UBR业务类别实现带宽共享和统计复用，可实现网络带宽的优化。但是，由于VP-RING没有公平接入机制，环上部分接入站点过度占用网络带宽，会使其它接入站点由于网络带宽不够而出现发送业务拥塞。因此，在3G演进发展中UTRAN层接口继续使用ATM方式会对3G网络建设带来不利影响。

　　R5版本定义了UTRAN层的业务接口向IP演进，实现全网的IP化。因此随着HSDPA技术的引入，数据多媒体业务的开展，UTRAN层接口应该优先考虑使用IP接口，这时基站带宽一般会达到几十M。这时基站NodeB的接口形式继续使用2M已经不合适了，通常会使用FE接口。

　　中兴通讯通过综合考虑业务传送的QoS要求和传送网络建设的低成本要求，认为对UTRAN层基站NodeB业务的接入传送可以考虑引入RPR环，如图2所示，比如在接入层使用MSTP组建622Mbit/s环，提供1×155Mbit/s带宽兼容原有接入的PSTN或移动2G的TDM业务，并对业务提供通道保护。另外的3×155Mbit/s带宽通过内嵌RPR环，提供双向约900Mbit/s带宽的数据业务接入，并利用RPR环对业务提供保护。

图2　3G传输接入层引入RPR

　　这时，使用RPR特有的业务优先级分类功能提供业务传送的QoS保障，对接入的基站业务利用VLAN区分不同业务类型，高优先级的语音类业务连接和控制层数据连接使用RPR的A类业务配置，利用RPR的预留带宽和快速过环转发机制，保证业务传送的及时性，满足业务的低时延、保证比特率传送要求。对于普通的交互类等数据业务使用RPR的C类业务配置，由于该类业务具有突发性，利用RPR的公平机制，既可以使部分节点在网络带宽富余时可以过度占用网络带宽发送超配置带宽的业务，同时在网络忙时又可以保证每个节点都能够接入数据业务到网络上，实现网络带宽的弹性经济利用。

　　由于在接入层网络上通过RPR实现了基站数据业务的统计复用和带宽收敛，因此，在汇聚层传输层上只需要对接入的3G业务提供点到点的数据专线传送，提供可保障的传送带宽，这时可使用技术成熟的MSTPEOS透传功能实现，通过GE接口将接入层基站业务连接到RNC上。

　　使用MSTP的内嵌RPR功能构建3G接入层传输网络，既可以实现对原有网络TDM业务的兼容，同时又可以实现3G网络的平滑演进，对UTRAN层业务的传送提供QoS保障，并可以实现低成本建网。

　　（全文结束）