面向３Ｇ的无线基站回传网络技术方案研究

张海懿　李　芳　张国颖

[摘要]文章分析了不同阶段3G网络建设对回传网络的需求，综述了SDH/MSTP、PTN和IP/MPLS三种无线基站回传技术方案，对其应用前景进行了展望。

[关键词]PTNSDH/MSTPIP/MPLS3G回传网络

13G网络的主要特点及对回传网络的需求

1.13G网络的发展阶段和特点

随着今年年初3G牌照发放，各个运营商的3G网络建设正式开始，根据3G无线网络的发展情况，可以将3G网络的建设主要分为三个阶段，每个阶段的特点和需求不同。

(1)3G建设期

2G和3G协调发展。3G开始大规模建设，重点是完善无线覆盖；核心网逐渐IP化，采用2G和3G共核心网的方式，采用E1+FE的双栈模型；基站的带宽需求在10Mb/s～30Mb/s左右；业务发展重点向数据业务转移，无线上网卡、音乐下载等3G数据业务快速开展。

(2)3G成熟期

主要以数据业务为主。3G的移动网络结构保持不变；无线接入网将逐步IP化；3G数据业务蓬勃发展，一方面采用HSPA+等技术，另一方面进行基站载频的扩容(S111站型升级为S222或S333站型等)，基站的带宽需求大幅提升。达到30Mb/s～80Mb/s；大城市开始进行LTE热点覆盖的试验网络应用。

(3)LTE时代

高速率、高频谱效率和低时延，达成移动无限互连。移动网络结构扁平化(核心网EPC+无线接入网eNode B)，内核全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，有对核心网的S1(S1-Flex)和相邻eNode B之间的X2两类接口，需要基于IP地址实现动态连接。

1.2面向3G回传网络的主要需求

传送网作为底层传送网，满足3G网络的底层传输需求是当务之急。在2G时代，基站与基站控制器之间的传输接口为2M，MSTP构建的城域传送网很好地满足了传送需求。相对于2G，3G的IP化发展趋势是一个渐进的过程，这对传送网来说是最明显的需求变化。结合3G网络的发展阶段和特点，对承载3G回传业务的传送网提出以下要求。

(1)多种业务接口承载和汇聚收敛

由于2G和3G会在相当长的时期内共存，同时3G IP化也是一个渐进的过程，因此3G无线回传网络在近期应当能够满足多种业务接口如E1/STM-1+FE/GE等的统一传送，在未来要能够适应大量IP化业务的传送。

由于3G数据业务突发性强，在不影响业务质量的前提下，传送网应当能够满足3G数据业务的带宽收敛比的需求，以便实现高效低成本的传送，降低运营成本。

(2)实现基站数据业务的安全隔离，保障QoS性能

3G RNC与Node B之间为点到点通信，RNC下行到各个Node B的分组域数据业务之间需要标识和安全隔离。无线网和传输网需对RNC管辖的基站VLAN ID进行统一规划，基站扩容和基站归属RNC发生变化时。需要联合进行调整。

3G回传网络应当能够识别分组域数据业务的流分类，并映射到传送网的优先级队列中，根据业务优先级和QOS性能要求提供差异化的服务。

(3)提高数据业务承载的可靠性，具有较强的OAM能力

3G回传网络需要为数据业务提供足够的可靠性，保护方式包括网内保护、网问保护和设备级保护，提高数据业务承载的可靠性，网络内应当提供50毫秒的自动保护倒换。网间互联主要负责传输设备与RNC设备之间的互联接口保护，另外在设备方面需要实现关键板卡的1+1或者1:N的冗余保护。

在数据业务的运维方面，要能够达到与SDH网络类似的业务运维能力，能够提供图形化网管、端到端的业务配置、快速故障定位和自动保护倒换以及告警和性能的实时准确监控。

(4)满足基站回传的同步要求

能够满足多种3G制式在同步方面的要求、TD-SCDMA基站的时间同步要求以及WCDMA和CDMA 1X建设初期和成熟阶段的频率同步要求，未来在LTE阶段可能还需要满足业务的时间同步需求。

23G无线基站回传可供选择的技术方案

2.1SDH/MSTP技术方案

从传送网的现状来看，2G的基站回传主要解决2M、STM-1等TDM接口的传输需求，SDH技术在过去十多年中提供了完善的解决方案，3G IP化的发展趋势对传送网提出了多种需求。在数据业务不多的初期，可以考虑继续采用MSTP技术来构建3G回传网络，通过充分利用现有网络，增加部分数据板卡即可实现。在数据业务量不大的情况下，对于带宽需求和汇聚收敛方面的要求并不高，可以通过MSTP的数据板卡实现透传和部分汇聚收敛，满足网络的传送需求。但是MSTP的解决方案还是存在采用VC刚性管道承载分组业务、汇聚比受限、统计复用效率不高的问题，在数据业务量逐步增大的情况下，这种方案必然会受到一定的限制。

为满足MSTP承载3G数据业务的端口汇聚收敛需求，根据MSTP采用的技术类型和组网方式，分为以下两种方式：

◆一级汇聚+透传方案。基站业务通过n*VC12直接透传至核心节点进行汇聚。要求在基站侧配置以太网透传板卡，在核心节点配置大汇聚比的以太网汇聚板卡，将通向相同RNC的多个基站业务(VC-12级联组)，汇聚到连接RNC设备GE接口上。该方案的优点是业务配置简单，业务与2M完全一样，中间节点时隙转接，便于处理基站负荷分担及归属调整带来的电路调整问题；缺点是一个RNC管理100多个基站，一次汇聚对中心节点和中心节点以太网盘压力极大，对骨干节点低阶交叉容量要求高。同时，该方案在MSTP网络中为全程透传，不进行带宽收敛，因此消耗网络带宽较严重。

◆二级汇聚+收敛方案。基站侧配置接入以太网透传盘，RNC侧和汇聚节点配置汇聚型以太网盘。基站业务通过n*VC12透传至汇聚节点进行一级汇聚，汇聚成GE接口；再通过VC3/VC4-nv级联通道传送到核心节点，在核心节点将多个汇聚节点的业务进行二级汇聚，通过GE接口传送给RNC。该方案的优点是减轻了核心层EOS单板汇聚和配置的压力，汇聚层可进行一定的带宽收敛，节省了汇聚层、核心层带宽；缺点是业务配置复杂，尤其是基站更改归属RNC时调整复杂。

综合来看，EOS一级汇聚+透传方案成本低，业务配置简单，但对核心节点的低阶交叉和汇聚比要求高，受到MSTP设备的汇聚比能力限制，该方案的网络可扩展性较差，适用于3G发展初期的小型城市，且每个RNC带基站数量较少的场景；EOS二级汇聚+收敛方案通过汇聚节点分担核心节点的汇聚比和低阶交叉压力，汇聚收敛能力较强，可以满足3G建设期的数据业务需求，但业务配置和调整稍复杂，成本略高于方案一，适合大中型城市，基站数据业务量

较大的场景。

2.2PTN技术方案

目前业界广泛关注的PTN技术可作为3G回传的一种解决方案，PTN的两大主流技术分别是MPLS-TP和PBB-TE。从核心网的IP/MPLS技术发展来的T-MPLS/MPLS-TP技术，简化了IP的三层无连接特性，增强了MPLS标签转发能力。使其具有面向连接的端到端特性，从而可增强端到端的OAM、QOS和保护能力。标准化工作在IETF和ITU-T同期开展，预计今年Q4能够稳定。从传统以太网逐步发展而来的PBB+PBB-TE技术，从增强以太技术进一步发展为MAC I MAC的运营商骨干桥接(PBB)，更好地解决了运营商网络和客户网络之间安全隔离问题，进一步提高了网络扩展性。为了增强QOS能力，进而增加了流量工程(TE)演进为PBB-TE。PBB-TE目前主要支持点到点的传送(Trunk)，多点业务支持需要借助PBB和PLSB技术。IEEE计划2009年第二季度发布PBB-TE标准802.1Qay，点到多点业务和控制平面协议需进一步标准化。

总体来说，PTN技术采用分组内核和弹性管道承载分组业务具有统计复用效率高，面向连接，OAM、保护和网管能力强，可靠性高的特点，预计在2009年Q4标准化方面也会基本稳定，各大主流传输设备厂商都陆续推出了相关产品，设备基本成熟。待标准稳定后，需进一步完善。

从网络演进来看，由于现网中MSTP大量采用，而且2G/3G网络会在相当长的时期内共存，3G IP化本身也是一个渐进的趋势，这就决定了传送网本身是一个演进的过程，同时要考虑到网络未来的扩展性和兼容性，在近期3G业务刚刚开展，IP化逐步进行，数据业务量不大的情况下，可以采用MSTP的透传、汇聚和二层交换功能来实现；随着数据业务量逐步加大，可以考虑采用PTN技术，采用基于MPLS-TP等技术方案，在密切跟踪国内外标准化进展和应用进展，技术标准确定且经过实验室测试后，在汇聚层先引入。逐步向接入层延伸。

MSTP网络向PTN网络演进的可以分为以下步骤：

◆演进步骤1：汇聚层引入PTN。充分利旧MSTP接入层设备，继续统一接入2G/3G E1和3G FE(VC12透传)，满足3G初期和中期需求。带接入环的MSTP汇聚节点实现3G PS的数据业务分流。采用PTN设备组建汇聚层第二平面，解决汇聚层MSTP的带宽压力。要求MSTP和PTN尽量实现统一的端到端业务管理。同时PTN设备的分组处理能力强。为全分组传送做好准备。

◆演进步骤2：PTN延伸到接入层。随着3G基站全IP化和多业务开展，PTN逐渐向接入层延伸，同时PTN的标准化和产业化已成熟完善。性价比较高；3G基站的电路域实现lP化；多业务在一张网络上融合开展。此时PTN网络可考虑负责承载3G数据业务、集团客户业务(以太网专线、L2VPN)、高品质宽带接入业务(1PTV等)的统一承载。

◆演进步骤3：LTE时代，PTN升级支持L3 VPN功能。汇聚节点扩容具有L3功能的10GE/GE板卡，并加载控制平面，实现智能的业务动态配置，满足S1和X2接口的L3 VPN承载需求。

2.3IP/MPLS技术方案

IP/MPLS作为无线基站回传网络的另一个解决方案，也受到各方的关注，IP/MPLS解决方案可以实现对IP业务的高效承载，支持伪线和L2/L3 VPN业务，可动态、灵活实现创建。但相对于3G回传的需求来看，目前也存在网管故障定位能力弱、设备可靠性相对较低、运维复杂、而且建设成本相对较高的问题，需要进一步改进OAM、网管和可靠性。

部分数据设备制造商在积极推进IP/MPLS应用在3G移动无线回传，并在IP/MPLS Forum牵头制定移动无线回传的相关规范。MPLS将分三个阶段逐步从核心网向边缘延伸：阶段1是MPLS应用在移动电话交换局(MTSO)，实现集中汇聚、收敛和业务路由；阶段2是MPLS延伸在汇聚节点(Hub)；阶段3是MPLS延伸到基站接入节点(Cell Site)，实现IP/MPLS与接入传输技术无关。

3小结

随着3G牌照的发放，3G无线回传网络的建设受到了运营商和制造商的普遍关注，受到2G/3G共存、3G双栈运行、短期内数据业务量小等因素的影响，在3G回传网络的建设初期，MSTP是一种成熟稳定的解决方案，但是需要从组网、汇聚收敛、QoS和保护等方面进行规范。面临3G IP化的发展，3G数据业务量将逐步增大，分组化的3GN传承载方案是3G回传的未来发展方向，面对PTN和IP/MPLS两类主流的解决方案，各大运营商已经积极开展研究，并进行了实验室测试和一些现网试点工作，相信随着IP化需求的更加明确，设备标准逐步完善，不同解决方案的适用场景将更加明确。