面向TD-LTE的PTN接入層演進(jìn)策略研究

方偉津，黃劍華，陳鑾雄

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司廣東分公司，廣州 510623）

1 引言

伴隨著4G業(yè)務(wù)需求的高速增長以及LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，中國移動也推進(jìn)TD-LTE基站F+D雙頻組網(wǎng)和D1/D2/D3的載波聚合的建設(shè)，TD-LTE雙頻組網(wǎng)對傳輸網(wǎng)絡(luò)的沖擊主要在接入層[1]。目前中國移動基站的傳輸接入主要以PTN的GE接入環(huán)為主，現(xiàn)網(wǎng)GE接入環(huán)容量面臨雙頻接入劇增的帶寬壓力，同時面臨端口資源不足壓力。而機(jī)房、管道、光纜等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源存在建設(shè)周期長，難度大的特點，和快速增長的傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬需求存在較大的沖突。為快速滿足TD-LTE基站的傳送要求，需要對原有的接入層帶寬進(jìn)行提升。

2 TD-LTE帶寬需求

TD-LTE帶寬測算方式為： N個基站所需帶寬=（N-1）×平均帶寬 + 峰值帶寬。根據(jù)理論仿真及試驗分析，按系統(tǒng)頻寬20 MHz，3扇區(qū)，支持4×2 MIMO計算，對于同頻組網(wǎng)：一個扇區(qū)的平均帶寬約為27 Mbit/s，對于S111的站即為27×3≈80 Mbit/s，理論峰值220 Mbit/s。對于異頻組網(wǎng)：一個扇區(qū)的平均帶寬約為54 Mbit/s，對于S111的站即為54×3≈160 Mbit/s，理論峰值240 Mbit/s。根據(jù)無線TD-LTE的部署策略，近期及中遠(yuǎn)期，TD-LTE基站對接入層傳送網(wǎng)的帶寬需求預(yù)測如表1所示。

表1 單個TD-LTE帶寬需求分析

3 接入層PTN現(xiàn)狀

中國移動從2010年開始大規(guī)模建設(shè)PTN傳送網(wǎng)承載GSM和TD-SCDMA業(yè)務(wù)，現(xiàn)網(wǎng)PTN接入系統(tǒng)以GE 接入環(huán)為主，接入環(huán)典型結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 現(xiàn)網(wǎng)PTN接入環(huán)拓?fù)鋱D

隨著F+D雙頻組網(wǎng)的部署、載波聚合技術(shù)的應(yīng)用及大規(guī)模TD-LTE基站的建設(shè)，對現(xiàn)網(wǎng)PTN接入層帶來了很大的沖擊，具體表現(xiàn)在：

（1) 現(xiàn)網(wǎng)PTN GE接入環(huán)上的站點數(shù)量普遍為6～8個，無法滿足近期TD-LTE基站對傳輸帶寬的需求。

（2) 部分密集城區(qū)的PTN接入環(huán)雖然經(jīng)過拆環(huán)，將PTN GE環(huán)的站點數(shù)降低到了6個以下，能滿足近期F/D單頻組網(wǎng)的帶寬需求，但隨著F+D雙頻組網(wǎng)，載波聚合技術(shù)的應(yīng)用，單個TD-LTE基站對接入層傳輸?shù)囊?guī)劃平均帶寬從80 Mbit/s躍升到160 Mbit/s、240 Mbit/s、320 Mbit/s、400 Mbit/s，GE接入環(huán)顯然難以滿足TD-LTE對帶寬的持續(xù)發(fā)展需求。

（3) 受物理位置、節(jié)點機(jī)房等因素影響，現(xiàn)網(wǎng)部分PTN GE接入環(huán)是單歸接入，存在較大的安全隱患[3]。

4 接入層PTN的演進(jìn)模式

接入層PTN的演進(jìn)模式有3種：全面部署10 GE接入環(huán)，升級雙GE接入環(huán)，10 GE接入骨干環(huán)[4]。

4.1 全面部署10GE接入環(huán)

為了應(yīng)對LTE雙頻組網(wǎng)和載波聚合技術(shù)對寬帶需求的沖擊，提前全面部署10 GE接入環(huán)，將現(xiàn)網(wǎng)的GE接入環(huán)升級到10 GE接入環(huán)。全面部署10 GE接入環(huán)的優(yōu)點是接入層帶寬可以全面應(yīng)對LTE業(yè)務(wù)發(fā)展帶來的帶寬沖擊。但是對匯聚環(huán)設(shè)備的10 GE端口需求較大，導(dǎo)致需要增加投資進(jìn)行匯聚設(shè)備端口的擴(kuò)容。

4.2 升級雙GE接入環(huán)

充分考慮業(yè)務(wù)的發(fā)展，把現(xiàn)網(wǎng)的GE環(huán)升級成雙GE環(huán)，這種模式對現(xiàn)網(wǎng)的改動較少，成本也相對較低，但是無法完全地滿足LTE業(yè)務(wù)發(fā)展帶來的帶寬沖擊。

雙GE接入環(huán)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 雙GE接入環(huán)結(jié)構(gòu)圖

4.3 部署10GE接入骨干環(huán)

結(jié)合綜合業(yè)務(wù)匯聚區(qū)劃分和普通匯聚機(jī)房規(guī)劃，利用選取的普通匯聚機(jī)房節(jié)點在同一匯聚區(qū)內(nèi)組建一個或多個接入骨干環(huán)，優(yōu)先組建10 GE PTN環(huán)，覆蓋匯聚區(qū)內(nèi)的綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)。接入骨干環(huán)采用大容量的接入層設(shè)備進(jìn)行組環(huán)。這種模式對現(xiàn)網(wǎng)的改動不大，相對全面部署10 GE接入環(huán)的成本較低，相對升級雙GE接入環(huán)而言具有較大的帶寬接入能力，能滿足LTE業(yè)務(wù)發(fā)展帶來的帶寬沖擊。

5 接入層PTN的演進(jìn)策略

根據(jù)對TD-LTE不同階段的帶寬需求，結(jié)合中國移動接入層的現(xiàn)狀問題分析，研究出不同場景（密集城區(qū)、一般城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村區(qū)域）部署接入層PTN的演進(jìn)策略。

圖3 10 GE接入主干環(huán)結(jié)構(gòu)圖

5.1 密集城區(qū)

近期根據(jù)“大容量、少局房”部署思路，優(yōu)先部署10GE接入主干環(huán)為主，逐步推進(jìn)10 GE接入主干環(huán)下掛二級GE接入環(huán)，縮短末端接入距離。其中，10 GE接入主干環(huán)采用大容量的接入層設(shè)備進(jìn)行組環(huán)，接入主干環(huán)環(huán)上節(jié)點數(shù)量宜控制在4～6個（不含匯聚節(jié)點），覆蓋匯聚區(qū)內(nèi)2～3個綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)；同時，通過10 GE接入主干環(huán)下掛的GE業(yè)務(wù)接入環(huán)（或鏈）接入業(yè)務(wù)，組成接入層二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，二級的業(yè)務(wù)接入環(huán)GE環(huán)上節(jié)點數(shù)量宜控制在2～3個；單個10 GE接入主干環(huán)所帶PTN節(jié)點（物理點）總數(shù)需結(jié)合具體業(yè)務(wù)流量需求及安全性考慮合理配置，建議單個10 GE接入主干環(huán)所帶PTN節(jié)點數(shù)10～15個。由于10 GE接入主干環(huán)環(huán)上站點既要充當(dāng)普通基站的作用，又要完成二級GE接入環(huán)的小匯聚，所以10 GE主干環(huán)環(huán)上站點的選點要求較高，具體可從以下幾個方面考慮：

（1）10 GE接入主干環(huán)站點需依據(jù)業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的覆蓋范圍，均衡分布；

（2）主干環(huán)站點需為非物業(yè)敏感站點，電源系統(tǒng)穩(wěn)定；

（3）為方便下掛二級GE接入環(huán)，主干環(huán)上站點的出局光纜路由豐富，方便成環(huán)，且主干環(huán)站點間的路由應(yīng)盡量短，中間跳纖點不宜超過2個；

（4）機(jī)房空間富余，具備后期擴(kuò)展能力。

10 GE接入主干環(huán)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

5.2 一般城區(qū)

近期可保持現(xiàn)網(wǎng)單層環(huán)或環(huán)帶短支鏈的PTN接入環(huán)結(jié)構(gòu)不變，通過裂環(huán)優(yōu)化將接入環(huán)的站點數(shù)量控制在4～6個，中期可以通過疊加GE環(huán)滿足LTE雙頻站帶寬需求。遠(yuǎn)期由于業(yè)務(wù)量增大如有部署10 GE PTN需求，則應(yīng)優(yōu)先考慮“10 GE PTN接入主干環(huán)+GE PTN業(yè)務(wù)接入環(huán)（鏈）”的二級組網(wǎng)架構(gòu)，實現(xiàn)接入層帶寬提升。

5.3 鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村區(qū)域

近期可部署10 GE平臺的GE接入層設(shè)備（例如華為PTN960、中興ZXCTN6220、貝爾TSS-5R），環(huán)上節(jié)點數(shù)不超過4～6個，未來優(yōu)先升級為雙GE，根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求也可升到10 GE。

6 總結(jié)

現(xiàn)網(wǎng)GE接入環(huán)帶寬已經(jīng)無法滿足TD-LTE的發(fā)展需求，所以迫切需要對接入層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級改造來滿足TD-LTE近期及中長遠(yuǎn)期發(fā)展需求。應(yīng)對雙頻組網(wǎng)的新需求時，需根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)資源情況，充分結(jié)合無線業(yè)務(wù)屬性及業(yè)務(wù)緊急程度等，分析典型場景的需求，綜合比選各種應(yīng)對策略及方案，同時考慮實現(xiàn)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的平滑演進(jìn)，避免后續(xù)業(yè)務(wù)發(fā)展需調(diào)整全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)或多次割接，最后確定最優(yōu)解決方案或方案組合。在PTN匯聚層以上，應(yīng)對10 GE接入主干環(huán)的發(fā)展需求，應(yīng)積極推動“OTN＋PTN”網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時匯聚層PTN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該往大容量40 GE甚至100 GE發(fā)展。

[1]蔣遠(yuǎn)，湯利民.TD-LTE原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]鄧春勝，陳曦.PTN承載LTE解決方案與規(guī)劃建議[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2013（6):5－11.

[3]王東，韓健，等.接入層PTN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案研究[J].電信網(wǎng)工程技術(shù)，2014（5):16－19.

[4]馮偉，林德風(fēng)，等.面向LTE深度覆蓋的PTN接入層帶寬提升方案[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2014（11):6－10.