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TD-SCDMA网络IP化解决方案
  • 方案名称:《 TD-SCDMA网络IP化解决方案 》
  • 方案类型:宽带无线
  • 公司名称:新邮通信设备有限公司
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1、前言

随着无线技术的发展,网联网技术、三网融合的推进,越来越多的固定数据业务将移植到移动互联网上,而iPhone、iPad、智能终端等用户数的巨增,更是推动了移动互联网应用的普及,带来了用户对无线资源需求的不断升级。通过引入HSPA、HSPA+等技术,TD-SCDMA空口的传输速率也有成倍增加,下行速率从R99的384 kbit/s到HSPDA的2.8 Mbit/s,而TD-LTE的下行速率高达100 Mbit/s,都在从不同的角度来满足用户的需求和保证客户的感受,而基于2 Mbit/s的传输带宽和固定的承载颗粒已无法满足无线数据业务的大带宽和多样化的需求。同时由于数据业务占用了过多的传输带宽,而其在线时间长,低速率业务比重大,不同业务对时延、QoS要求不同等特性,也对网络的有效利用造成了麻烦,对于运营商而言,如何提高传输效率,降低单比特成本,尽可能适应不同业务的特性就成为亟待解决的问题。提高移动网络数据业务承载能力,改善客户的业务体验,降低建网成本等,就成为RAN IP化所要达到的目标。

2、IP化解决方案

从R4版本开始,通过引入软交换技术实现了核心网IP化,在传输侧,统一的IP接入可以实现传送资源的共享提供高质量、高性能的业务。对于TD-SCDMA网络,HSDPA等增强技术的引入以及多媒体业务的快速增长,则对传输带宽提出了更高的要求,IP网络传输效率高、扩展性好,能够为多业务提供更高的带宽,并且支持不同QoS,更加适用于TD-SCDMA移动互联网的承载。整个移动网络的IP架构可分为核心网、传送网和接入网侧,本文主要介绍接入网侧的IP化,重点是实现承载网络的IP化。在R5/R6 版本的UTRAN中可采用IP网络,所有NodeB和RNC设备通过IP边缘路由器与该IP网络连接,NodeB、RNC、CN之间接口(Iub、Iu-CS、Iu-PS、Iur-g+)的信令和数据都通过IP网络传送,无论采用哪种组网方式,都需要RAN中各网元设备IP化的支持。

目前TD-SCDMA网络已经实现了Iu-PS接口IP化,考虑到不同地域的网络建设阶段不同,Iub和Iu-CS将会逐步实现IP化,Iub和Iu-CS接口的IP化需要考虑到现网的平滑过渡,即在现有的网络设备上充分利旧,保护现有投资,且要易维护升级。

Iub接口IP化:对于IP化改造区域,无线侧设备NodeB和RNC首先需要具备IP接口,可以通过软件进行承载参数灵活配置,同时承载网也需提供相应的以太网接口,满足无线设备接入需求,Iub接口上的IP化需要无线接入设备和承载设备共同配合,整体规划相关参数,例如IP地址、VLAN ID等参数信息。一个完整的Iub接口IP化组网结构如图1所示。

 

1  一个完整的Iub接口IP化组网结构

Iu-CS/IP-PS接口IP化:对于IP接口中Iu-CS和Iu-PS域IP化是分阶段进行,目前在TD-SCDMA中已经实现了Iu-PS的部署,那么Iu接口的IP化,主要是完成对Iu-CS的IP化。Iu-CS接口IP化后,可承载高带宽的业务量,通过统计复用适应数据业务的突发特性,提高承载网的传输效率,同时IP网络面向无连接、动态的路由机制,使得组网级保护机制实现更加简单,方便实现Iu-Flex功能的部署,有效地实现负荷分担和冗余备份机制,从而降低网络配置复杂度,实现低成本运营。Iu-CS接口IP化改造区域要求RNC的Iu-CS接口具备IP化承载网络条件,通过VLAN区分Iu-PS和Iu-CS的用户面和控制面数据。

3  RAN IP化改造实施案例

中国移动TD-SCDMA 2010年扩容工程招标中已经对IP化后RNC的接口给出明确要求,例如小容量RNC需包括:Iub接口数量支持3对GE;Iu-CS接口数量支持1对GE或4个STM-1;Iu-PS接口数量支持1对GE。

 

2  TD-SCDMA全IP组网

IP化改造过程中,首先在配置数据时开启基站自启动功能,在OMC-R上将数据准备好,基站和传输安装完成的情况下,基站上电后无需任何人工干预就能自动完成上电自检、传输网探测、OAM通道建立、软件和配置更新、资产信息更新、小区和信道建立从而达到正常工作状态,以下分别描述各接口的IP化实施方案。

3.1  Iub接口IP化实施方案

图3  Iub接口IP化实施方案

方案说明:

—  NodeB设备与接入PTN设备采用FE接口连接,每个NodeB与PTN接入节点设备通过Ether网线直连;

—  RNC设备与汇聚PTN设备连接采用GE接口,RNC的两块接口板通过3对单模光纤与两个PTN核心节点相连;

—  每个NodeB规划2个连续的VLAN ID,业务和网管共同使用1个,预留1个。

Iub接口VLAN划分:按照PTN设备的VLAN分配要求,每个NodeB应该分配不同的VLAN ID,另外0、1和3 500~4 095是为PTN设备的保留VLAN ID。从2开始按照由低到高进行规划,相同RNC下NodeB的VLAN ID不允许重用,对于不同RNC连接相同接入环PTN的情况,NodeB的VLAN ID不建议重复(以PTN设备的技术规范为准)。

该方案的IP地址分配需求的物理连接如图4所示。

(a)1个PTN的情况                                 (b)2个PTN的情况

图4  物理连接

Iub口的IP地址由中国移动统一规划,如果其没有规划,也可以由RNC厂商规划使用私有IP地址。

—  RNC侧:在PTN组网的情况下,Iub口每块业务处理板需要1个IP地址,接口板每个LAG组需要2个IP地址(如果启动基站自启动功能,还需要增加1个主控板的DHCP Server的IP地址)。

—  RNC侧:需要开启Super VLAN等VLAN聚合功能,能够接收所有NodeB配置的VLAN ID。

—  NodeB侧:在PTN组网的情况下,每个NodeB至少需要1个IP地址(在管理IP地址和业务IP地址合一情况下)。

Iub接口IP地址划分:RNC侧和NodeB侧的IP地址必须在同一网段。考虑到现网每个RNC通常连接较多的NodeB(最多不超过200个),为了满足以后扩容的需要,最多需要申请1个24位掩码的IP子网供Iub接口使用。RNC使用该IP段的前10个IP地址,其余的IP地址分配给NodeB使用,如果连接的NodeB数量较少,也可申请较小的IP子网。

3.2  Iu接口IP化实施方案

Iu接口IP化实施方案如图5所示。

方案说明:

—  采用VLAN方式区分Iu-PS和Iu-CS的控制面和用户面数据;

—  RNC设备与CE设备采用GE接口连接,RNC的两块接口板通过2对单模光纤与2个CE节点相连。

—  Iu口的IP必须由中国移动统一规划。

该方案的IP地址分配需求其物理连接如图6所示。Iu-CS接口IP地址划分:信令IP地址和业务IP地址分开的情况(如图7所示)。RNC:在CE组网的情况下,Iu口需要2个信令IP(IP5、IP6),2个业务IP(IP7、IP8),4组30位掩码的接口IP地址段(IP1和IP11、IP2和IP21、IP3和IP31、IP4和IP41),用作和CE对接。CE:CE的接口IP地址应该和RNC的接口IP地址在同一个30位掩码的子网内。

 

图5  Iu接口IP化实施方案

 

图6  物理连接

 

图7  Iu-CS接口IP地址划分

信令IP地址和业务IP地址合一的情况如图8所示。

 

图8  信令IP地址和业务IP地址合一的情况

RNC:在CE组网的情况下,Iu口需要2个信令业务IP地址(IP3、IP4),2组30位掩码的接口IP地址段(IP1和IP11、IP2和IP21),用作和CE对接。CE:CE的接口IP地址应该和RNC的接口IP地址在同一个30位掩码的子网内。

Iu-PS接口IP地址划分:信令IP地址和业务IP地址分开的情况如图9所示。

 

图9  信令IP地址和业务IP地址分开的情况

RNC:在CE组网的情况下,Iu口需要2个信令IP地址(IP5、IP6),2个业务IP地址(IP7、IP8),4组30位掩码的接口IP地址段(IP1和IP11、IP2和IP21、IP3和IP31、IP4和IP41),用作和CE对接。CE:CE的接口IP地址应该和RNC的接口IP地址在同一个30位掩码的子网内。

信令IP地址和业务IP地址合一的情况如图10所示。

 

图10  信令IP地址和业务IP地址合一的情况

RNC:在CE组网的情况下,Iu口需要2个信令业务IP地址(IP3、IP4),2组30位掩码的接口IP地址段(IP1和IP11、IP2和IP21),用作和CE对接。CE:CE的接口IP地址应该和RNC的接口IP地址在同一个30位掩码的子网内。

OAM的IP地址划分:(1)OMC机房。OMC机房包含OMC-R服务器、操作维护终端和相关组网设备等,具体根据网元数量,分配一个/26的子网。(2)每个RNC,RNC:OAM操作维护板2个IP地址,主控板2个IP地址。如果RNC通过CE连接OMC,则CE的接口IP地址应该和相连的OAM操作维护板的IP地址在同一个30位掩码的子网内。

4  结束语

IP RAN解决方案实现所有业务统一通过IP承载,在业务的管理和控制方面具有很大的灵活性,满足不断增长的移动数据业务的需求。TD-SCDMA与其他3G标准一样,遵循从R99、R4(移动软交换)、R5/6(引入IMS和其他增强特性)、R8/R9(LTE引入MME、SGW、PGW、HSS和扁平的网络结构等)的演进路线。随着移动互联网业务的快速发展,移动网络的全IP化已成为必然,下一代长期演进技术(LTE)已经成为各大运营商和设备制造商关注的热点问题。LTE标准中,核心网只保留PS域,原UTRAN的CS业务全部由PS域承载,另一方面,LTE支持多业务、高带宽等特性也势必需要更加灵活、高效率、低成本的IP技术来承载。在TD-SCDMA网络IP化部署中承载网和无线设备有必要尽早考虑适应LTE的未来规划,从而保护现有投资,最大限度地减少网络改造,实现到全IP网络的平滑演进。

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