LTE時(shí)代傳送網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)和建設(shè)策略

陳滿榮，黃巍巍，趙 濤，董龍峰，盧乾城

（廣州杰賽科技股份有限公司 廣州520000）

1 引言

隨著高清視頻點(diǎn)播、高清視頻監(jiān)控、實(shí)時(shí)角色扮演在線游戲、音樂(lè)下載和移動(dòng)電視等業(yè)務(wù)的發(fā)展，原有2G/3G 技術(shù)已無(wú)法滿足其需求，尤其是近年來(lái)移動(dòng)便攜終端的大發(fā)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)支持圖像的分辨率和視頻源的清晰度提出了更高的要求。LTE（long term evaluation，長(zhǎng)期演進(jìn)）作為下一代無(wú)線發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，自2008年起就進(jìn)入了熱炒期。引入LTE 解決業(yè)務(wù)發(fā)展需求勢(shì)在必行，因?yàn)樗粌H在帶寬方面可以滿足高清視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，還可以支持更多的寬帶用戶，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)線寬帶化。

隨著LTE 時(shí)代的到來(lái)，傳送網(wǎng)絡(luò)作為各種業(yè)務(wù)的承載平臺(tái)，也將面臨各種挑戰(zhàn)。更高速率的接入能力、更密集的站點(diǎn)接入、網(wǎng)絡(luò)支持3 層功能、業(yè)務(wù)突發(fā)性強(qiáng)要求具有彈性的傳送管道等需求，使得傳送網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行一次大的變革。如何整合網(wǎng)絡(luò)資源，完善網(wǎng)絡(luò)布局，提升網(wǎng)絡(luò)綜合承載能力，使網(wǎng)絡(luò)既能夠兼顧現(xiàn)有業(yè)務(wù)的承載又能應(yīng)對(duì)未來(lái)巨大的挑戰(zhàn)是目前最需要考慮的問(wèn)題。

2 傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及業(yè)務(wù)承載

2.1 3 家運(yùn)營(yíng)商傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

目前，3 家運(yùn)營(yíng)商的傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有所區(qū)別，中國(guó)電信以“一張網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)對(duì)多業(yè)務(wù)的承載，如圖1 所示，其特點(diǎn)是“一張網(wǎng)”投資小，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性、QoS保證的要求較高，維護(hù)難度較大。

中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通2 家運(yùn)營(yíng)商采用“兩張網(wǎng)”的承載方式，即IP 城域網(wǎng)承載普通互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，話音業(yè)務(wù)、移動(dòng)基站回傳等由多業(yè)務(wù)承載傳送網(wǎng)來(lái)完成，如圖2 所示，其特點(diǎn)是“兩張網(wǎng)”投資略大，但更易實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可管可控。

2.2 業(yè)務(wù)承載分類和特點(diǎn)

傳送網(wǎng)目前承載的業(yè)務(wù)大致可分為普通互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和電信級(jí)業(yè)務(wù)2 類，其具體內(nèi)容和特點(diǎn)見(jiàn)表1 所列。

3 傳送網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)

3.1 LTE 與2G/3G的對(duì)比

相比現(xiàn)有2G/3G 移動(dòng)通信系統(tǒng)，LTE 網(wǎng)絡(luò)對(duì)回傳網(wǎng)絡(luò)在高帶寬、低時(shí)延、橫向轉(zhuǎn)發(fā)、時(shí)間同步地面?zhèn)魉偷确矫嫣岢隽烁咭螅唧w要求如下。

（1）帶寬需求大大提高

由原來(lái)2G/3G 時(shí)期的幾兆、幾十兆發(fā)展到幾百兆。

（2）業(yè)務(wù)類型發(fā)生較大的變化

2G/3G 時(shí)期，業(yè)務(wù)類型主要是以TDM（timedivision multiplexing，時(shí)分復(fù)用）為主的話音業(yè)務(wù)；到了LTE 時(shí)期，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、視頻流等IP 業(yè)務(wù)將成為主流業(yè)務(wù)。

（3）更嚴(yán)格的時(shí)延需求

LTE 需要提供靈活的QoS 和更嚴(yán)格的端到端時(shí)延。對(duì)時(shí)延要求最嚴(yán)格的實(shí)時(shí)游戲類業(yè)務(wù)，從用戶終端到服務(wù)器的端到端單向時(shí)延為50 ms。表2 為典型業(yè)務(wù)端到端分組時(shí)延和分組丟失率的要求。

圖1 中國(guó)電信傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖2 中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

表1 傳送網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)分類和特點(diǎn)

表2 業(yè)務(wù)端到端分組時(shí)延和分組丟失率的要求

（4）需要?jiǎng)討B(tài)3 層網(wǎng)絡(luò)功能

LTE 引入了相鄰基站間互聯(lián)（X2 接口）和基站多歸屬（S1-Flex）需求，導(dǎo)致回傳網(wǎng)絡(luò)由點(diǎn)到點(diǎn)的匯聚型網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)到多點(diǎn)或多點(diǎn)到多點(diǎn)的路由型網(wǎng)絡(luò)。

（5）LTE 接口需要高精度時(shí)間同步

在傳統(tǒng)的2G/3G 網(wǎng)絡(luò)中，一般只需要支持頻率同步（TD-SCDMA 需要時(shí)間同步），因此，需要在TD-LTE回傳網(wǎng)絡(luò)中傳送高精度的時(shí)間同步信號(hào)。

3.2 傳送網(wǎng)絡(luò)面臨的主要挑戰(zhàn)

（1）LTE 時(shí)代站址接入密度更高

LTE 基站的覆蓋密度是3G 基站的2 倍，3G 基站覆蓋半徑在300～500 m，LTE 基站覆蓋半徑在80～250 m。如圖3 所示，LTE 基站配套傳送設(shè)備也將更加密集，這意味著傳送網(wǎng)絡(luò)需要投入更多的資源，包括傳輸設(shè)備、光纜、管道、桿路等。同時(shí)，也需要對(duì)現(xiàn)網(wǎng)資源進(jìn)行優(yōu)化和整合，挖掘網(wǎng)絡(luò)潛力，提升網(wǎng)絡(luò)承載能力。

（2）更大的帶寬需求且業(yè)務(wù)IP 化

根據(jù)思科發(fā)布的一份報(bào)告預(yù)測(cè)，到2015年，全球網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的數(shù)量將會(huì)超過(guò)150 億臺(tái)，相當(dāng)于全世界人口數(shù)量的2 倍，全球互聯(lián)網(wǎng)流量的總量將達(dá)到每年966 exabytes。

圖3 2G/3G 和LTE 基站密度對(duì)比

近日，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)信息消費(fèi)擴(kuò)大內(nèi)需的若干意見(jiàn)》，《意見(jiàn)》指出，到2015年，信息消費(fèi)規(guī)模超過(guò)3.2 萬(wàn)億元，年均增長(zhǎng)20%以上，帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)新增產(chǎn)出超過(guò)1.2 萬(wàn)億元；基于互聯(lián)網(wǎng)的新型信息消費(fèi)規(guī)模達(dá)到2.4 萬(wàn)億元，年均增長(zhǎng)30%以上。到2015年，城市家庭寬帶接入能力基本達(dá)到20 Mbit/s，部分城市達(dá)到100 Mbit/s，農(nóng)村行政村通寬帶比例將達(dá)到95%。同時(shí)，擴(kuò)大目前3G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，推動(dòng)年內(nèi)發(fā)放4G 牌照，并在2013年下半年向全國(guó)推廣三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)。

未來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、IPTV 等業(yè)務(wù)將迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)總流量出現(xiàn)飛躍。在LTE 建設(shè)初期，單站接入速率將達(dá)到120 Mbit/s 左右，后期將可能達(dá)到300 Mbit/s 甚至更高，如圖4 所示。

圖4 基站單站接入速率增長(zhǎng)需求

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展驅(qū)動(dòng)本地業(yè)務(wù)流量變革，傳送網(wǎng)絡(luò)需要提供更高帶寬且柔性十足的軟管道來(lái)進(jìn)行傳送，如圖5 所示。

（3）3 層功能需求更廣泛

LTE的部署中傳輸重點(diǎn)解決S1 接口和X2 接口的需求，其中，S1 是基站與核心網(wǎng)元的連接，X2的連接對(duì)象則是其他基站。這是LTE 階段網(wǎng)絡(luò)扁平化出現(xiàn)的新需求。S1 接口采用FLEX 連接方式，基站不固定連接某個(gè)核心網(wǎng)元，這由系統(tǒng)負(fù)荷分布等因素控制?；局g有互聯(lián)需求（X2），近期支持相鄰站間切換，以后可能支持站間互通。

相較于2G/3G的無(wú)線回傳，LTE的無(wú)線回傳需要解決LTE 基站與多個(gè)核心網(wǎng)元S1 接口業(yè)務(wù)和信令互聯(lián)的問(wèn)題，同時(shí)需要疏導(dǎo)LTE 基站間的X2 接口流量，如圖6 所示。為滿足LTE 和未來(lái)業(yè)務(wù)的需求，提供網(wǎng)絡(luò)足夠的靈活性和擴(kuò)展性，在傳送網(wǎng)引入L3 組網(wǎng)是一種趨勢(shì)，也是必要的演進(jìn)過(guò)程。

另外，隨著各種高帶寬業(yè)務(wù)的普及和用戶需求的迅速增長(zhǎng)，各種高要求的政企專線、大客戶寬帶業(yè)務(wù)也在不斷激增，特別是L3VPN（第三層虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）的需求大量涌現(xiàn)。這意味著傳送網(wǎng)絡(luò)需要更高速率來(lái)承載業(yè)務(wù)的同時(shí)也需要將3 層功能延伸到網(wǎng)絡(luò)邊緣。

（4）新業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)并存，需要進(jìn)行資源平衡

傳統(tǒng)的固定話音、2G/3G 話音是通信運(yùn)營(yíng)商的主營(yíng)業(yè)務(wù)之一，也是收入來(lái)源的保障重點(diǎn)。如何確保傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量不被激增的新業(yè)務(wù)所擠壓，也是傳送網(wǎng)絡(luò)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

隨著LTE的推進(jìn)和各種寬帶業(yè)務(wù)需求的不斷攀升，傳送網(wǎng)絡(luò)將面臨諸多挑戰(zhàn)。應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，需要構(gòu)建結(jié)構(gòu)完善、安全可靠、大容量、彈性強(qiáng)且可擴(kuò)展的綜合業(yè)務(wù)承載傳送網(wǎng)絡(luò)。

4 應(yīng)對(duì)策略及思路

4.1 光纜網(wǎng)建設(shè)策略

光纜網(wǎng)是整個(gè)傳送平臺(tái)的重要組成部分，它的建設(shè)策略決定了整個(gè)傳送網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因此，光纜網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃應(yīng)作為重中之重來(lái)考慮。

光纜網(wǎng)建設(shè)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有資源進(jìn)行優(yōu)化和挖潛，通過(guò)新建、擴(kuò)容和改造等手段逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。原則上應(yīng)以匯聚機(jī)房和綜合接入機(jī)房為基石，按垂直分層、水平分區(qū)的建設(shè)思路進(jìn)行部署，逐步完善核心層、匯聚層、接入層的清晰層次架構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)基于街區(qū)的網(wǎng)格化分區(qū)管理。通過(guò)多種方式提升網(wǎng)絡(luò)安全性，分層次采取相應(yīng)策略，纖芯容量應(yīng)滿足中期需求，同時(shí)考慮業(yè)務(wù)綜合接入，規(guī)范業(yè)務(wù)流向，進(jìn)而提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和安全。

光纜網(wǎng)垂直分層、水平分區(qū)的建設(shè)策略示意分別如圖7 和圖8 所示。

圖5 剛性管道向柔性管道轉(zhuǎn)變

圖6 2G/3G與LTE無(wú)線回傳對(duì)比

圖7 垂直分層光纜網(wǎng)架構(gòu)

圖8 水平分區(qū)光纜網(wǎng)規(guī)劃

4.2 分組傳送網(wǎng)建設(shè)策略

目前來(lái)看，分組網(wǎng)的技術(shù)形態(tài)主要分為分組傳送網(wǎng)（PTN）和IP 無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)（IP RAN）2 種，兩者并非互相對(duì)立，而是相互演進(jìn)趨同。在LTE的建設(shè)時(shí)期，對(duì)傳送網(wǎng)的承載要求主要有以下幾點(diǎn):

①采用分組技術(shù)，適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求；

②提供多業(yè)務(wù)承載需求和可靠的QoS 保障，支持2G/3G 和LTE 長(zhǎng)期共存；

③支持S1 接口和X2 接口傳輸，具有低時(shí)延轉(zhuǎn)發(fā)能力；

④具有大容量和良好的擴(kuò)展性；

⑤支持時(shí)間同步、IPv6 等，同時(shí)便于管理和護(hù)維。

綜合以上幾點(diǎn)要求，不管采用哪種技術(shù)形態(tài)進(jìn)行傳送網(wǎng)建設(shè)，都可以很好地滿足對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來(lái)業(yè)務(wù)的承載需求。因此，分組網(wǎng)建設(shè)將是傳送系統(tǒng)平臺(tái)的重要建設(shè)內(nèi)容，也是今后傳送網(wǎng)的建設(shè)重點(diǎn)。

近期，分組傳送網(wǎng)絡(luò)的主要定位是3G 移動(dòng)回傳FE 業(yè)務(wù)，同時(shí)還應(yīng)兼顧部分大客戶專線業(yè)務(wù)以及少量2G/3G 移動(dòng)回傳TDM 業(yè)務(wù)；后期分組傳送網(wǎng)絡(luò)將對(duì)LTE 移動(dòng)回傳業(yè)務(wù)進(jìn)行承載，建設(shè)策略建議如下：

①優(yōu)先選擇市區(qū)、縣城等區(qū)域，選取移動(dòng)、專線等電信級(jí)業(yè)務(wù)需求大、帶寬預(yù)測(cè)增量大的站點(diǎn)；

②重點(diǎn)選擇原有MSTP（多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）拓?fù)渲协h(huán)路上的節(jié)點(diǎn)，合理控制分組網(wǎng)絡(luò)引入初期建設(shè)規(guī)模，并優(yōu)化拓?fù)洌?/p>

③新建分組邊緣環(huán)路應(yīng)選取安全性高、機(jī)房條件好、光纜路由合理的節(jié)點(diǎn)；

④現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)在分組網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期未引入分組設(shè)備的，可根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)展需要，分批次建設(shè)分組設(shè)備，逐步完善分組網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

綜上所述，進(jìn)行分組網(wǎng)建設(shè)應(yīng)優(yōu)先覆蓋數(shù)據(jù)流量大的站點(diǎn)和區(qū)域，先架構(gòu)，后覆蓋，分層分區(qū)逐步完善網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

4.3 光傳送網(wǎng)建設(shè)策略

光傳送網(wǎng)（OTN）是在光層組織網(wǎng)絡(luò)、以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)的傳送網(wǎng)，具有大顆粒的帶寬復(fù)用、交叉和配置功能，且具有對(duì)業(yè)務(wù)完全透明傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。目前，OTN 已得到廣泛的應(yīng)用，主要解決對(duì)業(yè)務(wù)量大或有特殊保護(hù)需求、傳輸距離較長(zhǎng)、光纖資源緊缺的段落。進(jìn)行OTN 建設(shè)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

①光纖直驅(qū)和OTN 相結(jié)合，多方位保證寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展需求。光纖直驅(qū)是解決大顆粒寬帶業(yè)務(wù)的有效手段。在投資方向上需優(yōu)先保證物理光纜資源的建設(shè)，對(duì)大顆粒業(yè)務(wù)承載應(yīng)綜合比較光纖直驅(qū)與WDM（波分復(fù)用）/OTN 承載的建設(shè)成本。

②OTN 建設(shè)應(yīng)結(jié)合業(yè)務(wù)的需求和發(fā)展目標(biāo)整體規(guī)劃，分階段建設(shè)，新建OTN 系統(tǒng)線路速率以10 Gbit/s和40 Gbit/s 為主，并具備升級(jí)和擴(kuò)展能力。

③本地OTN的建設(shè)應(yīng)以核心匯聚層為主，主要滿足10 Gbit/s 速率業(yè)務(wù)的承載與傳送。在光纖資源緊張或不足的情況下，可在邊緣層采用集成化OTN設(shè)備，建設(shè)邊緣層小容量OTN。

OTN 是傳送網(wǎng)的重要組成部分，為多業(yè)務(wù)承載傳送網(wǎng)和IP 城域網(wǎng)提供大容量智能傳送管道。一般情況下，市縣OTN 主要承載IP 城域網(wǎng)、分組傳送網(wǎng)、大客戶專網(wǎng)市到縣的電路及大客戶大顆粒專線業(yè)務(wù)；縣鄉(xiāng)OTN 主要承載鄉(xiāng)鎮(zhèn)OLT（光線路終端）上行、大客戶大顆粒專線等業(yè)務(wù)。

4.4 MSTP 網(wǎng)建設(shè)策略

MSTP 是將SDH（同步數(shù)字體系）傳輸技術(shù)、以太網(wǎng)、ATM（異步傳輸模式）、POS 等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，以SDH 技術(shù)為基礎(chǔ)，將多種業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚并進(jìn)行有效適配，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的綜合接入和傳送，實(shí)現(xiàn)SDH 從純傳送網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭魉途W(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)一體化的多業(yè)務(wù)平臺(tái)。

MSTP 網(wǎng)絡(luò)主要是在承載2G/3G 移動(dòng)回傳TDM業(yè)務(wù)、固定電話業(yè)務(wù)的同時(shí)還兼顧部分大客戶專線業(yè)務(wù)。從傳送網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀來(lái)看，以SDH 為基礎(chǔ)的MSTP 技術(shù)在整個(gè)傳送網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域仍扮演著十分重要的角色，傳統(tǒng)的TDM 業(yè)務(wù)如話音業(yè)務(wù)，更多的還是靠這張網(wǎng)來(lái)進(jìn)行承載。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展以及3 層功能的廣泛需求，MSTP 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)法滿足需求。隨著分組傳送網(wǎng)和OTN的建設(shè)和完善，MSTP 網(wǎng)絡(luò)將與之長(zhǎng)期共存，并各有分工。MSTP 網(wǎng)絡(luò)在以后的建設(shè)中將主要以優(yōu)化資源和結(jié)構(gòu)為主，主要思路如下。

（1）梳理現(xiàn)有電路

對(duì)已割接到其他網(wǎng)絡(luò)或已沒(méi)用的電路進(jìn)行拆除，釋放出資源，提升網(wǎng)絡(luò)承載能力。

（2）完善結(jié)構(gòu)

對(duì)有光纖資源可利用、改造成本不高的長(zhǎng)鏈可考慮進(jìn)行成環(huán)保護(hù)，以提高網(wǎng)絡(luò)安全性。

（3）盡量控制新建規(guī)模

結(jié)合分組網(wǎng)、OTN的建設(shè)規(guī)劃部署，整合現(xiàn)有資源，通過(guò)拆除、利舊、搬遷和少量擴(kuò)容等手段滿足新增業(yè)務(wù)的需求。

總之，MSTP 網(wǎng)絡(luò)在保持現(xiàn)狀的同時(shí)做局部?jī)?yōu)化和少量擴(kuò)容，定位于2G/3G 話音業(yè)務(wù)、固定電話業(yè)務(wù)及少量的大客戶業(yè)務(wù)承載，與分組網(wǎng)長(zhǎng)期共存，各自發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，共同構(gòu)建一張多業(yè)務(wù)承載傳送網(wǎng)絡(luò)。

5 結(jié)束語(yǔ)

傳送網(wǎng)絡(luò)是一切網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，穩(wěn)定、可靠、擴(kuò)展、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)是傳送網(wǎng)絡(luò)追求的目標(biāo)。盡管傳送網(wǎng)絡(luò)通常不直接產(chǎn)生效益，但傳送網(wǎng)絡(luò)投入大、建設(shè)期長(zhǎng)、影響深遠(yuǎn)，需要站在戰(zhàn)略的高度來(lái)規(guī)劃傳送網(wǎng)絡(luò)的布局和發(fā)展方向，采用戰(zhàn)術(shù)手段配合、協(xié)調(diào)各業(yè)務(wù)網(wǎng)發(fā)展策略進(jìn)行分期建設(shè)和儲(chǔ)備。