在设计当今的蜂窝回程网络时,没有被广泛接受的蓝图或现成的解决方案。然而这关系着能否有效削减3G网络的整体构建成本。
回程是移动网络运行成本的主要部分,无论移动运营商拥有传输链路,还是从本地运营商租用线路,又或运营商为3G部署了专用传输链路,还是计划将多个移动网络集成到同一传输平台上。业界普遍同意的一个观点是:在传输部分总成本中的 40%~75%都可能是回程成本。考虑到巨大的回程运营成本和资本支出 (Opex 和 Capex),移动运营商需要谨慎地审查其网络基础设施投资计划。
此外,网络运营商必须同时支持不同的技术需求以及现有 2G/2.5G和 3G 业务的应用。从 2G 电路交换网络 (TDM) 向 3G 分组交换网络(ATM/IP)的移植面临着新的挑战。特别需要指出的是,移动网络运营商必须对选择的接入平台成本、适用性和可用性做出权衡,以满足预期的带宽容量增加要求,并降低语音和数据融合网络的复杂程度。
高效的回程设计
回程是指从无线小区站点向在骨干核心网络入口/出口点的边缘交换机传输语音和数据流量。总体来讲,此接入网络可以分为两个部分:从 Node B (在 3G 网络中) 或基站收发信台 (在 2G GSM/TDMA 网络中) 至汇集点;以及从此处至无线网络控制器 (3G) 或基站控制器 (2G)之间。另外还有第三个部分,即(MSC)移动交换中心之间的部分,这不是接入网络的组成部分,而是核心网络,回程的原理同样适用。
汇集是网络传输设计的基本部分,因为它允许更有效地使用传输带宽,并简化网络管理。一般来说,汇集是在来自多个无线小区站点的流量需要大量集中时发生,一般是在控制器站点和 MSC 间进行。然而,随着 3G 网络的广泛部署,以及新型宽带无线业务种类的增加,回程链路的数量也将呈指数级增长,使传输网络前端的上游汇集变得极具吸引力。
因此,部署汇集设备为中型甚至小型覆盖区域服务具有合理的商业原因。在远程接入点 (POP) 安放交换机具有多方面的好处,尤其是在链路的密度较高,交换设备每端口的价格证明 Capex 投资合理的情况下更是如此。
任意传输网络的回程设计
选择回程技术和网络接口的移动运营商必须尽力预见到哪个接入网络最能满足其当前和将来的要求。最容易的决策是构建并行的网络。这并不像想像的那样简单,因为蜂窝网络设备供应商提供的网络设备接入技术的嵌入式特性(如行业标准定义)必须考虑在内,而且可用的回程技术和相关服务也必须考虑。为每种移动网络采用专用的传输网络可能要支付昂贵的成本,而且将基于TDM的GSM流量和基于 ATM或IP的分组流量集成到单个回程链路中的效率低下。
那么,融合回程接入网络解决方案在技术上是否可行、经济且可用?我们将从四种最普遍的网络结构来分析其可以适用的回程设计思路。
基于PDH/SDH传输网络的回程
长期以来,基于 TDM 的网络(PDH /SDH)一直被作为蜂窝业务的标准传输平台。
PDH/SDH 经过优化,能够以最高的运行时间、最低的延迟和有保障的业务连续性来处理大量的语音电路。利用现有基于 TDM 的网络实现蜂窝回程在很大程度上保护运营商对专有网络的投资。除了能够传输原有的 TDM 业务流之外,基于 TDM 的网络还适用于 ATM 业务。因此,可以采用相同的 TDM 传输基础设施实现向 3G 的移植。
但SDH 也有其缺陷。UMTS 和其他3G 技术采用统计 ATM 技术,该技术提供了固有的服务分化机制。TDM 在支持不同的业务类型方面缺乏灵活性。此外,每个电路都要求专门的时隙,这样可能会增加运营成本,而ATM 统计链路处理能力可以避免。另外,尽管现有的 PDH 或 SDH 设备可轻松地支持 Node B 的 ATM 接口,但对于 IP/以太网却难以实现。除这些限制之外,如果多个业务流能够适当的汇集,基于 TDM 的网络可以显著节约成本。
流量的汇集也可以采用专用的 ATM 设备实现。从多个 2G 和 3G 无线站点汇集的流量通过 SDH 传输网络在 VC-4 容器中传输。尽管这涉及到基于 TDM 的传输平台和组合的业务流 (ATM 和 TDM),但专用 ATM 汇集器可使移动运营商从 ATM 固有的服务质量 (QoS) 和传输网络中的端到端流量工程机制(从汇集点到汇集点)中受益。这是一个非常重要的优点,因为传输网络一般是向另一个运营商租用。ATM 的吞吐量也较高。通过汇集远程站点的流量,可以对可变速率业务流进行统计流量处理。
基于 ATM 传输网络的回程
ATM 可能是 3G 时代的终极蜂窝回程技术。该协议可用于多种移动网络的多种技术,可凭借 ATM 内置的 QoS 能力高效地处理不同的业务类型,同时提供了业务优先级、服务分化和流量工程能力。例如,ATM 为移动运营商提供了采用 CBR (恒定比特率)以固定资源传输语音和视频流的能力,同时,自适应业务流可以采用 VBR (可变比特率)处理,例如上网或收发消息。
2G 和 3G 业务的集成可通过基于小区的网络实现,ATM 还可以支持未来的基于分组的移动接入网络,因为 ATM 可以通过其核心有效地映射IP/以太网。
无论是否部署 ATM 网络,移动运营商都可以采用其强大的流量处理功能立即受益。然而,基于 ATM 部署新的基础设施是另外一个问题,因为交换设备的高成本可能会降低 Opex。流量汇集对于降低 ATM 网络的 Opex 和 Capex 也起着重要的作用。
比ATM 交换机体积更小、成本更低的专用汇集设备可安装在远程 POP节点,或者在无线站点中共存。这样可最大限度减少物理链路的数量,而且统计多路复用有助于降低网络运行费用。用 ATM 交换机上的高速模块取代低速端口还可以降低 Capex。最后,高效的端到端管理工具有助于提高网络性能和无故障运行时间。
基于 DSL 链路的回程
ATM 网络经常在最后一公里由 DSL 网络作为补充,方法是通过基于具有 SHDSL (对称高速DSL)线路卡的 DSLAM 接入网络。许多服务提供商都希望采用这一常用的基础设施降低最后一公里回程成本。类似调制解调器的智能化集成接入设备 (IAD) 可以通过铜缆连接基于 TDM 的 GSM BTS 或基于分组的 Node B 与 DSLAM,来自 DSLAM 的流量通过隧道传输给 ATM 传输网络,TDM IAD 和 ATM IAD 都提供了 ATM QoS 能力,以监控和控制最后一公里的流量。
基于分组交换网络 (PSN) 的回程
分组交换网络用于蜂窝回程有什么好处呢?那些寻求可适应未来需求解决方案的移动网络规划人员可以更好地了解分组交换选项。首先,许多移动设备供应商已经开始设计具有以太网接口的无线接入设备。其次,城域以太网传输网络正在迅速发展。因此,向分组网络环境发展以满足 3G 数据集中型服务要求已经成为明显的趋势。在这样的环境中,重要的挑战是如何处理原有的语音和数据业务。换句话说,基于 2G TDM 和 3G ATM 设备的业务如何通过以太网/IP 骨干网传输?
通过实施 TDMoIP和 TDMoMPLS 技术,TDM 可以通过以太网/IP/MPLS 传输。这些协议通过 PSN 承载 TDM 电路,主要是语音连接。PSN 解决方案尤其适用于蜂窝回程,因为它对于底层的流量透明。与要求传输信令的 VoIP 不同,TDMoIP 和 TDMoMPLS 在统计分组网络中提供了传输隧道,而不会造成失真。
总而言之,通过采用 TDMoIP 技术,移动网络运营商可以汇集来自 GSM 基站的流量,并将其通过分组交换网络与 BSC 连接。运营商借此可以降低以太网/IP 传输的成本,并可通过实施满足未来要求的基础设施而降低成本。这种解决方案已经被用于通过基于分组的卫星和微波介质移动通信。