摘要：首先简要介绍了3G业务的特点，之后详细描述了3G接入传输网络的实现方案以及中兴通讯3G接入传输网络的技术演进思路。
关键词：WCDMA、3G接入传输、业务、QoS、全IP、RPR
一、 引言
　　3G WCDMA目前有四个版本，即R99、R4、R5和R6等。其中R99和R4版本标准已经成熟，而R5和R6版本正在制订之中，其最终目的是实现全IP的网络构架。
　　3G由核心网（CN）、UMTS陆地无线接入网（UTRAN）、用户设备（UE）三大部分组成。UTRAN可使用ATM和IP两种传送方式，基于ATM的UTRAN标准较成熟，相关产品已进入试用阶段；基于IP的UTRAN具有网络资源利用率高、节省运营成本、满足Internet和内联网的广泛使用引起的IP联网设备的降价要求、符合网络向全IP方向发展趋势等优点。
　　根据城域传送网的分层结构，3G传输网也按照接入层、汇聚层和核心层三层来划分。考虑到3G网络的结构（即分割为UTRAN和CN），同时兼顾到Node B、RNC、MSC（MGW）等设备节点的实际安装位置和数量等，可分配不同的3G业务节点到不同的传输层面中去。一般将RNC和MSC（MGW）/SGSN等一起归并到3G传输网的核心层；而Node B数量较大，且分布比较分散，这样可将3G业务从Node B到RNC之间的传输归并到3G传输网的接入层中。
二、 3G业务特点
1. 传输带宽需求大
　　3G可提供话音、数据、图像等多媒体业务，数据速率高达144 kbit/s～2 Mbit/s，终端多种多样，实现全球无缝连接。在目前已经商用化的WCDMA系统中，已经实现了384kbit/s的用户速率，这相对目前GPRS提供的用户速率而言（30～40kbit/s），速率提高了10倍左右。相应地，若按照相同比例考虑，则传送带宽要增大10倍左右。若从接口方面而言，基站到基站控制器之间提供的接口为可选的2Mbit/s和155Mbit/s，而传统的2G提供的都是2M接口。另外，对于3G网络应用而言，除了2M之外，还可提供N×2M的业务连接接口。因此，3G的引入对于传送网的带宽需求，相对2G或2.5G系统而言增加很多。
2.业务多样性
　　在3G业务中，除了传统的语音业务外，最主要的业务是数据类业务，如多媒体流、通用上网、消息类服务、定位服务和基于商务和个人的特有服务等等。由于数据类业务的突发性很强，这对于3G业务的传输网络提出了一些新的要求，即不但要求高带宽，而且要求高的带宽利用率和强大的多业务处理能力。这些特点表明，在3G传输网络的承载业务中，既要有严格保证业务质量的TDM方式，又要有充分利用带宽和传输效率的分组方式如ATM和FE/GE等。
3. 具有不同的QoS要求
　　从用户终端的角度来看，链路连接质量通常和链路连接中的延迟相关，因此链路连接延迟是区分3G业务QoS类别的主要属性，其他的主要因素是保证比特速率（带宽）和传输性质（均衡/非均衡）。
三、 3G接入传输网络实现方案
　　3G对于传输网络的影响主要有两个方面：一是具有多业务支持能力，传统的2G移动网络和传输网络基于电路交换；WCDMA R99/R4商用化版本目前采用ATM协议，3G网络的发展趋势是全IP化，因此在相当长的一段时间内，电路交换业务和分组业务将在网络中并存，需要传输网络在支持传统电路交换业务的同时，也同样能够支持日益增长的分组业务。另一方面具有良好的扩展性，随着3G技术的发展和业务的开展，可以预见移动数据业务的份额以及移动总业务量会有较大的增长，这需要传输网络具有在满足大容量传输的基础上，能够具有良好的可扩展性，以更好地保护原有网络投资。
　　在3G建设初期语音业务仍将是业务的主体，数据业务的应用将会逐渐增多，基站的业务量将不会太大，一般配置不会超过8/16个E1，这时业务的主体将会是以“会话类别”和“流类别”应用为主，对业务的延迟特性、比特速率有较严格的要求，因此保证业务传送的QoS要求需要作为传输网络建设的重点进行考虑。
　　从保证业务传送的QoS需要和网络建设成本上综合考虑，由于3G建网初期业务带宽需求不大，因此采用成熟技术，对业务进行透传方式，是传输网络建设的优选方案。
　　该方案是采用SDH对业务进行透传，可实现业务高质量传送，充分利用现有基站SDH设备，无需改造，可以实现低成本，快速建网；而且网络层次清晰，业务层与传输层分离，便于管理。

图1 3G UTRAN层传输透传方式组网示意图
　　如图1所示，NodB的IMA E1业务通过传输设备的E1接口接入到传输网中，使用VC-12承载透传到核心骨干节点的RNC处，可使用传输设备的E1接口直接与RNC的E1接口对接，这种方式组网应用简单，在RNC容量不大时优选采用。
　　在RNC处由于业务接入量大需要较多的E1接口，使RNC成本增加并带来电缆敷设施工问题。这时可以利用与RNC对接的传输汇聚层MSTP设备的VC-12时隙交叉配置功能，将通过透传的E1业务经VC-12时隙交叉配置到VC－4中，使用信道化STM-1接口与RNC连接，可大幅减少RNC的接口压力，降低组网成本。
　　另外， NodeB可以使用STM-1接口接入到传输网中，使用VC-4承载透传到核心骨干节点的RNC处，使用传输设备的STM-1接口直接与RNC的接口对接，这种方式组网应用简单，但是在传输网上需要占用较大的通道，当基站NodeB的业务容量较大时可以采用这种方式组网。
　　当基站业务量较大时，也可直接使用ATM STM-1接口接入到传输网络中，利用MSTP的ATM功能组建VP-RING，提供对接入的基站ATM业务的承载传送，这种方式避免了基站接入业务独占一个VC-4带宽，可以充分利用网络带宽资源，但需要将基站业务中ATM层连接在传输网络中进行配置，增加了传输网络的管理和配置难度，并且使网络的建设改造成本增加。
四、 中兴通讯3G接入传输网络技术的演进思路
　　如前所述，3G业务具有不同的QoS类别要求。从网络的角度来探讨QoS时，它还有其他几个影响因素：首先，延迟最小化（平均水平）要求有大量的网络资源，也要有足够的分配给连接的传输带宽。允许的延迟越长，平均需要的网络资源就越少。
　　另外一个问题就是比特流和信息包的缓冲，通过暂时存储网络中的信息流，可以最小化利用一些有价值的网络资源；但是如果允许在网络中延迟很长时间，缓冲信息的数量就会增加，这样就会出现延迟导致需要缓冲的资源急剧增加，从而使用户终端对网络质量感到不满，很容易退出服务。
　　影响网络资源和缓冲需求的一般因素是资金问题，也就是成本和投资。如图2所示，非常直观地显示了延迟随QoS需求的不同划分为不同的类别，非常好的和非常差的QoS事实上都是相对昂贵不太适宜的选择。

图2 网络成本和QoS分类
　　对成本的定义和对随之而来的平均QoS定义是3G网络建设的策略决策之一，对于在电路交换连接中的QoS类别划分是没有意义的，因此为了达到长期的成本最优化，提供的业务应该是分组交换，这也是目前从提供电路交换业务向提供分组交换业务演进的发展的主要原因。当前语音IP是电信业界关注的热点，就是由于它在传输带宽中可能带来的成本节约。
　　3G业务的特点是提供丰富的移动数据应用业务，HSDPA（高速下行分组接入）技术的使用为提供丰富的3G终端多媒体数据业务应用提供了良好的技术基础，会使3G业务中流类、交互类等业务大量增加，这时对于网络带宽的需求会较3G网络建设初期增长较多，如果继续使用业务透传方式，会导致较大幅度提升网络速率使网络建设成本太高，需要考虑使用新的技术手段既要保证业务传送的QoS又要综合考虑网络成本，实现网络建设的最优化。
　　由前所述，WCDMA R99/R4商用化版本目前采用ATM协议，在UTRAN中，需要重点关注的Iub接口用户业务层使用的是AAL2适配方式，对于AAL2适配业务使用实时可变比特率（rt－VBR）类别进行传输，这类业务需要网络提供保证带宽进行传送。
　　使用MSTP作为UTRAN层传输网络，根据业务QoS要求对低优先级的UBR等业务类别提供统计复用功能，可以提高网络带宽利用率，但需要改进Iub接口用户层数据业务适配为AAL5，这时通过MSTP传输网组建ATM VP-RING，通过nrt－VBR或UBR业务类别实现带宽共享和统计复用，可实现网络带宽的优化。但是，由于VP-RING没有公平接入机制，环上部分接入站点过度占用网络带宽，会使其他接入站点由于网络带宽不够而出现发送业务拥塞。因此，在3G演进发展中UTRAN层接口继续使用ATM方式会对3G网络建设带来不利影响。
　　R5版本定义了UTRAN层的业务接口向IP演进，实现全网的IP化。因此随着HSDPA技术的引入，数据多媒体业务的开展，UTRAN层接口应该优先考虑使用IP接口，这时基站带宽一般会达到几十兆。这时基站NodeB的接口形式继续使用2M已经不合适了，通常会使用FE接口。
　　中兴通讯通过综合考虑业务传送的QoS要求和传送网络建设的低成本要求，认为对UTRAN层基站NodeB业务的接入传送可以考虑引入RPR环，如图3所示，比如在接入层使用MSTP组建622M环，提供1×155M带宽兼容原有接入的PSTN或移动2G的TDM业务，并对业务提供通道保护。另外的3×155M带宽通过内嵌RPR环，提供双向约900M带宽的数据业务接入，并利用RPR环对业务提供保护。

图3 3G传输接入层引入RPR
　　这时，使用RPR特有的业务优先级分类功能提供业务传送的QoS保障，对接入的基站业务利用VLAN区分不同业务类型，高优先级的语音类业务连接和控制层数据连接使用RPR的A类业务配置，利用RPR的预留带宽和快速过环转发机制，保证业务传送的及时性，满足业务的低时延、保证比特率传送要求。对于普通的交互类等数据业务使用RPR的C类业务配置，由于该类业务具有突发性，利用RPR的公平机制，既可以使部分节点在网络带宽富余时可以过度占用网络带宽发送超配置带宽的业务，同时在网络忙时又可以保证每个节点都能够接入数据业务到网络上，实现网络带宽的弹性经济利用。
　　由于在接入层网络上通过RPR实现了基站数据业务的统计复用和带宽收敛，因此，在汇聚层传输层上只需要对接入的3G业务提供点到点的数据专线传送，提供可保障的传送带宽，这时可使用技术成熟的MSTP EOS透传功能实现，通过GE接口将接入层基站业务连接到RNC上。
　　使用MSTP的内嵌RPR功能构建3G接入层传输网络，既可以实现对原有网络TDM业务的兼容，同时又可以实现3G网络的平滑演进，对UTRAN层业务的传送提供QoS保障，并可以实现低成本建网。