LTE承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析

文｜劉婷婷 愛(ài)立信移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用研究開(kāi)發(fā)（廣州）有限公司劉永毓 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司

1 引言

近年來(lái)，隨著全球通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，原有的EDGE/HSDPA技術(shù)已無(wú)法滿足人們對(duì)高帶寬業(yè)務(wù)的需求，特別是高分辨率的圖像和高清視頻業(yè)務(wù)的需求。引進(jìn)LTE技術(shù)，不僅能滿足高帶寬業(yè)務(wù)的發(fā)展，同時(shí)也真正實(shí)現(xiàn)無(wú)線寬帶化、泛在化。

2 承載網(wǎng)應(yīng)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的需求

2.1 LTE的新增需求

我國(guó)運(yùn)營(yíng)商在3G網(wǎng)絡(luò)的前期階段，采用IP RAN、MSTP、PTN等不一樣手段解決現(xiàn)有3G RAN的回傳需求。LTE的發(fā)展，已有支撐3G的承載網(wǎng)是否能夠匹配？LTE帶來(lái)什么新的需求？

結(jié)合LTE的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，可以看出，LTE承載與3G網(wǎng)絡(luò)的需求差異主要體現(xiàn)在：E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的扁平化；取消RNC，eNB與EPC直接相連，eNB之間直接相連（網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)）；e-NB接口類型與承載要求。S1-flex接口實(shí)現(xiàn)容災(zāi)與負(fù)荷分擔(dān)，并且加強(qiáng)切換性能；X2接口支撐eNB的切換信令等需求，共同組成S1、X2邏輯連接。

LTE的QOS需求、LTE網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的需求、自動(dòng)鄰居出現(xiàn)提升網(wǎng)絡(luò)的智能化、自動(dòng)優(yōu)化部署等；LTE的網(wǎng)絡(luò)同步需求、LTE的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題、支持鄰居自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，需要支持網(wǎng)絡(luò)的接入認(rèn)證，以應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)的侵入。

2.2 承載網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

從SDH網(wǎng)絡(luò)支持TDM語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)于1990年開(kāi)始大規(guī)模部署，以應(yīng)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的寬帶化、 IP化的發(fā)展過(guò)程中，受制于長(zhǎng)幀結(jié)構(gòu)、基于電路交換、逐級(jí)復(fù)用的剛性帶寬限制，在IP化時(shí)代，不經(jīng)濟(jì)的傳送效益比較明顯。

處理寬帶化、IP化，傳統(tǒng)承載網(wǎng)還需要繼續(xù)發(fā)展。應(yīng)對(duì)新的移動(dòng)回程需求，新一代傳輸網(wǎng)絡(luò)必須具備的。

高性能：適應(yīng)IP化的分組交換能力，加強(qiáng)電路傳輸封裝成本。

靈活的部署：支持從核心網(wǎng)絡(luò)到匯聚網(wǎng)絡(luò)，接入網(wǎng)絡(luò)全程全網(wǎng)的解決方案。

單位比特傳輸成本：支持彈性帶寬，以確保每一Bit的最佳傳輸。

分級(jí)質(zhì)量保證與精細(xì)化的承載：支持差分服務(wù)，精細(xì)化經(jīng)營(yíng)的各服務(wù)等級(jí)的Bit帶寬。支持時(shí)鐘同步：支持地面?zhèn)鬏敃r(shí)鐘。電信級(jí)維護(hù)能力：繼承經(jīng)典，實(shí)現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)的監(jiān)控和維護(hù)，50ms的業(yè)務(wù)保護(hù)。分析可看出，以應(yīng)對(duì)LTE的智能化、安全認(rèn)證等，你需要考慮匹配MPLS核心網(wǎng)絡(luò)部署在承載網(wǎng)開(kāi)展的L3 VPN網(wǎng)絡(luò)部署的支持程度。

3 LTE承載需求的應(yīng)對(duì)方式

（1）大帶寬、低時(shí)延、多業(yè)務(wù)：提升100G平滑演進(jìn)能力，使用大緩存路由型設(shè)備，進(jìn)行環(huán)網(wǎng)樹(shù)形改造，實(shí)施路由型方案。（2）點(diǎn)到多靈活組網(wǎng)：實(shí)現(xiàn)IP/MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，搭建L3到核心的S1接口以及L3到邊緣的X2接口。（3）維護(hù)超大規(guī)?；荆涸O(shè)計(jì)L3自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)可視化基站接入設(shè)備運(yùn)維。（4）相位同步新需求：實(shí)現(xiàn)頻率同步、相位同步以及進(jìn)行環(huán)網(wǎng)自動(dòng)補(bǔ)償。

4 應(yīng)對(duì)高帶寬的承載網(wǎng)絡(luò)解決方案

4.1 高帶寬解決方案

LTE根據(jù)理論仿真結(jié)果可以看出，e-NB的傳輸帶寬=S1+N*X2（N=相鄰基站數(shù)量），按照TD-LTE S111站型的帶寬估算估計(jì)為（442.5～590）Mbps。

如果使用SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有10G、10GE設(shè)備在不部署收斂系數(shù)的情況下，只能支持17個(gè)站點(diǎn)左右。

如果使用N*10G WDM/OTN則可以支持N*17個(gè)站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。是否需要考慮“PTN+OTN”，以提升承載帶寬的方案？

4.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)調(diào)整

現(xiàn)有移動(dòng)承載網(wǎng)使用的“骨干、匯聚、接入”層次清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有電層網(wǎng)絡(luò)SDH/MSTP、PTN的最高帶寬只為10G、10GE?？梢钥闯鲈贚TE時(shí)代，還采用清晰三層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，可以看出骨干層、匯聚層的網(wǎng)絡(luò)將成倍增長(zhǎng)，必然帶來(lái)對(duì)核心機(jī)房空間、電源等方面的沖擊。

采用O T N透?jìng)鳌⒔涌陂_(kāi)放的功能，可以考慮在骨干、匯聚層部署扁平化的OTN網(wǎng)絡(luò)，從小區(qū)域匯聚等網(wǎng)絡(luò)，上行至核心機(jī)樓。故從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性、適應(yīng)性來(lái)看，也需要考慮“OTN+PTN”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

4.3 LTE時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)扁平化的演進(jìn)

按照“匯聚區(qū)域”化概念，部署區(qū)域內(nèi)的接入、匯聚承載網(wǎng)，通過(guò)透?jìng)鞯腛TN網(wǎng)絡(luò)完成業(yè)務(wù)至核心機(jī)房的回傳。

中繼層網(wǎng)絡(luò)對(duì)于電層網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，為透明承載網(wǎng)，故還是保留了傳統(tǒng)的“骨干、匯聚、接入”三層網(wǎng)絡(luò)。

5 LTE承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展走向

數(shù)據(jù)顯示，從2010年到2015年，全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將從0.24EB/月增加至6.3EB/月，同比增長(zhǎng)26倍。在數(shù)據(jù)流量迅猛增長(zhǎng)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商驅(qū)動(dòng)不斷升級(jí)。為了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展潮流，過(guò)去幾年間，運(yùn)營(yíng)商就開(kāi)始著手全面推進(jìn)移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)的IP化。但是就移動(dòng)回傳技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)業(yè)界出現(xiàn)了兩種聲音——PTN和IP RAN，隨著承載網(wǎng)絡(luò)持續(xù)演進(jìn)，爭(zhēng)論之聲不絕于耳。

5.1 PTN

PTN在傳送網(wǎng)的基礎(chǔ)上引進(jìn)路由器的MPLS交換，保持了原本的面向連接業(yè)務(wù)配置、保護(hù)和修復(fù)等特點(diǎn)，成為傳送網(wǎng)分組化的首個(gè)里程碑。進(jìn)入LTE時(shí)代后，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)所面臨的最大變化是如何滿足所造成的扁平化S1和X2業(yè)務(wù)，這是承載網(wǎng)絡(luò)LTE演進(jìn)方向和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的需要。針對(duì)TD-LTE的承載需求，PTN需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行完善和提高。

（1）流量問(wèn)題。作為新的一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，LTE單站網(wǎng)絡(luò)流量的帶寬開(kāi)銷量較大，需要未來(lái)在核心匯聚層引進(jìn)40GE或者更高速率的接口，在接入層引入小型化、低成本的10GE接口。（2）流向問(wèn)題。LTE取消了之前的RNC層，添加S1和X2接口和引入PTN L3功能的核心層，使用L3 VPN做輔導(dǎo)。（3）同步問(wèn)題。用于時(shí)間同步要求的TDD的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加嚴(yán)格，需要推動(dòng)IEEE 1588v2地面?zhèn)魉蜁r(shí)間同步的應(yīng)用。

同時(shí)，PTN組網(wǎng)方式有兩種：首先采用PTN全程組網(wǎng)，打開(kāi)三個(gè)功能；其次是采用PTN+CE的組網(wǎng)方式，通過(guò)疊加路由來(lái)避免PTN的一些技術(shù)弱點(diǎn)。

應(yīng)該指出的是，雖然有一定的PTN技術(shù)的不足，但是，通過(guò)推進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，綜合承載能力已得到國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商的認(rèn)可，并在現(xiàn)網(wǎng)中得到了很大規(guī)模的應(yīng)用。

5.2 IP RAN

IP RAN是基于路由器為基礎(chǔ)的進(jìn)化到基于分組的傳輸網(wǎng)絡(luò)。IP RAN保留大部分的路由器的特點(diǎn)，并且從傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)引進(jìn)精準(zhǔn)時(shí)間同步、傳送網(wǎng)的電路管理等特點(diǎn)，其直接面向具備三層功能與業(yè)務(wù)靈活控制的全業(yè)務(wù)承載。因此，IP RAN承載被業(yè)界認(rèn)為是最好的解決方案整。IP RAN技術(shù)因其靈活性、為未來(lái)LTE技術(shù)支持和滿足FMC業(yè)務(wù)承載等優(yōu)勢(shì)而被多家國(guó)際運(yùn)營(yíng)商使用，其便于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，統(tǒng)一的承載網(wǎng)絡(luò)能夠有效簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然而，從分組技術(shù)的發(fā)展來(lái)看， IP RAN技術(shù)的成熟有待改善，市場(chǎng)仍處于培育期，而且對(duì)比國(guó)內(nèi)大規(guī)模普及的PTN來(lái)說(shuō)，其規(guī)模仍然不足。

有專家認(rèn)為，隨著逐步部署的LTE/4G以及全業(yè)務(wù)承載商業(yè)模式及建網(wǎng)思路的逐步清晰，分組傳送網(wǎng)的功能、性能的要求將逐漸清晰，PTN和IP RAN網(wǎng)絡(luò)形態(tài)將出現(xiàn)逐漸融合的演進(jìn)。PTN將作出更有活力、更靈活、并為發(fā)展方向的三大功能提供更好的支持以及IP RAN將是更容易維護(hù)、更友好便捷、更環(huán)保、更具有低成本效益的發(fā)展方向，兩者在具體功能的實(shí)現(xiàn)方式上不一樣，但是在功能以及運(yùn)維方式上的差異將會(huì)變小。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商用戶增加財(cái)政實(shí)力，深化國(guó)際交流與合作，將繼續(xù)推動(dòng)實(shí)現(xiàn)LTE承載網(wǎng)的應(yīng)用和推廣，以滿足承載網(wǎng)需求，技術(shù)的LTE將大大加快下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。但在同一時(shí)間，在設(shè)備，技術(shù)和創(chuàng)新革命相關(guān)成本的LTE承載網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)，以及取得很大的進(jìn)步空間。

[1] 黃宇,郭棟,勞松均.面向LTE的傳送網(wǎng)發(fā)展策略[J].移動(dòng)通信.2012(21)

[2] 孫震強(qiáng),趙冬,芒戈.LTE面臨的挑戰(zhàn)與對(duì)策[J].移動(dòng)通信.2012(21)

[3] 包東智.TD-LTE產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].中國(guó)電信業(yè).2011(03)

[4] 思博倫:TD-LTE前景可期[J].中國(guó)電信業(yè).2012(07)