淺析LTE接入層傳輸組網(wǎng)技術(shù)

程久洲（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北 武漢 430063）

?

淺析LTE接入層傳輸組網(wǎng)技術(shù)

程久洲
（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北 武漢 430063）

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體業(yè)務(wù)對移動互聯(lián)網(wǎng)的要求不斷提高，傳統(tǒng)以MSTP為主的傳輸承載網(wǎng)絡(luò)已難以滿足移動網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的需求。本文介紹了LTE無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其承載需求，對多種傳輸技術(shù)進行分析比較，從而選擇LTE網(wǎng)絡(luò)的傳輸組網(wǎng)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：LTE；傳輸；組網(wǎng)

LTE（LongTermEvolution，長期演進）系統(tǒng)采用全IP、扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和系統(tǒng)復(fù)雜度，也降低了網(wǎng)絡(luò)部署和維護成本。

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由核心層、匯聚層、接入層3層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。核心層網(wǎng)絡(luò)是核心層節(jié)點間的傳輸系統(tǒng)，核心層節(jié)點是指移動網(wǎng)業(yè)務(wù)核心網(wǎng)設(shè)備和干線設(shè)備所在地，主要設(shè)備包括各類交換機、核心路由器、干線傳輸設(shè)備等。匯聚層網(wǎng)絡(luò)是匯聚節(jié)點和核心節(jié)點間的傳輸系統(tǒng)，匯聚層節(jié)點是指用于匯接接入層業(yè)務(wù)的匯聚點，主要設(shè)備包括傳輸網(wǎng)匯聚層設(shè)備、IP城域網(wǎng)匯聚節(jié)點設(shè)備等。接入層網(wǎng)絡(luò)是接入層節(jié)點至匯聚節(jié)點間的傳輸系統(tǒng)，接入層節(jié)點是指業(yè)務(wù)接入點，如基站、室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)等。

1. LTE接入層網(wǎng)絡(luò)承載需求

LTE接入網(wǎng)主要由網(wǎng)絡(luò)eNodeB和aGW之間構(gòu)成，在此架構(gòu)基礎(chǔ)上引入S1 和X2接口：

S1接口為eNodeB和aGW之間的接口，分為S1-UP和S1-CP。S1-UP接口連接eNodeB和SAEGW，用于承載用戶層面數(shù)據(jù)；S1-CP接口連接eNodeB和MME，用于承載控制層面數(shù)據(jù)。

X2接口為相鄰eNodeB間的邏輯接口。eNodeB之間通過X2接口進行通信，實現(xiàn)小區(qū)間優(yōu)化的無線資源管理。業(yè)務(wù)流可以在eNodeB之間直接進行交換，降低轉(zhuǎn)發(fā)的時延。

（1）LTE承載帶寬需求

LTE采用全IP化扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對于LTE的E-UTRAN側(cè)的接口S1和X2接口，eNodeB直接與EPC通過S1接口相連，相鄰eNodeB間通過X2接口相連。為提高網(wǎng)絡(luò)的負荷分擔和冗災(zāi)能力，eNodeB可采用S1-flex接口與多個S-GW或MME互連。因此，每個eNodeB的傳輸帶寬需求為S1接口流量、X2接口流量及網(wǎng)管接口的流量之和，但網(wǎng)管接口流量很小，一般只有幾百kbit/s，與S1接口、X2接口的流量相比可以忽略不計。

S1接口帶寬：在20MHz、2×MIMO的情況下，平均流量約150M，峰值流量可到450M。

X2接口帶寬：一般為S1接口的5%。

（2）LTE承載時延要求

S1邏輯連接的承載時延要求2～20ms，以滿足LTE的呼通率和服務(wù)質(zhì)量要求；X2連接的承載時延要求10～20ms，以滿足用戶業(yè)務(wù)的小區(qū)切換要求。

（3）LTE系統(tǒng)同步要求

L T E網(wǎng)絡(luò)除了滿足頻率同步要求，還需滿足時間同步要求，精度為±1.5us。

表1

2. LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸組網(wǎng)技術(shù)

目前，主要的傳輸組網(wǎng)技術(shù)有以太網(wǎng)技術(shù)、PTN技術(shù)、MPLS技術(shù)、MSTP技術(shù)等。

（1）以太網(wǎng)技術(shù)

IP技術(shù)是以計算機互聯(lián)網(wǎng)的形式發(fā)展起來的，以統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，以便交換和共享信息。

以太網(wǎng)是最常用的傳輸組網(wǎng)方式，同時以太網(wǎng)具有簡單、成本低、IP傳輸效率高的特點，使其成為最常用的IP化傳輸組網(wǎng)技術(shù)。

純IP網(wǎng)具有IP傳輸效率高、易實現(xiàn)大容量端口、協(xié)議簡單的優(yōu)點，但不能提供嚴格的QoS，可管理性、可靠性較差。

（2）PTN技術(shù)

PTN（分組傳送網(wǎng)）是一種光傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和具體技術(shù)：在IP業(yè)務(wù)和底層光傳輸媒質(zhì)之間設(shè)置了一個層面，針對分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復(fù)用傳送的要求而設(shè)計，以分組業(yè)務(wù)為核心并支持多業(yè)務(wù)提供。

PTN是基于分組交換、面向連接的多業(yè)務(wù)統(tǒng)一傳送技術(shù)，能夠提供多業(yè)務(wù)技術(shù)支持。它是一種更加適合IP業(yè)務(wù)傳送的技術(shù)，同時繼承了光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢，包括良好的網(wǎng)絡(luò)擴展性、靈活擴展性和豐富完善的運行管理維護（OAM），快速的保護倒換和時鐘傳送能力，業(yè)務(wù)標準化、高可靠性、安全性和嚴格服務(wù)質(zhì)量（Qos），整網(wǎng)管理理念，端到端業(yè)務(wù)配置與精準的告警管理。

（3）MSTP技術(shù)

MSTP基于SDH平臺，同時實現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)平臺。

SDH傳輸體制是先進、成熟的基礎(chǔ)傳送平臺技術(shù)，基于SDH的MSTP平臺具有良好的TDM業(yè)務(wù)傳輸保證，同時MSTP平臺在提供IP/ATM等新業(yè)務(wù)方面具有高度靈活性和快速性。原有的3G/2G網(wǎng)絡(luò)已部署了大量SDH設(shè)備作為承載網(wǎng)絡(luò)。

（4）MPLS技術(shù)

多協(xié)議標簽交換（MPLS）是一種用于快速數(shù)據(jù)包交換和路由的體系，它為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量提供了目標、路由地址、轉(zhuǎn)發(fā)和交換等能力。

MPLS是基于標記的IP路由選擇，利用標記（label）進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的。當分組進入網(wǎng)絡(luò)時，要為其分配固定長度的短的標記，并將標記與分組封裝在一起，在整個轉(zhuǎn)發(fā)過程中，交換節(jié)點僅根據(jù)標記進行轉(zhuǎn)發(fā)。

MPLS是常用的組網(wǎng)方式，通過MPLS2層或者3層VPN實現(xiàn)LTE傳輸網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)，MPLS組網(wǎng)同時能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的保護功能，通過建立多個VPN實現(xiàn)節(jié)點故障的保護。

3. LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸組網(wǎng)技術(shù)

LTE網(wǎng)絡(luò)對承載傳輸網(wǎng)絡(luò)除了2G/3G所需OAM、保護和時間同步等功能以外，提出關(guān)鍵的新需求是L3VPN和大帶寬。

承載2G/3G無線接入網(wǎng)RAN（基站←→基站控制器之間）的傳送網(wǎng)稱為回傳網(wǎng)。2G網(wǎng)絡(luò)的回傳網(wǎng)大多采用SDH，3G網(wǎng)絡(luò)由于IP化和帶寬增加，回傳網(wǎng)逐步遷移到分組化承載（PTN）。

LTE網(wǎng)絡(luò)引入eNodeB多點歸屬的S1-Flex概念和eNodeB之間X2接口需求等均為多點到多點連接，點到點L2不能支撐，只有L3才能滿足此類多點到多點的橫向流量需求。

承載網(wǎng)絡(luò)支持L3功能才可以對LTE的流量進行有效疏導(dǎo)，必須向IP化演進。MSTP技術(shù)難以滿足承載需求，主要針對PTN技術(shù)和IP技術(shù)進行比較。

從技術(shù)方面比較：PTN側(cè)重2層業(yè)務(wù)，整個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成若干龐大的綜合的2層數(shù)據(jù)傳輸通道，升級后支持完整的3層功能，重在網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性、可管可控性以及更好的面向未來LTE承載等方面；IPRAN則主要側(cè)重于3層路由功能，整個網(wǎng)絡(luò)是一個由路由器和交換機構(gòu)成的基于IP報文的三層轉(zhuǎn)發(fā)體系，路由器具有很好的開放性，業(yè)務(wù)調(diào)度也非常靈活。

從建網(wǎng)成本比較：IPRAN支持3層功能較全面，處理機制復(fù)雜，芯片成本相對較高，尤其當涉及到TDM業(yè)務(wù)接入的時候，IPRAN設(shè)備的成本劣勢更加明顯；PTN是以包交換為內(nèi)核，提供彈性管道，芯片處理簡單，帶寬利用率很高，因此總體成本最為低廉。

結(jié)語

將3層功能部署在核心匯聚節(jié)點后，PTN技術(shù)組建的傳輸網(wǎng)絡(luò)完全能夠滿足LTE接入層網(wǎng)絡(luò)承載需求，其組網(wǎng)方式與SDH類似，可以簡便地將已部署的大量SDH網(wǎng)絡(luò)更換為PTN網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本最為低廉。

從各種傳輸技術(shù)的對比，針對目前各電信運營商LTE網(wǎng)絡(luò)均有大量TDM業(yè)務(wù)的實際情況，采用PTN技術(shù)組建LTE接入層傳輸網(wǎng)絡(luò)具有較大優(yōu)勢。

從各電信運營商LTE接入層傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)情況來看，普遍采用PTN技術(shù)組建傳輸網(wǎng)絡(luò)，也說明PTN技術(shù)組建LTE接入層傳輸網(wǎng)絡(luò)是最為適宜的。

參考文獻

［1］中國通信建設(shè)集團設(shè)計院有限公司.TE組網(wǎng)與工程實踐［M］.北京：人民郵電出版社，2014.

［2］孫宇彤.LTE教程——原理與實現(xiàn)/ LTE叢書之學(xué)好LTE系列［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2014.

中圖分類號：TN912

文獻標識碼：A