在当前主流的三大3g移动标准中,中国联通拥有gsm和cdma两张全国的移动运营网络,有必要对这两张网络向3g演进过程中的无线、交换、数据等涉及的技术问题和演进方向进行深入细致的研究和探讨。本文立足于面向3g数据承载网所面对的挑战和技术问题进行尝试性地探讨,希望与业内和联通同仁分享。

一、 wcdma与cdma2000 ev-do的技术框架

中国联通目前拥有gsm和cdma两种制式的网络,从技术演进策略来看,3g的技术选择将存在wcdma和cdma ev-do两种演进趋势。
1、wcdma的总体技术框架(r99版):wcdma系统是imt-2000家族的一员,它由cn(核心网)、utran(umts陆地无线接入网)和ue(用户装置)组成。utran 和ue采用wcdma无线接入技术,cn与utran的接口定义为iu接口,utran与ue的接口定义为uu接口。目前,wcdma系统标准的r99版本已经基本稳定,其r4、r5和r6版本还在紧锣密鼓的制订中。
2、cdma2000 ev-do的技术框架(联通hrpd系统参考模型):随着移动通信技术的发展,中国联通cdma数字蜂窝移动通信网络不断升级,从第一阶段的is95a增强型网络升级到第二阶段的cdma 1x网络。下一步,网络将升级到中国联通800mhz cdma 增强型1x数字蜂窝移动通信网(以下简称“中国联通cdma 增强型1x网络”),中国联通cdma 增强型1x网络包括cdma 1x网和高速分组数据hrpd网。wWw.11665.cOM网络分为核心网和无线接入网两个层面,其中核心网分为1x的电路域和分组域;接入网分为1x无线接入部分和hrpd无线接入两部分。

二、 联通3g对数据承载网技术与业务需求

总体要求
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;
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能够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;
业务收敛汇聚能力:3g业务的带宽需求主要来源于移动数据业务,数据业务具有流量不确定和突发等特性,因此3g传输网络应该具备业务的收敛汇聚能力,以保证有效利用传输网的带宽,节省网络建设的投资;
网络可靠性:3g业务包括移动数据业务和话音业务,可靠性要求高于一般的数据网络,因此3g传输网络必须具有电信级的保护能力,提供较高的可靠性;
可管理性:随着3g业务的开展和网络的广覆盖,3g传输网络将逐渐演进为庞大的多业务传送网络,良好的管理能力将有效节约网络的运营维护成本。

无线接入的带宽需求
wcdma制式下,iub作为node b到rnc的业务接口,接口类型包括 e1、n×e1 ima、stm-1(承载atm)等几种;r5以后版本可能直接为fe接口。按照话务预测模型,node b对应iub接口总的带宽为w= ncell×(nuser×ev×6.22k+nuser×ecs×64k+nuser×vps)×(1+osig+oo&m)×(1+q)/(1/y)
其中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;
nuser为小区内的放号用户数;
ev为每用户话音爱尔兰数
ecs为每用户可视电话爱尔兰数
vps为每用户平均数据速率
osig为控制信令的开销,取10%
oo&m为逻辑和物理操作维护等的开销,取5%
q为atm传输产生的开销,10%
y为负荷因子,取80%
其中12.2k话音业务的带宽,假设60%的激活因子,说话过程中假设10%处于静默状态,需要传递sid帧,可以得出带宽为6.22k
根据业务经验预测模型,可以推算出基于r99版本下,3g建设初期、中期和远期node b对应的iub带宽分别对应为:1-4e1(初期)、1-8e1(中期)、1-12e1(远期)。
cdma ev-do制式下,cdma网bts-bsc之间业务和信令的abis接口,语音采用pcm格式e1接口、数据采用ima e1方式传送,但不同厂商在具体实现方式仍存在差异。在bsc侧,有些厂商仅支持atm e1的电接口模式;有些厂商支持atm e1电口和atm stm-1光接口两种方式,同时支持atm 的ima n*e1的接入模式。在接入带宽的预测模型上,各厂家模型也各不相同。下面以三星公司设备为例,ev-do基站对应e1数量计算方式如下:
ev-do单载波单扇区物理层吞吐量:840kbps(samsung仿真)
每扇区rlp层吞吐量:840kbps*0.8=670kbps
e1 电路中rlp层最大传输能力:1.3mbps(去除e1的信令通道开销、
atm信元开销、oo&m维护管理等开销)
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,cdma ev-do无线接入部分对传送网的需求一般情况为2个e1到5个e1,如果再考虑现网cdma 1x的覆盖对传送网的需求为1个e1到3个e1的情况,二者合计为3个e1—8个e1。

由此得到wcdma和cdma2000两种制式下,无线接入部分的带宽需求,同时考虑联通cdma ev-do与今后wcdma共站与不共站的情况如表1所示。

* 核心网的带宽需求
在核心网的功能划分上,无论是wcdma还是cdma ev-do均采用了分组域与电路域分离的模式。其中:
wcdma技术体系下,由于rnc朝大容量趋势发展,中等城市只需设置1~2个rnc,并常常与msc位于同一机房,在传送网组网时可将rnc和msc统一规划到骨干层;骨干层承担rnc、msc、gmsc、sgsn、ggsn间的传送。其中,iu-cs作为rnc到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; iu-ps作为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; iur作为rnc之间的接口,接口类型为e1 /stm-1; g作为包括msc、vlr、hlr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。
cdma ev-do技术体系下,不同厂商在核心网设备的设计上有不同的考虑,有的厂商bsc朝着大容量的方向发展,如朗讯公司;有的厂商则通过采用小容量bsc可堆叠扩容的方式设计,如三星公司。在核心分组域中bsc-pcf之间信令和业务a8/a9接口采用atm155m(bsc和pcf往往同一套设备)、pcf-pdsn之间a10/a11接口采用fe/ge接口类型。