通信學(xué)論文-聯(lián)通3G數(shù)據(jù)承載網(wǎng)的發(fā)展與演進(jìn)探討.doc

通信學(xué)論文-聯(lián)通3G數(shù)據(jù)承載網(wǎng)的發(fā)展與演進(jìn)探討在當(dāng)前主流的三大3G移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中,中國(guó)聯(lián)通擁有GSM和CDMA兩張全國(guó)的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò),有必要對(duì)這兩張網(wǎng)絡(luò)向3G演進(jìn)過(guò)程中的無(wú)線、交換、數(shù)據(jù)等涉及的技術(shù)問(wèn)題和演進(jìn)方向進(jìn)行深入細(xì)致的研究和探討。本文立足于面向3G數(shù)據(jù)承載網(wǎng)所面對(duì)的挑戰(zhàn)和技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行嘗試性地探討,希望與業(yè)內(nèi)和聯(lián)通同仁分享。一、WCDMA與CDMA2000EV-DO的技術(shù)框架中國(guó)聯(lián)通目前擁有GSM和CDMA兩種制式的網(wǎng)絡(luò),從技術(shù)演進(jìn)策略來(lái)看,3G的技術(shù)選擇將存在WCDMA和CDMAEV-DO兩種演進(jìn)趨勢(shì)。1、WCDMA的總體技術(shù)框架(R99版):WCDMA系統(tǒng)是IMT-2000家族的一員,它由CN(核心網(wǎng))、UTRAN(UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng))和UE(用戶裝置)組成。UTRAN和UE采用WCDMA無(wú)線接入技術(shù),CN與UTRAN的接口定義為Iu接口,UTRAN與UE的接口定義為Uu接口。目前,WCDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的R99版本已經(jīng)基本穩(wěn)定,其R4、R5和R6版本還在緊鑼密鼓的制訂中。2、CDMA2000EV-DO的技術(shù)框架(聯(lián)通HRPD系統(tǒng)參考模型):隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展,中國(guó)聯(lián)通CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)不斷升級(jí),從第一階段的IS95A增強(qiáng)型網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到第二階段的CDMA1X網(wǎng)絡(luò)。下一步,網(wǎng)絡(luò)將升級(jí)到中國(guó)聯(lián)通800MHzCDMA增強(qiáng)型1X數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)聯(lián)通CDMA增強(qiáng)型1X網(wǎng)絡(luò)”),中國(guó)聯(lián)通CDMA增強(qiáng)型1X網(wǎng)絡(luò)包括CDMA1X網(wǎng)和高速分組數(shù)據(jù)HRPD網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)分為核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)兩個(gè)層面,其中核心網(wǎng)分為1x的電路域和分組域；接入網(wǎng)分為1x無(wú)線接入部分和HRPD無(wú)線接入兩部分。二、聯(lián)通3G對(duì)數(shù)據(jù)承載網(wǎng)技術(shù)與業(yè)務(wù)需求總體要求多業(yè)務(wù)支持能力:傳統(tǒng)的2G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和傳輸網(wǎng)絡(luò)基于電路交換；WCDMAR99/R4商用化版本目前采用ATM協(xié)議,3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)是全I(xiàn)P化,因此在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),電路交換業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)將在網(wǎng)絡(luò)中并存,需要傳輸網(wǎng)絡(luò)在支持傳統(tǒng)電路交換業(yè)務(wù)的同時(shí),也同樣能夠支持日益增長(zhǎng)的分組業(yè)務(wù)；良好的擴(kuò)展性:隨著3G技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)的開(kāi)展,可以預(yù)見(jiàn)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的份額以及移動(dòng)總業(yè)務(wù)量會(huì)有較大的增長(zhǎng),這需要傳輸網(wǎng)絡(luò)具有在能夠滿足大容量傳輸?shù)幕A(chǔ)上,能夠具有良好的可擴(kuò)展性,以更好地保護(hù)原有網(wǎng)絡(luò)投資；業(yè)務(wù)收斂匯聚能力:3G業(yè)務(wù)的帶寬需求主要來(lái)源于移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有流量不確定和突發(fā)等特性,因此3G傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具備業(yè)務(wù)的收斂匯聚能力,以保證有效利用傳輸網(wǎng)的帶寬,節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資；網(wǎng)絡(luò)可靠性:3G業(yè)務(wù)包括移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù),可靠性要求高于一般的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),因此3G傳輸網(wǎng)絡(luò)必須具有電信級(jí)的保護(hù)能力,提供較高的可靠性；可管理性:隨著3G業(yè)務(wù)的開(kāi)展和網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋,3G傳輸網(wǎng)絡(luò)將逐漸演進(jìn)為龐大的多業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)絡(luò),良好的管理能力將有效節(jié)約網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。無(wú)線接入的帶寬需求WCDMA制式下,Iub作為NodeB到RNC的業(yè)務(wù)接口,接口類型包括E1、NE1IMA、STM-1(承載ATM)等幾種；R5以后版本可能直接為FE接口。按照話務(wù)預(yù)測(cè)模型,NodeB對(duì)應(yīng)Iub接口總的帶寬為W=Ncell(NuserEv6.22k+NuserEcs64k+NuserVps)(1+Osig+Oo&m)(1+Q)/(1/Y)其中Ncell表示小區(qū)數(shù)；單載頻全向基站為1個(gè)小區(qū)；單載3扇基站為3個(gè)小區(qū)；2載3扇基站為6個(gè)小區(qū)；以此類推；Nuser為小區(qū)內(nèi)的放號(hào)用戶數(shù)；Ev為每用戶話音愛(ài)爾蘭數(shù)Ecs為每用戶可視電話愛(ài)爾蘭數(shù)Vps為每用戶平均數(shù)據(jù)速率Osig為控制信令的開(kāi)銷,取10%Oo&m為邏輯和物理操作維護(hù)等的開(kāi)銷,取5%Q為ATM傳輸產(chǎn)生的開(kāi)銷,10%Y為負(fù)荷因子,取80%其中12.2k話音業(yè)務(wù)的帶寬,假設(shè)60%的激活因子,說(shuō)話過(guò)程中假設(shè)10%處于靜默狀態(tài),需要傳遞SID幀,可以得出帶寬為6.22k根據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)模型,可以推算出基于R99版本下,3G建設(shè)初期、中期和遠(yuǎn)期NodeB對(duì)應(yīng)的Iub帶寬分別對(duì)應(yīng)為:1-4E1(初期)、1-8E1(中期)、1-12E1(遠(yuǎn)期)。CDMAEV-DO制式下,CDMA網(wǎng)BTS-BSC之間業(yè)務(wù)和信令的Abis接口,語(yǔ)音采用PCM格式E1接口、數(shù)據(jù)采用IMAE1方式傳送,但不同廠商在具體實(shí)現(xiàn)方式仍存在差異。在BSC側(cè),有些廠商僅支持ATME1的電接口模式；有些廠商支持ATME1電口和ATMSTM-1光接口兩種方式,同時(shí)支持ATM的IMAn*E1的接入模式。在接入帶寬的預(yù)測(cè)模型上,各廠家模型也各不相同。下面以三星公司設(shè)備為例,EV-DO基站對(duì)應(yīng)E1數(shù)量計(jì)算方式如下:EV-DO單載波單扇區(qū)物理層吞吐量:840Kbps(Samsung仿真)每扇區(qū)RLP層吞吐量:840Kbps*0.8=670KbpsE1電路中RLP層最大傳輸能力:1.3Mbps(去除E1的信令通道開(kāi)銷、ATM信元開(kāi)銷、Oo&m維護(hù)管理等開(kāi)銷)1FA/3Sector:(3Sector*670Kbps)/1.3Mbps=1.54E1(2E1)2FA/3Sector:(6Sector*670Kbps)/1.3Mbps=3.09E1(4E1)3FA/3Sector:(9Sector*670Kbps)/1.3Mbps=4.63E1(5E1)因此,CDMAEV-DO無(wú)線接入部分對(duì)傳送網(wǎng)的需求一般情況為2個(gè)E1到5個(gè)E1,如果再考慮現(xiàn)網(wǎng)CDMA1x的覆蓋對(duì)傳送網(wǎng)的需求為1個(gè)E1到3個(gè)E1的情況,二者合計(jì)為3個(gè)E18個(gè)E1。由此得到WCDMA和CDMA2000兩種制式下,無(wú)線接入部分的帶寬需求,同時(shí)考慮聯(lián)通CDMAEV-DO與今后WCDMA共站與不共站的情況如表1所示。*核心網(wǎng)的帶寬需求在核心網(wǎng)的功能劃分上,無(wú)論是WCDMA還是CDMAEV-DO均采用了分組域與電路域分離的模式。其中:WCDMA技術(shù)體系下,由于RNC朝大容量趨勢(shì)發(fā)展,中等城市只需設(shè)置12個(gè)RNC,并常常與MSC位于同一機(jī)房,在傳送網(wǎng)組網(wǎng)時(shí)可將RNC和MSC統(tǒng)一規(guī)劃到骨干層；骨干層承擔(dān)RNC、MSC、GMSC、SGSN、GGSN間的傳送。其中,Iu-cs作為RNC到MSC的電路域接口,接口類型為STM-1/STM-4(承載ATM),有時(shí)也用E1接口；Iu-ps作為RNC到SGSN的分組域接口,接口類型為STM-1/STM-4(承載ATM),有時(shí)也用E1接口；Iur作為RNC之間的接口,接口類型為E1/STM-1；G作為包括MSC、VLR、HLR和GGSN、SGSN之間的多種互連接口,包括STM-1/STM-4(承載ATM、TDM)、FE/GE、E1等類型。CDMAEV-DO技術(shù)體系下,不同廠商在核心網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計(jì)上有不