面向３Ｇ的無線基站回傳網絡技術方案研究

張海懿　李　芳　張國穎

[摘要]文章分析了不同階段3G網絡建設對回傳網絡的需求，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回傳網絡

13G網絡的主要特點及對回傳網絡的需求

1.13G網絡的發展階段和特點

隨著今年年初3G牌照發放，各個運營商的3G網絡建設正式開始，根據3G無線網絡的發展情況，可以將3G網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協調發展。3G開始大規模建設，重點是完善無線覆蓋；核心網逐漸IP化，采用2G和3G共核心網的方式，采用E1+FE的雙棧模型；基站的帶寬需求在10Mb/s～30Mb/s左右；業務發展重點向數據業務轉移，無線上網卡、音樂下載等3G數據業務快速開展。

(2)3G成熟期

主要以數據業務為主。3G的移動網絡結構保持不變；無線接入網將逐步IP化；3G數據業務蓬勃發展，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。移動網絡結構扁平化(核心網EPC+無線接入網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地址實現動態連接。

1.2面向3G回傳網絡的主要需求

傳送網作為底層傳送網，滿足3G網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構建的城域傳送網很好地滿足了傳送需求。相對于2G，3G的IP化發展趨勢是一個漸進的過程，這對傳送網來說是最明顯的需求變化。結合3G網絡的發展階段和特點，對承載3G回傳業務的傳送網提出以下要求。

(1)多種業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無線回傳網絡在近期應當能夠滿足多種業務接口如E1/STM-1+FE/GE等的統一傳送，在未來要能夠適應大量IP化業務的傳送。

由于3G數據業務突發性強，在不影響業務質量的前提下，傳送網應當能夠滿足3G數據業務的帶寬收斂比的需求，以便實現高效低成本的傳送，降低運營成本。

(2)實現基站數據業務的安全隔離，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的分組域數據業務之間需要標識和安全隔離。無線網和傳輸網需對RNC管轄的基站VLAN ID進行統一規劃，基站擴容和基站歸屬RNC發生變化時。需要聯合進行調整。

3G回傳網絡應當能夠識別分組域數據業務的流分類，并映射到傳送網的優先級隊列中，根據業務優先級和QOS性能要求提供差異化的服務。

(3)提高數據業務承載的可靠性，具有較強的OAM能力

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

在數據業務的運維方面，要能夠達到與SDH網絡類似的業務運維能力，能夠提供圖形化網管、端到端的業務配置、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

從傳送網的現狀來看，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化的發展趨勢對傳送網提出了多種需求。在數據業務不多的初期，可以考慮繼續采用MSTP技術來構建3G回傳網絡，通過充分利用現有網絡，增加部分數據板卡即可實現。在數據業務量不大的情況下，對于帶寬需求和匯聚收斂方面的要求并不高，可以通過MSTP的數據板卡實現透傳和部分匯聚收斂，滿足網絡的傳送需求。但是MSTP的解決方案還是存在采用VC剛性管道承載分組業務、匯聚比受限、統計復用效率不高的問題，在數據業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數據業務的端口匯聚收斂需求，根據MSTP采用的技術類型和組網方式，分為以下兩種方式：

◆一級匯聚+透傳方案。基站業務通過n*VC12直接透傳至核心節點進行匯聚。要求在基站側配置以太網透傳板卡，在核心節點配置大匯聚比的以太網匯聚板卡，將通向相同RNC的多個基站業務(VC-12級聯組)，匯聚到連接RNC設備GE接口上。該方案的優點是業務配置簡單，業務與2M完全一樣，中間節點時隙轉接，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，一次匯聚對中心節點和中心節點以太網盤壓力極大，對骨干節點低階交叉容量要求高。同時，該方案在MSTP網絡中為全程透傳，不進行帶寬收斂，因此消耗網絡帶寬較嚴重。

◆二級匯聚+收斂方案。基站側配置接入以太網透傳盤，RNC側和匯聚節點配置匯聚型以太網盤。基站業務通過n*VC12透傳至匯聚節點進行一級匯聚，匯聚成GE接口；再通過VC3/VC4-nv級聯通道傳送到核心節點，在核心節點將多個匯聚節點的業務進行二級匯聚，通過GE接口傳送給RNC。該方案的優點是減輕了核心層EOS單板匯聚和配置的壓力，匯聚層可進行一定的帶寬收斂，節省了匯聚層、核心層帶寬；缺點是業務配置復雜，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，業務配置簡單，但對核心節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，該方案的網絡可擴展性較差，適用于3G發展初期的小型城市，且每個RNC帶基站數量較少的場景；EOS二級匯聚+收斂方案通過匯聚節點分擔核心節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建設期的數據業務需求，但業務配置和調整稍復雜，成本略高于方案一，適合大中型城市，基站數據業務量

較大的場景。

2.2PTN技術方案

目前業界廣泛關注的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。從核心網的IP/MPLS技術發展來的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能夠穩定。從傳統以太網逐步發展而來的PBB+PBB-TE技術，從增強以太技術進一步發展為MAC I MAC的運營商骨干橋接(PBB)，更好地解決了運營商網絡和客戶網絡之間安全隔離問題，進一步提高了網絡擴展性。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)，多點業務支持需要借助PBB和PLSB技術。IEEE計劃2009年第二季度發布PBB-TE標準802.1Qay，點到多點業務和控制平面協議需進一步標準化。

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

從網絡演進來看，由于現網中MSTP大量采用，而且2G/3G網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，這就決定了傳送網本身是一個演進的過程，同時要考慮到網絡未來的擴展性和兼容性，在近期3G業務剛剛開展，IP化逐步進行，數據業務量不大的情況下，可以采用MSTP的透傳、匯聚和二層交換功能來實現；隨著數據業務量逐步加大，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，技術標準確定且經過實驗室測試后，在匯聚層先引入。逐步向接入層延伸。

MSTP網絡向PTN網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，繼續統一接入2G/3G E1和3G FE(VC12透傳)，滿足3G初期和中期需求。帶接入環的MSTP匯聚節點實現3G PS的數據業務分流。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盡量實現統一的端到端業務管理。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化和多業務開展，PTN逐漸向接入層延伸，同時PTN的標準化和產業化已成熟完善。性價比較高；3G基站的電路域實現lP化；多業務在一張網絡上融合開展。此時PTN網絡可考慮負責承載3G數據業務、集團客戶業務(以太網專線、L2VPN)、高品質寬帶接入業務(1PTV等)的統一承載。

◆演進步驟3：LTE時代，PTN升級支持L3 VPN功能。匯聚節點擴容具有L3功能的10GE/GE板卡，并加載控制平面，實現智能的業務動態配置，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解決方案可以實現對IP業務的高效承載，支持偽線和L2/L3 VPN業務，可動態、靈活實現創建。但相對于3G回傳的需求來看，目前也存在網管故障定位能力弱、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、網管和可靠性。

部分數據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范。MPLS將分三個階段逐步從核心網向邊緣延伸：階段1是MPLS應用在移動電話交換局(MTSO)，實現集中匯聚、收斂和業務路由；階段2是MPLS延伸在匯聚節點(Hub)；階段3是MPLS延伸到基站接入節點(Cell Site)，實現IP/MPLS與接入傳輸技術無關。

3小結

隨著3G牌照的發放，3G無線回傳網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、短期內數據業務量小等因素的影響，在3G回傳網絡的建設初期，MSTP是一種成熟穩定的解決方案，但是需要從組網、匯聚收斂、QoS和保護等方面進行規范。面臨3G IP化的發展，3G數據業務量將逐步增大，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，各大運營商已經積極開展研究，并進行了實驗室測試和一些現網試點工作，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。