面向TD-LTE的城域傳送網(wǎng)建設(shè)策略研究

樂垠 梅儀國 孫運(yùn)明

【摘要】隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)爆炸式增長，現(xiàn)有的移動網(wǎng)承載技術(shù)將很難滿足未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場的需求和競爭是TD-LTE技術(shù)產(chǎn)生與發(fā)展的源動力。文章深入分析了TD-LTE技術(shù)目前的發(fā)展情況及其對傳送網(wǎng)絡(luò)的需求，提出對于TD-LTE業(yè)務(wù)的傳輸承載方案。

【關(guān)鍵詞】TD-LTEPTNCIRPIR

編者按

經(jīng)過十多年建設(shè)，國內(nèi)運(yùn)營商都擁有大規(guī)模的傳送承載網(wǎng)。當(dāng)前，全業(yè)務(wù)運(yùn)營背景之下競爭激烈、業(yè)務(wù)紛呈，用戶體驗(yàn)日趨細(xì)致、2G逐漸向3G過渡、未來3G／LTE業(yè)務(wù)的高帶寬需求等問題，都呼喚傳統(tǒng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的加強(qiáng)與提升。壓力和動力并存下，如何將傳統(tǒng)傳送承載網(wǎng)棄弊揚(yáng)優(yōu)，充分應(yīng)用新技術(shù)，以高瞻遠(yuǎn)矚地規(guī)劃和部署新一代承載網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對不同業(yè)務(wù)的綜合承載，推動分組化、業(yè)務(wù)等級劃分、帶寬高利用率，是亟待解決的問題。近年，SDH網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模逐年降低，PTN網(wǎng)絡(luò)啟動大規(guī)模建設(shè)，本期專題重點(diǎn)關(guān)注PTN的規(guī)劃、部署和建設(shè)，希望可以為國內(nèi)運(yùn)營商未來建設(shè)統(tǒng)一的IP承載網(wǎng)之借鑒。

1前言

中國移動作為世界規(guī)模最大的運(yùn)營商，在3G時代積極承擔(dān)起自主知識產(chǎn)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與運(yùn)營任務(wù)，至2010年擴(kuò)容工程完成后，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)將覆蓋全國337地市，基站規(guī)模達(dá)22萬個，大大拉動了TD產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。然而，受技術(shù)特性、產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模能力等因素影響，TD-SCDMA在覆蓋成本、傳輸速率、無線帶寬、用戶體驗(yàn)、運(yùn)營成本方面同中國電信、中國聯(lián)通等競爭對手相比均存在著一定劣勢。

TD-LTE(Long Term Evolution)是新一代寬帶移動通信技術(shù)，是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，在繼承其TDD優(yōu)點(diǎn)的同時又與時俱進(jìn)地引入了多天線MIMO與頻分復(fù)用OFDM技術(shù)。相比于3G，TD-LTE在系統(tǒng)性能上有了跨越式提高，能夠?yàn)橛脩籼峁└迂S富多彩的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。為此，盡快將TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)向TD-LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，提升TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的寬帶能力，真正有效地建立起TD系統(tǒng)在未來寬帶移動市場、移動互聯(lián)網(wǎng)市場、物聯(lián)網(wǎng)市場的競爭力，是中國移動新時期應(yīng)對競爭、保持技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢的重要舉措。

若要進(jìn)一步縮短產(chǎn)品成熟周期，推進(jìn)TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈尤其是使終端產(chǎn)品盡快成熟，加速商用化進(jìn)展，縮短與FDD-LTE的產(chǎn)業(yè)發(fā)展差距，應(yīng)該加快推進(jìn)面向運(yùn)營商商用為目的的TD-LTE規(guī)模網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)建設(shè)。在我國，工業(yè)和信息化部于2010年12月批復(fù)同意TD-LTE規(guī)模試驗(yàn)總體方案，由中國移動承擔(dān)上海、杭州、南京、廣州、深圳、廈門六城市TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)網(wǎng)和北京演示網(wǎng)建設(shè)。

2TD-LTE技術(shù)特點(diǎn)及其對傳送網(wǎng)的需求

2.1TD-LTE的關(guān)鍵技術(shù)

如表1所示，TD-LTE通過引入OFDM、多天線MIMO、64QAM、全I(xiàn)P扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化的幀結(jié)構(gòu)、簡化的LTE狀態(tài)以及小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了更高帶寬，更大容量、更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更低傳輸時延的效果。

2.2無線基站對傳輸網(wǎng)的需求

由于TD-LTE系統(tǒng)相對于2G／3G的峰值速率有了飛躍性的提升，因此其引入對機(jī)房的傳輸條件也提出了非常高的要求，按照宏基站配置為S1門門，室內(nèi)覆蓋站配置為O1計(jì)算，各類基站對于S1／X2接口的帶寬要求如表2。

2.3傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬規(guī)劃

傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬規(guī)劃的時候需充分考慮網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、滿足業(yè)務(wù)的突發(fā)性，因此需要按照峰值帶寬來測算外，還要考慮適當(dāng)?shù)娜哂鄮?。如?所示，試驗(yàn)網(wǎng)工程分為主測區(qū)域和非主測區(qū)域，傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬規(guī)劃也應(yīng)采取不同的策略。

如表4所示，對于PTN傳輸網(wǎng)絡(luò)的各個層面，需綜合考慮業(yè)務(wù)量的統(tǒng)計(jì)分布特性、滿足業(yè)務(wù)質(zhì)量和傳輸效益等因素。在滿足CIR帶寬的基礎(chǔ)上，分別取定不同比例的預(yù)留量。

目前的收斂比是根據(jù)PTN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及以往經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，在后續(xù)運(yùn)營階段積累運(yùn)行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)后再行調(diào)整。

3TD-LTE業(yè)務(wù)的傳送網(wǎng)承載方案

移動網(wǎng)絡(luò)向TD-LTE階段演進(jìn)，其傳送網(wǎng)承載模式發(fā)生了很大的變化，TD-LTE采用了一種革命性的架構(gòu)，RNC主要功能下移到eNodeB，將RNC和NodeB合并為eNodeB，核心網(wǎng)則演進(jìn)到EPC，eNodeB直接連接到EPC，網(wǎng)絡(luò)逐漸向扁平化和網(wǎng)狀網(wǎng)演進(jìn)，其對帶寬、接口、時延、QoS、安全性等均有新的需求。如何順應(yīng)IP化的發(fā)展趨勢，構(gòu)建一張高效、融合3G／LTE的承載網(wǎng)絡(luò)，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維成本，成為承載網(wǎng)建設(shè)中業(yè)界最關(guān)注的問題。

TD-LTE業(yè)務(wù)的帶寬需求主要來源于移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有流量的不確定性和突發(fā)性等特性，因此需要傳輸網(wǎng)具備業(yè)務(wù)的收斂匯聚能力，有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。而MSTP采用剛性管到承載分組業(yè)務(wù)，匯聚比受限，統(tǒng)計(jì)復(fù)用效率低，承載IP化業(yè)務(wù)成本高。目前中國移動采用的方案是端到端PTN解決方案，PTN突出可視化、圖形化維護(hù)和管理，最大程度地降低接入網(wǎng)的TCO；全網(wǎng)部署LSP Tunnel、高質(zhì)量高可靠性業(yè)務(wù)承載，同時在適合的地方、適合的時機(jī)部署L3VPN網(wǎng)關(guān)，能最大程度地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴(kuò)展性。

3.1TD-LTE的傳輸承載方案一：PTN+CE

如圖1所示，以PTN為主，PTN采用兩層或三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，仍采用端到端的L2功能，L3 VPN功能由新引入的1對CE路由器負(fù)責(zé)。cE路由器負(fù)責(zé)將X2接口信息按照IP地址轉(zhuǎn)發(fā)相鄰基站，將S1接口信息按照IP地址轉(zhuǎn)發(fā)給S-GW／MME或S-GW／MME Pool中相應(yīng)的S-GW、MME，以實(shí)現(xiàn)多歸屬需求。

考慮到管理維護(hù)的方便、網(wǎng)絡(luò)安全性和流量控制等原因，CE設(shè)備建議單獨(dú)配置。

3.2TD-LTE的傳輸承載方案二：具備L3 VPN功能的PTN

如圖2所示，以PTN設(shè)備建設(shè)端到端的LTE RAN承載網(wǎng)，PTN核心層設(shè)備具備L3 VPN功能，實(shí)現(xiàn)基于IP地址的電路調(diào)度，匯聚層，接入層仍采用L2功能。PTN核心層設(shè)備負(fù)責(zé)將X2接口信息按照IP地址轉(zhuǎn)發(fā)相鄰基站，將S1接口信息按照IP地址轉(zhuǎn)發(fā)給S-GW／MME或S-GW／MME Pool中相應(yīng)的S-GW、MME，以實(shí)現(xiàn)多歸屬需求。

3.3TD-LTE的傳送網(wǎng)建設(shè)策略

TD-LTE基站傳輸接入應(yīng)采用光纜接入方式，應(yīng)選擇PTN設(shè)備承載，并充分考慮PTN網(wǎng)絡(luò)的整體部署策略，充分利用已建PTN傳輸資源。

從安全可靠性出發(fā)，接入層系統(tǒng)盡量采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在地理?xiàng)l件和光纜建設(shè)確有困難的情況下可少量采用鏈型結(jié)構(gòu)。對于不具備后備電源條件的基站，宜單獨(dú)組織傳輸系統(tǒng)。

PTN傳輸系統(tǒng)的建設(shè)需要綜合考慮節(jié)點(diǎn)布局、光纜情況和網(wǎng)絡(luò)安全等多種因素，合理安排系統(tǒng)制式和環(huán)上節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

主測區(qū)域接入層配置10GE PTN設(shè)備，非主測區(qū)域接入層配置可以升級為10GE的GE PTN設(shè)備，交叉容量不小于30G，與eNodeB連接應(yīng)使用GE光接口。

接入層系統(tǒng)盡量采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每個接入環(huán)3～8個節(jié)點(diǎn)。

匯聚層采用10GE組環(huán)，單個設(shè)備交叉容量不小于160G。

核心層采用10GE組環(huán)，單個設(shè)備交叉容量不小于320G。

4結(jié)論

TD-LTE是一個中國主導(dǎo)的并具有“國際化”特征的標(biāo)準(zhǔn)，TD-LTE的技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在速率、時延和頻譜利用率等多個領(lǐng)域，使運(yùn)營商能夠在有限的頻譜帶寬資源上具備更強(qiáng)大的業(yè)務(wù)提供能力，而這正是全球移動通信產(chǎn)業(yè)孜孜以求的目標(biāo)所在。LTE將是任何一個運(yùn)營商都需要考慮的長遠(yuǎn)技術(shù)，且這種技術(shù)在最近幾年內(nèi)存在爆發(fā)式增長的可能。這種爆發(fā)式的增長將會推動整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。作為基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)，運(yùn)營商應(yīng)整體規(guī)劃，提前布局。