面向LTE的傳送網(wǎng)承載方案

白立武 于海生 張文文

【摘要】 LTE網(wǎng)是目前運(yùn)營商重點(diǎn)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，如何建設(shè)一個大帶寬、低成本、可擴(kuò)容的LTE傳輸承載網(wǎng)至關(guān)重要。本文從LTE網(wǎng)的特點(diǎn)和傳輸需求入手，探討LTE承載傳輸方式和傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案。

【關(guān)鍵詞】 LTE 分組 光纖拉遠(yuǎn) BBU集中 pon回傳

一、LTE網(wǎng)絡(luò)需求分析

1.1 LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

LTE回傳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型見下圖：

與傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)相比，LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加扁平化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能也更加復(fù)雜。省去了RNC一層，原有RNC部分功能上移至EPC設(shè)備，而另外一部分功能則下移至eNodeB設(shè)備。這種架構(gòu)使得eNodeB承擔(dān)了原有RNC的部分控制功能，網(wǎng)絡(luò)資源分配，網(wǎng)絡(luò)切換直接由eNodeB完成，并定義了幾個新的接口。從圖中可見，本地承載傳送網(wǎng)針對LTE網(wǎng)絡(luò)需要承載的業(yè)務(wù)主要包括：

1）eNodeB到MME的S1-MME控制面接口業(yè)務(wù)；

2）eNodeB到S-GW的S1-U用戶名接口業(yè)務(wù)；

3）eNodeB到O&M;系統(tǒng)的管理控制信息；

4）eNodeB之間的X2接口業(yè)務(wù)，包括X2_C（控制面）、X2_U（用戶面）。

1.2 帶寬需求

LTE網(wǎng)絡(luò)提供比2/3G網(wǎng)絡(luò)更多種類、更高帶寬的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此LTE網(wǎng)元所需傳輸帶寬大大增加。以現(xiàn)有LTE基站為例，S111站型eNB傳輸帶寬配置至少在115～240M左右，而隨著載波聚合（CA）、OFDM、多路MIMO等技術(shù)的發(fā)展，eNB傳輸帶寬需求將達(dá)到1G以上。

1.3基站回傳接口要求

1.3.1 S1接口

S1接口是連接eNodeB與EPC之間的接口。S1接口分為控制面和用戶面，用戶面接口為S1-U，控制面接口為S1-MME。一個eNodeB可以同時連接到多個MME和SGW，這種靈活的組網(wǎng)方式稱為S1-flex。為滿足LTE的呼通率、服務(wù)質(zhì)量，S1接口的單向傳輸時延要求10ms以內(nèi)。

1.3.2 X2接口

X2接口為eNodeB之間的互聯(lián)接口。X2接口分為用戶面接口X2-U和控制面接口X2-C。為滿足用戶業(yè)務(wù)的小區(qū)切換需求，X2接口的單向傳輸時延要求20ms以內(nèi)。

1.4 同步需求

LTE網(wǎng)絡(luò)對頻率和時間同步有著很高的要求，同步可通過兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是安裝GPS獲取時鐘信號；二是通過傳輸設(shè)備傳遞時鐘信號?，F(xiàn)階段部署GPS則需要較高的成本，有的地點(diǎn)甚至無法安裝，無疑通過傳輸設(shè)備提取時鐘是最佳解決方案。

各種制式無線通信網(wǎng)絡(luò)對同步精度的要求。

1.5 網(wǎng)絡(luò)保護(hù)

LTE需要承載網(wǎng)提供高可靠性的電信級保護(hù)，倒換小于50ms。

1.6 CPRI接口

BBU與RRU之間互聯(lián)采用CPRI接口。CPRI接口為光接口，并為BBU與RRU間提供同步信息。CPRI最大容忍傳輸時延小于200us，據(jù)此計算，CPRI最大傳輸距離是40km。BBU與RRU之間通過CPRI接口的傳輸頻率抖動應(yīng)不超過±0.002ppm。若存在多級RRU級聯(lián)的情況，BBU到最后一級RRU之間傳輸?shù)念l率抖動也不能超過±0.002ppm。CPRI接口對帶寬、時延、抖動等要求較嚴(yán)格，目前只宜采用光纖直驅(qū)方式。

1.7 LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

隨著LTE的深度覆蓋，LTE節(jié)點(diǎn)將是現(xiàn)網(wǎng)2/3G節(jié)點(diǎn)的2-3倍。微基站做為市區(qū)熱點(diǎn)補(bǔ)充盲點(diǎn)和吸收流量將會大量出現(xiàn)。

二、傳送網(wǎng)承載方案

2.1 分組傳送網(wǎng)特點(diǎn)

分組傳送網(wǎng)結(jié)合SDH和IP的優(yōu)點(diǎn)，具有以下特點(diǎn)：（1）分組傳送網(wǎng)具備大容量電信級分組交換核心，靈活的組網(wǎng)，支持多業(yè)務(wù)接口，能應(yīng)對LTE高帶寬低時延要求。（2）具備L3能力，支持路由、組播等一系列功能，為S1及X2接口的傳輸實(shí)現(xiàn)提供有效的承載解決方案。（3）支持層次化的QoS，提供流量分類、流量監(jiān)控、擁塞管理、隊(duì)列調(diào)度、流量整形等處理；支持分層的OAM，增強(qiáng)故障定位和準(zhǔn)確的性能管理。（4）支持電信級保護(hù)，支持網(wǎng)內(nèi)的線性保護(hù)（LSP1：1）及環(huán)網(wǎng)保護(hù)（Wrapping），也支持與其他網(wǎng)絡(luò)互通的雙規(guī)保護(hù)（LAG）。（5）支持1588V2功能，為LTE完美的提供時鐘信號。

基于以上特點(diǎn)，分組傳送網(wǎng)可以很好的解決LTE的回傳。

2.2分組傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

分組傳送網(wǎng)采用分層結(jié)構(gòu)，分為核心匯聚層和邊緣接入層。網(wǎng)絡(luò)參考結(jié)構(gòu)詳見下圖：

核心層主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)和與其他網(wǎng)絡(luò)的互連，匯聚層主要負(fù)責(zé)邊緣接入層業(yè)務(wù)匯集和轉(zhuǎn)發(fā)以及就近業(yè)務(wù)接入。

1、核心層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。核心節(jié)點(diǎn)數(shù)量原則上應(yīng)為2-4個，不宜過多。核心節(jié)點(diǎn)之間宜采用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)效率。為保證核心設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)容量，核心設(shè)備應(yīng)盡量配置高速率高密度接口，盡量避免通過核心設(shè)備配置大量GE及以下低速率接口與業(yè)務(wù)網(wǎng)互聯(lián)，可在核心節(jié)點(diǎn)配置擴(kuò)展設(shè)備與業(yè)務(wù)網(wǎng)互聯(lián)。

2、匯聚層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。匯聚層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用雙星型、口字形結(jié)構(gòu)與核心節(jié)點(diǎn)相連。對于規(guī)模較大的本地網(wǎng)，匯聚層可設(shè)置為一級匯聚和二級匯聚，二級匯聚可根據(jù)光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用口子形或者環(huán)形與一級匯聚節(jié)點(diǎn)相連。

3、邊緣接入層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。邊緣接入層采用與匯聚層單節(jié)點(diǎn)互聯(lián)或雙節(jié)點(diǎn)互聯(lián)方式。邊緣接入層在與匯聚層雙節(jié)點(diǎn)互聯(lián)組網(wǎng)時，應(yīng)選擇同一匯聚環(huán)上的兩個相鄰匯聚節(jié)點(diǎn)，不宜在一個匯聚環(huán)內(nèi)跨匯聚節(jié)點(diǎn)雙節(jié)點(diǎn)互聯(lián)或跨匯聚環(huán)雙節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。邊緣接入層網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，光纜網(wǎng)不具備環(huán)形條件而采用鏈型結(jié)構(gòu)時，避免3個節(jié)點(diǎn)以上的長鏈結(jié)構(gòu)。

2.3業(yè)務(wù)承載

1、S1、X2承載。根據(jù)LTE對網(wǎng)絡(luò)需求，分組承載傳送網(wǎng)主要是對S1，X2口流量進(jìn)行承載。LTE基站是純IP基站，業(yè)務(wù)類型屬于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。方案（a），采用層次化L3VPN的方式，直接為基站提供IP L3VPN接入。此時在相同接入環(huán)內(nèi)的相鄰基站X2接口流量直接在本接入環(huán)中轉(zhuǎn)發(fā)。方案（b），采用PW+L3VPN的方式，LTE基站業(yè)務(wù)以以太網(wǎng)專線（E-Line）的方式接入，并在匯聚層通過L2/L3橋接進(jìn)入L3VPN。此方案相鄰基站X2接口流量需要在匯聚環(huán)中轉(zhuǎn)發(fā)。方案（a）和方案（b）均可以滿足LTE S1/X2接口對帶寬和時延的要求。

2、光纖直驅(qū)。當(dāng)基站機(jī)房安全性較差，裝機(jī)條件較差等原因無法安裝分組承載傳送設(shè)備時，可采用光纖直驅(qū)方式接入最近的分組承載傳送網(wǎng)接入設(shè)備。光纖直驅(qū)接入方式僅限在網(wǎng)絡(luò)末端、鏈型接入。

2.4網(wǎng)絡(luò)容量

1、收斂比。LTE回傳網(wǎng)絡(luò)的X2接口和S1接口均是純IP接口。分組承載傳送網(wǎng)具備對分組數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計復(fù)用的特點(diǎn)。在承載分組業(yè)務(wù)時，對網(wǎng)絡(luò)流量的預(yù)期和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)在單站配置接入帶寬的基礎(chǔ)上，在不同的層面設(shè)置合適的收斂比?？紤]到基站當(dāng)前無線配置及未來無線擴(kuò)容、大客戶接入等帶寬需要，邊緣接入層環(huán)網(wǎng)應(yīng)按各站均值帶寬測算，按不小于2：1收斂比進(jìn)行容量規(guī)劃，匯聚層上聯(lián)帶寬應(yīng)按各站均值帶寬測算，按不小于4：1收斂比進(jìn)行容量規(guī)劃。

2、網(wǎng)絡(luò)組織方式。已建成邊緣接入層網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)架構(gòu)要求，基于流量監(jiān)測和分析，合理評估接入環(huán)容量，確定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、擴(kuò)容、升速方案。僅從容量規(guī)劃角度，當(dāng)現(xiàn)網(wǎng)GE接入環(huán)上基站數(shù)不超過15個（含鏈節(jié)點(diǎn)）時，可暫不考慮對GE接入環(huán)進(jìn)行擴(kuò)容升級。通過流量監(jiān)測，當(dāng)接入環(huán)雙向流量達(dá)到環(huán)總?cè)萘康?0%時（匯聚設(shè)備連接GE環(huán)的兩匯聚端口流量和達(dá)到800M），應(yīng)考慮容量擴(kuò)容或結(jié)構(gòu)優(yōu)化?？紤]網(wǎng)絡(luò)容量、安全等因素，GE環(huán)路規(guī)劃期末節(jié)點(diǎn)總數(shù)不超過8個；應(yīng)避免3個節(jié)點(diǎn)以上的長鏈結(jié)構(gòu)。

2.5 BBU集中和RRU級聯(lián)

1、BBU集中。BBU集中放置便于管理，維護(hù)方便；基帶資源池RRU共享，可有效解決各RRU話務(wù)不均問題，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。BBU與RRU之間采用光纖連接，節(jié)省配套費(fèi)用，雖對光纜資源需求較大，但目前光纜價格便宜，使用壽命長，綜合折舊成本低。BBU適當(dāng)集中化部署是無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢，BBU集中設(shè)置地點(diǎn)應(yīng)結(jié)合本地網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)綜合考慮。分組承載傳送網(wǎng)在規(guī)劃時應(yīng)根據(jù)本地網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，兼顧BBU集中化組網(wǎng)方式的發(fā)展需求，確定網(wǎng)絡(luò)的容量、大小。光纖直驅(qū)方式耗費(fèi)大量光纖，在被選擇作為BBU集中點(diǎn)機(jī)房，應(yīng)充分考慮出局光纜、管道的路由布局、容量，與接入主干光纜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一規(guī)劃使用。

2、RRU級聯(lián)。采用RRU級聯(lián)功能可以有效節(jié)省光纖資源、減少進(jìn)出局站的光纜、降低建設(shè)成本。

2.6 PON+分組回傳

Pon+分組回傳移動業(yè)務(wù)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

經(jīng)過測試pon+分組可滿足LTE移動業(yè)務(wù)回傳，但是此方案存在如下問題：1、PON網(wǎng)絡(luò)1588時鐘同步方案和能力欠缺，需要對現(xiàn)網(wǎng)OLT和ONU換板卡升級。2、可運(yùn)維性，喪失了全程全網(wǎng)運(yùn)維能力，在數(shù)據(jù)規(guī)劃，業(yè)務(wù)發(fā)放，故障定位，性能監(jiān)控，降低了效率，增加了運(yùn)維成本。3、可靠性及安全性不及全程分組方式。

故此方案適用于以下場景：

1、PON覆蓋區(qū)域的偏遠(yuǎn)LTE新選址站且無潛在部署分組設(shè)備的場景。

2、覆蓋范圍較小的室分站、微基站以及未來可能引入的Femto基站場景

三、結(jié)束語

分組傳送網(wǎng)做為LTE的承載網(wǎng)，在LTE建設(shè)中具有至關(guān)重要的作用。分組傳送網(wǎng)應(yīng)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)構(gòu)建核心、匯聚、邊緣接入層網(wǎng)絡(luò)層次清晰、大容量、可持續(xù)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)，同時pon做為分組傳送網(wǎng)的補(bǔ)充，解決一些重要級別不是很高的LTE基站業(yè)務(wù)回傳。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中國聯(lián)通2013年本地傳送網(wǎng)絡(luò)建設(shè)指導(dǎo)意見.2013年2月

[2]中國聯(lián)通2013年省內(nèi)傳送網(wǎng)LTE承載建設(shè)指導(dǎo)意見.2013年9月