电信2G/3GRAN承载传送解决方案

　　背景

　　随着中国移动在国内正式启动TD-SCDMA的试商用，3G的发展进程在中国翻开了全新的一页。从预期中的电信重组和3G发牌看，未来的各大运营商都将走向固网、移动、数据等全业务的经营模式，电信市场的全面竞争将真正展开，而其中的移动业务无疑将成为各运营商争夺客户和提高收益的主战场。

　　3G带来的显著变化，就是移动网络中数据业务的流量比重将快速地、大幅度地增加，并大大超过传统的语音业务而占据主体地位，最终随着2G/3G语音业务的IP化，AllIP将是大势所趋。承载网的IP化可以减少网络层次、降低网络处理复杂度，增强网络扩展灵活性和降低网络管理复杂度;同时便于推出IP和移动性相结合的各类新业务，保持网络的可持续发展性。

　　目前移动网络的核心层已经或正在实现IP化，相应的承载解决方案业界已基本取得共识，那就是IPover DWDM/OTN。而面对接入层2G/3G基站IP化需求，近期、中远期如何规划部署RAN承载网(即基站到基站控制器之间的网络)，成为大家最为关注和积极探讨的问题。

　　2G/3GRAN承载需求

　　目前WCDMA/TD-SCDMA定义的3G系统主要有R99，R4，R5和R6等版本，在不同的技术发展阶段采用了不同的承载技术，包括TDM、ATM、IP等。由于3G网络主要是针对大量的数据业务而设计的，数据业务不断发展导致了网络流量快速增长。2G时代1个基站所需带宽一般是1～2个E1;R99/R4版本的3G基站需要2～7个E1;到了HSDPA应用阶段，1个基站即需要5～24个E1带宽，而HSDPA+阶段更将需要40个E1以上的带宽，由此承载网络势必要不断进行扩容。此外，数据业务的流量流向还具有不确定性，原有基于TDM的网络难以承担业务增长和突发对网络形成的压力，扩容成本的上升超过了收益的增长，TDM技术已不适合作为3G业务承载的一个高效可靠的平台，而必须寻找一种成本更低的解决方案。

　　对于将来统一的IPRAN来说，其承载解决方案主要的关注点包括：支持业务端到端的连接;汇聚和带宽的统计复用;业务感知和QoS保证;电信级的保护/恢复机制;时钟信息的传递;网络的互联互通;更低的CapEx和OpEx以提升网络盈利能力，保护用户投资。

　　另一方面，TDM的业务颗粒将会长期存在，承载网将在很长一段时间内面临移动的多制式和多种设备混合组网的情况。在这样的背景下，近阶段承载网的解决方案必须考虑业务兼容和逐步演进的需要。

　　几种可选的方案比较

　　在语音业务为主，兼有少量数据业务(2G和3G早期)的应用中，MSTP仍是最佳的承载网解决方案。而当HSPA和FMC规模应用，接入网络中的数据业务明显占据主流后，分组传送技术(PTN)将是这个时期的有效承载解决方案。但以当前业界进展来看，PTN技术尚处于多种技术并存的时期，存在多个技术阵营的博弈，具有技术选择风险。PTN的产业标准化还显得较为滞后，产业链不成熟，产品仅具有PTN的子集特性，不能完全满足IPRAN应用场景需求。此外，通过产品成本与性能、网络演进等多方面的综合分析来判断，PTN产品在IP RAN场景下相对经济地实现大规模商用仍需两年时间。那么，在采用PTN之前传送网络将有两年左右的过渡期。这段时期可供选择的传送技术包括：MSTP的EoS和RPR、传统以太交换设备以及纯RPR设备。

　　首先看EoS承载方案，其优点是实现简单，效率高，带宽保证能力非常适合大客户专线接入;然而它的缺点也是明显的：SDH的刚性承载管道导致其带宽统计复用效率低，数据交换能力有限，仅适合以TDM业务为主加少量数据业务的应用场景。

　　再看Ethernet承载方案，虽然其天然的适合承载IP业务，然而其QoS能力较差，网络保护能力不完善，不支持50ms电信级保护，这使其不大适合规模应用与组网。

　　对于纯RPR承载方案来说，语音业务必须通过TDM仿真，在现阶段语音业务仍占据主流的情况下显然不太适合;此外，纯RPR方案也不便于提供时钟，难以统一网管，其组网拓扑亦受限，不能实现网络的平滑演进。

　　可见以上三种方案均不是适宜的IPRAN过渡解决方案。那么，更好的选择是什么呢?我们的答案是MSTP内嵌RPR。

　　MSTP内嵌RPR解决方案

　　弹性分组环(RPR)是一种链路层的媒介访问控制(MAC)技术，RPR可以使用以太网和SDH/SONET作为物理层;当采用SDH为物理层时，RPR可以与SDH网络无缝连接，这就是MSTP内嵌RPR。内嵌RPR的MSTP很好地解决了TDM和数据业务传输的矛盾，同时实现TDM和Packet业务的ADM。MSTP内嵌RPR技术可充分利用现网设备资源，降低网络建设成本，满足移动业务发展需求。其显见的优势包括：

　　(1)带宽利用率高，可达到EoS的2-5倍，实现带宽增值;

　　RPR环在目的节点对帧进行剥离，环的不同部分可以同时工作，从而提高了带宽利用效率。RPR作为改进的以太网二层协议，天生具备了适应以太网业务的统计复用功能，在保证网络性能的同时，实现网络带宽的高效利用。

　　(2)完善的业务感知能力，对实时性业务非实时性业务提供差异化服务

　　内嵌RPR全面支持A0/A1/B/C类业务，可以提供端到端的QoS保证;可以对各类业务分别根据其对应时延、抖动、带宽的需求，提供差异化的承载服务。而更重要的是，RPR严格的QoS保证、动态获取和释放带宽的特性，使得保护并没有带来网络带宽的冗余。

　　(3)具备快速的业务提供能力，网络规划、配置简单

　　RPR支持真正分布式的访问控制，新增业务只需要配置源和宿节点，不需要逐节点和逐电路的配置，极大地简化了业务配置和业务升级;支持自动拓扑发现，节点的热插拔，能够根据最逗路径进行环选择，也可根据需要手动进行环选择。

　　(4)RPR环带宽可灵活指配，实现业务的带宽弹性

　　RPR采用公平算法，可以按照站点权重给非保证类业务分配带宽。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。

　　(5)具备电信级保护能力，支持50ms保护倒换，提高网络的可靠性

　　内嵌RPR解决方案提供了多层次的、高效完善的保护机制。通过每层之间的协调能实现更为优化的保护措施，同时提高网络资源利用率。图1示出了这种完整的保护层次关系。

　　(6)兼容语音、数据、视频业务的需求

　　内嵌RPR具有完善的兼容性。语音业务可通过传统SDH承载，数据业务通过RPR承载，分路传送，减少突发性数据业务对语音业务的冲击，同时网络管理更加简便，实现网络的平滑演进。

　　中兴通讯对内嵌RPR的深化

　　中兴通讯在深入理解和研究的基础上，对MSTP内嵌RPR作出了多项功能创新，极大丰富了内嵌RPR的内涵，提升了其应用能力。

　　专利技术“跨环业务转接”：

　　RPR原来受技术本身所限，只能单独组环，不能实现跨环和环带链等复杂组网，应用场景有所限制。中兴通讯的两个专利技术突破了这种限制，使得RPR的组网变得非常灵活。

　　逻辑子网保护专利技术：可以将一个物理环划分为需要的逻辑环。如两个相交环可以分别组成两个独立的RPR环，还可以跨环划分为一个RPR逻辑环，这就使内嵌RPR的应用变得非常灵活。

　　RPR集成EoS专利技术：可以打破单环的限制，实现环带链、相交环、相切环等复杂的拓扑结构，更好的适应现有的网络。

　　成熟的RPR保护：

　　中兴通讯RPR保护突破了SDHMSP环保护16个节点的限制，例如青藏铁路已采用的RPR环保护，环上节点多达23个。另外，独有的Wrap/Steer保护统一机制，避免了环上保护类型不统一造成保护失败，还有效避免了人工配置可能的错误。

　　专利技术“静态业务配置”：

　　配置了静态目的站点的业务按静态地址发送，无需进行MAC转发学习，避免了业务的广播浪费带宽，同时实现对业务的安全传送。

　　专利技术“人工环选择”，实现环上业务流量的合理调度

　　中兴通讯内嵌RPR除了自动环选择外，还支持人工环选择功能，增强了可控性和灵活性，避免了最短路径环选择的弊端，实现环上业务流量的合理调度，提高了环网带宽利用率。

　　面向3G的内嵌RPR应用

　　内嵌RPR方案可以和未来PTN方案有机融合，平滑升级，保护投资。

　　(1)组网方案

　　2G时期和3G建设初期，数据业务量较少，在接入层可以直接使用MSTPEoS组网，而只在汇聚层有较大数据流量时采用RPR技术提高带宽利用率;随着3G业务的发展，接入层的数据流量必将逐步增大，此时可在接入层考虑引入RPR技术。例如，在接入层使用MSTP组建622M的环网，每个接入环以接入6～8个基站为宜，提供1×155M带宽兼容原接入的2G的2M业务，并对业务提供基于VC-12的低阶通道保护;另外的3×155M带宽组建内嵌RPR环，可以提供高效的统计复用能力，并利用RPR环的保护机制对3G数据业务提供完备的保护。同样在汇聚层，也可以通过中兴通讯内嵌RPR的多种方式，汇集接入层基站数据业务。经过IP汇聚后的基站业务，再通过FE或GE透传到基站控制器;而E1业务则通过SDH通道，最后汇集到RNC。

　　(2)特点分析

　　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，高优先级的语音类业务连接和控制层数据连接使用A类业务配置，利用RPR环预留带宽和快速过环转发机制，满足业务的低时延、保证比特率传送要求。对于普通的数据业务使用C类业务配置，由于该类业务的突发性特点，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，实现网络带宽的弹性经济利用。

　　由于在接入网络上通过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、核心层传输网络上只需提供点到点的数据专线传送和保障带宽，这可以使用技术成熟的EoS透传功能实现，通过FE/GE接口将接入层基站业务连接到RNC上。

　　(3)平滑演进

　　MSTP内嵌RPR可以实现向PTN的平滑演进，除了实现业务(TDM和Packet)的互通外，还支持时钟和网管的互通;并且，T-MPLS支持将SDH的EoS/RPR通道与T-MPLS的TMP通道等同处理，在一个子网连接中互操作，实现整网QoS保障服务。这种过渡方式可以最大限度保护投资，降低新技术选择风险，实现网络的平滑演进。

　　小结

　　从电信业务需求和通信网技术的发展来看，IP化趋势已势不可挡;在新一代的ALLIP承载技术PTN完全成熟以前，基于MSTP的内嵌RPR成为承载网过渡期最理想的解决方案。中兴通讯全面深化了内嵌RPR，极大提升了其功能特性，丰富了其应用方式，使得内嵌RPR完全满足当前和今后一段时期的运营需求。日前中兴通讯参加了“中移面向3G全业务的城域传送网发展策略研究----内嵌RPR解决方案”的测试，本次测试是国内实验室第一次采用内嵌RPR承载TD业务，获得了良好效果，为中国移动面向3G全业务的城域传送网内嵌RPR解决方案提供了实验依据。可以预期，MSTP内嵌RPR解决方案将是最近一段时期各运营商重点考虑和加以部署的3G承载过渡方案，它将在电信业务全面迈向ALL IP时代的进程上扮演重要的、不可或缺的角色。