wcdma网络iub接口双栈传输的优化

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第一章绪论1．1研究动机2010年是我国移动通信产业发展的关键一年。一方面，中央经济工作会议强调大力推进结构调整，培育战略性新兴产业，信息通信业成为国民经济发展的重点，移动通信产业也被赋予更重要的使命，而电信体制改革进一步深化、信息化建设深入推进以及三网融合取得突破性进展，也为移动通信产业发展提供了很好的机遇。另一方面，长期以来影响产业发展的一些深层次问题仍未得到有效解决，比如创新能力不强、业务差异不大、同质竞争激烈等，严重影响了产业的健康持续发展。、通信与IT行业正步入新的融合时代，电信网络、IT、数字媒体和消费电子等将走向更全面、深入的融合。这意味着，用户将能够随时随地通过不同的网络(固定、无线等)获取综合的、多媒体信息服务，人们的工作和生活方式将随之发生深刻的变化。将现有通信网络逐步发展成为灵活、开放、成本更低的全IP网络，并在此基础上实现固定、移动网络的融合，是运营商发展的方向。电信行业正在经历非常迅速的转变。一年以前谁也不曾想到，现在的用户已经可以自行选择要经历何种体验，而不再只是被动接受。但是，这种转变需要电信网络的良好支持。这一点清楚地表明，传统电信模式下2年的技术更新周期如今己不再适用。因此，为了能够应对在用户体验、服务内容以及商业模式等方面发生的变化，必须提前部署电信网络。用户体验的转变可以给我们提供一些启示。以现如今非常受欢迎的一项服务Twitter为例，Twitter服务扩展至移动设备的速度非常之快，而且已从通过电脑发送内容转为直接在手机上进行内容传播。早期采用Twitter的移动运营商已经取得了令人羡慕的成果。目前将Twitter消息转换成短信虽然在理论上是可行的，但转换数量之大，却使得实际操作难以进行。为了应对所有这些变化，电信网络必须改变。值得乐观的是电信业仍然在蓬勃发展，并将继续保持良好的增长势头。尽管语音业务的增长放缓，但仍将会是人们日常生活中最自然的沟通方式，而数据业务则会以每年2倍的增长速度支撑整体的增长势头。随着智能终端、网络泛在、移动宽带、流媒体技术的成熟，以及数字媒体娱乐与视频业务的迅猛发展，人们已经开始把大量存储、安全、计算和带宽消费等放在网络上，使得网络流量结构发生了很大变化。超宽带或巨宽带时代的到来，首先体现在移动宽带承载大流量时出现的瓶颈。用户对于流媒体、交互视频、P2P文件传输以及音乐下载等网络应用的需求一直在加速增长，从而对互联网容量提出了更高要求。因此，运营商必须密切关注网络容量需求的问题。为了应对日益增长的通信需求，截至2010年9月底，中国联通WCDMA网络已覆盖我国335个大中城市，基站数为15．3万个，载扇数为44．2万个，3G用户总数突破千万大关，达到1055万。 东南大学硕士学位论文1．2研究目的中国联通WCDMA网络处于起步阶段，考虑到建设成本和网络性能，暂未建设全IP网络，其中IUB接口采取ATM／IP双栈组网方式。由于采用ATM／IP双栈传输的建设思路，充分利用现有2G传统SDH高可靠性传输网络保障3G语音质量，逐步扩容SDH／MSTP为HSPA分组业务，从而提供IP传输带宽保障，降低运营成本。随着WCDMA网络规模日益增长，网络安全变得尤为重要。为了提高网络容灾性，南京联通急需对缺乏保护的ATM传输链路进行优化改造，即增加ATM传输链路的备份链路。如何在现有网络上优化、完善组网方式，不额外增加硬件投资的前提下提高网络容灾能力，是我们重点考虑的问题。1．3研究方法本论文基于中国联通南京分公司已商用的WCDMA网络，经过传输资源分配策略的可行性论证，通过重新规划调整资源的方法，对于目前采用的双栈传输方式实施进一步优化，并通过在现网工程实际应用的效果来验证。1．4各章提要第一章主要介绍本文的研究动机、目的及方法。第二章简述WCDMA技术，并叙述WCDMA标准演进中不同阶段的特性。第三章描述WCDMA网络IUB接口采用ATM传输与IP传输时的协议栈，并叙述IUB接口控制面、用户面的功能。第四章介绍南京联通WCDMA网络结构与无线主设备，描述目前IUB接口组网方式。第五章分析传输资源调度分配策略，就现存问题提出多种优化方案，分析优劣选择合适方案，进行优化方案的可行性研究。第六章具体实施优化调整方案，并验证效果，最终应用至现网工程。最后于第七章中提出结论以及探讨可后续研究的工作。2 第二章WCDMA技术介绍2．1WCDMA简述WCDMA(宽带码分多址)是一个ITU(国际电信联盟)标准，它是从码分多址(CDMA)演变来的，从官方看被认为是IMT一2000的直接扩展，与现在市场上通常提供的技术相比，它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。WCDMA由ETSINTTDoCoMo作为无线介面为他们的3G网络FOMA开发。后来NTTDocomo提交给ITU一个详细规范作为一个象IMT一2000一样作为一个候选的国际3G标准。国际电信联盟(ITU)最终接受WCDMA作为IMT一2000家族3G标准的一部分。后来WCDMA被选作UMTS的无线介面，作为继承GSM的3G技术或者方案。WCDMA由欧洲标准化组织3GPP制订，受全球标准化组织设备制造商、器件供应商运营商的广泛支持，将成为未来3G的主流体制。核心网基于GSM／GPRS网络的演进保持与GSM／GPRS网络的兼容性，核心网络可以基于TDMATId和IP技术并向全IP的网络结构演进。核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分分别完成电路型业务和分组型业务。UTRAN基于ATM技术统一处理语音和分组业务并向IP方向发展。MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制移动性管理机制的核心。空中接口采用WCDMA技术：信号带宽5MHz，码片速率3．84Mcps，AMR语音编码，支持同步／异步基站运营模式，上下行闭环加外环功率控制方式，开环(STTDTSTD)和闭环(FBTD)发射分集方式，导频辅助的相干解调方式，卷积码和Turbo码的编码方式，上行和下行采用QPSK调制方式⋯。WCDMA之所以可以提供更高的频宽满足多媒体与无线宽带需求，最关键的一点就是相较于原来第二代无线通信系统，WCDMA大幅改进了无线部分的多工技术，使得我们可以在有限的无线通信频带中，利用新的无线传输技术来提供更丰富的服务内容。2．2WCDMA标准演进3G的标准化工作实际上是由3GPP3thGenerationPartnerProject第三代伙伴关系计划和3GPP2两个标准化组织来推动和实施的。3GPP成立于1998年12月由欧洲的ETSl日本ARIB韩国TTA和美国的T1等组成采用欧洲和日本的WCDMA技术构筑新的无线接入网络，在核心交换侧则在现有的GSM移动交换网络基础上平滑演进提供更加多样化的业务UTRAUniversalTerrestrialRadioAccess为无线接口的标准。1999年的1月3GPP2也正式成立由美国的TIA日本ARIB韩国TTA等组成无线接入技术采用cdma2000和UWC一136为标准cdma2000这一技术在很大程度上采用了高通公司的专利核心网采用ANSI／IS一41。我国的无线通信标准研究组CWTS是这两个标准化组织的正式组织成员，华为公司大唐集团也都是3GPP的独立成员。WCDMA作为3G的三大主流技术之一，是基于GSMMAP协议，通过引进CDMA技术演变而来的。3GPP关于WCDMA网络技术标准的演迸主要分为R99、R4、R5、R6等几个主要阶段。无线网络的演进主要是通过采用高阶调制方式和各种有效的纠错机制等技术，不断增强空中接口的数据吞吐能力：而核心网络主要利用控制与承载、业务与应用相分离的思路，逐步从传统的TDM组网方式向全IP组网方式演进。最终使无线网络和核心网络全部走向IP化，在整个3 东南大学硕=l：学位论文技术演进过程中保证了业务的连续性、完善的QoS机制和网络的安全性¨1。各Release版本如下表所示：表格2．1各Release版本的时间表RelFunctionalfreezedate，indicativeonlyRel．10Stage1freezeMarch2010Stage2September2010Stage3March2011(RAN：December2010exceptASN．1)Rel．9Stage1freezeDecember2008Stage2June2009Stage3freezeDecember2009Rel．8Stage1freezeMarch2008Stage2freezeJune2008Stage3freezeDecember2008Rel．7Stage1freezeSeptember2005Stage2freezeSeptember2006Stage3freezeDecember2007Rel．6December2004．March2005Rel．5March．June2002Rel．4Mar-01R99Mar．00R98early1999R97early1998R96early1997Ph21995Phi19922．2．1R99版本特性WCDMAR99在新的工作频段上引入了基于每载频5MHz带宽的CDMA无线接入网络，无线接入网络丰要由NodeB(负责基带处理、扩频处理)和RNC(负责接入系统控制与管理)组成，同时引入了适于分组数据传输的协议和机制，数据速率可支持144Kb／s、384Kb／s，理论上可达2Mb／s。’WCDMAR99核心网络在网络结构上与GSM保持一致，其电路域(CS)仍采用TDM技术，分组域(PS)则基于IP技术来组网。WCDMAR99的MSC／VLR与无线接入网络(RAN)的接口IU—CS采用ATM技术承载信令和话音，分组域R99SGSN与RAN通过ATM进行信令交互，媒体流使用AAL5承载IP分组包。另外，为满足RNC之间的软切换功能，RNC之间还定义了IUR接口。而GSM的A接口采用基于传统E1的七号信令协议，BSC／PCU与SGSN之间的Gb接口采用帧中继承载信令和业务。因此，R99与GSM／GPRS的主要差别体现在传输模式和软件协议的不同埋1。在用户的安全机制上，GSM由AuC提供鉴权三元组，采用A3／A8算法对用户进行鉴权及业务加密：R99由AuC提供鉴权五元组，定义了新的用户加密算法(UEA)，并采用AuthenticationToken机制增强用户鉴权机制的安全性。从系统角度来看，系统仍然采用分组域和电路域分别承载与处理的方式，分别接入PSTN和公用数据网。从一般观点来看，R99比较成熟，较适用于需要立即部署网络的新运营商，同时也适用于拥有GSM／GPRS网络的既有移动网络运营商。因其充分考虑了对现有产品的向4 箜三童坐曼旦竖垒堇查坌塑下兼容及投资保护，目前的商业部署全都采用了R99，其主要优点在于：技术成熟，风险小；多厂商供货环境形成；互联互通测试基本完成。但也正因为考虑了向下兼容，R99也存在这样或那样的缺点：核心网因为考虑向下兼容，其发展滞后于接入网，接入网已分组化的从L2话音仍须经过编解码转换器转化为64K电路，降低了话音质量，核心网的传输资源利用率低；核心网仍采用过时的TDM技术，虽然技术成熟、互通性好、价格合理，但未来存在技术过时、厂家后续开发力度不够、备品备件不足、新业务跟不上的问题，从5-10年期投资的角度来看，仍属投资浪费；分组域和电路域两网并行，不仪投资增加，而且网管复杂程度提高，网络未来维护费用较高，演进思路不清晰；网络智能仍然基于节点，全网新业务部署仍需逐点升级，耗时且成本高。2．2．2R4版本特性WCDMAR4与R99相比无线接入网的网络结构没有改变，其区别主要在于引入了TD-SCDMA技术，同时对一些接口协议的特性和功能进行了增强，R4版本在技术上优于R99版本。在电路域核心网中主要引入了基于软交换架构的分层架构，将呼叫控制与承载层相分离，通过MSCServer、MGW将语音和控制信令分组化，使电路交换域和分组交换域可以承载在一个公共的分组骨干网上。R4主要实现了语音、数据、信令承载统一，这样可以有效降低承载网络的运营和维护成本：而在核心网中采用压缩语音的分组传送方式，可以节省传输带宽，降低传输建设成本：另外，由于控制和承载分离，使得MGW和Server可以灵活放置，提高了组网的灵活性，集中放置的Server可以使业务的开展更快捷。当然，由于R4网络主要是基于软交换结构的网络，为向R5的顺利演变奠定了基础乜1。R4版本采用了统一的话音承载和其他优化网络技术。原有的以TDM为中心的交换节点演进为分布式分组话音体系。由于语音可以通过分组进行承载，减少了TDM转换，形成了统一的承载方式，所以减少了语音分组的时延，提高了话音质量。其他优化网络的技术包括引入了直放站，优化了网络覆盖的方式，增加了无线接入承载的QoS协商，从而保证了通信质量。R4的网络结构有利于未来的技术演进，保护运营商投资。R4拥有基于分组结构的核心网，符合未来演进方向。R4版本是全IP解决方案的初步阶段，从3GPP现有的规范来看，R4、R5和R6的网络结构模型是相似的，而R4版本是面向将来网络结构的第一阶段，R4便于向R5版本演进。基于R5版本的IP多媒体核心网子系统(IMS)可以叠加到改进的R4核心网上。R4软交换结构具有优势。通过OSA和软交换结构，R4网络可以方便地植入第三方业务，完善价值链体系，对于未来移动业务的开展极具吸引力，也方便了未来3G网络与NGN的融合，实现移动网络和固话网络的结合。R4组网更为灵活。由于电路域控制和承载分离，R4网络MSCServer和MGW的位置设置灵活，可分布、集中设置，形成扁平化网络结构，在组网方面可以降低建网和运维成本。由于R4支持TDM、IP和ATM的组网方式，本地网和骨干网搭配灵活，最大程度调配运营商现有资源，并兼顾未来发展。2．2．3R5版本特性R5版本相对于R4版本，在多方面进行了扩充，引入了HSDPA、ALLIP和IMS等概念。HSDPA支持高速的下行分组数据业务，引入自适应调制和编码技术，支持二层快速调度，通过混合的ARQ方式，支持数据的重传，提供高速数据业务。相对于传统CDMA，支持软切换，通过功率控制补偿衰落来维持恒定的数据速率方式。HSDPA不支持软切换，采用PA持续始终5 东南大学硕七学位论文满功率发射的方式，通过对PA功率的动态分配和共享方式，可支持384-2M的数据速率，实现对高速数据业务的支持。3GPP定义的HSDPA规范，在R5时正式批准，纳入R5的规范。HSDPA可直接部署叠加于现有WCDMA网的接入网上，可支持和话音业务混用同一载波方式，也可透过单独的载波，支持HSDPA，提供高速数据业务呤1。ALLIP的概念主要有两重含义，一是在接入网中，支持基于IP的传送。在R99和R4中，话音采用AMR编码，透过从L2／ATM传送，数据通过AAL5／ATMN的方式传送，其二层均采用了ATM信元，利用ATM的良好的QoS机制，解决小带宽下的精密颗粒度的动态带宽复用问题，提高传输效率。随着IP技术的发展，3GPP在UTRAN的承载网引入了IP的概念，AMR码流、数据业务和信令可透过UDP、SCTP，通过IP传送。二层机制可以是PPP、以太网或其他任何机制，大大扩充了二层传送机制的选项。ALLIP的另一含义是在分组域。R99和R4时，分组域只提供有一定OoS服务质量保证的带宽，但无法支持面向连接，业务局限于带宽类和消息类业务。随着NGN概念的流行，SIP信令的普及，3GPP对SIP信令进行了适应性增强，将其引入在分组域，希冀在分组域支持更多的面向连接的多媒体服务，以在分组域支持面向连接的多媒体服务∞1。在核心网侧，R5版本引入了IP多媒体子系统，简称IMS。IMS叠加在分组域网络之上，由CSCF(呼叫状态控制功能)、MGCF(媒体网关控制功能)、MRF(媒体资源功能)和HSS(归属签约用户服务器)等功能实体组成。IMS的引入，为开展基于IP技术的多媒体业务创造了条件。目前，基于SIP协议业务主要有：VolP、PoC、即时消息、MMS、在线游戏以及多媒体邮件等。2．2．4R6版本特性WCDMAR6版本和WCDMAR5版本的最大区别，在于HSUPA被重点强调。和R5版本中上行速率384Kb／s形成巨大差异的是，R6版本的上行理论速率达到了5．76Mb／s。R6版本使小区吞吐量可以比R99多50％左右，并且R6版本也引入了MBMS(MultimediaBroadcast／MulticastService，广播／组播服务)。R6版本增强空口接口，支持不同频率的UMTS系统，包括UMTS850、UMTSS00、UMTSI．7／2．IGHz，增强了不同频率和不同系统间的测量；支持多输入输出天线MIMO(MultipleInputMultipleOutputAntennas)，包括多种MIMO实现技术；增强RAN功能，从UTRAN到GERAN网络辅助的小区改变对网络的影响、天线倾角的远端控制、RAB支持增强、Iub／Iur接口无线资源管理的优化；支持基于PS、IMS的紧急呼叫业务，改变仪电路域支持紧急呼叫业务的现状，提出IMS紧急呼叫业务，对PS有一定的影响；LCS定位业务增强，支持IMS公共标识，Galileo卫星系统应用于LCS研究、UE定位增强、开放式SMLC—SRNC接口；增强安全性，基于IP传输的网络域安全，应用IPsec等安全技术；支持IMS(IP多媒体子系统)Phase2功能，这是基于R5IMSPhase1基础上提供的新特性，包括IMS本地业务／Mm接口(UE与外部IP多媒体网之间的互通)、IMS与CS互通、Mn接口(IM-MGW与MGCF之间)增强、Mp接口(MRFC与MRFP之间)协议定义、R6监听的需求和网络框架、PDF与P-CSCF之间的Gq接口策略控制、基于IPv4与基于IPv6的IMS的互通和演进、CX和Sh接口增强、IMS群组管理、IMS附加SIP能力、IMS会议业务、IMS消息业务；可基于不同IP连接网的IMS互通，3GPPIMS用户与3GPP2IMS、固网IMS等用户之间的互通；支持PUSH业务，网络主动向用户PUSH内容，根据网络和用户的能力推出多种实现方案；增强了MMS能力，包括计费方式增强、安全和私密性增强、终端能力协商增强、MMl和MM4参考点增强、与外部消息系统互通增强、地址增强、支持数字权限管理、通过OTA方式提供MMS参数；支持多媒体广播和多播MBMS功能，网络需要增加多播广播中心功能实体，MBMS业务对用户终端、接入网、核心网均有新的需求，并对空中信道、接入网和核心网接口信令有修改；支持通用用户信息GUP(GenericUserProfile)功能，对分布在网络各个实体中的用户相关信息进行管理；支持数字权限管理6 笙三童坐三里竺垒塾查2￡绝DRM(DigitalRightManagement)，对数据业务内容的转发、拷贝、存储和修改等用户权限进行管理，具体实现规范由开放移动联盟OMA制定；支持WLAN—UMTS互通，用户经过WLAN接入时可与UMTS用户一样使用移动网业务，有多个互通层面，包括统一鉴权、计费、利用移动网提供的PS和IMS业务、不同接入方式切换时业务不中断；支持优先业务功能，指导电路域优先业务的实现，分组域和IMS优先业务将来考虑；支持网络共享功能，多个移动运营商共享接入网，有各自独立的核心网或业务网；增强QoS功能，提供端到端QoS动态策略控制增强；支持R6分组流业务PSS(PacketStreamingService)，PSS／MMS音频编解码和扩展的AMR—WB选择；支持扩展的AMR—wB，提供更高的语音质量；增强CAMEL，支持CAMEL拨号业务、CAMEL预付费与可视电话改变和回退的交互；节省电路域带宽和资源，在电路域核心网实体间提供分组传输方式；支持PoC(Push-To-TalkoverCellular)功能，UMTS移动网为PTT业务提供承载能力，PTT业务应用层规范由OMA制定呤1。R6版本引入的HSUPA技术与R5版本中引入的HSDPA技术合称为HSPA技术。中国联通的WCDMA网络建设采用HSPA技术，这与HSPA技术和设备的成熟分不开，HSPA技术已经非常成熟，更高的带宽可以让用户以更经济的方式使用移动互联网，获得更好的用户体验。GSMA(GSM协会)统计数据显示，截止到2009年第二季度，全球WCDMA用户数达到255630141名，其中HSPA用户数达到133286097名，这表明HSPA已经是全球WCDIVlA网络的主流。2．3联通商用版本情况南京联通无线网使用的是R6版本，支持视频通话及业务回落，支持定位功能，HSDPA下载速率为14．4Mb／s，HSUPA上行速率为5．76Mb／s，根据市场策略在HLR中对用户限速为7．2Mb／s和2Mb／s。WCDMA网络无线设备硬件目前支持MBMS、64QAM、LCS定位等功能，目前暂未采购对应的LICENSE功能项，在联合使用64QAM和Dual-CarrierHSDPA功能的情况下，单用户下载速率理论上可达42Mb／s，届时无线网会升级至R7版本。南京联通核心网使用的是R4版本，采用2／3G共核心网方式实现资源共享，保证异系统互操作的性能。后期将以MSCPOOL方式组网，并引入IMS系统，届时核心网会升级至R5版本。7 东南大学硕士学位论文3．1IUB接口概述第三章WCDMAIUB接口协议UMTS系统由CN(核心网)、UTRAN(无线接入网)和UE三部分组成。CN与UTRAN之间的接口定义为Iu接口，IJTRAN与UE之间的接口定义为uu接口。UTRAN可以包括多个RNS(无线网络子系统)。每个RNS又包括一个RNC和一个或多个NodeB。RNC与NodeB之间的接口是IUB接口。IUB接口是开放的。IUB接口完成的基本功能可以概括为：1)2)IUB传输资源的管理；NodeB的操作维护，包括：IUB链路管理，小区配置管理，无线网络性能测量，公共传输信道管理，无线资源管理，无线网络配置队列等；3)系统信息管理；4)5)公共信道话务管理，包括：接入允许控制，功率管理，数据传输等；专用信道话务管理，包括：无线链路管理，无线链路监视，信道分配／撤销，功率管理，测量报告，专用传输信道管理，数据传输等；6)共享信道话务管理，包括：信道分配／撤销，功率管理，传输信道管理，数据传输等；7)定时和同步管理，包括：传输信道同步(帧同步)，NodeB-RNC之间的节点同步，NodeB—NodeB之间的节点同步。在IUB接口上传输的信息可以分为：1)与无线应用有关的信令：IUB接口允许RNC和NodeB协商有关的无线资源。用于控制广播信道的信息和在广播信道上传输的信息均属此类。另外，在NodeB和RNC间的操作维护信令也归于此类。2)IUB专用信道数据流。3)IUB公共信道数据流。IUB接口传输方式分为ATM传输、IP传输和ATM／IP双栈传输方式H1。3．2IUB接口协议栈IUB接口协议栈从水平层看，协议结构包括两层：无线网络层和传输网络层。从垂直平面看，协议结构包括：控制平面和用户平面。在无线网络层，控制面为NBAP协议，应用于NodeB，用户面为为IUBFP协议；在传输网络层，控制面用于控制从L2连接的建立(IP传输方式下无传输网络层控制面)，用户面用于数据和信令的传送。8 第三章WCDMAIUB接口协议3．2．1IUB接口协议栈(ATM传输)IUB接口协议栈(ATM传输)如下所示：⋯一一一一一一一一一一：iI__Jtt{f卜iJ．I．i．．-I{，’I训|l，I¨mZ无线一o季表习仂●Io"1-Z君曷网络展-f工习-习nNBAP一-I_nfsl可芏▲-I．：①DQC9QcD：●l-n’i嗍mml-磐----一-鸵徽‘叠r。礤≯。’’'Ii|lid．川’嘲"QAAL．：l1’I}1Jllr精一日A’lBi：『：c■sscF．uNIiSSCF．UNI：：t传输一同络屡SSCOP“sscoP21『：AAL5一I；ML5：：AAL2PATH：一t竹●dIATM●I：勺川J，：L_-·--·-雌．一j；o。．一．．⋯。-．．-j：■图表3．1IUB接口协议栈(ATM传输)示意图物理层主要是提供ATM信元的传输通道，将ATM层传来的信元加上其传输开销后形成连续的比特流，同时在接收端收到物理媒介上传来的连续比特流后，取出有效的信元传给ATM层。在IUB接口上物理层表现为IUB接口板提供的E1链路。ATM层在物理层之上，利用物理层提供的服务，实现与对等层间进行以信元为信息单位的通信。同时为从L层提供服务。通过信元复用／解复用以及有关信头的操作实现ATM信元交换，并完成一般流量控制功能。信元复用、解复用是指发送端ATM层将具有不同VPI／VCI的信元复用在一起交给物理层；接收端ATM层识别物理层送来的信元的VPI／VCI，并将各信元送到不同的模块处理，如识别出信令信元就交控制面处理，若为0AM等管理信元则交管理面处理。信头操作在用户终端表现为填写VPI／VCI和PT，在网络节点中表现为VPI／VCI翻译。用户信息的VPI／VCI值在连接建立时可由主叫方设置，并经过信令的SETUP消息通知网络节点，由网络节点认可，也要由网络侧分配。ATM适配层为高层提供服务，并实现高层协议数据单元和ATM信元净荷的转化。S从LUNI因高层承载信令被称为ATM信令适配层，接口类型为UNI，该层由AAL5、sSc0P、SSCF—uNI三个子层组成；从L5用于非实时的面向连接和无连接的数据传输，是ATM信令和一般数据传输的承载；从L2是为可变化比特率数据流而设计的，用于传输话音业务，允许多个用户统计复用一个VC连接，在传输数据包时提高了带宽利用率，减小了时延。在IUB接口从L2位于FP的下层，是用户业务数据的承载晦1。巨 东南大学硕七学位论文3．2．2IUB接口协议栈(IP传输)IUB接口协议栈(IP传输)如下所示：‘__坤●_-____*-●__--__m．“‘『Ih圳”I无线：‘⋯力m叼：e0一I叫络腻g骞》。们器召习o工习蜀Z工舀-NBAPZ工芏啊望笔名习▲习∞dc哆④P)．．．QC9▲一一一一一一1一一一一一一一一’⋯’。’’一f_。。1。’。’’终翰刚昭是：f‘毓蚋臻联堋p嘲Jt玎，州AFcr传辆UDP删络联IPDataIinkI1锄t{。．．!．．二：：二：二二二二二二二二二!j．L．一。I一-：：．：：：：：二：：：!．图表3．2IUB接口协议栈(IP传输)示意图IUB接口采用IP传输是R5／R6版本引入，与R99、R4版本中IUB接口ATM传输异同点如下所示：1)无线网络层基本一致，包括NBAP和IUBFP。2)IP传输方式无传输网络层控制面。3)底层的承载采用IP传输方式。4)信令适配层采用面向连接的SCTP协议。3．3无线网络层的功能3．3．1NBAP协议NBAP是IUB接口无线网络层控制面信令协议，提供以下主要功能：1)小区配置管理：CRNC管理NodeB中的小区配置信息；2)公共传输信道管理：CRNC管理NodeB中的公共传输信道的配置信息；3)系统信息管理：CRNC调度广播的系统信息；4)资源事件管理：NodeB通知CRNC有关NodeB的资源状态；5)配置调整：CRNC和NodeB验证两个节点在无线资源的配置上有同样的信息；6)公共资源测量：CRNC启动NodeB中公共信道的测量，允许NodeB报告公共信道测量 第三章WCDMAIUB接口协议结果；7)无线链路管理：CRNC管理使用NodeB专用资源的无线链路；8)无线链路监控：CRNC报告一个无线链路的故障和恢复信息；9)压缩模式控制：CRNC控制NodeB中压缩模式的使用；10)专用资源测量：CRNC启动NodeB中专用信道的测量，允许NodeB报告专用信道测量结果；儿)下行功率漂移校正：CRNC调整一个或多个无线链路的下行功率水平以避免无线链路之间的下行功率漂移；12)通用错误情形报告：报告一般差错情况。NBAP是NODEB控制面的应用部分，分为专用过程和公共过程。公共过程包括：资源事件管理、配置调整、小区管理、公用传输信道管理、物理共享信道管理、公用资源测量、系统信息更新和无线链路建立，在NCP端口上传输，NCP被称为NODEB控制端口。专用过程包括无线链路管理、无线链路监视、下行链路功率控制、专用资源测量、压缩模式管理、错误管理等，在CCP端口上传输，CCP被称为通信控制端口。NBAP公共过程是对NodeB的一个特定UE上下文的初始化请求过程，或不是和一个特定UE相关的请求过程，NBAP公共过程也包括逻辑O&M过程；NBAP专用过程是和NodeB的一个特定UE上下文相关联的过程。这两种类型的过程由各自的信令链路承载璐，。表格3．1NBAP功能与NBAP公共关系表NBAP功能NBAP公共过程小区配置管理小区建立、小区重配置、小区删除公共传输信道管理公共传输信道建立、公共传输信道重配置、公共传输信道删除系统信息管理系统信息更新资源事件管理闭塞资源、解除资源闭塞、资源状态指示配置调整核查请求、核查、复位公共资源测量公共测量启动、公共测量报告、公共测量结果、公共测量失败无线链路管理无线链路建立、无线链路增加、无线链路删除、非同步无线链路重配置、同步无线链路重配置准备、同步无线链路重配置执行、同步无线链路重配置删除、无线链路抢占无线链路监控无线链路失败、无线链路恢复压缩模式控制压缩模式命令专用资源测量专用测量启动、专用测量报告、专用测量终止、专用测量失败下行功率漂移校正下行功率控制3．3．2IUBFP协议IUBFP是IUB接1：3用户面公共传输信道和专用传输信道数据流的协议，所承载的协议包括无线资源控制(radioresourcecontrol，RRC)，包数据集中协议(packetdataconvergenceprotocol，PDCP)等。公共传输信道包括RACH随机接入、CPCH公共分组信道、FACH前向接 东南大学硕士学位论文入信道、PCH寻呼信道、DSCH下行共享信道以及～些同步控制。专用传输信道DCH，也包括数据帧和控制帧，外环功率控制在专用传输信道的控制帧上实现。SRNC提供传输信道的完整配置，并且通过IUB控制面协议通知NodeB。在下行链路中，NodeB把多个传输信道复用到无线物理信道中，在上行链路中，NodeB又把无线物理信道解复用到多个传输信道上晦1。IUBFP公共传输信道完成以下工作：1)RACH数据传输：通过从NodeB到CRNC传输RACH数据帧RACHDataFrame实现。2)FACH数据传输：通过从CRNC到NodeB传输EACH数据帧FACHDataFrame实现。3)PCH数据传输：通过从CRNC到NodeB传输PCH数据帧PCHDataFrame实现，PCH数据帧可以传输与PICH相关的信息。4)节点同步：主要用于获得IUB接口的传输的往返时延(RTD)。在节点的同步过程中，RNC向NodeB发送一个包含参数T1的下行节点同步控制帧DLNodeSynchronization。当NodeB收到此帧时，将回应一个上行节点同步控制帧ULNodeSynchronization，该帧除了包含在下行节点同步控制帧中指示的T1外，还包含了参数T2和T3。·T1：RNC帧号(RFN)，指示RNC通过SAP向传输层发送下行节点同步帧的时间；·T2：NodeB帧号(BFN)，指示NodeB通过SAP从传输层收到相应的下行节点同步帧的时间；·T3：NodeB帧号(BFN)，指示NodeB通过SAP向传输层发送上行节点同步帧的时间。5)下行传输信道同步：CRNC发送一个下行同步控制帧DLSynchronization给NodeB。此消息指明目标CFN(ConnectionFrameNumber)值。当NodeB收到下行同步控制帧时，将立即回应一个上行同步控制帧ULSynchronization，以指明下行同步控制帧的ToA(TimeofArrival)和接收到的DLSynchronization的CFN。此过程不用于上行传输信道同步，如RACH信道。该过程在传输信道建立后可用于传输信道同步或者当无下行数据帧时用于维持传输信道同步。6)下行定时调整：用于指示CRNC调整下行数据到达NodeB的时间。当一个下行数据帧在规定以外的时间窗口到达，那么NodeB将启动定时调整过程。即如果下行数据帧在ToAWS之前到达或在ToAWE之后到达，NodeB将发送定时调整控制帧TimingAdjustment，其包含ToA和目标CFN。·ToAWE(TimeofArrivalWindowEndpoint，到达窗口终点)：ToAWE是时间窗的终点。ToAWE数值大小为从最后到达时刻(即LToA)到CFN的时间窗终点之间的一个毫秒级的数值，最后到达时刻的大小还考虑了NodeB内部处理时延。ToAWE由控制面设置，如果数据没有在ToAWE之前到达，NodeB则发送一个时间调整控制帧；．ToAWS(TimeofArrivalWindowStartpoint，到达窗口起点)：ToAWS是时间窗的起点。ToAWS由控制面设置，如果数据在ToAWS之前到达，NodeB则发送一个时间调整控制帧；·ToA(TimeofArrival，到达时间)：ToA是下行数据到达窗口的终点(ToAWE)与特定CFN的下行帧的实际到达时间的时间差。ToA为正值表示下行帧在ToAWE之前收到，ToA为负值表示下行帧在ToAWE之后收到。12 第三章WCDMAIUB接口协议IUBFP专用传输信道完成以下工作：1)上行数据传输：包括正常模式和安静模式。SRNC在建立传输承载时选择传输模式，并通过相关的控制平面过程通知NodeB。在任何TTI内，如果NodeB在空中接口物理信道上收到错误数据时，物理层便产生“CPHY—Out—of—Sync—IND"原语，此时NodeB将无需发送上行数据帧给SRNC。当NodeB收到非法的TFCI时，也不向SRNC发送数据帧。·在正常模式下，NodeB将为协作DCH中的所有DCH向RNC发送一个上行数据帧ULDataFrame，而不考虑DCH的传输块数目；·在安静模式并且传输承载上只有一个传输信道的情况下，如果在这个传输信道的TTI内没有收到数据(TFI指示TB数目为0)，则NodeB不向RNC发送上行数据帧；·在安静模式及协作DCH的情况下，当NodeB在协作DCH集合的所有DCH上都没有收到数据时(TFI指示TB数目为O)，NodeB将不向RNC发送上行数据帧。2)下行数据传输：NodeB在LToA(LastTimeofArrival，最后到达时间)之前的某个传输承载上至少收到一个数据帧DLDataFrame时，NodeB才认为这个传输承载已经同步。只有无线链路下行DCH数据帧的所有传输承载同步后，NodeB才认为这个无线链路的下行用户平面已经同步。只有在下行链路用户平面同步后，NodeB才能在下行DPDCH信道上传输数据。当下行链路用户平面同步后，如果在一个TTI内NodeB没有收到有效的数据帧，NodeB将认为在此传输信道的这个TTI内没有数据需要传输，并有以下处理：·如果RNC定义了传输块为0比特的TFI，那么当NodeB收到此类TFI后，便认为是合法的TFI。当组合不同传输信道的TFI，便产生一个合法的TFCI，这时，将在Uu接口上发送数据。·如果RNC没有定义传输块为O比特的TFI，但NodeB收到了此类的TFI；或者如果传输块为0比特的TFI与其它TFI组合成为一个非法的TFCI，以上两种情况将有如下处理：每一无线帧中，NodeB根据复用到CCTrCH上的DCH数据帧的TFI构造每个CCTrCH的TFCI。如果NodeB从下行数据帧中收到了一个非法的TFCI，将仅传输DPCCH，而不传输TFCI位。3)外环功率控制信息传输：外环功率控制是SRNC基于CRCI(CRCIndicator)值和上行帧的质量估计修改控制内环功率的目标值SIR。它通过发送到NodeB的外环功率控制帧OuterLoopPC中包含新的目标SIR的绝对值来实现。当NodeB收至JJ#b环功率控制帧时，它将立即更新用于内环功率控制SIR目标值。外环功率控制帧能通过到同一UE的任何专用承载发送。4)无线接口参数更新：这个过程适用于更新相关UE的所有无线链路空中接口参数。同时支持同步的和非同步的参数更新。该过程通过SRNC发给NodeB无线接口参数更新控制帧RadioInterfaceParameterUpdate来实现。如果在无线接口参数更新控制帧中包含了TPCPO(TPCPowerOffset，TPC功率偏移)值，NodeB应当在未包含CFN时或从指示的CFN开始尽快使用这个新的TPCPO值。5)节点同步：主要用于获得IUB接口的传输的往返时延(RTD)。SRNC通过节点同步过程得到NodeB的定时信息。节点同步过程通过SRNC向NodeB发送一个包含参数T113 东南大学硕：t学位论文的下行节点同步控制帧DLNodeSynchronization实现。当NodeB收到此帧时，将回应一个上行节点同步控制帧ULNodeSynchronization，该帧除了包含在下行节点同步控制帧中指示的T1外，还包含了参数T2和T3。·T1：RNC帧号(RFN)，指示RNC通过SAP向传输层发送下行节点同步帧的时间；·T2：NodeB帧号(BFN)，指示NodeB通过SAP从传输层收到相应的下行节点同步帧的时间；·T3：NodeB帧号(BFN)，指示NodeB通过SAP向传输层发送上行节点同步帧的时间。6)下行传输信道同步：用于在下行方向上DCH数据流获得或恢复同步。该过程通过SRNC发送一个下行同步控制帧DLSynchronization给NodeB来实现。此消息指明目标CFN值。当NodeB收到下行同步控制帧时，将立即回应一个上行同步控制帧ULSynchronization，以指明下行同步控制帧的ToA和CFN。上行同步控制帧将一直发送，既使下行同步控制帧在时间窗内收到。7)下行定时调整：为了保持在下行方向上DCH数据流的同步。SRNC包含所有下行DCHFP帧的CFN，当一个下行数据帧在规定以外的窗口到达，那么NodeB将发送控制帧TimingAdjustment，包含ToA和收到的下行数据帧的CFN。14 第四章南京联通WCDMA网络情况4．1网络结构4．1．1网络规模2009年江苏WCDMA网二期工程结束后，南京共建设RNC7套，建设WCDMA基站879个，建设WCDMA室内覆盖系统1439套，无线设备由华为提供，无线网络规模的详细情况如下所示：表格4．1南京联通无线网络规模RNC大网基站数(个)大网载室内分室分载载扇数地市宏基BBU+大网站点扇数布系统扇数合计(个)站RRU数合计(个)(套)(个)南京76762038792637143934786115南京联通WCDMA无线网络覆盖了市区、县城城区、发达乡镇、国家4A级以上旅游景区、机场高速和沪宁铁路。各业务区站点分布情况详见下表：表格4．2南京联通各业务区站点分布城区基站县城乡镇交通干线基站(个)景区基站地(个)基站(／k)总数市密集普通(个)高速其他交5A4A(个)市区铁路公路通干线景区南335344328434913919879尿南京联通WCDMA无线网络覆盖情况较为完善，其中县城覆盖率达到了100％，乡镇覆盖率达到了77％，人口覆盖率达到了49％。高速铁路覆盖率达到48％，国家5A级旅游景点覆盖率达到100％，国家4A级旅游景点覆盖率达到100％。4．1．2组网拓扑WCDMA网络采用了与GSM网络类似的结构，包括无线接入网络(RadioAccessNetwork，RAN)和核心网络(CoreNetwork，CN)，其中RAN用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理WCDMA网络所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域(CircuitSwitchedDomain，CS)和分组交换域(PacketSwitchedDomain，PS)。UTRAN、CN与用户设备(UserEquipment，UE)一起构成了整个WCDMA网络。系统结构如图所示： 东南大学硕士学位论文●I●l●l：UE：■·⋯“UuIU图表4．1WCDMA网络系统结构图UE(UserEquipment)：UE是用户终端设备，它通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、数据通信、移动多媒体Internet应用(如E-mailwwW浏览FTP等)。UTRAN(UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，UMTS)：UTRAN即陆地无线接入网，分为基站(NodeB)和无线网络控制器(RNC)两部分。NodeB是WCDMA系统的基站，即无线收发信机通过标准的IUB接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理，它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。RNC是无线网络控制器，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。CN(CoreNetwork)：CN即核心网络，负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理。在WCMDA系统中，核心网分为电路域和分组域两大块，将原先MSC的功能改由两个独立的实体MSCServer和MGW来实现∞1。南京联通移动网络包括GSM网和WCDMA网，采取共核心网的组网方式，目前部署了3套软交换SERVER、5套MGW、7套RNC和13套BSC设备，网络拓扑如下所示：16 第四章南京联通WCDMA网络情况SSl溪：一南京联通移动网络拓扑图SS2一翟强≯SS3爨：夕№州舅№w羽⋯4问⋯5肉⋯韵，／。纠≮，张i，7，‘一j’1，，，71|11111代＼nnm＼＼B5B6B101i’、B3B4Bll＼＼豳豳豳豳豳4．2无线网络设备介绍图表4．2南京联通移动网络拓扑图丽R6圈圈一B7B8B13溺R7无线网络设备包括RNC、CE(CustomerEdge，用户边缘设备)路由器和NodeB，均使用华为设备，组成南京联通WCDMA网络的无线接入网。4．2．1RNC设备介绍华为RNC的型号为BSC6810(以下用BSC6810表示)。BSC6810的接口(包括IUB、IUR、IU—CS、IU-PS和Iu-BC)都是标准的接口，能够和其它厂商的NodeB、RNC、MSC、SGSN和CBC等设备对接。RNC通过IUB接口和NodeB设备连接；通过IU-CS接口和负责处理电路业务的核心网MSC(或者R4构架下的MSCServer和MediaGateway)设备相连；通过IU—PS接口和负责处理分组业务的核心网SGSN设备相连；通过IUR接口和其它RNC设备连接，在RNC之间进行信息交换；通过Iu-BC和负责处理广播业务的CBC(CellBroadcastCenter)实体连接。华为RNC现网版本为V200ROIOC018061SPC070，其外观和基本指标如下所示：17嗣酏黼酊豳靴尉酏 东南大学硕士学位论文指标名称指标值矗：^、fnI彳i数目2．1RSR+IRBR毋，、抓椎数}』6．1RSS+5RBS最大之掎哺秀毓51．000霞≈：j皇最大支挎PS域数烈流黾3．264Mbit；4s(}．iJ+卜“)嫩九支持NodeB个数1．700最大支持小f■个数5．100BHCA(BusyHmuCallAttempt)1．360．0004．2．2OE设备介绍图表4．3RNC设备外观和基本指标QuidwayNetEngine40E全业务路由器(简称NE40E)属于万兆级边缘交换路由器。NE40E的操作系统采用功能强大的通用路由平台VRP(VersatileRoutingPlatform)操作系统，具有超大容量、高性能和高可靠性的特点。NE40E提供了功能强大的监控系统。路由交换板SRU(SwitchandRouteUnit)上的主控模块MPU(MainProcessingUnit)可实现对整个系统的管理维护。主控模块可实现对单板、风扇模块、电源模块和时钟模块的管理、监控和维护。NE40E完全满足EMC(ElectroMagneticCompatibility)要求，整个系统采用模块级设计。并且每个拉手条采用整体钢板设计，实现了单板间的EMC隔离。华为CE路由器现网版本为V300R002—07，其外观和基本指标如下所示：项目NE40]E的参数蕾洼王F，；CPU址』，}镁iGH主链“圭邱BOO墩OhI1、国嚣姆王拧SD]限MlGB“』{I。Jr￡列!GB蔓=堪mT^M窖辩51：KBCF511～国uI逸^：1一|‘|j誊堪孵(’FcCompacfflash(FH1∞．{4畸，J懈设蚤引j裴慢n盘；l揣2件JF筹净Z黢尊帑6400btt。；披fI牟婿160Gbit'sLPUK标惜毓g¨J选HSRU板捕恺舶1SRU呶～1+l蕃f≈f￥j由-I『SFU啦埔f{I}般一心弛j的SF01。扯÷，t仃SRU+∽t批‘甓Ii址≯I-!}≈妇内3。1仍找蛩{H备附曩护LP0“支j，002，10G}at／sh}t∞】【】埋’{图表4．4CE设备外观和基本指标 第四章南京联通WCDMA网络情况4．2．3NodeB设备介绍NodeB的产品形态由三种基本模块组成：BBU3900(基带处理模块)、WRFU／MRFU(射频模块)、RRU(室外型拉远射频模块)，通过上述三种基本模块与配套设备灵活组合，形成综合的站点解决方案。NodeB设备采用了多制式、多形态统一模块设计，适应各种安装场景的特点，有效的解决移动网络多制式融合发展的需求、宽带化的解决方案、绿色通信网络建设等，支持向LTE(LongTermEvolution)的轻松演进。华为NodeB现网版本为V200R010C018067SPC300，其外观和基本指标如下所示：—格蠢■曩目镥■牙}蛳捂盯蜘毁!100、Ⅱ王z惦_t餐段：1920．、Ⅱ王z·198呱Ⅱ工z疑qt譬R：2110MEz一2l?豫珏￡z输t}{j々阜个WRny嘶!兀：}蔓j拄：窆¨4找涟．专愤『I输‘}{j々参080Wt一羲{．怙d：：}t=PA羹j．蜂_：磅￡-内郫拥．}￡．萎t蜻d：功}宣t凄IJ驯'’flo·1骢文舀’苒‘n0．60W谴E政·!^t随斛箕i¨．40W鳗j文f1001配诺。lj．20W一妓：班I·3．4蛙^削胃lI．20W城琏·辑‘=rl娥Ej．uJ￡{201卜6nWiFJfl；：再扭4ftt敞锄段∞天线挂lt五汽搔i；!d峙幢帅t硫I瞳收正被fq(∞D0(dBm)Bandf．1258—1296哝攒3GPPT"5l¨也Q10∞DlZ蚴12"‘』．．11盐b|t+s】甄j吐i生￡．善5喑圭BERIBitErrorRatioJ’、t,A，』0001．‘。自：l漫．蠢缝：t援器列i}jn‘J援收．吐辘lt一1265．1293辛l二{自j五¨，#造}AMRAdaDn、TehIultiRate，l!盐bit-s41，符．BER{、越J量0001．。p川耔l!山．夏蛙ji{《器州铷叻{鼍吼，t哦}q字触}≈悻并醋U，J·：‘A皇t酣勇’：6i4．38n}fJ：1j36CEDL下r】：1536(+E1疆捂“一J．．矗蛐omlⅡ-600mm、。450mm一鬯，．X图表4．5NodeB设备外观和基本指标4．3现网IUB接口组网架构南京联通WCDMA网络目前采用IUB接口双栈组网方式。RNC与NodeB之间既配置ATM承载链路，也配置IP承载链路。其中，RNC通过ATM承载链路经MSTP网络以E1／TI形式到达NodeB，IP承载链路则首先在CE(CustomerEdge，用户边缘设备)路由器完成数据汇聚、分发工作，再经MSTP网络以FE形式到达NodeB。如下图所示： 东南大学硕．上学位论文司e必一图表4．6南京联通IUB接口双栈组网方式示意图ATM／IP双栈传输可使用现有的所有ATM和IP接口板。华为RNC可使用的接口板有：ATM接口板：UOIa、AOUa、AEUa；IP接口板：GoUa、FG2a。现网中，ATM链路是RNC通过AOU单板与MSTP网络相连，IP链路是RNC通过GOU单板先接入CE路由器，再接入MSTP网络。IUB接口ATM／IP双栈传输组网是指RNC和NodeB之间采用ATM和IP双协议栈的组网方式。ATM／IP双栈传输主要是以对QoS(服务质量)要求的高低和对带宽需求的大小为准则，将所有的传输划分给不同业务使用。ATM／IP双栈传输主要是以对服务质量(QoS)要求的高低和对带宽需求的大小为准则，将所有的传输划分为：1)语音、流业务、信令等对带宽需求小、对QoS要求高的业务使用ATM传输。2)BE业务和HSDPA／HSUPA等对带宽需求大、对QoS要求低的业务使用IP传输。由于不同业务对QoS的要求不同，如语音业务要求的QoS较高而PS背景业务要求的QoS较低，因此将不同QoS的业务映射到不同的传输资源上，可以达到有效利用传输资源的目的。通过ATM／IP双栈传输，不仅保护了对已有ATM传输网络的投资，而且减少了引入IP传输对ATM传输网络已有业务的影响，同时满足了运行商对传输高效率、低成本以及灵活组网的要求。 第五章双栈传输优化方案论证5．1双栈保护不完全的原因分析IUB接口采用ATM／IP双栈传输组网方式意味着RNC和同一个NodeB之间同时采用ATM和IP两种协议进行通信的组网方式。随着WCDMA网络数据业务的发展，特别是高速数据业务HSDPA／HSUPA的引入，使得IUB接口对传输带宽的需求越来越大，如完全使用ATM传输网络进行通信，会造成运营商建设、维护成本过高。引入IP传输技术，可以节约成本，满足IUB接口传输高速数据业务的需求。但由于IP传输对QoS的保证没有ATM好，所以引入了ATM／IP双栈传输，将不同QoS的业务承载在不同的传输网络上进行传输，通过ATM网络传输语音业务、信令等数据，可以保证业务的QoS，通过IP网络传输HSDPA／HSUPA业务等数据，可以节约传输成本。采用ATM／IP双栈传输组网时，需要同时维护ATM和IP两个不同的传输网络，一定程度上增加了网络维护的难度和成本。尽管IUB接口ATM和IP传输均承载在同一套MSTP设备上，但仍有数种原因会造成其中一种传输链路故障，而另一种传输链路正常可用。ATM链路故障，m链路正常，原因如下所示：1)RNC侧AOU板卡／光模块故障。2)MSTP侧与RNC相连的155M光口物理链路故障。3)NodeB侧E1／T1端121故障。IP链路故障，ATM链路正常，原因如下所示：1)RNC侧GOU板卡／光模块故障。2)MSTP侧与CE相连或CE侧与RNC相连的GE光口物理链路故障。3)NodeB侧FE端口故障。4)CE故障。南京联通WCDMA网RNC设备自建网以来AOU单板无主备保护，目前ⅣBATM链路始终处于单边运行状态，多次出现ATM链路故障，造成较多基站退服。如2010年5月20日RNC2下AOU单板出现因光口(未挂载业务)链路故障引起的该AOU单板自愈性复位，造成该AOU单板下12个NodeB退服；2010年5月28日RNC4下AOU单板出现因芯片故障，接口板底板IXFll04芯片Tx方向反压信号状态寄存器软失效，使得1104芯片持续给单板逻辑反压，端口拥塞，心跳包丢失，最终引起AOU单板异常复位，造成该AOU单板下17个NodeB退服。以上故障均和IUBATM链路处于单边运行状态有关。IUB接口控制面根据承载的信令消息的不同可以分为NCP、CCP和ALCAP。NCP链路为RNC与NodeB之间的NodeB控制端口，该链路用于传输IUB接口的NBAP公共过程消息，一个RNC和一个NodeB之间只能配置一条NCP链路。CCP链路是RNC和NodeB之间的通信控制端口链路，用于传输IUB接口的NBAP专用过程消息，一个RNC和一个NodeB之间可以配置若干条CCP链路。ALCAP链路是对建议和释放传输承载的传输信令协议的统称，21 东南大学硕士学位论文也叫Q．AAL2链路，一般一个IUB接口存在一条ALCAP链路。IUB接口的承载链路类型(即CARRYLNKT)参数取值范围为SAAL、SCTP或SAA【广SCTP。当NCP／CCP是基于ATM时，设置其承载链路类型为SAAL；NCP／CCP是基于IP时，设置其承载链路类型为SCTP；NCP／CCP是基于ATM／IP时，设置其承载链路类型为SAAL-SCTP；该参数的详细介绍参见协议3GPPTS25．430(系统IUB接口技术规范：用于CCH数据流的用户平面协议)。其中，SAAL指ATM信令适配层(SignalingATMAdaptationLayer)，保证对端之间的信令在PVC上传输的可靠性；SCTP指简单控制传输协议(StreamControlTransmissionProtoc01)，是IP层之上的可靠传输协议。通过LSTIUBCP命令查询某个NodeB下的所有IUB链路配置(包括NCP和CCP)，如下图所示：图表5．1IUB接口链路配置示意图现网NodeB的NCP端口和CCP端口承载链路类型均设置为SAAL链路类型，并未设置为SAAL-SCTP双链路类型，也没有配置对应的SCTP链路号，造成当ATM传输资源不可用时，即SAAL链路中断时，IUB接口不能改由SCTP链路承载，控制面并不能转至IP传输资源。因此，目前ATM／IP双栈传输是单IUBCP的双栈传输，NCP／CCP不可承载于IP链路上。这意味着IP传输链路仅能用于数据业务传输，不可用于承载信令消息。根据TRMMAP表设置情况，所有业务的传输映射关系都存在主用PATH和备用PATH，理论上可以做到ATM／IP传输链路互保护。但是，目前仪实现ATM传输链路对IP传输链路形成保护，即IP传输链路故障时，PS业务(包括HSDPA／HSUPA业务)可切换至备用PATH(ATM传输链路)，提高了网络可靠性。IP传输链路不能实现对ATM传输链路的保护，即ATM传输链路故障时，信令不能切换至备用PATH(IP传输链路)，NodeB会因信令中断退出服务，所有业务均不可用。目前仅是用户面实现了双栈传输、主备保护，对于控制面而言，目前的双栈传输方式均使用ATM链路资源，没有配置备用的IP链路资源。5．2IUB双栈传输资源分配策略IUB接口建立无线链路传输承载前，在RNC内部需要进行传输资源的申请、准入和分配过程。传输资源准入主要起到准入判决的作用准入成功，则RNC根据传输资源映射记录分配资源。RNC传输资源管理用于对各个接口的传输资源进行管理，提高传输资源的使用效率，保证业务的QoS。它根据当前业务的业务类型、业务类型和传输资源之间映射关系和当前传输资源的使用状况，决定当前业务实际建立在哪种承载上。IUB包括控制面、用户面和管理面，在配置数据时控制面对应NCP(NodeBControlPort)、CCP(CommunicationControlPort)、ALCAP(AccessLinkControlApplicationPart)的数据配置，用户面对应AAL2PATH和IPPATH的数据配置，管理面对应IPOA的数据配置。 第五章双栈传输优化方案论证5．2．1控制面、管理面资源管理由于控制面、管理面占用带宽相对较少，且时延、准确性的需求较高，优先配置在首先需要配置控制面、管理面的NCP、CCP、ALCAP和IPOA，分配的最大带宽为512KBIT／S、128KBIT／S，同时由于RNC启用动态流量控制，NCP、CCP、ALCAP未使用的带宽可分配给AAL2PATH上的其他业务。IPOA作为操作维护链路对于业务的QoS要求很高，设置为固定64KBIT／S，不可和其他业务共享，保证IPOA的性能。NCP／CCP、ALCAP和IPOA的配置带宽如下所示：￡询^Tm流量流量索引业务类型速率单位峰值速率平均速率最小速率最大突发长度容忍的时延抖动流量用100CBRDIT／S101CBRKBIT／S102珊R-P鹏DIT／$llcr／ccr^Lc^PIPOA图表5．2ATM流量配置示意图由于业务并不总是激活的，传输资源往往不能得到有效利用。为了达到传输资源复用的目的，业务发起时根据业务带宽和激活因子的设置预留传输资源。通过调整激活因子，可以控制准入业务的数量，有效利用传输资源。综合CCP、NCP、ALCAP和IPOA的配置带宽与激活因子，即得到对应的预留传输带宽。激活因子设置如下图所示：5．2．2用户面资源管理查询控制面链路激活因子上层应用类型激活因子上层应用类型濑活因子上层应用类型融活因子=髓”ccP=10=帅”虻P=10=IUB0堋=10上层应用类型=^IJc”激活因子110酷果个数=4)图表5．3控制面链路激活因子配置示意图IUB用户面流量涉及到公共信道、FP控制帧、AMR语音业务及随路信令、CS数据业务及随路信令、PS数据业务及随路信令和HSDPA业务。通过查询某节点的ADJMAP配置，确定该邻节点的传输资源管理映射方式，如下所示：魁蚴蚴裟～恶M虢～篙～ 东南大学硕十学位论文查询邻接点映射郐节点标识=1026赍源管理梗式=共享方式金牌用户'l'l讣lM．a,p索引=T眼牌用户T1U,IInA．．P索引=8嗣牌用户"I'IVIMkP索引=9激活因子表索引=3c}吉果个数=1)图表5．4邻节点传输资源管理映射配置示意图由于HLR侧数据暂未做金牌、银牌和铜牌用户的区分，目前TRMMAP索引7、8、9的传输资源映射方式均一致，未做差异化调整，后期会优化调整。如下表所示(浅灰色标识的为采取ATM传输的AAL2PATH类型，其余为采取IP传输的IPPATH类型)：表格5．1TRMMAP传输资源映射关系表TRMMAP承载主用PATH承载备用PATH公共信道业务ATM实时高QoS分路IP实时信令业务ATM实时高QoS分路IP实时AMR语音业务ATM实时高QoS分路IP实时R99CS会话业务ATM实时高QoS分路IP实时R99CS流业务ATM实时高QoS分路IP实时R99PS会话业务高QoS分路IP实时ATM实时R99PS流业务高QoS分路IP实时ATM实时R99PS高优先级交互业务高QoS分路IP非实时ATM非实时R99PS中优先级交互业务高QoS分路IP非实时ATM非实时R99PS低优先级交互业务高QoS分路IP非实时ATM非实时R99PS背景业务高QoS分路IP非实时ATM非实时HSDPA信令ATM实时高QoS分路IP实时HSDPA会话业务高QoS分路IPHSDPA实时ATMHSDPA实时HSDPA流业务高QoS分路IPHSDPA实时ATMHSDPA实时HSDPA高优先级交互业务高QoS分路IPHSDPA非实ATMHSDPA非实时HSDPA中优先级交互业务高QoS分路IPHSDPA非实ATMHSDPA非实时HSDPA低优先级交互业务高QoS分路IPHSDPA非实ATMHSDPA非实时HSDPA背景业务高QoS分路IPHSDPA非实ATMHSDPA非实时HSUPA信令ATM实时高QoS分路IP实时HSUPA会话业务高QoS分路IPHSUPA实时ATMHSUPA实时HSUPA流业务高QoS分路IPHSUPA实时ATMHSUPA实时HSUPA高优先级交互业务高QoS分路IPHSUPA非实ATMHSUPA非实时HSUPA中优先级交互业务高QoS分路IPHSUPA非实ATMHSUPA非实时HSUPA低优先级交互业务高QoS分路IPHSUPA非实ATMHSUPA非实时24 第五章双栈传输优化方案论证HsuPA背景业务高QoS分路IPHSUPA非实ATMHSUPA非实时以ATM传输为例，根据TRMMAP设置，信令与R99业务被优先指向AAL2PATH。AAL2PATH是RNC和其它设备之间承载用户面数据的通道，只能配置在具有ATM功能(传输类型为ATM或者ATM&IP双栈)的根节点上，邻节点1026的AAL2PATH部分定义如下：表格5．2AAL2PATH定义表邻节点标AAL2PATH标类型发送流量索引接收流量索引识10261实时12010262实时12010263非实时12110264HSDPA非实时12210265HSUPA非实时122发送／接收流量索引为该AAL2path在出RNC的端n_k的发送／接收流量索引(ATM层PVC的流量)。ATM流量记录作为公共资源，可以被IPoAPVC、AAL2PATH、SAAL链路、CMBPVC等引用，查询ATMTRF表相关索引如下所示：表格5．3ATMTRF流量索引配置表流量业务类速率峰值平均最小速最大突容忍的时延流量用途索引型单位速率率发长度抖动(毫秒)描述120RTVBRKBIT／38083462NULL10001024R99RTlS2E1121NRTVBKBIT／38083462NULL10001024R99NRTRS2El122UBRKBIT／3808NULL1024HSDPAS2E1ATM的业务类型包括CBR(ConstantBitRate)、RT-VBR(RealTimeVariableBitRate)、NRT-VBR(Non·RealTimeVariableBitRate)、UBR(UnspecifiedBitRate)。表格5．4各类ATM业务描述业务类型名业务类描述称型缩写恒定比特率CBR没有差错校验，没有流量控制，也没有其他的处理。实时传输可RT．VB主要用来描述具有可变数据流并且要求严格实时的服务，变比特率R比如交互式的压缩视频(例如电视会议)。非实时传输NRT．V主要用于定时发送的通信场合。这种场合下一定数量的延可变比特率BR迟及变化可以被应用程序忍受，如电子邮件。未指定比特UBR传输时不做任何承诺，对拥塞也没有反馈，这种类型很适率合于发送IP数据报。如果发生拥塞，UBR信元也会被丢弃，但是并不给发送者发送反馈，也不给发送者发送放慢速度的要求。因此，假使用户发起R99CS会话业务(如视频电话)，根据TRMMAP表可知业务承载的主用PATH为ATM实时，备用PATH为高QoS分路IP实时，如果该NodeB的ATM传输无问题，会优先指配在ATM传输上，R99CS会话业务的上下行激活因子都是100％。根据AAL2PATH的定义，该业务分配的发送／接收流量索引为120，即业务类型为RT-VBR，ATM25 东南大学硕士学位论文峰值速率为3808KBIT／S，平均速率为3462KBIT／S。以IP传输为例，根据TImMAP设置，HSDPA／HSUPA业务被优先指向IPPATH。邻节点1026的IPPATH部分定义如下：表格5．5IPPATH定义表邻节点IPPATHPATH类型发送带宽接收带宽差分服标识[KBIT／S][KBIT／S]务码10260高QoS分路实时420004610261高QoS分路非实时420001810262高QoS分路HSDPA非实4200010时10263高QoS分路HSUPA非实4200010时IPPATH发送和接收带宽均设置为42MBIT／S，物理端口为FE(快速以太网)端口，分为4种不同的PATH类型，根据TRMMAP表可知，主要对应R99和HSDPA／HSUPA的交互业务。对于不同类型的IPPATH而言，设置的差分服务码决定了彼此不同的优先级，差分服务是指业务进入网络时，根据业务所需要的QoS进行分类和调整，并被分配到不同的行为集合。该行为集合由差分服务码(DSCP)标识。差分服务码是IP数据包中的一个字段，它能将不同级别的服务指派到通讯网络中。这是通过用DSCP代码对网络上的每个数据包作标记并向其分配相应级别的服务来实现的。在同等网络环境下，DSCP值越大，优先级越高。因此，假使用户发起HSDPA高优先级交互业务，根据TRMMAP表可知业务承载的主用PATH为高QoS分路IPHSDPA非实时，备用PATH为ATMHSDPA非实时，如果该NodeB的IP传输无问题，会优先指配在IP传输上，HSDPA交互业务的下行激活因子是100％。根据IPPATH的定义，该业务的IPPATH标识为2，分配的发送／接收带宽为42000KBIT／S，差分服务码为10。在TRMMAP表中，邻节点1026的激活因子表索引为3。通过调整激活因子，可以控制准入业务的数量，有效利用传输资源。具体设置如下表所示：表格5．6激活因子定义表激活因子表索引3IUBtrue用途描述ATMIP普通公共信道业务下行激活因子[％】70普通公共信道业务上行激活因子[％】70MBMS公共信道业务下行激活因子[％]100信令业务下行激活因子[％】15信令业务上行激活因子[％】15AMR语音业务下行激活因子[％】70AMR语音业务上行激活因子【％】70R99CS会话业务下行激活因子[％】100R99CS会话业务上行激活因子[％】100R99CS流业务下行激活因子[％】100R99CS流业务上行激活因子【％】100R99PS会话业务下行激活因子[％】7026 第五章双栈传输优化方案论证R99PS会话业务上行激活因子[％】70R99PS流业务下行激活因子[％】100R99PS流业务上行激活因子[％]100R99PS奁百、Ik各下行激活因子r％1100R99PS交百、Ip各上行激活I天l子r％1100R99PS背景业务下行激活因子[％】100R99PS背景业务上行激活因子[％]100HSDPA信令下行激活因子[％】50HSDPA会话业务下行激活因子[％]70HSDPA流业务下行激活因子【％]100HSDPA交互业务下行激活因子[％】100HSDPA背景业务下行激活因子[％】100HSUPA信令上行激活因子[％]50HSUPA会话业务上行激活因子[％】70HSUPA流业务上行激活因子[％】100HSUPA交互业务上行激活因子[％]100HSUPA背景业务上行激活因子[％]100如上所述，系统根据TRMMAP表的索引设置，确定了业务与传输资源之间的映射关系，当传输侧实时分路出现故障时，RNC可以将小区公共信道、RRC信令、语音等实时业务建立到非实时分路上，以实现实时分路和非实时分路之间的备份，提供传输可靠性。5．3IUB接口传输资源估算由于IUB接口的传输流量是三部分流量的总和：IUB接口的语音流量、IUB接口的数据流量、以及IUB接口的信令流量。IUB接口到每一个NodeB的接口速率必须是某一档数据速率。在确定了NodeB需要的接口速率以及数量之后，还需要估算并确定每个RNC的IUB接口速率总量，简单地将各基站所设定的接口速率类型相加来求出这个总量是不适当的。比如说，假设某个RNC管理100个NodeB，每个NodeB的数据率为1．7Mbps，则每个NodeB需要2个E1速率接口，但是RNC的总容量并不需要400Mbps，而是只需要170Mbps就可以了。IUB接口容量一般是预期用户业务量加上一定的冗余容量。冗余容量包括业务突发(BurstinessofTra伍c)、信令开销(SignalingOverhead)、以及操作与维护(O＆M)开销。另外，由于所有的用户数据、信令数据以及操作维护数据均承载在ATM信元中，冗余容量中还需要包括ATM信元头开销。业务突发的程度与总流量重各种类型业务构成的比例有关。如果所有业务均为话音业务，业务突发率为0；如果所有业务均为数据接入业务，则业务突发率可达40％以上。另外，在用户语音业务流量之外，一般需要另加10％作为信令开销，另加10％作为操作与维护开销pj。ATM开销率取决于用户业务的类型。一个ATM信元由5个字节的信元头和48个字节的有效负荷(Payload)组成，相应的ATM开销为5／48=10．4％。另外，ATM适配层(AAL)将占用有效负荷中的几个字节，不同类别的ATM适配层占用的字节数各不相同。ATM适配层2(AAL2)数据占用有效负荷中的3个字节，因此，AAL2的ATM字节开销率为8／45=18％；ATM适配层5(AAL5)数据占用有效负荷中的4个字节，相应地，AAL5的ATM开销率为9／44=20％。如果考虑到传输业务特定面向连接协议(SSCOP)和业务特定协调功能(SSCF)信令的话，AAL5的ATM开销率还要更高。为简化计算，这里将SSCOP和SSCF对应的开27 东南大学硕-JJ学位论文销率计入信令开销率(10％)中。对于m传输，通常传输效率越高，传输延迟越大，传输延迟越小，传输效率越低。所以，采用IP传输时，针对IUB用户面，必须考虑传输效率和传输延迟，使之在有限的带宽资源下达到一个好的平衡。对于IUB上用户面协议栈常有三种实现策略：使用标准协议的前两种和使用私有协议的第三种。目前鉴于实现简单性和接口开放性，现网使用标准协议的第二种，因IP分组较大，对于高速数据业务IP头开销相对较小，传输效率较高，一般情况下另加5％作为IP开销率‘71。．基于以上分析，可以粗略计算双栈传输情况下的IUB接口流量，IUB接口流量=预期用户语音业务总速率×(1+信令开销率+操作维护开销率)×(I+ATM开销率)+预期用户数据业务总速率x(1+业务突发冗余率)X(I+IP开销率)。将前面的分析数值带入，得到：IUB接口流量=预期用户语音业务总速率×(1+0．1+0．1)×(1+0．2)+预期用户数据业务总速率×(1+0．4)×(1+0．1)=预期用户语音业务总速率×1．44+预期用户数据业务总速率×1．54。可见，由于信令、操作维护、ATM开销、口开销以及业务突发需要，IUB接口流量约为用户业务数据率的1．5倍。用户数据业务数据速率一般是不对称的，下行业务流量一般远大于上行业务流量，而IUB接口在上行、下行方向上却是对称的，也就是说，如果IUB接口在下行方向上容量为2Mbps，那么上行方向上容量也是2Mbps，反之亦然。因此，在确定IUB接口流量时，要根据大流量方向上的用户数据速率来计算，一般是根据下行方向上的用户业务数据速率确定IUB接口容量。5．4选择双栈传输的优化方案为了提高网络容灾性能，实现ATM／IP双栈传输互为保护的功能，意味着控制面、用户面均需采用ATM／IP双栈传输方式，解决ATM传输链路中断会造成NodeB退服的问题，达到优化的目的。5．4．1优化方案的前提由于WCDMA网络已正式商用，为了确保网络质量和用户体验，综合考虑优化方案所需的改造成本、耗费工作量及操作风险性，建议采取的优化方案需要尽可能满足以下几个方面。1)不增加额外的硬件投资、工程建设。2)优先采取参数修改的方法。’3)不中断业务或基站退服时间控制在5分钟内。4)确保无线网络运行安全、稳定。5．4．2备选方案的优劣对比为了解决ATM传输链路无保护的问题，可采取的方案有，方案一：RNC侧实施AOU单板主备保护，方案二：IUBCP链路承载方式改为SAAL．SCTP双栈方式。前者侧重于提供备用ATM传输链路，后者侧重于将NCP／CCP改为双栈承载。方案一：需要对RNC侧AOU单板实施1+1扩容，设置为一块单板主用，一块单板备用， 箜亘童塾垡堡塑垡丝查塞迨适备用单板实时同步主用单板的数据。MSTP网络也需要实施接口板扩容，修改相应数据配置，对IUB接口进行双发选收工作。需要规划ODF架光口供备份IUB链路使用，并完成备份IUB链路的光纤布放工作。方案二：需要在NodeB和RNC上均配置SCTP链路，将NCP／CCP承载方式改为SAAL-SCTP双链路承载，数据修改时NodeB会短暂退服。两种方案对比如下表所示：表格5．7IUB接口调整方案对比方案一方案二硬件投资需购接口板卡、光纤无现场工程量安装板卡、布放光纤无数据配置修改涉及无线侧和传输侧仪无线侧业务影响程度不影响业务NodeB短暂中断主备均为ATM链路，QoS有保备份链路效果备用为IP链路，QoS差障RNC空闲槽位不足，需提前割接现存问题未配置SCTP链路相关NodeB至其他AOU单板由于两种方案各有利弊，综合考虑投资、工作量、网络质量等多个方面，南京联通采取了渐进方式的改造方案，将网络影响降至最低。首先，规划AOU单板1+1备份方案，确定各RNC目前空余槽位数量与缺口数量，计划将部分NodeB割接至其他AOU板卡，解决槽位不足问题。其次，根据需调整割接NodeB清单，对涉及基站实施采取方案二所述的NCP／CCP双栈承载优化改造，通过配置SCTP链路实现信令消息承载在IP传输上。然后，将以上NodeB割接调整至目标AOU板卡，由于已实施双栈优化改造，NodeB不退服，不影响业务。各RNC可以满足新增AOU备份板卡的槽位需求。最终，向设备厂商购买硬件板卡，各RNC实施AOU板卡1+1备份扩容工程，因不必调整在用的AOU板卡，全网NodeB可正常业务，从硬件上提供ATM备份路径，达到提高网络可靠性的目的。 东南大学硕士学位论文第六章实施优化方案并验证根据渐进性方案，需要在信令消息双栈承载的基础上进行AOU板卡调整，然后实施AOU板卡备份工作。将重点描述如何实现双栈承载，实现用户面和控制面均可承载在ATM和IP链路上，AOU板卡调整与备份扩容属于设备提供的正常功能，不属于本文讨论的重点。6．1数据配置步骤在配置IUB接口数据时需要先配置SCTPLINK，且配置NCP和CCP时，需要将承载链路类型配置为SAAL．SCTP双链路方式，同时考虑到ATM链路的可靠性高，建议配置NCP、CCP时将主链路类型(MainLinkType)配置为SAAL链路类型，使SCTP链路作为控制面的备用链路。相关的控制面协商数据表如下所示：表格6．1控制面协商数据表数据项参数值工作模式本端SCTP端口号本端IP地址对端IP地址SCTP链对端SCTP端口号路发送消息是否计算校验和接受消息是否计算校验和校验和算法类型添加VLANID标志VLANID号承载链路类型SAAL链路号NCPSCTP链路号主链路类型端口号承载链路类型CCPSAAL链路号SCTP链路号主链路类型因数据配置是基于现网ATM／IP双栈传输的基础上进一步优化，具体修改步骤如下所示：NodeB侧：1)ADDSCTPLNK一配置应用于NCP的SCTPLINK2)ADDSCTPLNK--配置应用于CCP的SCTPLINK3)SETCPSWITCH--设置控制面切换允许使能开关4)ADDIUBCP^增加承载于SCTPLINK的NCP30 第六章实施优化方案并验证5)ADDIUBCP一增加承载于SCTPLINK的CCPRNC侧：1)ADDSCTPLNK一配置应用于NCP的SCTPLINK2)ADDSCTPLNK--配置应用于CCP的SCTPLINK3)RMVCCP一删除承载于SAALLINK的CCP4)RMVNCP-一增加承载于SAALLINK的CCP5)ADDNCP-增加承载于双栈SAAL-SCTPLINK的NCP6)ADDCCP一增加承载于双栈SAAL-SCTPLINK的CCP6．2数据配置的注意点IUB接口基于m传输信令消息时，最少需要配置2条SCTP链路，一条用于NCP，一条用于CCP。如果配置多个CCP时，需要相应地增加SCTP链路数目。IUB接口支持口分路传输，则基于m传输和基于ATM传输的控制面是共用的，即对同一个IUB接口，控制面的数据只需要增加一次。增加RNCIUB接口(IP传输)控制面数据须遵循RNC处理能力的限制，RNC对SCTP链路的支持遵循以下规则：1)对于基于IP传输的IUB接口时，SPU子系统最多支持100条SCTP链路。2)GOUa单板最多可以支持1200条SCTP链路。增加IUB接口(基于IP传输)端口数据的参数关系如下所示：ADDNoDEB图表6．1IUB接口(基于IP)端口数据的参数关系SCTPLINK应用类型选择NBAP，模式选择SERVER，通信端口选择58080／90000(90001)，需要配置在该NodeB目前SAALLINK使用的子系统，控制面的IP地址可采用业务面IPPATH的IP地址。．·B1●J¨川艚畔洲 查塑奎堂堡_圭堂垡笙奎NodeB侧修改IUBCP双链路承载时，需要SETCPSWITCH开关ENABLE，其默认为DISABLE。当CPSWITCH设置为ENABLE，可保证CP的主备通道之间的切换。如NodeB当前已经切换到备用CP，DISABLE该开关后，即使主用CP恢复NodeB也不会切换回主用CP。NodeB侧配置承载于IP链路的1UBCP时，需要将主备标志设为SLAVE。图表6．2NodeB侧配置IUBCPRNC侧对于IUBCP(NCP／CCP)不能使用MODIFY命令修改，只能删除后再添加，因此无法做到不中断业务。RNC侧重新配置NCP时选择SAAL-SCTP双栈承载方式。6．3验证优化方案图表6．3RNC侧配置SAAL．SCTP双栈为了确保控制面和用户面均实现ATM／IP双栈传输且双栈互为备份，采取多种手段进行验证工作。6．3．1命令行方式验证通过LSTIUBCP命令查询双栈改造后的某个NodeB下所有IUB链路配置(包括NCP和CCP)，如下图所示： 第六章实施优化方案弗验证图表6．4IUB链路配置示意图W-TBX富丽山庄的NCP、CCP端口对应的承载链路类型已配置为双栈链路类型，同时分配了相应的SCTP链路，为了确保信令链路质量，将主链路类型设为SAAL链路，IP链路作为备链路。通过DSPIUBCP命令查询双栈改造后的某个NodeB下NCP／CCP的实际承载链路状态，如下图所示：竹-TBX富丽山庄+++w一官丽山庄201O鲫#436781氍／．51468．／DSI'工Ul}cP：：锚BETCODE：0执行成功．耵P／ccP蓟莆口状态舵P／CCP端口类型CC?端口编号归属标志主备标志CC?端口状态CCl=,使用状态舵P／cc嫡寄口类型ccP端口编号归属标志主备标志CC?端口状态CC?使用状态虻P／ccP端口类型归属标志主备标志I目C1c'端口状态虻P使用状态砸P／ccP端口类型归属标志主备标志虻P端口状态NcP使用状态瞄果个数=4)ccP0主R】虻主正常使用CCP0主lUiC备正常未使用HCP主IU,fC主正常使用虻P主R虻备正常未使用图表6．5NCP／CCP承载链路状态示意图由上图可知，该站的NCP主链路状态正常且为在用状态，NCP备链路状态正常且为未使用状态，同时，该站的CCP主链路状态正常且为在用状态，CCP备链路状态正常且为未使用状态。当NodeB的NCP／CCP主链路故障时，即ATM传输中断时，其数据承载链路类型可由 东南大学硕t学位论文SAAL变为SCTP，当ATM传输恢复时，其数据承载链路类型会自动由SCTP变为SAAL。如下图所示(红色标注为命令行操作的时间)：：!：兰卿眦3I2010—12’2014：20"23100硎襻4230。‘％％DSFUIUBC?：NodeBN劬e=“w—UY晒善矫z”，rT=址LJYPE：秣I}lETCODE=0执行成功．CCI'／KF状态信息I曲湍口类型Iub端口号操作状态数据承载链路类型操作状态改变原因舵P≮m旺D·可用SA&L端口重建成功CCP0可用s从L端口重建成功氆告果个数=2)⋯E耶O删聊02536_Io20lo-12-2014=4l=44]％％DSPIIIUBCP：)IodeBNime=“w—VYM西善矫2”，PT=ALLTIFE：秣I旭TCODE=0执行成功．ccP，wP状态信息工ub端口类型I曲端口号操作状态数据承载链路类型操作状态改变原因NcP可用SCTP端口重建成功CCP0可用SCT?端口重建成功酷果个数=2)⋯Z啪：!：：：聊312010—12—2014：58：23l0鲫#40265。，o'5DsPUIt[BCr：11rodeBNmne=。w—uYH西善矫2”，PT=^L王．．：rYPE：’6蒜I|lETCODE=0执行成功．ccP_I，NcP状态信息Iub端口类型工讪端口号操作状态数据承载链路类型操作状态改变原因NcP可用SAAL端口重建成功CCP0可用SAAL端口重建成功瞄果个数=2)一一E帅6．3．2实时监测方式验证图表6．6数据承载链路类型的变化通过LMT(本地维护终端)进行实时性能监测，实现验证业务的目的。实时监测的原理如下图所示： 第久章实施优化方案并验证二进制OlIUl业务模块l-盎。‘，■LMTI·嚣≮-I缝季芦模块I·■l调试模块IIFAM单援．·图表6．7实时监测原理示意图上报实时性能监测数据的系统内部过程如下：单板上的业务模块收集到数据后，将与本地过滤表中的参数进行匹配，如果符合匹配条件，则将数据上报给OMU。OMU收到上报的数据后，将根据数据中携带的任务号，把数据转发给创建这个任务的LMT。LMT在界面上以列表和图形形式，显示这些数据。监测小区用户数任务用于对指定小区的用户数目进行监测，以实时观察小区中的公共信道、专用信道，以及HSDPA业务和HSUPA业务的用户数目。通过该监测任务，可以了解小区用户的分布状况。由于ATM／IP双栈传输经优化改造后，可实现控制面和业务面均双栈承载，为了验证双栈互为备份保护功能，测试方法如下：1)NodeB侧人为拔掉网线，测试PS业务是否会自动倒换到ATM传输上，测试ATM链路下的业务能力。2)NodeB侧人为拔掉所有E1线，测试信令和CS业务是否会自动倒换到IP传输上，测试IP链路下的业务能力。首先验证PS业务的双栈保护功能。断开某NodeB的网线后，于10：20：56出现PATH告警(IPPATH中断)，等待1分钟后恢复该NodeB网线，于10：22：01显示PATH告警恢复，即在此期间NodeB的IP传输不可用。如下图所示：裹舅，。冈r蚓f删可蝌酬黼，二．=。i。=；．．。．。。，■?i■，罴翥i_墨黉蒸鬻I卯7牟蜘鲥柏蝴鳓l蔫I姆燃Hc，．j甥鞠二￡翮瞬蝴潮蟋罐穗·0簿黜强黼蜘潴稀薯囊攀麟。菇_；灞徽*}鹳黛魈簿啭※罐臻；_1j獬她l锄《臂，睇艘瞬舜誊．炉i，潮l褰尊g删删i峨}§黔-【群蟪、。；i州蝴刑期群簟自骥授并*潜。。。=j：旃*热㈣誊舅l期塑舞爱j舞曲‘f黼龋嫱嘲牟喃勰舞舞77鼍蒜1黼姆瓣墙静l龋汹j蔫燃*赫黪。藏喘呐驸羲蔫_捌鬻臻㈣蜂颡．镬薜．州霸潮瓣蛳l：叠螨鳓黼辫瓣戮藤捌；鬻瑚。’麓蕊戮馨鬻“_薹i鲻雾芝⋯葡黼麓糯獭戤◆图表6．8IPPATH告警示意图35 东南大学硕士学位论文同时，实时监测该NodeB一扇区下用户数，下图分别为PATH故障时用户数情况和PATH故障恢复后用户数情况，其中专用信道用户数包括语音用户数和PSR99用户数。因PS业务的备用链路为ATM传输，与主用链路IP传输相比仅是带宽变小。当IPPATH故障时，仍可监测到专用信道和HSDPA、HSUPA用户；当IPPATH故障恢复时，PS业务不中断，始终监测到有用户。这验证了IP传输链路实现了备份保护。图表6．9IPPATH故障时用户数监测图表6。10IPPATH恢复时用户数监测随后，我们重点验证信令和CS业务的双栈保护功能。中断某NodeB的ATM传输后，于14：39：37出现PATH告警(AAL2PATH中断)，等待2分钟后恢复该NodeB的ATM传输，于14：42：22显示PATH告警恢复，即在此期间NodeB的ATM传输不可用，但未出现“NodeB不可用告警”。如下图所示： 第六章实施优化方案并验证300一⋯一——‘蝴。立籼”川敞删?聃蛳L型镪蔓毙甄吲纽砌垴幽融鼬l竺l竺!．1坠罡l苎竺l!苎!l兰些b娥逝逊鲤魁㈣幽燃魁幽数照融脏巍!越盛函罐黼嘲■黼汹池瞄妇渤豳潮随潮幽幽幽幽幽蚓燃躐幽随瀚_豳峨2o．：i垡氅氅鹜：I氅氅垡．苎篮翌：馨：黼霸幽汹汹■翰隧1．坐至篓幽匹翌堕豳鲨塑翌I壁]堡¨再葡丽I馒蕊嘲r囊酾阁龃㈣F葡I丙衍F荤丽一⋯⋯一～一～——一一⋯⋯⋯～⋯一⋯一一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯i；蒌『m·鞭I翻-正膏矮曩_。—-it-一—tt，睦蔓j·!_一JI—苎!L图表6．11AAL2PATH告警示意图同时，实时监测该NodeB一扇区下用户数，下图分别为AAL2PATH故障时用户数情况、信令和CS业务重建成功时用户数情况和AAL2PATH故障恢复后用户数情况，其中专用信道用户数包括语音用户数和PSR99用户数。当AAL2PATH故障时，所有类型业务均短暂中断；在AAL2PATH故障后大约10多秒，业务重建成功；当AAL2PATH故障恢复时，信令和CS业务不中断，始终监测到有用户。这验证了ATM传输链路实现了备份保护。x小区性##龄dI创fl；3；11卉～．任务蝙号_，j，．kl¨F；71．，，1．．1I时间。一．‘任辱编号1-21。3显示囤形li鲤斋静县矬蠢葵墼j绒条宽度盛测周黟㈧CelllC，—●—一————12991一l匹歪二∑型————2991，匮墨圈————12791i■●—啊————12791图表6．12AAL2PATH故障时用户数监测 东南大学硕士学位论文图表6．13信令和CS业务重建成功时用户数监测『『X小医佳麓盛嘲I6*L一||囝弗l弛裹l》蓝二竺月{44217(85)』44218．88、Ⅷ’44219(91)m1)№121()E一，¨二]№1E：]竺!塑匠：二Ⅲ1《2’扩1|4228(1j厂__显千目形缆穿舒色绣搴荽塑线黍宽度监I丑{|周期Ii■■●一一—————J1一E夏夏=3———j——1r西盈翟趸耍——一1一—■■■一————_1一，一—●——■————一————-_用户娄墅．任务抗态徽务僳存廿：杰盐箍信道用户獭睁止Yes专用信谨用户靠4停止YesHSDPA!1]户簿停止YesN81JPA用尸教睁止Yes640AM用户熬}停止Yes图表6．14AAL2PATH恢复时用户数监测现场测试结果表明，在IP传输中断时，PS业务可以自动切换到ATM传输上，NodeB不会出现退服现象，RNC侧没有上报NodeB不可用告警。单ATM链路传输时，由于受ATM带宽限制PS业务可能会出现拥塞、降速现象。在ATM传输中断时，信令和CS业务也能自动切换到IP传输，完成信令重建等过程需要17秒左右，即业务会短暂中断，但可以显著降低NodcB退服时长。单IP链路传输时，无法通过ATM链路向RNC获取时钟同步信号，NodcB无时钟参考源，会影响切换性能。6．3．3业务验证的遗留问题在ATM传输中断时，由于操作维护链路OMCH没有配置为双栈方式，仪承载在ATM传输上，不能改由IP传输承载，无法对相关NodeB进行任何闭锁、激活等维护操作，也无法远程登录至NodeB。为了解决此问题，尝试对NodeB配置双OMCH，解决IP传输下NodeB操作维护问题。在配置双OMCH时，ATMOMCH和IPOMCH的目标路由都是到达网管服务器M2000，所以它们有一个优先级的问题。以主用OMCH为ATMOMCH为例，ATMOMCH的路由是 蔓查童塞塑垡些互塞茎墅适全0的路由，优先级最低，所以IPOMCH的路由不能通过ADDIPRT显示的添加，而应该绑定在ADDOMCH命令中(当ATMOMCH生效时，这个绑定的路由不生效)。当ATMOMCH正常时，IPOMCH的发送路由是不生效的，此时M2000PINGIPOMCH也通，但是从NodeB回的包是经过ATM通道发出的。当ATM的OMCH不通以后，IPOMCH的接收方向还是通的，当M2000给NodeB发切换指示，NodeB收到切换指示会令IPOMCH生效，绑定的路由也随之生效。ATMOMCH是否通断是M2000来检测的。检测到不通，在一定的时间内就会发起OMCH切换指示，以UDP报文下发给NodeB，净荷中的字段是和M2000约定好的，M2000下发切换指示的时候会带上要切换的通道的OMIP。OM通道接收切换请求的UDP端口为45300。实际测试过程中，在双OMCH状态下如果ATMOMCH中断，需要近20分钟才能切换到IPOMCH，等待时间偏长。同时，NodeB有可能会触发DHCP／BOOTP过程，造成主控板重新下载数据并激活软件，影响NodeB正常业务。因此，最终没有实施双OMCH改造工作。6．4双栈优化在现网的应用南京联通拟对RNC侧AOU单板实施1+1扩容，实现ATM链路的主备保护。由于前期规划中未预留备用AOU单板槽位，现网RNC没有足够空闲槽位。以RNCl为例，0框配置3块AOU单板，l框配置7块AOU单板，但0框仅余1个槽位、1框仅余5个空闲槽位用于配置备用AOU单板(27槽默认保留给UOI单板使用)，无法满足1+1备份扩容的需求，其余RNC也有类似情况。RNCl单板配置情况如下图所示：N．JI?NCO1AirDefenseSubrack～一●E-●l矗●l门_■■●l：●●U■唾Il■嚏■●E—¨■嚷■■耀l■糊■{门■柚譬》≯》芒o0o0oC巴皇芒l!一f=_一∞lT'“∽”∽渭∽5∞口o口勺n-口叼_口电o叼i吲C苎芒想i芒一C鬟巴F一∞i∞耸i；蕾iiF譬o●■■C●旧●■¨■‘■■¨o11■_—■■：●I’■■(11●●■●IM一AjrDefelIStSubrack■l门l■■一●臣■●l矗●I门_■r■-■?●●U■噬I-曩■■潆●■哺●■耀■■鬈■^C、曩∞“≯》o叫a。00。：暑jod∞0o0o宝富。}¨巴芒皂∞’d芒：豢璺÷÷黔“∞n∞6“譬，。m一∞、0≥哩‘I『o分o∽∞∽o0叫@n'on-口_口。e芒窖一od≯譬F亨一∞『；|。譬=●Ii●-—●l■I■■’■--■：●■U■lIll●●■■●q●日一 一垄塑奎堂堡主兰垡笙茎利用IUB接口双栈改造可以有效解决过长的退服时间问题，将网络调整对用户的影响降至最低。双栈改造涉及NCP／CCP的重配置，虽然同样会造成NodeB退服，但时间不超过1分钟。完成双栈改造后，闭锁NodeB对应的ATM链路，NodeB可以在17秒内将信令和CS业务切换至IP传输链路，此时可在不中断服务的情况下实施AOU单板调整。此次AOU单板1+1备份扩容工程，共需事先调整20块AOU单板上的NodeB，涉及NodeB共计210个。针对涉及割接的NodeB，按批次进行双栈优化改造，由于NodeB数量较多，事先实施配置数据的规划准备工作。主要规划各NodeB使用的SCTP链路号及对应的SPU处理子系统，同时需兼顾每个SPU处理子系统的处理能力，SCTP链路数量不能超过100条。所有修改操作前后分5批完成，对完成调整的相关NodeB进行CQT业务验证，确保业务能正常恢复。通过M2000观察运行状态，所有NodeB均在1分钟内恢复业务，对无线网络影响极小。在完成双栈传输方式优化调整后，南京联通实施了AOU单板1+1备份扩容工程，由于信令业务迅速切换至SCTP链路，尽管ATM传输中断约90分钟，但相关NodeB均未出现NodeB不可用告警，信令链路在17秒内完成重建，业务基本未受影响，达到预期目标。当然，在实际割接过程中也遇到一些问题，如操作维护链路OMCH没有配置为双栈方式、ATM传输链路恢复后需手工切换NodeB主承载链路为SAAL链路等。如果采取传统割接调整方式，每个NodeB约退服90分钟，累计退服时长近19000分钟，严重影响用户体验，降低网络容量和直连。对以上210个NodeB进行双栈承载方式的改造优化后，在实施割接调整，累计退服时长仅210分钟，将网络不良影响降至最低，且无需额外的硬件投资。以每分钟单个NodeB约收益5元为基准，仪此次割接调整已减少损失约90000元。如果采用设备厂家建议的硬件板卡扩容方案，共需新购AOU板卡70余块，由于采用渐进性方案，首先调整部分NodeB的AOU板卡归属，最终仅需新购AOU板卡50余块用于扩容，每块板卡报价约8000元，加上工程实施费用，节省投资近160000元。综上所述，通过实施渐进性优化改造方案，实现双栈保护减少损失90000元，减少AOU板卡扩容数量节省投资160000元，总计减少支出约250000元。实现了NCP／CCP的双栈承载，在一定程度上提高了网络容灾性，在后期的网络维护中，无论是类似割接调整或ATM链路传输故障，均可减少退服时长，减少损失。40