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3G移動基站回傳:MSTP將會向PTN演進

2012-10-23 來源:通信產(chǎn)業(yè)報 字號:

3G興起,圍繞3G基站回傳話題成業(yè)界討論熱點,中移動是基站最多的運營商,又肩負打造TD-SCDMA的歷史重任。本文在介紹了中移動面向2G無線通信系統(tǒng)的基站回傳網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,給出了TD-SCDMA在承載傳送方面來自IPRAN和TD-SCDMA的空口同步的新需求,細致解析了3G基站回傳需求和技術(shù)定位,提出了以PTN為核心實現(xiàn)基站回傳的解決方案,并對MSTP向PTN的演進策略、PTN同步解決方案和PTN的應(yīng)用策略進行了探討分析。

中移動2G基站回傳現(xiàn)狀:MSTP為主

移動通信業(yè)務(wù)一直以來都是運營商業(yè)務(wù)發(fā)展的重點,基站的無線回程(MobileBackhualing)的傳輸承載網(wǎng)絡(luò)對于移動業(yè)務(wù)起著重要的支撐和保障作用。

目前在2G/2.xG移動通信網(wǎng)(GSM/GPRS/EDGE)中,中國移動為基站回傳的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供承載的主要是基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺——MSTP技術(shù)。其中,BTS基站一般使用2M的TDM接口,基站控制器BSC為2M或STM-1的TDM接口,MSC/GMSC則提供STM-N或2M的TDM接口,SGSN/GGSN提供STM-N的POS接口。對于局間中繼業(yè)務(wù),各節(jié)點業(yè)務(wù)量較大,業(yè)務(wù)顆粒一般為2M、155M、622M或FE/GE;對于BTS到BSC間業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流向集中,各節(jié)點業(yè)務(wù)量小,業(yè)務(wù)顆粒主要為2M。

中國移動承載2G/2.xG基站回傳業(yè)務(wù)的城域傳送網(wǎng)在邏輯上可以分為三個層次:核心層、匯聚層和接入層,如圖1所示。主干節(jié)點由交換局、關(guān)口局、長途局、數(shù)據(jù)中心節(jié)點組成,形成核心層;一般采用城域WDM或10G/2.5G的SDH設(shè)備組建環(huán)網(wǎng)(個別地區(qū)采用網(wǎng)狀網(wǎng))。匯聚節(jié)點由重要局站、數(shù)據(jù)匯聚點組成,形成匯聚層;以2.5G的SDH/MSTP設(shè)備為主,輔以少量的622M/155M的SDH/MSTP設(shè)備,組建環(huán)網(wǎng)(采用復(fù)用段保護方式),環(huán)上節(jié)點個數(shù)一般為3~6個。接入節(jié)點由基站、社區(qū)寬帶網(wǎng)業(yè)務(wù)及其他業(yè)務(wù)接入點組成,形成接入層;主要采用622M/155M的SDH/MSTP設(shè)備,輔以PDH、微波、3.5G或其他無線接入技術(shù),主要組環(huán)網(wǎng)(一般采用通道保護方式),根據(jù)接入光纜路由也可采用星型、樹型或鏈型結(jié)構(gòu),目前MSTP環(huán)節(jié)點個數(shù)一般為6~15,個別地區(qū)可達到50個以上。

在過去,SDH以其可靠的傳送承載能力、靈活的分插復(fù)用技術(shù)、強大的保護恢復(fù)功能、運營級的維護管理能力在中國移動塑造“精品網(wǎng)絡(luò)”的過程中發(fā)揮了強有力的后盾作用。然而,MSTP的分組處理或IP化程度不夠“徹底”,其IP化主要體現(xiàn)在用戶接口(即表層分組化),內(nèi)核卻仍然是電路交換(即內(nèi)核電路化)。這就使得MSTP在承載IP分組業(yè)務(wù)時效率較低,并且無法適應(yīng)以大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的3G和全業(yè)務(wù)時代的需要。隨著TDM業(yè)務(wù)的相對萎縮及“全IP環(huán)境”的逐漸成熟,傳送設(shè)備需要由現(xiàn)有“以TDM電路交換為內(nèi)核”向“以IP分組交換為內(nèi)核”演進。

移動3G基站回傳的新挑戰(zhàn)

3G基站回傳的IP化傳送需求

移動3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也是為了滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用日益增長的帶寬需求,無論是TD-SCDMA,還是WCDMA,3G系統(tǒng)都是為移動多媒體通信而設(shè)計的。各種業(yè)務(wù)都向IP化方向發(fā)展,同時新型業(yè)務(wù)也都是建立在IP基礎(chǔ)上的,3G網(wǎng)絡(luò)也不例外。

在移動通信領(lǐng)域,兩個主要的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP和3GPP2都將第三代移動通信發(fā)展思路設(shè)定為全IP化架構(gòu)。ITU認為,可以將IMT-2000重新定義為IMT-Internet Mobile/Multi media Telecommunications即“互聯(lián)網(wǎng)移動/多媒體通信”。

在3G世界里,移動電話是個人的移動信息工具,是滿足用戶個性化需求的信息助手,用戶可根據(jù)自己的需要自主選擇信息、應(yīng)用和服務(wù)內(nèi)容。3G網(wǎng)絡(luò)大大拓展了用戶通信方式,為用戶提供了更豐富的業(yè)務(wù)選擇。如表1所示是3GPP定義的3G網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)性能指標(biāo),可見語音、視頻、多媒體業(yè)務(wù)對時延、抖動和丟包率都有嚴格的要求。由于3G網(wǎng)絡(luò)能夠提供的業(yè)務(wù)種類非常豐富,而且以多媒體業(yè)務(wù)為主,這必將打破移動運營商收入主要來源于語音業(yè)務(wù)的局面,視頻電話、寬帶數(shù)據(jù)和信息助手等業(yè)務(wù),必將成為移動運營商新的收入增長點。

基于IP的多業(yè)務(wù)應(yīng)用是未來發(fā)展的主流,對于固定、移動、商業(yè)不同業(yè)務(wù)的應(yīng)用其帶寬、安全隔離、傳送QoS要求也各有所不同。3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)使得承載和傳送層面面臨業(yè)務(wù)類型由TDM為主向以IP/ETH分組為主轉(zhuǎn)變,業(yè)務(wù)接口由E1向FE變化,業(yè)務(wù)粒度由2M向10M/100M發(fā)展等挑戰(zhàn)。有電信專家預(yù)計在未來5~10年內(nèi)固定用戶帶寬需求下行接入帶寬可達20~30Mbit/s,上行接入帶寬可達4~8Mbit/s,而移動通信系統(tǒng)每基站的帶寬需求也將達到30M~100Mbit/s。

目前3G/B3G、移動+互聯(lián)以及全IP趨勢的發(fā)展都對基站回傳的承載和傳送網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求,IP化的業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出帶寬突發(fā)性、很高的峰均值比等特點,傳統(tǒng)基于電路交換的MSTP傳送網(wǎng)以剛性管道為特點,不能很好地滿足這些分組業(yè)務(wù)的傳送需求,如何構(gòu)建一個能承載多種新舊業(yè)務(wù)、易于擴展、可靠、且低OPEX和CAPEX的城域網(wǎng)是電信運營商要認真考慮的問題。

3G基站的定時同步新需求

TD-SCDMA的同步需求主要有系統(tǒng)同步、物理幀同步和載波頻率的同步。

系統(tǒng)同步主要是要實現(xiàn)基站和終端的幀同步,以及接入網(wǎng)設(shè)備RNC和NodeB的節(jié)點同步,是通過各個網(wǎng)元通過PP2S或1PPS時刻獲取原子時,通過原子時計算SFN來最終實現(xiàn)的。

TD的物理層幀同步原理是NodeB通過獲取授時系統(tǒng)1PPS相位、通過本地高穩(wěn)晶振產(chǎn)生與1PPS無相差的5ms子幀時刻(觀測點為天線口),實現(xiàn)空口同步。

TD的載波頻率同步原理是各個網(wǎng)元的時頻單元在相同時頻產(chǎn)生算法通過授時系統(tǒng)得到1PPS長期穩(wěn)定度高于1×10-10;NodeB通過獲取授時系統(tǒng)1PPS長期穩(wěn)定度高,來調(diào)整本地高穩(wěn)晶振,使本地高穩(wěn)晶振滿足±0.05ppm;傳輸網(wǎng)絡(luò)頻率精度滿足ITU-G相應(yīng)STM-1或E1/T1相關(guān)規(guī)范,NodeB的載波頻率穩(wěn)定度滿足±0.05ppm,就可滿足終端250km/h的移動速度。

TD-SCDMA支持同頻組網(wǎng),前提是時隙必須對齊。如果相鄰NodeB之間空口不同步,會產(chǎn)生時隙間干擾和上下行時隙干擾。時隙干擾是指前一個時隙的信號落在下一個時隙中,破壞了這兩個時隙內(nèi)的正交碼的正交性,使這兩個時隙內(nèi)的基站或手機都無法正常解調(diào)。上下行時隙干擾是指一個基站發(fā)射的信號直接對另一個基站的接收造成強大的干擾,嚴重影響第二個基站的正常接收。

TD-SCDMA基站的時間同步需求描述見技術(shù)規(guī)范3GPPTR25.836,要求提供NodeB的物理層(碼、幀、時隙)同步,保證所有NodeB同時發(fā)送同時接收,相位精度為<1.5us;提供NodeB的SFN同步,現(xiàn)在的TD系統(tǒng)要求做到所有NodeB的SFN同步,SFN=(time*100)mod4096;其中time為從1980.1.600:00:00開始計數(shù)的秒時間,SFN號每隔1024秒循環(huán)一遍;提供TOD信息(年月日時分秒);提供1pps,通過鎖相技術(shù)使NodeB保證輸出頻率穩(wěn)定度高于5×10-8。即要求:TD-SCDMA基站要求頻率準(zhǔn)確度滿足±50ppb,同時要求相鄰基站間時間相位誤差小于3ms。

作者:徐榮

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