LTE向LTE-A過渡時傳輸接入層組網(wǎng)方案淺析

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司四川分公司，四川 成都 610045）

1 引言

根據(jù)GSA（Global Mobile Suppliers Association）2014年6月份的報告，目前全球已經(jīng)有104個國家的288個LTE網(wǎng)絡(luò)可以商用，已有140個國家的497個網(wǎng)絡(luò)運營商承諾要進行LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)[1]。中國有36張LTE TDD網(wǎng)絡(luò)在24個國家進行商用，其中包括中國移動、中國聯(lián)通、中國電信。據(jù)估計到2014年第1季度，全球?qū)⒂?.4億LTE用戶。

截止2014年5月，中國移動4G無線網(wǎng)絡(luò)一期工程共計劃在29省313個城市建設(shè)26萬座基站，基站開通率99.01%，基站開通數(shù)達25.7萬。另外，中國移動也在積極地加快4G二期工程的建設(shè)和4G三期工程的規(guī)劃工作。

LTE R10協(xié)議中規(guī)定通過載波聚合、多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）、多點協(xié)作傳輸、中繼、異構(gòu)網(wǎng)干擾協(xié)調(diào)等技術(shù)可使下行峰值速率達到3Gbps，上行峰值速率達到1Gbps[2]。2013年7月韓國移動運營商SK Telecom和LG Uplus宣布，旗下LTE-A網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)部署完畢并將開始運營。除此之外，美國、日本等國的一些運營商也將部署LTE-A網(wǎng)絡(luò)提上日程?？梢灶A見，更高效的無線網(wǎng)絡(luò)服務即將成為今后的主流無線商用網(wǎng)絡(luò)。然而如何組建過渡時期的傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)也顯得尤為重要。本文將以中國移動四川省某城市（下文簡稱A市）使用的中興PTN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀為背景進行分析。

2 傳輸承載網(wǎng)分析

中國移動的LTE業(yè)務由PTN網(wǎng)絡(luò)/PTN+OTN網(wǎng)絡(luò)的方式進行承載，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)分為核心層、匯聚層、接入層。核心層的規(guī)劃因目前4G用戶的消費習慣，LTE業(yè)務的承載帶寬容量暫時可以按照用戶數(shù)量進行測算。匯聚層的帶寬規(guī)劃可根據(jù)接入層所承載的LTE站點數(shù)進行收斂測算。在業(yè)務流量較大或距離較遠時可采用PTN+OTN的方式進行業(yè)務的回傳。

根據(jù)2014年中國移動通信集團公司的規(guī)劃指導原則，LTE單站在站型為S111時，宏站流量以80M進行估算；LTE單站在站型為S222時，宏站流量以160M進行估算，并為每個接入環(huán)預留360MHz的峰值帶寬?？紤]到PTN網(wǎng)絡(luò)利用率達到75%就需要擴容的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則，每個GE接入環(huán)就只能提供4個S111站型的LTE基站的接入，只能提供2個S222站型的LTE基站的接入（每個環(huán)為G網(wǎng)、TD及其它業(yè)務預留80MHz的帶寬）。根據(jù)2013年和2014年P(guān)TN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為LTE業(yè)務接入所做的準備工作，已經(jīng)將現(xiàn)網(wǎng)具備條件的接入層網(wǎng)絡(luò)全部改造成單接入環(huán)市區(qū)6~8個網(wǎng)元，農(nóng)村8~12個網(wǎng)元的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。因此，為滿足LTE的技術(shù)發(fā)展和演進需求，以及根據(jù)傳輸網(wǎng)建設(shè)適當超前的建設(shè)原則，需要及時對現(xiàn)有PTN網(wǎng)絡(luò)/PTN+OTN網(wǎng)絡(luò)進行擴容改造以滿足未來幾年LTE網(wǎng)絡(luò)平滑升級為LTE-A的需求。

3 接入層升級方案分析

LTE-A網(wǎng)絡(luò)在頻譜帶寬100MHz時，下行速率為1Gbps，上行速率為500Mbps[4]，下行峰值速率為3Gbps，上行峰值速率為1Gbps。根據(jù)前文的分析，A市接入層網(wǎng)絡(luò)已全部改造成單接入環(huán)市區(qū)6~8個網(wǎng)元，農(nóng)村8~12個網(wǎng)元的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在LTE向LTE-A過渡時，為實現(xiàn)PTN網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋，PTN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)網(wǎng)的接入能力不滿足承載需求，需要對現(xiàn)網(wǎng)進行升級或者改造。

PTN網(wǎng)絡(luò)/PTN+OTN網(wǎng)絡(luò)的核心層和匯聚層可以新上大交叉能力的設(shè)備組建40GE/100GE環(huán)路，擴容改造較為簡單，因此本文著重討論PTN網(wǎng)絡(luò)接入層的組網(wǎng)方案。

提升PTN網(wǎng)絡(luò)接入層環(huán)路容量有如下3種方案，具體如圖1所示。

圖1 接入層環(huán)路容量升級方案

方案一，GE環(huán)升級為10GE環(huán)。按照近期的業(yè)務發(fā)展和中期LTE-A的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要，若將現(xiàn)網(wǎng)的接入環(huán)GE環(huán)升級為10GE環(huán)，能基本滿足LTE-A網(wǎng)絡(luò)部署的需要（只要環(huán)上的LTE-A不同時到達峰值速率）。此方案需要現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備具備升級為10GE環(huán)路的能力，可滿足中期需求，網(wǎng)絡(luò)相對穩(wěn)定。僅需要擴容10GE板件，不需要替換設(shè)備和新增光纜，但需進行業(yè)務割接和調(diào)整。

方案二，GE環(huán)改成雙GE環(huán)。需設(shè)備支持，要具備光纖資源。部署簡單，不需業(yè)務割接和調(diào)整（若接入環(huán)上現(xiàn)有LTE基站數(shù)超過4個，仍需進行業(yè)務割接調(diào)整），但可能造成維護管理混亂，需要設(shè)備網(wǎng)管具有分端口管理的能力，可短期滿足需求，不能滿足LTE-A的需求。若考慮將GE環(huán)改成雙GE環(huán)，則每端設(shè)備需要新增1對GE光口，新環(huán)路搭建需要新的光纖資源。部署相對簡單，但需要進行業(yè)務調(diào)整，維護不方便，有可能每個物理站所承載的業(yè)務不均衡造成兩個GE環(huán)上的業(yè)務不均衡或者在要求流量均衡的情況下，單站的業(yè)務分部在兩個GE環(huán)上，造成維護和管理困難。另外LTE網(wǎng)絡(luò)升級為LTE-A，疊加的GE環(huán)帶寬將不能滿足需求，仍需升級為10GE環(huán)路，這會造成業(yè)務的二次割接。

方案三，GE環(huán)裂環(huán)或跳點組環(huán)。需網(wǎng)絡(luò)改造，要具備光纖資源，僅能滿足過渡到LTE的承載需求，不能滿足LTE-A的需求。若考慮GE環(huán)裂環(huán)或跳點組環(huán)，GE環(huán)路上網(wǎng)元數(shù)越少，故障點就越多（光纜跳纖點增加）。裂環(huán)需要有到匯聚節(jié)點的光纖資源，跳點組環(huán)每個中繼段需要新的4芯纖芯資源。此方案能滿足近期的容量需要，但是由于較多的故障點，使網(wǎng)絡(luò)維護較方案二更加困難。當網(wǎng)絡(luò)升級為LTE-A，仍需升級為10GE環(huán)路。

4 投資成本分析

下面以100個GE環(huán)為例，對這3種組網(wǎng)方式按照成本現(xiàn)值分析方法進行投資分析。

投資分析以A市中興廠家現(xiàn)有PTN網(wǎng)絡(luò)為基本模型以及《四川移動2014年A市城域傳送網(wǎng)接入層系統(tǒng)擴容工程》[5]工程造價為原型進行分析，因為上述的3種方案在未來較近的時間內(nèi)均會部署10GE接入環(huán)路。若直接升級，則考慮在2015年完成，方案二和方案三考慮在未來某年升級成10GE環(huán)。因此，在考慮100個GE環(huán)路進行改造的情況下，其投資現(xiàn)值按照投資收益率10%進行折現(xiàn)計算，在3種不同的組網(wǎng)方案下，其投資成本現(xiàn)值情況如圖2所示：

圖2 3種不同方案成本現(xiàn)值圖

從圖2的投資成本現(xiàn)值分析可以看出，若中國移動計劃在2017年之前部署LTE-A網(wǎng)絡(luò)或者LTE網(wǎng)絡(luò)大面積采用S222的站型（采用S222站型時，采用方案二和方案三改造后的PTN網(wǎng)絡(luò)接入層帶寬不能滿足需求），將現(xiàn)有的接入環(huán)直接升級為10GE環(huán)路更節(jié)省投資。若在2018年部署LTE-A網(wǎng)絡(luò)或者LTE網(wǎng)絡(luò)使用載波聚合技術(shù)，采用GE環(huán)跳點組環(huán)的方式比GE疊加環(huán)的成本低。若在2020年部署LTE-A網(wǎng)絡(luò)，方案三的成本最低。

另外，根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展建設(shè)規(guī)律，用戶的發(fā)展規(guī)律和網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)順序一般是按照發(fā)達密集城區(qū)、密集城區(qū)、一般城區(qū)、縣城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的順序進行逐步建設(shè)的。因此，接入層的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也應該按照網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展順序進行升級改造。

5 結(jié)束語

從本文的分析可知，LTE向LTE-A過渡時期的PTN承載網(wǎng)接入層采用何種方式進行升級擴容以滿足網(wǎng)絡(luò)的承載需求和提高用戶感知，應基于業(yè)務需求、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)和業(yè)務發(fā)展需求進行統(tǒng)一規(guī)劃。采用分步實施的方式，既能滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求，又能滿足傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)適當超前，節(jié)約成本的目的。

[1] EBSCO. GSA: Operators commit to deploy LTE networks in 150 countries[EB/OL]. (2014-05-20). http://www.tianfusoftwarepark.com/en/news/industry-news/23314-gsa-operators-commit-to-deploy-lte-networks-in-150-countries.

[2] Jeanette Wannstrom. LTE-Advanced[Z]. 2013.

[3] 于貴麗. 運營商LTE-A網(wǎng)絡(luò)布局抬頭[EB/OL]. (2013-07-25). http://www.cnii.com.cn/wireless/2013-07/25/content_1190625.htm.

[4] Erik Dahlman, Stefan Parkvall. 4G: LTE/LTE-Advanced寬帶移動通信技術(shù)[M]. 南京: 東南大學出版社, 2012.

[5] 唐幫云. 四川移動2014年A市城域傳送網(wǎng)接入層系統(tǒng)擴容工程[Z]. 2014.