TD-LTE傳輸承載方式分析

王令侃 林曉軒

【摘要】文章從TD-LTE業(yè)務(wù)特點(diǎn)和承載需求入手，詳細(xì)探討TD-LTE的幾種傳輸承載方式，并簡(jiǎn)要介紹了國(guó)外LTE的幾種應(yīng)用場(chǎng)景和解決方案，為未來(lái)TD-LTE規(guī)?；l(fā)展提供最符合其特點(diǎn)和需求的傳輸承載方式。

【關(guān)鍵詞】TD-LTE承載方式PTNL3VPNOTN

1TD-LTE概述

TD-LTE(Long Term Evolution)是新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)。LTE是3GPP在R8中提出的一種新的寬帶無(wú)線空中接口技術(shù)，分為FDD和TDD兩種模式。TD-LTE是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代移動(dòng)通信技術(shù)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，在繼承TDD優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)引入了多天線MIMO與頻分復(fù)用OFDM技術(shù)。

相較于3G，TD-LTE在系統(tǒng)性能上有跨越式提高，能夠?yàn)橛脩籼峁└迂S富的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。TD-LTE是滿足用戶移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)需求的重要解決方案，其高帶寬、低時(shí)延、全I(xiàn)P化的特點(diǎn)能夠更好地支持互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。移動(dòng)寬帶的市場(chǎng)需求正逐漸興起，移動(dòng)通信技術(shù)也將隨之演進(jìn)到LTE時(shí)代，LTE對(duì)于移動(dòng)業(yè)務(wù)的強(qiáng)大承載能力，將使移動(dòng)通信滲透到生活的方方面面，全面推動(dòng)無(wú)線城市、智慧城市的發(fā)展。

2TD-LTE業(yè)務(wù)特點(diǎn)和承載需求

2.1TD-LTE業(yè)務(wù)特點(diǎn)

與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相比，LTE網(wǎng)絡(luò)有以下顯著特點(diǎn)：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)寬帶化，全網(wǎng)IP化，網(wǎng)絡(luò)扁平化，新增S1、X2接口，低時(shí)延，高QoS保障。

ALL IP化：不再有CS域，ALL IP的EPC支持3GPP、非3GPP各類技術(shù)統(tǒng)一接入，實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)和移動(dòng)融合。

扁平化：使得RNC／BSC消失，無(wú)線只有eNB，而核心網(wǎng)SGW和PGw可以合一實(shí)現(xiàn)。這種扁平化使網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，減少時(shí)延。

S1／X2接口：如圖1，eNB之間底層采用IP傳輸，在邏輯上通過(guò)X2接口互相連接，即Mesh型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣的設(shè)計(jì)主要用于支持UE在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動(dòng)性，保證用戶無(wú)縫切換。

每個(gè)eNB通過(guò)S1-C接口和核心網(wǎng)MME相連，通過(guò)S1-U和SGW連接。S1-C和S1-U可以分別看作S1接口的控制和用戶平面。對(duì)S1接口，支持eNB和MME／SGW之間的多對(duì)多連接。

QoS保障：LTE將業(yè)務(wù)質(zhì)量標(biāo)識(shí)分為9類，分別對(duì)應(yīng)承載網(wǎng)的不同優(yōu)先級(jí)和報(bào)文時(shí)延。

2.2LTE業(yè)務(wù)承載需求

LTE網(wǎng)絡(luò)如上特點(diǎn)，促使承載網(wǎng)絡(luò)要有更強(qiáng)的承載能力。下一代承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備的能力如下：

網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到LTE后，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將比3G有量的提升。據(jù)推算，LTE基站傳輸帶寬是3G基站帶寬的10～20倍，這就要求LTE承載網(wǎng)要有較高的帶寬。

S1和X2接口的引入使得LTE不同于原有2G／3G匯聚型組網(wǎng)架構(gòu)，承載網(wǎng)的業(yè)務(wù)調(diào)度能力在原有基礎(chǔ)上更加靈活。

3GPP TR R3.018定義X2業(yè)務(wù)面理想傳輸時(shí)延約10ms～20ms，S1用戶面5ms時(shí)延，對(duì)LTE承載網(wǎng)有較高時(shí)延要求。

LTE將催生更多數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如流媒體、視頻類、交互類等業(yè)務(wù)，QoS等級(jí)劃分也會(huì)更加細(xì)化，這就要求LTE承載網(wǎng)具備較強(qiáng)的QoS調(diào)度能力。

LTE存在對(duì)時(shí)間同步的需求，目前只有GPS或者IEEE1588v2可以滿足要求。由于LTE接入受頻點(diǎn)影響，在覆蓋能力上小于2G／3G，也就是說(shuō)將來(lái)需要建更多基站來(lái)補(bǔ)充覆蓋。與GPS相比，全網(wǎng)采用IEEE1588v2地面同步技術(shù)可以降低成本，也可作為GPS失效時(shí)的同步保護(hù)方案。IEEE1588v2地面同步方案對(duì)LTE承載網(wǎng)提出了頻率和時(shí)間同步要求。

3LTE承載解決方案的分析

3.1LTE四種PTN承載模式

據(jù)PTN設(shè)備L2／L3 VPN功能劃分，PTN承載模式主要有四種模式，如圖2。

模式一：PTN網(wǎng)絡(luò)端到端組網(wǎng)，全網(wǎng)采用L3VPN功能，該模式不支持大網(wǎng)，維護(hù)起來(lái)難度較大。

模式二：核心層設(shè)備增強(qiáng)靜態(tài)L3VPN功能，匯聚層／接入層采用L2VPN功能(目前采用CE設(shè)備作L2／L3橋接功能)。核心層PTN設(shè)備通過(guò)L3VPN轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)跨機(jī)房跨區(qū)域的業(yè)務(wù)流量調(diào)度，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MME／S-GW中相應(yīng)的MME、S-GW，以實(shí)現(xiàn)多歸屬需求。

模式三：匯聚以上兩層采用單層網(wǎng)絡(luò)，使用OTN透?jìng)?，無(wú)需分組傳送／路由器等設(shè)備。接入層用PTN設(shè)備承載，采用L2VPN功能。該模式在匯聚點(diǎn)終結(jié)L2層LSP，S1業(yè)務(wù)則直接通過(guò)OTN進(jìn)入CE，X2業(yè)務(wù)在CE內(nèi)進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。通過(guò)OTN網(wǎng)絡(luò)將業(yè)務(wù)側(cè)端口延伸至匯聚點(diǎn)。

模式四：寬帶移動(dòng)統(tǒng)一承載，OTN到機(jī)房、大帶寬、透明傳送。采用OTN端到端模式，在核心層收斂，進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)和傳送。

3.2L3VPN方案

模式二中，核心層PTN增強(qiáng)靜態(tài)L3功能的解決方案(即L3PTN方案)，而現(xiàn)網(wǎng)是采用CE設(shè)備的解決方案，所以對(duì)L3PTN方案中分組轉(zhuǎn)發(fā)、靜態(tài)L3VPN功能、組網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)和PTN+CE方式進(jìn)行策略分析。

(1)分組轉(zhuǎn)發(fā)、靜態(tài)L3VPN功能

PTN核心設(shè)備引入的L3功能包括L2到L3的橋接功能和靜態(tài)L3路由功能。靜態(tài)L3路由功能可以由PTN隧道技術(shù)結(jié)合L3VPN路由技術(shù)或IP路由方式實(shí)現(xiàn)，二者在報(bào)文封裝、轉(zhuǎn)發(fā)等方面有較大區(qū)別。而目前網(wǎng)絡(luò)是采用CE設(shè)備作L2／L3橋接功能。

(2)組網(wǎng)方案分析

本地市內(nèi)TD-LTE流量，無(wú)論是否跨核心局房，均經(jīng)過(guò)L3PTN轉(zhuǎn)發(fā)相鄰。而跨地市組網(wǎng)方案則受到核心網(wǎng)SGW／MME具體布放方案的影響?？紤]到后續(xù)大規(guī)模商用時(shí)，SGW、MME是集中布放在骨干機(jī)房?jī)?nèi)形成大集中，不同機(jī)房之間通過(guò)核心PTN L3VPN進(jìn)行歸屬調(diào)度和業(yè)務(wù)交換。核心層啟用L3功能進(jìn)行L3PTN轉(zhuǎn)發(fā)，L3PTN對(duì)于本地S1和X2流量不需要經(jīng)過(guò)CE設(shè)備。與PTN+CE方案相比，節(jié)約了投資，并保持了業(yè)務(wù)端到端管理。PTN+CE和PTN+L3(靜態(tài))對(duì)比如表1。

PTN方式承載的L3VPN方案能夠很好地滿足LTE及其標(biāo)準(zhǔn)化的需求，集中體現(xiàn)在四方面：

◆向更大容量、更高速率接口方向發(fā)展，滿足LTE高帶寬需求；

◆PTN核心設(shè)備的L3功能，滿足LTE業(yè)務(wù)橫向轉(zhuǎn)發(fā)需求；

◆在QoS策略方面更加完善，滿足LTE多業(yè)務(wù)靈活QoS需求；

◆推進(jìn)PTN標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、保護(hù)、OAM、同步、QoS等多層面的互通。

4國(guó)外LTE解決方案

主要是根據(jù)不同的建設(shè)模型，采取兩種典型應(yīng)用：

應(yīng)用一：一體化基站建設(shè)模式(應(yīng)對(duì)海量基站、海量機(jī)房)

采用的是模式3：小三層+OTN匯聚骨干+L2VPN接入方式，如圖3所示。接入層采用PTN分組傳送10G環(huán)覆蓋，采用L2VPN功能。匯聚層以上采用OTN承載。

優(yōu)點(diǎn)是OTN起到簡(jiǎn)化PTN組網(wǎng)需求的作用：各匯聚中心節(jié)點(diǎn)上行帶寬靈活調(diào)配，避免在PTN獨(dú)立組網(wǎng)模式中，因某節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)容量升級(jí)而引起的環(huán)路上所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備必須升級(jí)的情況。OTN傳送能夠滿足大規(guī)模的基站擴(kuò)容，達(dá)到基站擴(kuò)容要求。OTN網(wǎng)絡(luò)能兼顧帶寬、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的帶寬需求。無(wú)需路由器等設(shè)備，OTN透?jìng)?，功耗低，且易部署、易運(yùn)維。

應(yīng)用二：分布式基站建設(shè)模式(BBU相對(duì)集中)

采用的是模式4：小3層大1層。機(jī)房站址需求少，帶寬集中。相對(duì)于應(yīng)用一，此類機(jī)房數(shù)減少，假設(shè)每站址帶12個(gè)RRU，傳統(tǒng)10000個(gè)基站只需要800個(gè)站址。帶寬需求量大，每個(gè)站址出口帶寬大于3*GE。像傳高質(zhì)量帶寬業(yè)務(wù)一樣傳送BBU，大帶寬、高QoS、高安全性傳送。如圖4。

5結(jié)論

LTE是高速移動(dòng)通信系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向。PTN借助其多業(yè)務(wù)承載、QoS和統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，充分保證TD-LTE所需高帶寬、低時(shí)延要求，其強(qiáng)大的保護(hù)和OAM能力以及靜態(tài)L3功能，確保TD-LTES1-Flex和X2接口轉(zhuǎn)發(fā)需求，而其對(duì)于頻率和時(shí)間同步的支持，同時(shí)能滿足TD-LTE對(duì)于基站間同步的要求，將成為中國(guó)移動(dòng)TD-LTE承載網(wǎng)絡(luò)的重要方案?？梢灶A(yù)見(jiàn)，TD-LTE必將成為移動(dòng)寬帶時(shí)代的主力軍，為運(yùn)營(yíng)商ARPU提升、用戶體驗(yàn)提升、拓寬行業(yè)應(yīng)用前景提供重要的動(dòng)力。