ＷＣＤＭＡ网络Ｉｕｂ资源分配的策略探讨

陆　昊　张国鹏

【摘要】文章阐述了WCDMA网络Iub接口ATM/IP双栈传输组网的架构和原理,通过现网实际配置介绍了Iub资源分配的策略——以TRMMAP表为基础确定控制面、管理面和用户面的路由选择、带宽和QoS信息,并用案例说明了Iub数据配置不符的后果。

【关键词】WCDMA Iub RNC ATM/IP AAL2

1 概述

WCDMA系统由CN(核心网)、RAN(无线接入网)和UE三部分组成。CN与RAN之间的接口定义为Iu接口,RAN与UE之间的接口定义为Uu接口。RAN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Node B。

RNC与Node B之间的接口是Iub接口。Iub接口是开放的,基本功能可以概括为:

(1)Iub传输资源的管理;

(2)Node B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)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;

(5)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),Node B-RNC之间的节点同步,Node B-Node B之间的节点同步。

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、CCP、ALCAP的数据配置,用户面对应AAL2 PATH和IP PATH的数据配置,管理面对应IPOA的数据配置。

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QoS。它根据当前业务的类型、业务类型和传输资源之间的映射关系以及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。

2 ATM/IP双栈传输组网

Iub接口ATM/IP双栈传输组网是指RNC和Node B之间采用ATM和IP双协议栈的组网方式。ATM/IP双栈传输主要以对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:

◆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;

◆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。

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。其组网结构如图1所示:

各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。传输资源准入主要起到准入判决的作用。如果准入成功,则RNC根据传输资源映射记录分配资源:对于ATM传输申请AAL2 PATH带宽资源,对于IP传输申请IP PATH带宽资源。

下面以WM-河西大楼2为例,分析该站的资源分配和带宽。WM-河西大楼2的物理接口为2 E1+1 FE,属于典型的ATM/IP双栈传输。

(1)控制面、管理面资源管理

首先需要配置控制面、管理面的NCP、CCP、ALCAP和IPOA,分配的最大带宽分别为512kbps、128kbps,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AAL2 PATH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64kbps,不可和其他业务共享,以保证IPOA的性能。

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×激活因子)预留传输资源。

CCP、NCP、ALCAP和操作维护链路IPOA PVC的配置带宽乘上激活因子即得到该链路占用的带宽。设置CCP、NCP、ALCAP和操作维护链路IPOA PVC的激活因子如图3所示。

(2)用户面资源管理

Iub用户面流量涉及公共信道、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。

通过查询邻节点的ADJMAP配置,确定其传输资源管理映射方式,如图4所示:

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一致,未做差异化调整,后期将会优化调整。如表1所示(浅灰色标识的为采取ATM传输的AAL2 PATH类型,其余为采取IP传输的IP PATH类型):

在TRMMAP表中,还定义了不同事件的差分服务码,其影响各事件的优先级,涉及RAN侧的设备厂家设置,均使用默认值。

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;通过配置激活因子,可以有效利用传输资源。具体设置如表2所示:

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,提高传输可靠性。

E1可利用带宽计算:

◆在UNI模式下,单条E1的有效PVC带宽为1920kbps;

◆在IMA模式下,当帧长为32时,单条E1有效PVC带宽1859kbps;

◆在IMA模式下,当帧长为64时,单条E1有效PVC带宽1889kbps;

◆在IMA模式下,当帧长为128时,单条E1有效PVC带宽1904kbps(现网状况);

◆在IMA模式下,当帧长为256时,单条E1有效PVC带宽1911.5kbps。

因此,现网2 E1的有效PVC带宽为3808kbps。

FE可利用带宽计算:FE端口物理带宽为100Mbps,大部分Node B传输设备对FE端口限速为16000kbps。

(3)用户面(ATM方式承载)

由于传输类型为ATM和IP双栈类型,根据TRMMAP设置,信令与R99业务被优先指向AAL2 PATH。AAL2 PATH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AAL2 PATH部分定义见表3:

M流量记录作为公共资源,可以被IPoA PVC、AAL2 PATH、SAAL链路、CMB PVC等引用,查询ATMTRF表相关索引如表4所示:

ATM的业务类型包括CBR(Constant Bit Rate,恒定比特率)、RT-VBR(Real Time Variable Bit Rate,实时传输可变比特率)、NRT-VBR(Non-Real Time Variable Bit Rate,非实时传输可变比特率)、UBR(Unspecified Bit Rate,未指定比特率)。

假使用户发起R99 CS会话业务(如视频电话),根据TRMMAP表可知业务承载的主用PATH为AT用PATH为高QoS分路IP实时。如果该Node B的ATM传输无问题,会优先指配在ATM传输上,R99 CS会话业务的上下行激活因子都是100%。根据AAL2 PATH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, ATM峰值速率为3808kbps,平均速率为3462kbps。

(4)用户面(IP方式承载)

由于传输类型为ATM和IP双栈类型,根据TRMMAP设置,HSDPA/HSUPA业务被优先指向IP PATH。邻节点1026的IP PATH部分定义如表6:

IP PATH发送和接收带宽均设置为42Mbps,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IP PATH而言,设置的差分服务码(DSCP)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。

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IP HSDPA非实时,备用PATH为ATM HSDPA非实时。如果该Node B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IP PATH的定义,该业务的IP PATH标识为2,分配的发送/接收带宽为42000kbps,差分服务码为10。

3案例

(1)故障现象

某Node B CS/PS业务均正常,某日下午UE无法实现PS业务,部分UE可以实现CS业务,但一旦强制选回2G网络后,无法强制选回3G网络。该Node B无告警,跟踪UU/IUB接口无任何消息上报。

(2)原因分析

该Node B出现问题前对FE带宽进行过扩容,原计划从16M扩为100M,无线侧已完成IP PATH的相关参数修改。由于此站点的烽火传输设备FE带宽最大只能扩容至42M,双方带宽设置不一致,导致扩容后在IUB-IP接口丢包严重。大量的数据重传使得Node B的处理板卡过载,最终资源耗尽使得无法提供正常服务。

(3)处理过程

故障发生后,首先断定此问题和之前的FE扩容有关。在RNC侧将ADJMAP中TRMMAP索引从7/8/9改为4/5/6,即由ATM/IP双栈传输改为ATM传输,问题仍然存在。复位Node B和扇区后,跟踪到UE控制面/用户面的消息,确认为Node B子系统过载而拒绝接入。修改IP PATH接口带宽为默认的16M,烽火传输也将FE带宽改为默认的16M,重新复位Node B,故障消失。为了实现扩容目标,调整IP PATH接口带宽为42M,同时烽火传输也将FE端口扩容为48M,复位Node B,业务可正常使用。

4 总结

随着数据业务的发展,特别是HSDPA/HSUPA的引入,对Iub传输带宽的需求越来越大。ATM over E1的传输成本高,而数据业务每比特产生的效率越来越低,运营商迫切需要低成本的Iub传输解决方案。ATM/IP双栈传输的引入,在保证业务正常运行的情况下,可以节约Iub接口的传输成本。熟悉并掌握ATM/IP双栈传输模式下的传输资源分配策略,可以设定网络的控制面、管理面、用户面实际承载方式,优化各种业务的带宽资源分配,根据业务需求提供不同的QoS值。下,可以节约Iub接口的传输成本。熟悉的主用PAUBR所示

参考文献

[1]魏弢,肖秀琴. WCDMA传输网络建设方案[J]. 电信工程技术与标准化,2006(12).

[2]马开志. WCDMA网络规划的策略探讨[J]. 移动通信, 2006(9).

[3]刘艳. 3G无线接入网传输技术和解决方案[J]. 电信科学,2004(11).

[4]朱红梅. 从HSDPA的引入谈WCDMA接入网的传输策略[J]. 移动通信,2006(6).★

【作者简介】

陆昊:东南大学无线电工程系电子与信息工程专业,主要研究方向为移动通信网络。

张国鹏:南京邮电学院通信工程(通信网)专业,主要研究方向为移动通信网络。