1、WCDMA系統(tǒng)結構

　　WCDMA系統(tǒng)主要由無線接入網(wǎng)絡(UTRAN)和核心網(wǎng)(CN)組成。UTRAN主要由基站Node B和無線網(wǎng)絡控制器RNC來組成，其主要是負責處理與無線接入相關的功能，而CN主要由電路域的移動交換中心/拜訪位置寄存器MSC/VLR及關口移動交換中心GMSC和分組域的服務GPRS支持節(jié)點SGSN及網(wǎng)關GPRS支持節(jié)點GGSN等組成，其主要負責處理語音呼叫及數(shù)據(jù)連接與外部網(wǎng)絡的交換與路由等功能?；窘Y構如圖1所示。

圖1　R4基本網(wǎng)絡結構

　　1.1　R4基本網(wǎng)絡結構

　　R4版本中CS域的功能實體包括有：MSC服務器、MGW、VLR、HLR、AuC、EIR等，在實際應用中一些功能可能會結合到同一個物理實體中，如MSC/VLR、HLR/AuC等，使得某些接口成為內(nèi)部接口。MSC服務器和MGW共同完成MSC功能，其中：MSC服務器僅用以處理信令，媒體網(wǎng)關(MGW)用于處理用戶數(shù)據(jù)。對應的GMSC也分成GMSC服務器和MGW。

　　1.2　WCDMA傳輸接口及帶寬

　　1.2.1　WCDMA業(yè)務側接口及帶寬

　　WCDM業(yè)務側的接口及帶寬如表l所示。

表1　WCDMA業(yè)務側接口及帶寬

　　1.2.2　與2G或2.5G系統(tǒng)傳輸帶寬的比較

　　3G基站到基站控制器之間提供的接口為可選的2Mbit/s和155Mbit/s，而傳統(tǒng)的2G提供的都是2Mbit/s的接口。另外，從業(yè)務顆粒而言，對于3G業(yè)務而言，除了2Mbit/s之外，還可提供N×2Mbit/s的業(yè)務。因此，3G新業(yè)務的引入對于傳輸網(wǎng)的帶寬需求相對2G或2.5G系統(tǒng)而言增加很多。

　　1.3　傳輸網(wǎng)絡承載的業(yè)務

　　1.3.1　面向3G的傳輸網(wǎng)承載的主要業(yè)務

　　3G網(wǎng)絡建成后，需要本地傳輸網(wǎng)承載的主要業(yè)務有以下幾大類。

　　(1)以2G、3G電路網(wǎng)為主要承載網(wǎng)絡的移動話音業(yè)務；

　　(2)以CMNET為主要承載網(wǎng)絡的各種固定數(shù)據(jù)業(yè)務；

　　(3)以GPRS、3G分組域網(wǎng)絡和CMNET為主要承載網(wǎng)絡的移動數(shù)據(jù)業(yè)務；

　　(4)同步、信令和網(wǎng)管等支撐網(wǎng)所需電路；

　　(5)企業(yè)內(nèi)部信息化所需的傳輸電路等。

　　1.3.2　與2G或2.5G系統(tǒng)承載業(yè)務的比較

　　在3G業(yè)務中，除了傳統(tǒng)的語音業(yè)務外，最主要的業(yè)務是數(shù)據(jù)類業(yè)務，如多媒體流、通用上網(wǎng)、消息類服務、定位服務和基于商務和個人的特有服務等等。由此表明，在3G傳輸網(wǎng)絡的承載業(yè)務中，不但要承載已有的2G或2.5G的業(yè)務，而且要承載新型高速的3G業(yè)務，即不但要求高帶寬，而且要求高的帶寬利用率和強大的多業(yè)務處理能力；既要有嚴格保證業(yè)務質量的TDM方式，又要有充分利用帶寬和傳輸效率的分組方式如ATM和FE/GE等。

　　從上面的描述中我們看到，3G網(wǎng)絡相對于2G網(wǎng)絡而言，不但在帶寬需求、業(yè)務種類等方面，而且在網(wǎng)絡的傳輸接口上都有著與2G網(wǎng)絡截然不同的特性，而所有這些特性將對于如何建設合理、高效和安全的3G傳輸網(wǎng)絡起著至關重要的作用。

2、3G傳輸網(wǎng)絡建設規(guī)劃

　　2.1 3G傳輸網(wǎng)絡帶寬需求計算

　　話務模型：以WCDMA商用初期的10O萬用戶系統(tǒng)建設為例。

　　假設負載為70%、話音業(yè)務80%、數(shù)據(jù)業(yè)務20%(數(shù)據(jù)業(yè)務包括高速通用上網(wǎng)、E-mail、Telnet/FTP、多媒體短信、移動辦公、位置業(yè)務等)。

　　RNC-Node B帶寬計算

　　總帶寬：W_總=N×(U×W₂×c+V×W₃)。

　　參數(shù)說明：

　　N為配置的小區(qū)數(shù)量，如3扇區(qū)，且4載頻/扇區(qū)，則N為12；

　　U為每小區(qū)配置的話音用戶數(shù)量，可取50；

　　W₂為話音用戶的數(shù)據(jù)速率取12.2kbit/s，其他數(shù)率7.95kbit/s，4.75kbit/s；

　　c為話音激活因子，取為0.5～0.67(一般取0.67)；

　　V為每小區(qū)配置的數(shù)據(jù)用戶數(shù)量，取值范圍1～5；

　　W₃為數(shù)據(jù)用戶的數(shù)據(jù)速率，按不同區(qū)域邊緣允許接入模型64kbit/s，128kbit/s，144kbit/s可選；

　　a為El上ATM的用戶數(shù)據(jù)的傳輸效率，一般取為0.7kbit/s；

　　W_E1為每路E1的傳輸速率，E1為2048kbit/s。

　　舉例如下。

　　(1)總帶寬：W_總=N×(U×W₂×c+V×W₃)

　　3×2=6載頻基站：

　　W_總1=6×(610k×0.67+144k)=3316k

　　W_總1=6×(610k×0.67+144k×5)=6762.2k

　　W_總2=6×(610k×0.67+384k×5)=13972.2k

　　3×1=3載頻基站：

　　W_總1=3×(610k×0.67+144k)=1347k

　　W_總1=3×(610k×0.67+144k×5)=3381.1k

　　W_總1=3×(610k×0.67+384k×5)=6986.1k

　　(2)單根El鏈路的有效帶寬；W_link=a×W_E1。

　　公式中：a為E1上ATM的用戶數(shù)據(jù)的傳輸效率，一般取為0.7kbit/s；

　　W_E1為每路E1的傳輸速率，E1為2048kbit/s。

　　W_link=0.7×2048kbit/s=1433.6kbit/s

　　(3)根據(jù)前述兩個公式可得El配置原則

　　N_E1=總帶寬/單位鏈路帶寬=W_total/W_link

　　公式中：N_E1是需要El的數(shù)目

　　3×2=6載頻基站：

　　N_E11(1個144kbit/s數(shù)據(jù)用戶)=W_totall/W_link=3316kbit/s/1433.6kbit/s　=3

　　N_E12(5個144K數(shù)據(jù)用戶)=W_total2/W_{link=6762.2kbit/s/1433.6kbit/s=5}

　　N_E13(5個384kbit/s數(shù)據(jù)用戶)=W_total3/W_link=13972.2kbit/s/1433.6kbit/s=10

　　3×1=3載頻基站：

　　N_E11(1個144k數(shù)據(jù)用戶)=W_total1/W_link=1347kbit/s/1433.6kbit/s=1

　　N_E12(5個144k數(shù)據(jù)用戶)=W_total2/W_link=3381.1kbit/s/1433.6kbit/s=3　　

　　N_E13(5個384數(shù)據(jù)用戶)=W_total3/W_link=6986.1kbit/s/1433.6kbit/s=5

　　1×1=1載頻基站：

　　N_E11(1個144K數(shù)據(jù)用戶)=W_total1/W_link=447kbit/s/1433.6kbit/s=1

　　N_E12(5個144K數(shù)據(jù)用戶)=W_total2/W_link=845kbit/s/1433.6kbit/s=1

　　N_E13(5個384數(shù)據(jù)用戶)=W_total3/W_link=1774kbit/s/1433.6kbit/s=2

　　(4)結論(見表2)

表2　3G傳輸網(wǎng)絡帶寬需求

　　*傳輸網(wǎng)以3年為規(guī)劃的主要方式，接入Node B節(jié)點滿足最多的3×1基站，按照傳輸網(wǎng)通常的使用率，絕大部分基站配置4個El的帶寬預留。

　　*關鍵是在網(wǎng)絡結構的彈性上提供對遠期的擴容支持，特別是接入層節(jié)點。

　　2.2　2G城域傳輸網(wǎng)絡現(xiàn)狀

　　當前，大多數(shù)移動城域傳輸網(wǎng)形成了三層網(wǎng)絡結構，即：核心層、匯聚層和接入層。各層面的網(wǎng)絡建設重點、安全性考慮、組網(wǎng)結構均有差異，工作側重點也有所不同。

　　核心層傳輸節(jié)點一般設置在TMS、GMSC、MSC等設備所在節(jié)點或GGSN、SGSN等移動數(shù)據(jù)設備所在節(jié)點，負責提供各業(yè)務節(jié)點之間的傳輸電路以及完成與省內(nèi)干線傳輸網(wǎng)的鏈接。由于核心層傳輸節(jié)點之間大多是經(jīng)過匯聚之后的傳輸電路，傳輸電路顆粒較大或高階VC的填充率較高，因此主要采用WDM、10G/2.5Gbit/s的SDH設備進行組網(wǎng)。由于安全可靠性要求很高，核心層必須采用環(huán)型結構，該層面的網(wǎng)絡保護機制采用兩纖或四纖復用段保護方式。每個城域網(wǎng)至少有一個核心層節(jié)點與省網(wǎng)銜接，如果條件允許，省會城市、重點城市應設置兩個核心層節(jié)點與省網(wǎng)銜接。

　　匯聚層主要由位于基站接入?yún)R聚節(jié)點和數(shù)據(jù)匯聚點的傳輸設備組成。匯聚層負責一定區(qū)域內(nèi)業(yè)務的匯聚和輸導，要求能夠提供強大的業(yè)務匯聚能力。根據(jù)匯聚層的電路需求特點，該層傳輸網(wǎng)應以2.5Gbit/s的SDH和MSTP設備為主并輔以少量的622M/155Mbit/s設備進行組網(wǎng)，環(huán)型子結構中的節(jié)點數(shù)目在3～6個之間為宜，主要取決于其下掛的接入層網(wǎng)絡的電路需求。在采用環(huán)型結構建設匯聚層時，每個環(huán)中一般有兩個節(jié)點是核心層節(jié)點。

　　接入層又位于基站、營業(yè)廳、數(shù)據(jù)業(yè)務接入點及其他業(yè)務接入點的傳輸設備組成，負責將業(yè)務接入到各匯聚層節(jié)點。接入層各子結構一般由1～2個匯聚層傳輸節(jié)點加上多個接入層傳輸節(jié)點組成。該層主要采用622M/155Mbit/s的SDH技術和MSTP設備、PDH技術、微波技術、3.5GHz無線接入技術和其他無線接入技術來解決多種業(yè)務的接入問題。多數(shù)采用環(huán)型結構，附加少量星型、樹型或鏈型結構，由于該層業(yè)務呈明顯的匯聚特點，在采用環(huán)型結構時采用通道保護方式。

　　2.3　適用于3G的傳輸網(wǎng)絡結構

　　3G傳輸網(wǎng)絡需提供的電路主要由以下兩部分組成。

　　2.3.1　核心網(wǎng)設備間電路需求

　　主要從三方面考慮，分別是話路業(yè)務的電路需求、數(shù)據(jù)業(yè)務的電路需求和信令信號的電路需求。其中信令信號對電路帶寬的需求較小且信號流向一般和話路業(yè)務的流向基本一致，因此，在考慮核心網(wǎng)設備的傳輸電路需求時，可以將信令信號的傳輸路由歸入到話路業(yè)務統(tǒng)一考慮，即不再為信令信號單獨設置傳輸路由(本地MSCserver如果和HLR不在同一機房則需要單獨考慮)。

　　建網(wǎng)初期，如果RNC設置在本地，而MGW及其他核心網(wǎng)設備設置在省會或其他城市，期間的各種業(yè)務則主要通過二干電路轉接。如果RNC與核心網(wǎng)設備設置在同一局址，則在局內(nèi)設備直接相連即可，無需傳輸提供電路；如果RNC與其他核心網(wǎng)設備設置在不同局址，則需本地傳輸系統(tǒng)解決。

　　2.3.2　基站接入電路需求

　　3G基站的接入，主要指Node B設備至RNC設備的傳輸電路(即Iub接口電路)。通常情況下，Node B設備放置在基站機房，RNC設備放置在本地交換局機房。因此，需要傳輸網(wǎng)來提供其間的傳輸電路。

　　根據(jù)3G網(wǎng)絡的電路需求及城域傳輸網(wǎng)的分層結構，3G傳輸網(wǎng)也應按照接入層、匯聚層和核心層三層來劃分。考慮到3G網(wǎng)絡的結構(即由UTRAN和CN組成)，同時兼顧到Node B、RNC、MSC等核心設備節(jié)的實際設置的位置和數(shù)量等，可分配不同的3G業(yè)務節(jié)點到不同的傳輸層面中去。如RNc和MSC通常位于同一機房，而且數(shù)量也相差不大，因此可將RNC和MSC等一起歸并到3G傳輸網(wǎng)的核心層，而Node B數(shù)量較大，且分布比較分散，這樣可將3G業(yè)務從Node B到RC之間的傳輸歸并到3G傳輸網(wǎng)的接入層和匯聚層之中。3G傳輸網(wǎng)分層詳見圖2。

圖2　3G傳輸網(wǎng)分層

　　2.4　適用于由2G向3G傳輸網(wǎng)絡逐步演進的傳輸方式

　　方式一：2Mbit/s互連(見圖3)

圖3　2M互連

　　優(yōu)點：此時IMA El信號在3G傳輸網(wǎng)的接入層和匯聚層不經(jīng)過任何IMA的處理，而把IMA El的終結功能直接放置在RNC節(jié)點上進行，也即Node B到RNC，RNC到RNC之間只需提供透明傳輸，原有網(wǎng)絡基本不需要升級，可充分利用現(xiàn)有的SDH傳輸網(wǎng)絡承載3G。

　　缺點：由于RNC點少，容量大(50～100萬用戶)，導致2M接口過多產(chǎn)生維護上的不便；數(shù)據(jù)業(yè)務在SDHTDM傳送方式下，效率不高，帶寬浪費嚴重；隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的迅速發(fā)展、網(wǎng)絡帶寬不斷增加，傳輸網(wǎng)絡需要不斷面臨擴容、升級壓力。

　　方式二：STM-l互連(見圖4)。

圖4　STM-1互連

　　優(yōu)點：此時Node B直接采用STM-l(ATM)接口接入業(yè)務，而需要接入層的MSTP設備節(jié)點采用VP-Ring的方式來在各個接入點之間共享傳輸帶寬。該種方案的一個優(yōu)點是在3G業(yè)務迅速增長時系統(tǒng)升級方便；在接入層就可以實現(xiàn)ATM的統(tǒng)計復用，帶寬利用率高；RNC上使用STM-1接口，對RNC的要求低；Node B擴容方便；MSTP組網(wǎng)很容易過渡到IP接口。

　　缺點：但由于Node B比較分散且數(shù)量較多(原有接入層傳輸設備都需升級)，而且要求RNC需要提供大量的STM-1(ATM)接口，這樣，3G網(wǎng)絡的初期建設將會顯著增加成本的投入，因此，該方案在3G傳輸網(wǎng)絡建設的初期不宜推廣，但在3G業(yè)務量很大的局部地域，可采用該種方式的組建方案。

　　方式三：RNC提供STM-l，Node B提供El(見圖5)。

圖5　RNC提供STM-1，NodeB提供E1

　　優(yōu)點：只需在匯聚節(jié)點進行ATM處理，RNC只需提供STM-1(ATM)，相對于IMA E1接口，同樣可以降低RNC的制造成本和維護成本。在接入層都采用IMA E1的透傳方式，傳統(tǒng)2G基站的接入SDH仍然可以使用，不需要額外的改造。另外，在匯聚層IMA El終結后，采用VP-Ring共享環(huán)的方式在各個匯聚節(jié)點共享固定的時隙，可充分提高傳輸帶寬的利用率。

　　基于上述分析，在建網(wǎng)初期，SDH傳輸網(wǎng)絡容量比較富余的情況下，可選擇方式一滿足需求；隨著基站El數(shù)量的逐步增加，傳輸網(wǎng)可向方式三進行過渡，此為最經(jīng)濟可行并有利于未來演進的建設方案。

3、移動傳輸網(wǎng)面對3G的建議

　　(1)傳輸省干、城域傳輸網(wǎng)骨干結構可能因大容量RNC的出現(xiàn)而發(fā)生根本性的改變，但存在不確定因素，可通過網(wǎng)絡結構優(yōu)化來提前考慮所可能面臨的問題。

　　建議開始考慮部分小本地網(wǎng)之間省二干傳輸和城域傳輸網(wǎng)的銜接，視3G建設進展情況考慮整改省干網(wǎng)絡。

　　(2)接入層PDH設備和微波的容量使用情況(室內(nèi)分布、專線業(yè)務等)，需要對全網(wǎng)的3G支持需要仔細考慮，提前規(guī)劃。

　　建議提前規(guī)劃提供中遠期帶寬需求，或者提前整改現(xiàn)網(wǎng)支持初期帶寬需求并為中遠期整改做好考慮。

　　(3)如果考慮到國外廠家的3G網(wǎng)絡特征，ATM匯聚和共享功能在現(xiàn)網(wǎng)上應有所考慮。

　　建議新增的傳輸設備為MSTP設備，支持ATM匯聚與共享等多種功能