陸　昊　張國鵬

【摘要】文章闡述了WCDMA網(wǎng)絡(luò)Iub接口ATM/IP雙棧傳輸組網(wǎng)的架構(gòu)和原理,通過現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際配置介紹了Iub資源分配的策略——以TRMMAP表為基礎(chǔ)確定控制面、管理面和用戶面的路由選擇、帶寬和QoS信息,并用案例說明了Iub數(shù)據(jù)配置不符的后果。

【關(guān)鍵詞】WCDMA Iub RNC ATM/IP AAL2

1 概述

WCDMA系統(tǒng)由CN(核心網(wǎng))、RAN(無線接入網(wǎng))和UE三部分組成。CN與RAN之間的接口定義為Iu接口,RAN與UE之間的接口定義為Uu接口。RAN可以包括多個(gè)RNS(無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)),每個(gè)RNS又包括一個(gè)RNC和一個(gè)或多個(gè)Node B。

RNC與Node B之間的接口是Iub接口。Iub接口是開放的,基本功能可以概括為:

(1)Iub傳輸資源的管理;

(2)Node B的操作維護(hù),包括:Iub鏈路管理,小區(qū)配置管理,無線網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量,公共傳輸信道管理,無線資源管理,無線網(wǎng)絡(luò)配置隊(duì)列等;

(3)系統(tǒng)信息管理;

(4)公共信道話務(wù)管理,包括:接入允許控制,功率管理,數(shù)據(jù)傳輸?shù)?

(5)專用信道話務(wù)管理,包括:無線鏈路管理,無線鏈路監(jiān)視,信道分配/撤銷,功率管理,測(cè)量報(bào)告,專用傳輸信道管理,數(shù)據(jù)傳輸?shù)?

(6)共享信道話務(wù)管理,包括:信道分配/撤銷,功率管理,傳輸信道管理,數(shù)據(jù)傳輸?shù)?

(7)定時(shí)和同步管理,包括:傳輸信道同步(幀同步),Node B-RNC之間的節(jié)點(diǎn)同步,Node B-Node B之間的節(jié)點(diǎn)同步。

Iub包括控制面、用戶面和管理面,在配置數(shù)據(jù)時(shí)控制面對(duì)應(yīng)NCP、CCP、ALCAP的數(shù)據(jù)配置,用戶面對(duì)應(yīng)AAL2 PATH和IP PATH的數(shù)據(jù)配置,管理面對(duì)應(yīng)IPOA的數(shù)據(jù)配置。

RNC傳輸資源管理用于對(duì)各個(gè)接口的傳輸資源進(jìn)行管理,提高傳輸資源的使用效率,保證QoS。它根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)的類型、業(yè)務(wù)類型和傳輸資源之間的映射關(guān)系以及當(dāng)前傳輸資源的使用狀況,決定當(dāng)前業(yè)務(wù)實(shí)際建立在哪種承載上。

2 ATM/IP雙棧傳輸組網(wǎng)

Iub接口ATM/IP雙棧傳輸組網(wǎng)是指RNC和Node B之間采用ATM和IP雙協(xié)議棧的組網(wǎng)方式。ATM/IP雙棧傳輸主要以對(duì)QoS要求的高低和對(duì)帶寬需求的大小為準(zhǔn)則,將所有的傳輸劃分為:

◆語音、流業(yè)務(wù)、信令等對(duì)帶寬需求小、對(duì)QoS要求高的業(yè)務(wù)使用ATM傳輸;

◆BE業(yè)務(wù)和HSDPA/HSUPA等對(duì)帶寬需求大、對(duì)QoS要求低的業(yè)務(wù)使用IP傳輸。

由于不同業(yè)務(wù)對(duì)QoS的要求不同,如語音業(yè)務(wù)要求的QoS較高而PS背景業(yè)務(wù)要求的QoS較低,因此將不同QoS的業(yè)務(wù)映射到不同的傳輸資源上,可以達(dá)到有效利用傳輸資源的目的。

ATM/IP雙棧傳輸,不僅保護(hù)了對(duì)已有ATM傳輸網(wǎng)絡(luò)的投資,而且減少了引入IP傳輸對(duì)ATM傳輸網(wǎng)絡(luò)已有業(yè)務(wù)的影響,同時(shí)滿足了運(yùn)行商對(duì)傳輸高效率、低成本以及靈活組網(wǎng)的要求。其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:

各接口建立無線鏈路傳輸承載前,在RNC內(nèi)部需要進(jìn)行傳輸資源的申請(qǐng)、準(zhǔn)入和分配。傳輸資源準(zhǔn)入主要起到準(zhǔn)入判決的作用。如果準(zhǔn)入成功,則RNC根據(jù)傳輸資源映射記錄分配資源:對(duì)于ATM傳輸申請(qǐng)AAL2 PATH帶寬資源,對(duì)于IP傳輸申請(qǐng)IP PATH帶寬資源。

下面以WM-河西大樓2為例,分析該站的資源分配和帶寬。WM-河西大樓2的物理接口為2 E1+1 FE,屬于典型的ATM/IP雙棧傳輸。

(1)控制面、管理面資源管理

首先需要配置控制面、管理面的NCP、CCP、ALCAP和IPOA,分配的最大帶寬分別為512kbps、128kbps,同時(shí)由于RNC啟用動(dòng)態(tài)流量控制,NCP、CCP、ALCAP未使用的帶寬可分配給AAL2 PATH上的其他業(yè)務(wù)。IPOA作為操作維護(hù)鏈路對(duì)于業(yè)務(wù)的QoS要求很高,設(shè)置為固定64kbps,不可和其他業(yè)務(wù)共享,以保證IPOA的性能。

由于業(yè)務(wù)并不總是激活的,傳輸資源往往不能得到有效利用。為了達(dá)到傳輸資源復(fù)用的目的,業(yè)務(wù)發(fā)起時(shí)根據(jù)

(業(yè)務(wù)帶寬×激活因子)預(yù)留傳輸資源。

CCP、NCP、ALCAP和操作維護(hù)鏈路IPOA PVC的配置帶寬乘上激活因子即得到該鏈路占用的帶寬。設(shè)置CCP、NCP、ALCAP和操作維護(hù)鏈路IPOA PVC的激活因子如圖3所示。

(2)用戶面資源管理

Iub用戶面流量涉及公共信道、FP控制幀、AMR語音業(yè)務(wù)及隨路信令、CS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及隨路信令、PS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及隨路信令和HSDPA業(yè)務(wù)。

通過查詢鄰節(jié)點(diǎn)的ADJMAP配置,確定其傳輸資源管理映射方式,如圖4所示:

由于HLR側(cè)數(shù)據(jù)暫未做金牌、銀牌和銅牌用戶的區(qū)分,目前TRMMAP索引7、8、9的傳輸資源映射方式一致,未做差異化調(diào)整,后期將會(huì)優(yōu)化調(diào)整。如表1所示(淺灰色標(biāo)識(shí)的為采取ATM傳輸?shù)腁AL2 PATH類型,其余為采取IP傳輸?shù)腎P PATH類型):

在TRMMAP表中,還定義了不同事件的差分服務(wù)碼,其影響各事件的優(yōu)先級(jí),涉及RAN側(cè)的設(shè)備廠家設(shè)置,均使用默認(rèn)值。

在TRMMAP表中,鄰節(jié)點(diǎn)1026的激活因子表索引為3。通過調(diào)整激活因子,可以控制準(zhǔn)入業(yè)務(wù)的數(shù)量;通過配置激活因子,可以有效利用傳輸資源。具體設(shè)置如表2所示:

業(yè)務(wù)與傳輸資源之間的映射關(guān)系。當(dāng)傳輸側(cè)實(shí)時(shí)分路出現(xiàn)故障時(shí),RNC可以將小區(qū)公共信道、RRC信令、語音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)建立到非實(shí)時(shí)分路上,以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分路和非實(shí)時(shí)分路之間的備份,提高傳輸可靠性。

E1可利用帶寬計(jì)算:

◆在UNI模式下,單條E1的有效PVC帶寬為1920kbps;

◆在IMA模式下,當(dāng)幀長(zhǎng)為32時(shí),單條E1有效PVC帶寬1859kbps;

◆在IMA模式下,當(dāng)幀長(zhǎng)為64時(shí),單條E1有效PVC帶寬1889kbps;

◆在IMA模式下,當(dāng)幀長(zhǎng)為128時(shí),單條E1有效PVC帶寬1904kbps(現(xiàn)網(wǎng)狀況);

◆在IMA模式下,當(dāng)幀長(zhǎng)為256時(shí),單條E1有效PVC帶寬1911.5kbps。

因此,現(xiàn)網(wǎng)2 E1的有效PVC帶寬為3808kbps。

FE可利用帶寬計(jì)算:FE端口物理帶寬為100Mbps,大部分Node B傳輸設(shè)備對(duì)FE端口限速為16000kbps。

(3)用戶面(ATM方式承載)

由于傳輸類型為ATM和IP雙棧類型,根據(jù)TRMMAP設(shè)置,信令與R99業(yè)務(wù)被優(yōu)先指向AAL2 PATH。AAL2 PATH是RNC和其它設(shè)備之間承載用戶面數(shù)據(jù)的通道,只能配置在具有ATM功能(傳輸類型為ATM或者ATM/IP雙棧)的根節(jié)點(diǎn)上,鄰節(jié)點(diǎn)1026的AAL2 PATH部分定義見表3:

M流量記錄作為公共資源,可以被IPoA PVC、AAL2 PATH、SAAL鏈路、CMB PVC等引用,查詢ATMTRF表相關(guān)索引如表4所示:

ATM的業(yè)務(wù)類型包括CBR(Constant Bit Rate,恒定比特率)、RT-VBR(Real Time Variable Bit Rate,實(shí)時(shí)傳輸可變比特率)、NRT-VBR(Non-Real Time Variable Bit Rate,非實(shí)時(shí)傳輸可變比特率)、UBR(Unspecified Bit Rate,未指定比特率)。

假使用戶發(fā)起R99 CS會(huì)話業(yè)務(wù)(如視頻電話),根據(jù)TRMMAP表可知業(yè)務(wù)承載的主用PATH為AT用PATH為高QoS分路IP實(shí)時(shí)。如果該Node B的ATM傳輸無問題,會(huì)優(yōu)先指配在ATM傳輸上,R99 CS會(huì)話業(yè)務(wù)的上下行激活因子都是100%。根據(jù)AAL2 PATH的定義,該業(yè)務(wù)分配的發(fā)送/接收流量索引為120,即業(yè)務(wù)類型為RT-VBR, ATM峰值速率為3808kbps,平均速率為3462kbps。

(4)用戶面(IP方式承載)

由于傳輸類型為ATM和IP雙棧類型,根據(jù)TRMMAP設(shè)置,HSDPA/HSUPA業(yè)務(wù)被優(yōu)先指向IP PATH。鄰節(jié)點(diǎn)1026的IP PATH部分定義如表6:

IP PATH發(fā)送和接收帶寬均設(shè)置為42Mbps,物理端口為FE(快速以太網(wǎng))端口,分為4種不同的PATH類型,根據(jù)TRMMAP表可知,主要對(duì)應(yīng)R99和HSDPA/HSUPA的交互業(yè)務(wù)。對(duì)于不同類型的IP PATH而言,設(shè)置的差分服務(wù)碼(DSCP)決定了彼此不同的優(yōu)先級(jí)。差分服務(wù)是指業(yè)務(wù)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí),根據(jù)業(yè)務(wù)所需要的QoS進(jìn)行分類和調(diào)整,并被分配到不同的行為集合。該行為集合由差分服務(wù)碼標(biāo)識(shí)。差分服務(wù)碼是IP數(shù)據(jù)包中的一個(gè)字段,它能將不同級(jí)別的服務(wù)指派到通訊網(wǎng)絡(luò)中。這是通過用DSCP代碼對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)數(shù)據(jù)包作標(biāo)記并向其分配相應(yīng)級(jí)別的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)的。在同等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,DSCP值越大,優(yōu)先級(jí)越高。

假使用戶發(fā)起HSDPA高優(yōu)先級(jí)交互業(yè)務(wù),根據(jù)TRMMAP表可知業(yè)務(wù)承載的主用PATH為高QoS分路IP HSDPA非實(shí)時(shí),備用PATH為ATM HSDPA非實(shí)時(shí)。如果該Node B的IP傳輸無問題,會(huì)優(yōu)先指配在IP傳輸上,HSDPA交互業(yè)務(wù)的下行激活因子是100%。根據(jù)IP PATH的定義,該業(yè)務(wù)的IP PATH標(biāo)識(shí)為2,分配的發(fā)送/接收帶寬為42000kbps,差分服務(wù)碼為10。

3案例

(1)故障現(xiàn)象

某Node B CS/PS業(yè)務(wù)均正常,某日下午UE無法實(shí)現(xiàn)PS業(yè)務(wù),部分UE可以實(shí)現(xiàn)CS業(yè)務(wù),但一旦強(qiáng)制選回2G網(wǎng)絡(luò)后,無法強(qiáng)制選回3G網(wǎng)絡(luò)。該Node B無告警,跟蹤UU/IUB接口無任何消息上報(bào)。

(2)原因分析

該Node B出現(xiàn)問題前對(duì)FE帶寬進(jìn)行過擴(kuò)容,原計(jì)劃從16M擴(kuò)為100M,無線側(cè)已完成IP PATH的相關(guān)參數(shù)修改。由于此站點(diǎn)的烽火傳輸設(shè)備FE帶寬最大只能擴(kuò)容至42M,雙方帶寬設(shè)置不一致,導(dǎo)致擴(kuò)容后在IUB-IP接口丟包嚴(yán)重。大量的數(shù)據(jù)重傳使得Node B的處理板卡過載,最終資源耗盡使得無法提供正常服務(wù)。

(3)處理過程

故障發(fā)生后,首先斷定此問題和之前的FE擴(kuò)容有關(guān)。在RNC側(cè)將ADJMAP中TRMMAP索引從7/8/9改為4/5/6,即由ATM/IP雙棧傳輸改為ATM傳輸,問題仍然存在。復(fù)位Node B和扇區(qū)后,跟蹤到UE控制面/用戶面的消息,確認(rèn)為Node B子系統(tǒng)過載而拒絕接入。修改IP PATH接口帶寬為默認(rèn)的16M,烽火傳輸也將FE帶寬改為默認(rèn)的16M,重新復(fù)位Node B,故障消失。為了實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容目標(biāo),調(diào)整IP PATH接口帶寬為42M,同時(shí)烽火傳輸也將FE端口擴(kuò)容為48M,復(fù)位Node B,業(yè)務(wù)可正常使用。

4 總結(jié)

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展,特別是HSDPA/HSUPA的引入,對(duì)Iub傳輸帶寬的需求越來越大。ATM over E1的傳輸成本高,而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)每比特產(chǎn)生的效率越來越低,運(yùn)營商迫切需要低成本的Iub傳輸解決方案。ATM/IP雙棧傳輸?shù)囊?在保證業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的情況下,可以節(jié)約Iub接口的傳輸成本。熟悉并掌握ATM/IP雙棧傳輸模式下的傳輸資源分配策略,可以設(shè)定網(wǎng)絡(luò)的控制面、管理面、用戶面實(shí)際承載方式,優(yōu)化各種業(yè)務(wù)的帶寬資源分配,根據(jù)業(yè)務(wù)需求提供不同的QoS值。下,可以節(jié)約Iub接口的傳輸成本。熟悉的主用PAUBR所示

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【作者簡(jiǎn)介】

陸昊:東南大學(xué)無線電工程系電子與信息工程專業(yè),主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。

張國鵬:南京郵電學(xué)院通信工程(通信網(wǎng))專業(yè),主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。