摘要：3G網(wǎng)絡(luò)是一個以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為中心，支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)融合的全新網(wǎng)絡(luò)。而傳統(tǒng)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)存在配置復(fù)雜、帶寬利用率低、成本高、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)擴(kuò)展性差等缺點，無法滿足3G網(wǎng)絡(luò)的需求。而隨著多業(yè)務(wù)傳輸平臺(MSTP)、波分復(fù)用(WDM)和自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)等技術(shù)的引入，上述這些問題能夠得到較為滿意的解決。3G接入傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要解決方案是基于同步數(shù)字體系(SDH)的MSTP技術(shù)，核心傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要解決方案是ASON+ WDM技術(shù)。

關(guān)鍵詞：光傳輸網(wǎng)絡(luò)；同步數(shù)字體系；多業(yè)務(wù)傳輸平臺；IP over WDM；自動交換光網(wǎng)

3G網(wǎng)絡(luò)是一個以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為中心，可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)融合的全新網(wǎng)絡(luò)，而光傳輸網(wǎng)是3G傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。因此，光傳輸網(wǎng)如何為3G網(wǎng)絡(luò)提供一個理想的傳送通道，已經(jīng)成為 了當(dāng)前需要重點考慮的問題。

1 光傳輸網(wǎng)的發(fā)展與演進(jìn)

1966年，英籍華裔學(xué)者高錕和霍克哈姆發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，奠定了現(xiàn)代光通信的基礎(chǔ)。經(jīng)過40幾年的發(fā)展，光通信繼準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)、同步數(shù)字體系(SDH)等數(shù)字傳輸體系后，近年來陸續(xù)出現(xiàn)了多業(yè)務(wù)傳輸平臺(MSTP)和自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)等新技術(shù)[1]。從總體來看，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢，體現(xiàn)在3個方面：在形態(tài)上，走向傳輸與交換的融合；在硬技術(shù)上，走向全光網(wǎng)；在軟技術(shù)上，走向智能網(wǎng)。

1.1 SDH網(wǎng)絡(luò)

SDH是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)。它可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、實時業(yè)務(wù)監(jiān)控、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、不同廠商設(shè)備間的互通等多項功能。

SDH以虛級連(VC)調(diào)度為基礎(chǔ)，非常完美地解決了時分復(fù)用(TDM)業(yè)務(wù)的承載問題。但由電信業(yè)務(wù)承載IP化導(dǎo)致的傳輸網(wǎng)絡(luò)IP化的趨勢越來越明顯，傳統(tǒng)SDH傳輸網(wǎng)由于調(diào)度顆粒小、傳送容量有限，在擴(kuò)展性和效率方面都表現(xiàn)出了明顯不足。

1.2 MSTP網(wǎng)絡(luò)

MSTP是由SDH技術(shù)發(fā)展起來的，把以太網(wǎng)、異步傳輸模式(ATM)、基于同步數(shù)字體系的包交換(POS)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，將多種業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚并進(jìn)行有效適配，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)的綜合接入和傳送，實現(xiàn)SDH從純傳送網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭魉途W(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)一體化的多業(yè)務(wù)平臺[2]。

MSTP的基本特征是通過對以太數(shù)據(jù)幀和ATM信元的封裝，實現(xiàn)基于SDH的多業(yè)務(wù)綜合傳送。MSTP的技術(shù)定位在融合TDM和以太網(wǎng)二層交換，通過二層交換實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能控制和管理，優(yōu)化數(shù)據(jù)在SDH通道中的傳輸，并有效解決分叉復(fù)用器(ADM)/數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)業(yè)務(wù)單一和帶寬固定、ATM設(shè)備價格昂貴以及IP設(shè)備組網(wǎng)能力有限和服務(wù)質(zhì)量(QoS)問題[3]。

MSTP的引入極大地豐富了光傳輸網(wǎng)絡(luò)的接口方式，能夠迅速快捷地接入語音、數(shù)據(jù)和多媒體等業(yè)務(wù)，并在數(shù)據(jù)層提供了匯聚和交換功能，使得光傳送網(wǎng)的使用更為便捷和高效。但是，MSTP終究是基于SDH技術(shù)的，IP化的程度不夠徹底，其所做的改善也主要是在用戶接口一側(cè)，而內(nèi)核一側(cè)卻仍然是電路結(jié)構(gòu)。隨著寬帶IP業(yè)務(wù)所需的電路帶寬和顆粒度的不斷增大，MSTP在擴(kuò)展性和效率方面也都表現(xiàn)出了明顯不足。

1.3 IPoverWDM網(wǎng)絡(luò)

由于傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)在擴(kuò)展性和效率方面上存在的缺陷，在光層上直接承載IP的扁平化架構(gòu)已經(jīng)成為順應(yīng)IP化演進(jìn)的一種趨勢。在IPoverWDM架構(gòu)下，原本由SDH網(wǎng)絡(luò)完成的組網(wǎng)、端到端電路監(jiān)控管理和保護(hù)功能主要由WDM層面承擔(dān)。

IPoverWDM技術(shù)作為承載IP業(yè)務(wù)的解決方案具備傳輸容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、承載業(yè)務(wù)類型豐富和可靠性高等優(yōu)勢。從IPoverWDM這些技術(shù)特點來看，其主要是針對IP、ATM、TDM等業(yè)務(wù)類型實現(xiàn)多業(yè)務(wù)接入，并提供長距離、大容量的解決方案。而隨著IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與傳輸網(wǎng)絡(luò)的不斷融合與發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)快速重路由、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)帶寬動態(tài)分配、IP業(yè)務(wù)性能檢測等問題成為IPoverWDM技術(shù)發(fā)展中亟待解決的問題。

業(yè)界把多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)技術(shù)推廣到了IPoverWDM網(wǎng)絡(luò)中，作為IPoverWDM非常有價值的解決方案。MPLS是結(jié)合二層交換和三層路由的集成數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它不僅支持網(wǎng)絡(luò)層的多種協(xié)議，還可以兼容第二層上的多種鏈路層技術(shù)[4]。

1.3.1 T-MPLS技術(shù)

傳送多協(xié)議標(biāo)簽交換(T-MPLS)是一種面向連接的分組傳送技術(shù)，是MPLS的子集。T-MPLS在傳送網(wǎng)絡(luò)中將客戶信號映射MPLS幀，利用MPLS機(jī)制(例如標(biāo)簽交換、標(biāo)簽堆棧)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。它選擇了MPLS體系中有利于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送的一些特征，并對MPLS中繁復(fù)的控制協(xié)議族、數(shù)據(jù)平面等進(jìn)行了拋棄和簡化。T-MPLS作為中間適配層，既能夠針對三層的IP數(shù)據(jù)包，又能針對二層的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其面向連接的特性能夠充分保證上層業(yè)務(wù)所提出的質(zhì)量要求，并且能夠獨立于相應(yīng)的業(yè)務(wù)層以及控制層進(jìn)行操作。

采用T-MPLS技術(shù)后，未來的核心承載網(wǎng)絡(luò)可以簡化為一個純光層面加上一個電層面。T-MPLS技術(shù)將成為融合IP網(wǎng)絡(luò)和傳輸網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載平臺，從而成為業(yè)界普遍看好的IPoverWDM的解決方案。

1.3.2 GMPLS技術(shù)

在T-MPLS中，網(wǎng)絡(luò)由單純的分組交換節(jié)點組成，傳輸網(wǎng)絡(luò)只能被看作是一條預(yù)先配置好的物理線路。分組交換節(jié)點不能按照資源的需求情況調(diào)節(jié)傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的物理線路資源，傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的電路分配只能通過人工的方式進(jìn)行配置。為了能適應(yīng)未來智能光網(wǎng)絡(luò)動態(tài)地提供網(wǎng)絡(luò)資源和傳送信令的要求，需要對傳統(tǒng)的MPLS進(jìn)行擴(kuò)展和更新。

通用多協(xié)議標(biāo)簽交換(GMPLS)技術(shù)正是MPLS向光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的產(chǎn)物。在GMPLS的網(wǎng)絡(luò)中，不僅支持分組交換(PSC)節(jié)點，還支持包括TDM節(jié)點、波長交換(LSC)節(jié)點、光纖交換(FSC)節(jié)點，同時還對原有的路由協(xié)議、信令協(xié)議作了修改和擴(kuò)展。分組交換節(jié)點可以在任何需要的時候為自己建立一條通達(dá)其他分組交換節(jié)點的電路、波道甚至光纖，而只需要發(fā)起一個GMPLS的信令過程[5]。

GMPLS的出現(xiàn)，使得IP網(wǎng)絡(luò)和傳送網(wǎng)絡(luò)的管理不再彼此獨立，為IP網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)的無縫結(jié)合提供了廣闊的前景。

1.4 ASON網(wǎng)絡(luò)

隨著波分復(fù)用(WDM)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸流量不再受傳輸線路的限制，而是受數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點交換時的“電子瓶頸”限制，而這些在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處的光電轉(zhuǎn)換在絕大多數(shù)情況下是沒必要的[6]。因此，光網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點必須具有像IP 路由器一樣的“智能”，來消除光電轉(zhuǎn)換中的“電子瓶頸”。

ASON的出現(xiàn)就是光傳送網(wǎng)絡(luò)朝向網(wǎng)絡(luò)智能化方向發(fā)展的產(chǎn)物。它通過在光傳輸網(wǎng)絡(luò)中引入智能化的控制平面，利用控制平面來完成路由自動發(fā)現(xiàn)、呼叫連接管理、保護(hù)恢復(fù)等，從而對網(wǎng)絡(luò)實施動態(tài)呼叫連接管理。GMPLS則是實現(xiàn)ASON控制面的最佳核心協(xié)議。

按照ITU-T G.8080(G.ason)的建議，ASON分為傳送平面、控制平面和管理平面3個獨立的層面，如圖1所示。其中，控制平面完成對連接的建立和刪除以及其他操作的控制功能，傳送平面負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送，而管理平面完成傳送平臺、控制平面和整個系統(tǒng)的維護(hù)功能，主要面向網(wǎng)絡(luò)管理者，著重對網(wǎng)絡(luò)運行情況的掌握和網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置，負(fù)責(zé)所有平面間的協(xié)調(diào)和配合?？刂破矫嫱ㄟ^GMPLS協(xié)議信令的交互完成對傳送平面的控制；傳送平面用于轉(zhuǎn)發(fā)和傳輸用戶數(shù)據(jù)，其建立在以光交換節(jié)點設(shè)備(OXC)為核心的WDM網(wǎng)上；管理平面管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并對控制平面的功能進(jìn)行補(bǔ)充。

由于ASON可以基于G.803規(guī)范的SDH傳送網(wǎng)實現(xiàn)，也可以基于G.872規(guī)范的光傳送網(wǎng)實現(xiàn)，所以有下面兩種的組網(wǎng)方案

(1) ASON+WDM

這一組網(wǎng)方案利用了WDM系統(tǒng)的大容量長途傳輸能力和ASON節(jié)點的帶寬容量和靈活的調(diào)度能力，從而組建一個功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)。

(2) ASON與SDH混合組網(wǎng)方案

ASON與現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)的融合是一個漸進(jìn)的過程，組網(wǎng)時先在現(xiàn)有的SDH網(wǎng)絡(luò)中形成一個個ASON小網(wǎng)絡(luò)，然后再逐步地形成整個的ASON大網(wǎng)絡(luò)[7]。

ASON將IP傳輸網(wǎng)的智能性和WDM光網(wǎng)絡(luò)的寬帶寬有機(jī)的結(jié)合在了一起。有了WDM的寬帶寬，自動交換光網(wǎng)絡(luò)可以提供巨大的傳輸容量；有了IP 傳輸網(wǎng)的智能性，自動交換光網(wǎng)絡(luò)可以很好的和目前的電層面設(shè)備無接縫連接?；贏SON所具有的特性，ASON可以同時作為承載網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)。ASON作為承載網(wǎng)，可以為3G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供可靠的傳送服務(wù)；ASON作為業(yè)務(wù)網(wǎng)，可以直接為客戶提供高品質(zhì)的專線、按需帶寬分配業(yè)務(wù)(BoD)和光虛擬專網(wǎng)業(yè)務(wù)(OVPN)等新業(yè)務(wù)。

2 光傳輸網(wǎng)在3G網(wǎng)中的解決方案

3G標(biāo)準(zhǔn)有WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000和WiMAX這4種。其中WCDMA和TD-SCDMA的標(biāo)準(zhǔn)由3GPP制定，兩者主要區(qū)別主要在空中接口，網(wǎng)絡(luò)的邏輯架構(gòu)基本相同。

3GPP R4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2。移動交換服務(wù)器(MSCServer)主要完成對信令和呼叫控制的處理，媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)提供語音流的處理及與外部網(wǎng)絡(luò)的互連，通用分組無線業(yè)務(wù)服務(wù)支持節(jié)點(SGSN)主要完成終端和網(wǎng)關(guān)通用分組無線業(yè)務(wù)支持節(jié)點(GGSN)之間分組數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收及相關(guān)控制，GGSN是和外部分組交換網(wǎng)相連的網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)控制Node B為用戶提供從空中到核心網(wǎng)的傳輸通道[8]。

3G傳輸網(wǎng)可以分為接入傳輸網(wǎng)絡(luò)和核心傳輸網(wǎng)絡(luò)。其中，接入傳輸網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)RNC和Node B之間的業(yè)務(wù)的接入和傳送功能，核心傳輸網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)RNC、MSCServer/MGW、GMSCServer/

MGW、SGSN、GGSN間的傳輸。由于RNC一般與核心網(wǎng)節(jié)點設(shè)備共址，也統(tǒng)一規(guī)劃到核心傳輸網(wǎng)絡(luò)。

2.1 接入傳輸網(wǎng)絡(luò)解決方案

本文推薦采用基于SDH的MSTP技術(shù)作為3G接入傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要解決方案。

基于SDH的MSTP技術(shù)除了繼承了傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰、管理維護(hù)方便和業(yè)務(wù)自愈能力強(qiáng)等所有優(yōu)點外，選用其承載3G接入傳輸網(wǎng)絡(luò)，還具備以下這些優(yōu)點：

首先，目前在網(wǎng)運行的大部分SDH光傳輸設(shè)備均具有平滑升級到MSTP的能力，運營商僅需要較少投資即可由傳統(tǒng)SDH過渡到MSTP。且由于MSTP平臺兼容SDH技術(shù)，所以可與現(xiàn)網(wǎng)的SDH網(wǎng)絡(luò)組成統(tǒng)一的基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺。這樣既可保護(hù)運營商原有的網(wǎng)絡(luò)投資，又能實現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一維護(hù)和管理[9]。

其次，MSTP平臺還支持共享環(huán)(VP-Ring)技術(shù)。所謂VP-Ring技術(shù)是指分配一個固定的帶寬給環(huán)上的多個節(jié)點，環(huán)上的節(jié)點可以根據(jù)需求占用帶寬[10]。針對3G傳輸網(wǎng)的突發(fā)性和不均衡性的特點，MSTP平臺在采用VP-Ring技術(shù)后，可以大大提高帶寬利用率和可靠性。

第三，MSTP平臺能夠承載的業(yè)務(wù)類型非常豐富，選用其承載3G接入傳輸網(wǎng)絡(luò)，除了滿足3G業(yè)務(wù)的傳送要求之外，還能同時傳送2G和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并可開展大客戶專線業(yè)務(wù)和OVPN增值業(yè)務(wù)，充分體現(xiàn)資源網(wǎng)的價值。

第四，MSTP設(shè)備還可以支持MPLS技術(shù)，對未來3G傳輸網(wǎng)以IP方式承載的3G業(yè)務(wù)傳輸提供有力支持。可以說，針對3G無線網(wǎng)絡(luò)面向?qū)拵?shù)據(jù)的特性，MSTP具有完善的可升級解決方案。

第五，MSTP設(shè)備還可根據(jù)3G各階段業(yè)務(wù)量的大小靈活地配置相應(yīng)的TDM/ATM/IP模塊，根據(jù)業(yè)務(wù)從小容量到大容量，從多種業(yè)務(wù)并存到全分組業(yè)務(wù)的趨勢平滑過渡，實現(xiàn)邊投資邊受益的建網(wǎng)原則，降低成本。

總之，采用基于SDH的MSTP技術(shù)構(gòu)建統(tǒng)一的接入傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺來承載3G接入傳輸網(wǎng)絡(luò)，在減少了傳輸設(shè)備復(fù)雜程度的同時，又使得傳輸網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)分離、界面清晰，并可以滿足3G傳輸接口逐漸向IP接口演化的趨勢，還具有相對低廉的成本，是一個比較完美的解決方案。

2.2 核心傳輸網(wǎng)絡(luò)解決方案

3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)，推薦采用ASON+WDM作為主要解決方案。

ASON+WDM技術(shù)，既具有IP 傳輸網(wǎng)的智能性，又具有WDM 光網(wǎng)絡(luò)的寬帶寬，是承載3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)的一個較為理想的解決方案。

首先，3G核心傳輸網(wǎng)隨著其業(yè)務(wù)發(fā)展，IP化和大顆?；奶攸c越來越明顯。這直接推動長途干線傳輸網(wǎng)絡(luò)從SDH技術(shù)向IPoverWDM技術(shù)轉(zhuǎn)移。但是，由于IP傳輸網(wǎng)中存在大量的IP分組包，他們的源和宿之間需要多臺路由器轉(zhuǎn)接，從而產(chǎn)生大量的直通業(yè)務(wù)。對于這些IP直通業(yè)務(wù)，如果采用IPoverWDM技術(shù)方案，交由路由器處理，會導(dǎo)致核心路由器的壓力巨大，產(chǎn)生大量的額外成本[11]。由于ASON采用了OXC為基礎(chǔ)的全光交換，可以大大減輕IP路由器業(yè)務(wù)處理容量和擴(kuò)容的壓力，從而大大降低了總投資成本。

其次，正是由于ASON采用了OXC為基礎(chǔ)的全光交換，直通業(yè)務(wù)的光信號是在光層進(jìn)行路由的，這樣可以最大限度的降低由IP 路由器帶來的信號延時和信號抖動。這有利于保證QoS。

第三，隨著3G移動業(yè)務(wù)的開展，運營商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施也要隨之改變。首先表現(xiàn)在歐洲脈碼調(diào)制接口(E1)及同步傳輸模塊(STM)1/16等的數(shù)量將會大大增加，特別是在匯聚、資源共享及和其他運營商網(wǎng)絡(luò)互通的網(wǎng)關(guān)/核心節(jié)點?，F(xiàn)在的通過手工操作和配置傳輸資源非常不靈活且成本昂貴。因此核心節(jié)點引入由OXC組建的ASON，將會顯著地減少在彈性業(yè)務(wù)提供、設(shè)備維護(hù)和租用線路方面的成本，并可提供光虛擬專網(wǎng)、增強(qiáng)型專線業(yè)務(wù)和按需帶寬分配業(yè)務(wù)等新業(yè)務(wù)。

此外，ASON支持網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)，具備快速、有效的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制，使得傳輸網(wǎng)絡(luò)具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)生存性[12]。

總之，隨著3G網(wǎng)絡(luò)IP化和大顆粒化的發(fā)展，這種基于ASON+WDM技術(shù)構(gòu)建3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢也會越來越明顯。該方案不僅是目前3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)較為理想的解決方案，而且也順應(yīng)了整個光傳輸網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

3 結(jié)束語

光傳送網(wǎng)與通信網(wǎng)的發(fā)展既是相互適應(yīng)也是相互促進(jìn)的過程。在3G網(wǎng)IP化的不斷推動下，光傳送網(wǎng)也向基于光的分組傳送網(wǎng)演進(jìn)，智能化和高速大容量是其方向發(fā)展；而光傳送網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也必將極大地支持3G網(wǎng)的發(fā)展。

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收稿日期：2008-04-23

作者簡介

張博，中興通訊股份有限公司工程師，碩士畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)自動控制系，現(xiàn)從事第三代移動通信CS域核心網(wǎng)的系統(tǒng)測試工作。