WCDMA传输网络建设方案

摘要　随着中国3G的脚步声日益临近，几乎所有运营商都在开始规划即将建设的3G网络，3G网络的规划主要包括无线网络、核心网络和承载网络3个部分，其中承载网包括IP承载网以及传统的传输网，本文主要侧重于传输网，同时由于3G与2G的主要区别在UTRAN，因此本文将侧重探讨服务于WCDMA网络UTRAN部分的传输网建设方案。

1、WCDMA网络的接口

　　WCDMA进展如图1所示。

 

图1　WCDMA进展

　　根据现阶段各版本的发展及成熟情况，各运营商将很大可能直接采用R4版本，因此以3GPP R4为参考模型。其中，与传输网息息相关的接口如下。

　　（1）Iub：Node B到RNC的业务接口，接口类型包括E1、N×E1 IMA、STM-1（承载ATM）3种；

　　（2）Iu-cs：RNC到MGW/MSC的电路域接口，接口类型为STM-1/STM-4（承载ATM），有时也用E1接口；

　　（3）Iu-ps：RNC到SGSN的分组域接口，接口类型为STM-1/STM-4（承载ATM），有时也用E1接口；

　　（4）Iur：RNC之间的接口，接口类型为E1/STM-1；

　　（5）G：包括MSC、VLR、HLR、MGW等和GGSN、SGSN之间的多种互连接口，包括STM-1/STM-4（承载ATM、TDM）、FE/GE、E1等类型。

　　由于UTRAN侧主要为Iub接口，因此本文将主要探讨应对Iub的传输建设方案。

2、WCDMA网络的基站传输容量

　　WCDMA Node B对应Iub接口所需的传输带宽，可以用以下公式进行估算：

　　

　　式中：

　　（1）Ncell表示小区数；单载频全向基站为1个小区；单载3扇基站为3个小区；2载3扇基站为6个小区；以此类推；

　　（2）Nuser为小区内的放号用户数；

　　（3）Ev为每用户话音厄朗数；

　　（4）Ecs为每用户可视电话厄朗数；

　　（5）Vps为每用户平均数据速率；

　　（6）Osig为控制信令的开销，取10%；

　　（7）Oo&m为逻辑和物理操作维护等的开销，取5%；

　　（8）Q为ATM传输产生的开销，取10%；

　　（9）Qx为软切换产生的新增话务系数，取30%；

　　（10）Y为负荷因子，取80%；

　　（11）其中12.2kbit/s话音业务的带宽，假设60%的激活因子，可以得出带宽为7.32kbit/s。

　　结合3G网络规划的具体情况，我们以2007年拟定为3G建设初期、2009年为中期、2010年为远期，各参数分别取值如下。

　　2.1　WCDMA建设初期Iub接口带宽测算（2007年）

　　（1）小区内的放号用户数Nuser，取1000；

　　（2）Ev为每用户话音厄朗数，取0.0303；

　　（3）Ecs为每用户可视电话厄朗数，取0.0008；

　　（4）Vps为每用户平均数据速率，取14.36bit/s。

　　则根据公式（1）可以得出各种配置时的传输带宽需求，如表1所示。

表1　各种配置时的传输带宽需求1

 

　　2.2　WCDMA建设中期Iub接口带宽测算（2009年）

　　（1）小区内的放号用户数Nuser，取1000；

　　（2）Ev为每用户话音厄朗数，取0.0258；

　　（3）Ecs为每用户可视电话厄朗数，取0.0024；

　　（4）Vps为每用户平均数据速率，取78bit/s。

　　根据公式（1）得出各种配置时的传输带宽需求，如表2所示。

表2　各种配置时的传输带宽需求2

 

　　2.3　WCDMA建设远期Iub接口带宽测算（2010年）

　　（1）小区内的放号用户数Nuser，取1000；

　　（2）Ev为每用户话音厄朗数，取0.0225；

　　（3）Ecs为每用户可视电话厄朗数，取0.0034；

　　（4）Vps为每用户平均数据速率，取138.3bit/s。

　　根据公式（1）得出各种配置时的传输带宽需求，如表3所示。

表3　各种配置时的传输带宽需求

 

　　由于初期大部分WCDMA基站的配置将大多为1载3扇，远期大多为2载3扇，根据以上计算可知，3G基站传输需求在1～4个E1。

　　同时，在GSM中，Um接口中每个语音信道的编码速率是13kbit/s，在基站到BSC方向，语音信道的13kbit/s速率被调整成16kbit/s，由于每个载波有8个信道，如果不考虑信令等控制信息，2个64kbit/s时隙即可以容纳一个载波，即一个E1可以容纳15个载波，考虑到控制信息的承载，一个E1实际可以容纳8～12个载波，一般一个基站需要1～2个E1。

　　因此对于考虑GSM与WCDMA共站的站点，一般情况每基站配置在2～6个E1。

　　考虑到HSDPA（高速下行分组接入）的提前引入，每用户数据速率会进一步升高，基站单小区的吞吐量最高可达到2～4Mbit/s，2载3扇站则需要12～24Mbit/s，即6～12个E1，则共站站点需要5～14个E1，对传输带宽的需求有较大幅度提升。

　　目前的传输网环路大多为6～12个节点，环路容量为155M/622Mbit/s。因此在建设初期及中期，3G对传输的带宽需求将不是主要问题，下面将主要侧重于对接口的选择方式进行分析。

3、WCDMA传输组网方案

　　在WCDMA R4的传输接口相对于2G网络而言，最显著的变化就是在3G接入网的传输接口中推荐了ATM接口，同时为了支持N×E1业务，也提出了采用反向复用技术的IMA E1接口。因此针对传输是否需要提供IMA处理及ATM功能提出以下几种方案。

　　3.1　方案1：采用传统的SDH来承载，传输网只提供透传功能

　　3.1.1　方式1：通过SDH网络透传至RNC

 

图2　方式1

　　如图2所示，该种方式在RNC处会有大量的2Mbit/s接口，建设成本和维护压力巨大，且无法实现带宽的统计复用，带宽效率低。

　　3.1.2　方式2：通过ATM交换机实现RNC汇聚功能

 

图3　方式2

　　如图3所示，由于需要新增ATM交换机，增加了额外硬件成本，且需要新配网管系统，导致网络管理和维护复杂。

　　3.1.3　方式3：通过信道化STM-1实现RNC汇聚功能

 

图4　方式3

　　如图4所示，鉴于目前大多数厂商RNC设备均可提供信道化STM-1接口，也可考虑采用该方式：E1在SDH网络透传，在与RNC对接的汇聚SDH节点处将E1转换成信道化的STM-1接口，这对现有传输网不用进行任何改造。

　　在以上3种透传方式中，第3种方式既不用新增ATM交换机，又可以节省RNC侧的端口，同时也避免了大量E1端口的落地，因此方式3是最好的选择。

　　3.2　方案2：采用MSTP来承载，当Node B采用IMA E1时

　　该种方案需要在传输网上进行IMA E1的终结功能，根据IMA E1在传输网络中终结的不同位置，可以细分为两种方式。

　　3.2.1　方式1：在接入层进行IMA E1的终结处理，然后经汇聚层透传至RNC

 

图5　方式1

　　如图5所示，该种方式要求接入层MSTP设备具有IMA E1的终结功能和STM-1 ATM的VP-Ring功能，汇聚后的IMA E1业务在3G传输层直接透传就可以通过STM-1（ATM）接口与RNC对接。

　　这种方式的优势是，可降低RNC的制造成本和维护成本，另外，在3G传输网的接入层可充分利用传输带宽资源。但由于Node B数量比较大，由于接入层的所有MSTP都要具有ATM（包括IMA）处理功能，这样，网络的整体建造成本就会显著增加。另外，由于接入层部分环网采用的是STM-1速率的MSTP设备，这样传输网无法携带其它的业务。

　　3.2.2　方式2：在汇聚层进行IMA E1的终结处理，然后透传至RNC

 

图6　方式2

　　如图6所示，该种方式在3G传输网的接入层透传，IMA E1的终结功能主要由汇聚层的MSTP设备来执行。此时可以降低RNC的制造成本和维护成本；同时由于在接入层，传统2G基站的SDH仍然可以使用，不需要额外的改造，因此，在汇聚层终结IMA E1是比较好的3G传输网络构建方案。

　　3.3　方案3：采用MSTP来承载，当Node B采用STM-1（ATM）时

 

图7　方式3

　　如图7所示，该种方案的一个优点是在3G业务迅速增长时系统升级方便，但由于Node B比较分散且数量较多，而且要求RNC需要提供大量的STM-1（ATM）接口，这样，3G网络的初期建设将会显著增加成本的投入，因此，该方案在3G传输网络建设的初期不宜推广，但在3G业务量很大的局部地域，可采用该种方式的组建方案作为补充。

4、总结

　　综上所述，当传输设备能很好的支持IMA及ATM功能时，为了节省传输带宽资源，在传输设备的汇聚层进行汇聚收敛方式最佳，即方案2的方式2是最合适的3G传输网络构建方案。

　　但由于目前大多传输设备不支持IMA E1功能（目前国内运营商采用的大多现网运行设备不支持IMA处理功能），因此需要运营商时刻关注各厂商设备的发展情况，在设备不支持的前提下，可暂时采用传输透传方式，即方案1的方式3，然后再随着厂商设备的研发推进，逐步优化到通过传输进行一定汇聚收敛的方式。