浅析移动城域传输网络结构

2010-10-26赵毅席月林高金友张晓霞彭鹏中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司

中国科技信息 2010年4期

赵毅席月林高金友张晓霞彭鹏中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司

浅析移动城域传输网络结构

赵毅席月林高金友张晓霞彭鹏中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司

传输网络是电信网的基础网络，为各类业务提供传送服务的统一平台。从定义内涵可以看出传输网的首要特征就是服务。因此，全面衡量传输网络不能仅停留在网络本身的量化数据上面，还需要跳出传输网络，从业务的视角去审视传输网络。为此，我们首先从业务适应性入手结合自身网络技术应用分析传输网络组织结构，并得出标准的三层结构的移动城域传输网络，即核心层、汇聚层、接入层；其次，通过对各层的分析，得出各个传输层的组网结构以及各层之间的连接方式。

移动；城域传输网；网络结构；业务；核心层；汇聚层；接入层

一、移动城域传输网络

1.1 业务网络特点和要求

传输网络的确切定位是基础承载服务网络，那么传输网络形态就需要与所服务的对象（即承载的业务）特点吻合。河北移动城域传输网承载的业务大体可以概括成以下三类：

(1) 移动通信业务：包括当前的GSM和即将开展的3G，涉及移动话音及增值数据业务。

(2) 城域业务：主要面向集团客户提供各类接入服务和带宽出租。

(3) 移动企业内部信息系统：适应移动企业信息化建设需求，公司内部各单位之间的各类支撑系统诸如O A、M I S、BOSS、NMS等系统。

移动通信网络以GMSC网元为界，依据运营范围分割成网内和网外两个部分。网外涉及与网通、电信、联通、铁通、移动等多家运营商网络的互联互通，在当前移动范围内用户话务行为中占据一定的份额。网内——移动通信网络总体上可以划分为核心网络和无线网络。其中，核心网络由MSC/VLR、HLR、GMSC、TMSC、H/LSTP、GGSN、SGSN等网元组成，主要负责实现业务功能，可进一步细分成本地网络范畴和省内高层网络范畴。上述网元在综合网络安全、局所建筑规模等因素后，安装在相应的通信局所内，并通过局所之间的传输网络和局内线缆直连方式组成逻辑上的网状连接。

首先根据移动核心站点的运营范围，城域传输网络总体肩负着互联互通和移动业务网络需求两大任务。由此，基于维护、管理和安全等因素的考虑，城域传输网络应当包括两个独立的实体子集（物理层可能存在部分重叠）。一个是互联互通中继传输网络——围绕互联互通规则所确定的互联点（关口局或汇接局所在局所）建立起来的，负责移动核心站点与其他运营商之间中继电路传输，并具有单独网络管理系统的传输网络。另一个是移动城域传输网络——覆盖本地范围内的全部区域，由传输距离、容量、质量因素所决定采用光传输方式为主、无线传输为辅，负责移动通信网络各类网元所在局站之间电路传输的传输网络。针对移动通信业务，移动城域传输网的中心任务有三项：任务1，解决业务核心网络网元的通信局所之间传输需求（包括：本地网元之间，本地网元至省干落地点）；任务2，解决散布在全区基站至通信局所的接入传输需求；任务3，满足以市、县、区为单位的基站挂接调整。完成任务1，移动城域传输网络需要构建包含全部通信局所的子层网络，我们称之为核心传输层。完成任务2，移动城域传输网络需要构建接入层网络。完成任务3，需要将所有通信局所与汇聚层连通，根据具体情况，可采用下列两种方式之一：方式一，通信局所数量较少时，由汇聚层连接所有的通信局所解决；方式二，通信局所数量较多时，将汇聚层与核心层衔接起来，通过核心层调度解决。

至此，我们得出标准的三层结构移动城域传输网络总体形态。

1.2 关于城域业务的几点说明

随着计算机和多媒体技术的广泛应用，“城域网”成为近几年的热点话题。“城域网”概念本身应当包括两个网络——城域传输网和城域数据网。其中，城域数据网涉及二层、三层网络技术，既可基于城域传输网承载，又能依靠物理介质层独立组网。城域传输网在集成以太网功能后，涵盖了物理层和二层网络技术，实现了IP业务传送、汇聚功能。在城域业务开展初期，出于经济性考虑，城域数据网层次往往进行了简化，将接入、汇聚和传送统一交给城域传输网来完成。但随着城域数据业务量增加，两层网络在汇聚层以上势必逐步走向独立发展的道路。因此，对于城域传输网汇聚层以上的系统来说，城域数据业务只是特定阶段的“过客”。当大颗粒城域数据业务与移动通信业务为抢占系统资源发生冲突时，应当保证满足移动通信业务需求这一核心任务，而采用其它方式满足城域数据业务需求（如光纤直驱方式）。鉴于以上，在实际操作过程中需要正确把握两网关系，适时扩展城域数据网络的规模。

随着通讯业务特别是数据业务的快速发展，手机上网业务量急速增长，原有的GSM网络无法满足日益增长的业务需求，急需新型技术来满足需求，需求决定技术，3G 技术孕育而生。3G(3r d Generation)指第三代移动通信技术，与前两代系统相比，第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务，其传输速率在高速移动环境中支持144k b/s，步行慢速移动环境中支持384kb/s，静止状态下支持2Mb/s。其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。

目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种：

(1) WCDMA

全称为Wideband CDMA，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。GPRS是General Packet Radio Service (通用分组无线业务)的简称，E D G E是Enhanced Data rate for GSM Evolution (增强数据速率的GSM演进)的简称，这两种技术被称为2.5代移动通信技术。

(2)CDMA2000

CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，由美国主推，该标准提出了从CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。C D M A 20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。目前中国联通正在采用这一方案向3G过渡，并已建成了CDMA IS95网络。

(3)TD-SCDMA

全称为Time Division—Synchronous CDMA(时分同步CDMA)，是由我国大唐电信公司提出的3G标准，该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。

1.3 社会环境对科学技术的影响

科学技术发展及其应用所产生的积极的或负面的作用，都是在一定的社会环境中实现的。

科学技术作为社会的子系统，其地位与功能不仅取决于自己的特点，还受到社会经济、政治和其他文化因素的制约；这些社会环境因素对科学技术发展的方向、规模、速度和应用后果，有着不可忽视的影响。

通讯网络的发展代移动通信技术的发展始于本世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。与其它现代技术的发展一样，移动通信技术的发展也呈现加快趋势，目前，当数字蜂窝网刚刚进入实用阶段，关于未来移动通信的讨论已如火如荼地展开。各种方案纷纷出台，其中最热门的是所谓个人移动通信网。关于这种系统的概念和结构，各家解释并未一致。但有一点是肯定的，即未来移动通信系统将提供全球性优质服务，真正实现在任何时间、任何地点、向任何人提供通信服务这一移动通信的最高目标。

中国通讯行业，受近代中国社会环境的影响，可谓满目疮痍，只在第四、五阶段才参与其中，并以惊人的速度为第五代通讯技术做出自己的贡献。由于中国人口众多，客户群巨大，中国采用哪种技术标准，将对其起着根本性的推动作用，并且带大巨大的经济效益。在2G的移动通讯网络，中国采用了欧数字移动通信网(GSM)的体系，很快GSM技术就成为世界通讯网络的主导技术，欧洲通讯行业很满意，因为它们看到的不仅仅是自己技术的成熟与应用，更重要的是经济的收入，每年可观的专业费，谁都会“笑得很灿烂”。

二、中国3G网络的技术选择

2.1 中国3G通讯网络的技术选择

作为世界上使用移动电话人口最多的国家，中国的技术选择直接影响着全球通讯行业的发展。

目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种：WCDMA、CDMA2000与 TD-SCDMA。

WCDMA全称为Wideband CDMA，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDM A技术；CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，由美国主推；T D-S C D M A：全称为T i m e Division ——Synchronous CDMA(时分同步CDMA)，是由我国大唐电信公司提出的3G标准，该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。

三种技术其中W C D M A和CDMA2000国外都有了成熟的技术，“拿来主义”使用即可；TD-SCDMA我国大唐电信自主研发的新技术，技术很不完善，尤其在终端设备上，存在着很大的缺点。

2.2 中国3G通讯网络的社会选择

三种新技术，三个不同的经济利益体，中国该如何选择？答案是：我都要！

从历史来看：中国作为一个历史悠久的古国，最早发明火药：被中国的烟花发扬光大；指南针的发明：在风水学中，被应用得淋漓尽致，这些似乎可以给中国为什么选择三种制式一个历史的理由：中国自己的技术不行，但还要给自己台阶下，其实不然。

2008 年最后一天国务院同意了工信部启动3G牌照发放程序，这意味了中国3G时代已经到来，牌照只不过是一张纸，变得不那么重要了，而3G的建设，运营商早已经展开，可以说我们今天已经是一个3G时代了。开个玩笑说，早就已经同居了，现在不过领一张结婚证，那只是一个形式的问题。

图1 三层结构移动城域传输网络图

图2 移动城域传输网络承载的移动通信业务流向模型图

3 G牌照发放，大家会发现，我们会采用三个标准，也就是未来的中国的3G格局是中国移动采用我国提出的国际标准TD-SCDMA，中国电信采用美国提出的国际标准CDMA2000，而中国联通采用欧洲提出的国际标准WCDMA。我们到3G时代，如果要用3G服务，换手机是不可避免的，然而，我们要从一个运营商换到另一个运营商就会面临了较大的麻烦，我们还是需要换手机，因为一种制式的手机，是没有办法到另一种制式的网络中使用的。这在一定意义上，消费者转网的成本增加了，同时因为中国要建立3个不同制式的移动通信网络，一定意义上也增加了建设成本。一个国家有个不同标准的3G网络，这在全世界绝无仅有，世界上绝多数国家3G网络建设只采用一种标准，只有极少国家3G的建设是采用两个标准，而这种情况诸如韩国，是政府强制发放牌照，要求运营商建设网络，目的是为了帮助本国制造商，而不是运营市场的需要。

欧洲在3G领域更是出奇的统一，通过欧盟的工作，全欧洲所有的国家都采用了WCDMA标准，这一方面保证了欧洲国家之间漫游非常方便，也节约了建设成本，因为生产量，终端生产成本也大大降低，终端的价格也相对较低，这都为消费者带来了很大的好处，也为欧洲通信设备制造商带来好处。

但是，我国为什么不建设一个统一标准的3G网络呢？这是多方面原因造成的。

1）．政治上我国还是不够强大。对于中国这样一个巨大的市场，全世界都是非常关注的，世界各国也都将其作为争夺的重要市场。正是中国的加入，对于GSM的发展起了重大作用。即使今天，诺基亚30%以上的收入也是来自中国市场，它们有一个表述，没有诺基亚在中国的成功，就没有诺基亚在全球的成功。所以对于中国的3G牌照，世界上许多国家给了我们较大的政治压力。当今我们在政治上还远没有强大到完全顶住这些压力，或是不顾这些压力。台湾问题、武器禁运问题、西藏问题、疆独问题等等，我们需要世界其他国家的配合和支持，因此，我们今天还没有力量不顾及其他国家的态度。

2）．经济利益的交换。今天中国经济已经和世界一体化了，国际贸易是中国经济增长的重要一环。现在无论走到世界哪个国家，中国产品都不再陌生，欧美很多国家，我们的家电、小电器，服装、玩具、家具、鞋占据了商店的大部分柜台。贸易赤字是很多国家同中国发展经贸关系的一个大问题。如果我们在3G领域采取了非常强硬的态度，很可能会引起其他国家报复性的制裁，尤其是美国和欧洲，这样对于我国传统领域的对外贸易非常不利。因此，为了做经常利益的交换，选择在通信标准的采用上，用一种较为温和的态度，既要保证我国的TD-SCDMA标准，同时，也采用了其他两种标准，这也是一种打太极的战略吧。

3）．一定程度上对于TD-SCDMA的信心不足。进行3G的规划差不多十年前就开始了，然而，1998年，我国自己的移动通信基本上是一无所有，没有自己的移动通信设备，2G的网络建设基本上是外国企业的天下，2G的终端没有一个自己的品牌，这样一种情况下，虽然我们提出了自己的3G标准，也在2000年通过成为国际标准，但是这个标准能不能成为一个商用网络，能不能真正走向商用，无论是标准提出者，设备研发者，政府、制造商、运营商，心中都打了一个问号，毕竟我们以前没有做过，我们实力到底怎么样，如果没有国外企业的支持，我们能不能真的建立起一张可商用的TD-SCDMA网络。而3G的规划一直在做，所以3G的规划从来都没有敢做成只建设成一张TD-SCDMA网络。这个规划中，对于TD最高的期望值是三分天下得其一。

今天TD应该是取得了较大的进步，虽然还有这样那样的问题，但是它能建设成一张可商用的网络，争论基本上是没有了。这种情况下，有专家提出应该建设成一张全国性TD网络，这种感情是理解的，但是发展到今天这种情况，确实是多种历史条件决定的，不能完全感情用事。

其实经过3G的洗礼，4G以及未来的移动通信领域，我国会越来越有发言权，会越来越有机会，有一天我们只建设一个标准的网络，也是很正常的，我们盼望着这一天的到来。

三、中国3G网络的技术发展

3.1 三国乱战之企业

天下大事分久必合，合久必分；既然我们选择分，那就选择战斗！

中国移动、电信、联通三足鼎立的雏形，已经完成。人们很自然的想到中国的历史名著《三国演义》，个人认为中国移动像曹操、电信像孙权、联通像刘备。移动财大气粗，但是手下没有五虎上将、没有诸葛卧龙，有的是TD-WCDMA和自己坚实的经济基础和良好的通讯网络；电信卧守江南，固网业务根深蒂固，WCDMA无线初期在建，蓄势待发；联通五虎上将CDMA-2000、卧龙诸葛，可惜底子太薄，还待积累。

三国各有各自的优点，各自都自己的缺陷。

国家、社会制度、阶级是紧密相关的。国家作为社会的政治上层建筑，作为代表统治阶段根本利益和全局利益的政治机关，在与科学技术的关系上又有某些特殊性。从本质上说，国家要对被统治阶级和社会敌对势力实行专政，是为维护和巩固某种经济基础服务的，它与生产力状况和科学技术水平只有间接的联系。中国政府，把自己的“亲儿子”交给了中国移动，也是不得已而为之，做为一名移动员工，希望移动一定要走好！

3.2 三种技术之个人展望

以下是对于三个企业发展的一些个人观点：

中国移动作为现有的通信行业的龙头企业，在巩固现有2G客户网络的前提条件下，再进行大规模的3G建设，不能顾此失彼，3G无线网络的数据化建设，才是发展的根本途径！固网业务，可以先进行基础建设，一切都为无线服务。

中国电信作为现有固网的绝对领导者，大力发展无线市场，你原来没有，市场抢到了，就是自己的，能抢多少就是多少！

中国联通，默默地发展，打好自己的基础，等“天下大乱”的时候，你有机会，把握住！

现在只是刚刚来开“乱战”的序幕，乱战不知道会有多久，第一次的战役，需要三年时间，让时间来检验吧。