面向TD-LTE的城域傳送網(wǎng)核心層組網(wǎng)探討

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司安徽分公司，合肥 230041）

LTE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)。相比于TD-SCDMA，TD-LTE在系統(tǒng)性能上有了跨越式提升，能夠?yàn)橛脩籼峁└迂S富的移動(dòng)業(yè)務(wù)。對于承載TD-LTE的傳送網(wǎng)核心層，中國移動(dòng)已明確將采用L3 VPN PTN進(jìn)行組網(wǎng)建設(shè)。但鑒于各地網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、維護(hù)力量、核心網(wǎng)元局址設(shè)置、城域傳送網(wǎng)架構(gòu)的不同，城域傳送網(wǎng)核心層的具體實(shí)施方案還有許多值得探討的問題。

1 TD-LTE對城域傳送網(wǎng)核心層的需求分析

1.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)扁平化，引入X2和S1-flex接口，要求城域核心層更靈活

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由eNode B和接入網(wǎng)關(guān)aGW兩部分構(gòu)成，趨于扁平化。eNode B除具有原Node B功能外，還承擔(dān)了RNC的大部分功能，為了保證用戶終端在不同eNode B之間漫游時(shí)，用戶數(shù)據(jù)可以直接在eNode B之間直接進(jìn)行交換，降低轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，TD-LTE增加了X2接口，X2接口為相鄰eNode B之間的接口。X2接口的出現(xiàn)，要求城域傳送網(wǎng)除了滿足自下而上集中型業(yè)務(wù)的流向需求之外，還必須具備一定程度上橫向流量的疏導(dǎo)能力（X2接口帶寬一般為整個(gè)RAN帶寬的3%左右）。雖然X2接口是相鄰eNode B之間的接口，但從傳送網(wǎng)組網(wǎng)角度出發(fā)，X2電路實(shí)際上是需要經(jīng)過匯聚層、核心層來調(diào)度，而非只涉及接入層。

S1是eNode B和MME/SGW之間的接口。在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中，由于引入了SGW-Pool和MMEPool功能，對S1接口提出了Flex的要求，要求eNode B和MME/SGW之間創(chuàng)建多條S1連接并采用多歸方式，從而使eNode B可以同時(shí)歸屬于多個(gè)不同的MME、SGW，與多個(gè)MME、SGW建立連接，實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分擔(dān)、容災(zāi)備份的目的，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的利用率和可靠性。S1-Flex接口的出現(xiàn)，要求城域傳送網(wǎng)核心層具有靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度能力和數(shù)據(jù)交換功能，能夠根據(jù)eNode B歸屬的改變動(dòng)態(tài)調(diào)整電路的局向。

由此可見，不論是X2還是S1接口，都要求城域傳送網(wǎng)核心層更加靈活。

1.2 核心層TD-LTE傳輸帶寬需求

根據(jù)TD-LTE基站各小區(qū)的空口帶寬，再考慮75%的傳輸封裝效率，可以計(jì)算出各種不同站型對接入層傳輸帶寬的要求，具體如表1所示。

表1 各種TD-LTE站型的接入層傳輸帶寬需求(Mbit/s)

按照平均帶寬進(jìn)行接入層帶寬規(guī)劃。由于TD-LTE主要承載的是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，因此對PTN網(wǎng)絡(luò)引入帶寬收斂方案。如果接入、匯聚和核心層分別按照100%:75%:50%的收斂比進(jìn)行考慮，則表1中的各站型對傳輸各層面的平均帶寬需求如表2所示。

表2 各種TD-LTE站型對傳輸各層面的平均帶寬需求(Mbit/s)

核心層按照50%進(jìn)行帶寬收斂的合理性，可以從交換專業(yè)那里得到進(jìn)一步驗(yàn)證：以S111基站為例，交換專業(yè)預(yù)測基站每個(gè)載頻可附著的終端為200個(gè)，每個(gè)終端的平均帶寬為500 kbit/s，終端的業(yè)務(wù)并發(fā)率為10%，所以S111基站的平均帶寬為30 Mbit/s。由此可見，這一結(jié)果與城域傳送網(wǎng)核心層規(guī)劃40 Mbit/s帶寬的結(jié)論是吻合的。

2 TD-LTE核心網(wǎng)設(shè)置方案

各省統(tǒng)一部署TD-LTE核心網(wǎng)，核心網(wǎng)元MME和SGW的設(shè)置有兩種不同方案：

方案1：MME/SGW集中設(shè)置在省中心；

方案2：MME/SGW分散設(shè)置在各地市。

方案1中需要省干承載的是eNode B與MME/SGW之間的S1電路，方案2中需要省干承載的是MME/SGW與CMNET省網(wǎng)出口間的Gi電路，兩種方案需占用省干長途傳輸資源相當(dāng)。但方案2分散設(shè)置增加了網(wǎng)元數(shù)量，降低了利用率，因此現(xiàn)階段推薦采用方案1。

盡管上述各省集中設(shè)置核心網(wǎng)元的方案可能在大規(guī)模建設(shè)后會有所改變，但在建網(wǎng)初期會按照TD-LTE核心網(wǎng)元集中設(shè)置進(jìn)行部署。

3 城域傳送網(wǎng)核心層組網(wǎng)方案

根據(jù)城市類別、傳送網(wǎng)架構(gòu)、核心網(wǎng)元局址設(shè)置不同，可大致將城市分為以下幾種場景，如表3所示。

表3 城市場景分類

3.1 小型非省會城市核心層組網(wǎng)方案

小型城市均非省會城市，核心層組網(wǎng)需要考慮城域傳送網(wǎng)和省干兩部分。核心層組網(wǎng)方案如圖1所示，其中圖(a)為最簡化結(jié)構(gòu)，與接入?yún)R聚層相連的一對L3 PTN同時(shí)承擔(dān)L2/L3橋接和L3交換的功能，而圖(b)則將這兩個(gè)功能分?jǐn)偟?對L3 PTN上。

考慮到城域傳送網(wǎng)PTN有可能與省干PTN異廠家，所以城域傳送網(wǎng)核心層PTN與省干PTN之間采用UNI接口，終結(jié)L3 VPN。

3.2 大中型非省會城市核心層組網(wǎng)方案

因?yàn)榇笾行头鞘鞘械某怯騻魉途W(wǎng)按照分區(qū)匯聚的原則組建，所以跨匯聚區(qū)的X2電路需要通過L3 PTN核心層調(diào)度，同時(shí)S1電路需要通過省干調(diào)度，如圖2所示，其中核心機(jī)房A和核心機(jī)房B的L3 PTN設(shè)置與小型非省會城市一致。由此可見，大中型非省會城市核心層組網(wǎng)方案是小型非省會城市核心層組網(wǎng)方案的升級版，當(dāng)圖1中小型非省會城市的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐步擴(kuò)大、核心機(jī)房逐步增多時(shí)，只需在所有核心機(jī)房之間組建L3 PTN核心層，即可平滑演進(jìn)到圖2的結(jié)構(gòu)。

3.3 省會城市核心層組網(wǎng)方案

省會城市核心層組網(wǎng)方案如圖3所示，多個(gè)核心機(jī)房之間通過IP over OTN的方式建立高速的網(wǎng)狀連接，在設(shè)置了SGW/MME核心網(wǎng)元的核心機(jī)房，通過PTN-TM與之相連。為示意方便，圖中各核心機(jī)房的核心層PTN和PTNTM只體現(xiàn)一對，但根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜情況以及TD-LTE基站規(guī)模，也可同時(shí)建設(shè)幾對進(jìn)行負(fù)荷分?jǐn)偂?/p>

在圖3中，多個(gè)核心機(jī)房之間組建的L3 PTN核心層是相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，它受核心網(wǎng)元設(shè)置局址變化的影響較小。當(dāng)核心網(wǎng)元局址發(fā)生變化時(shí)，只需在核心機(jī)房新建若干對PTN-TM；當(dāng)eNode B與SGW/MME的歸屬發(fā)生變化時(shí)，也只需對核心層PTN的地址配置進(jìn)行修改，而不用改變整個(gè)核心層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

這種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)還有利于下層的匯聚、接入層的網(wǎng)絡(luò)組織，因此城域傳送網(wǎng)可以按照自身的規(guī)律和原則進(jìn)行組建，而不用過多考慮核心網(wǎng)元在哪里，eNode B與SGW/MME的歸屬會不會變。

圖1 小型非省會城市核心層組網(wǎng)示意圖

圖2 大中型非省會城市核心層組網(wǎng)示意圖

圖3 省會城市核心層組網(wǎng)示意圖

4 結(jié)束語

城域傳送網(wǎng)作為各類業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載平臺，其結(jié)構(gòu)應(yīng)相對穩(wěn)定，并且能夠根據(jù)后期業(yè)務(wù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)平滑演進(jìn)。在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之前，各地已經(jīng)建成了較為完備的城域傳送網(wǎng)PTN網(wǎng)絡(luò)，為了滿足TD-LTE對傳送網(wǎng)的新要求，需要對城域傳送網(wǎng)核心層PTN啟用L3功能，對核心層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，而匯聚、接入層的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本維持不變。本文通過對不同場景下，面向TD-LTE的城域傳送網(wǎng)核心層組網(wǎng)方案的探討，希望可以對即將大規(guī)模展開的TD-LTE傳送網(wǎng)建設(shè)有一定參考作用。

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