【摘要】文章主要結(jié)合筆者的工作經(jīng)歷，闡述了LTE自身結(jié)構(gòu)和接口等方面的變化，分析了LTE承載的需求及特點(diǎn)，從而針對(duì)解決LTE承載需求的措施進(jìn)行了詳細(xì)地論述與研究，提出自己的看法。

【關(guān)鍵詞】LTE承載網(wǎng)需求解決措施

近年來，隨著通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，原有的EDGE/HSDPA技術(shù)已經(jīng)無法滿足高帶寬業(yè)務(wù)的需求，特別是高分辨率的圖像以及高清的視頻業(yè)務(wù)。引入LTE，不僅可以滿足高帶寬業(yè)務(wù)發(fā)展，還可以真正實(shí)現(xiàn)無線寬帶化、泛在化。與3G相比，LTE的主要優(yōu)勢(shì)在于其高速率數(shù)據(jù)傳輸、小延遲、廣域覆蓋以及分組傳送。LTE業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)將全面實(shí)現(xiàn)IP化，帶寬需求將會(huì)大大提升，因此對(duì)承載網(wǎng)提出了新的要求。

一、LTE承載需求分析

和2G/3G相比較，LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有明顯的變化，主要由EPC核心部分和E-UTRAN接入部分組成。其中EPC核心部分主要包括分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（P-GW）、移動(dòng)管理實(shí)體（MME）和服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）。LTE網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)為扁平化，它取消了之前定義的RNC，而由eNodeB承擔(dān)了大部分的RNC功能，包括無線資源調(diào)度、移動(dòng)性管理以及無線承載控制等；并且由于eNodeB直接接入EPC，降低了用戶感知時(shí)延，提高了移動(dòng)用戶體驗(yàn)。3G/LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在新的架構(gòu)下，引入了兩個(gè)關(guān)鍵的接口，分別為X2接口和S1接口。這就需要在原有的承載網(wǎng)基礎(chǔ)上，提高業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度能力。

1.1X2接口承載需求

X2接口是相鄰eNodeB之間的分布式接口，主要用于相鄰小區(qū)間交互和移動(dòng)性管理，降低轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，提高網(wǎng)絡(luò)性能。X2接口要求在相鄰基站之間建立邏輯連接，并且需要承載網(wǎng)支持一部分的Mesh架構(gòu)。X2是典型的多對(duì)多業(yè)務(wù)模式，其數(shù)量隨著eNodeB數(shù)量的增加而增加。

1.2S1接口承載需求

S1接口是eNodeB與SGW/MME間的業(yè)務(wù)接口，主要用于提高網(wǎng)絡(luò)利用率和可靠性。按照承載業(yè)務(wù)的不同，它可以分為S1-C和S1-U兩種接口，S1-C連接eNodeB和MME，主要承載控制面的數(shù)據(jù)；而S1-U連接eNodeB和SGW，主要承載用戶面的數(shù)據(jù)。

1.3承載帶寬需求

S1接口的不同配置對(duì)承載帶寬需求如表1所示。

而X2接口帶寬一般為S1接口的3%，根據(jù)上述要求計(jì)算如下：

1.3.1宏基站

按照一個(gè)宏基站為S1/1/1，配置3個(gè)20MHz小區(qū)，上下行按照2：2、MIMO按1x1配置，LTE基站峰值帶寬需求約為240Mbit/s，平均帶寬（仿真結(jié)果）為60Mbit/s。

1.3.2室內(nèi)分布站

如果傳輸設(shè)備的承載效率按75%考慮的話，LTE基站傳輸帶寬需求如下：

宏基站（S1/1/1）：峰值帶寬320Mbit/s，平均帶寬80Mbit/s；

室內(nèi)分布系統(tǒng)（O1）：峰值帶寬120Mbit/s，平均帶寬60Mbit/s。

二、LTE承載需求的特點(diǎn)

（1）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大。LTE實(shí)現(xiàn)廣域深度覆蓋，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目將是現(xiàn)有覆蓋區(qū)域基站數(shù)量的3倍左右。

（2）L3需求。由于LTE網(wǎng)絡(luò)引入了相鄰eNodeB之間的分布式X2接口和eNodeB與SGW/MME間的動(dòng)態(tài)S1接口，承載網(wǎng)絡(luò)需要支持L3功能才能疏導(dǎo)LTE流量。

（3）高帶寬。由于LTE需要為用戶提供高帶寬業(yè)務(wù)服務(wù)，因此對(duì)承載網(wǎng)的帶寬有更高的要求。LTE接入帶寬最高可以達(dá)到200Mb/s。

（4）高可靠性。實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)全I(xiàn)P化需要保證網(wǎng)絡(luò)高可靠性，故障切換小于50ms。

（5）統(tǒng)一承載要求。由于考慮承載網(wǎng)多場(chǎng)景（2G/3G/LTE）統(tǒng)一接入，現(xiàn)有承載網(wǎng)應(yīng)該向分組網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)。

（6）網(wǎng)絡(luò)QoS。時(shí)延要求小于20ms。

（7）時(shí)間同步。LTE需要時(shí)間同步。

三、解決LTE承載需求的措施

通過前面的需求分析可知，LTE-RAN承載相比3G業(yè)務(wù)的承載，最大的變化在于下面兩點(diǎn)：（1）S1接口需要靈活的調(diào)度能力，可以靈活歸屬到不同的MME/AGW；（2）在基站之間有X2接口的承載需求。對(duì)于第一點(diǎn)，因?yàn)榻o每個(gè)基站建立多條單獨(dú)的路徑歸屬到不同aGW會(huì)導(dǎo)致連接的數(shù)量急劇增加，對(duì)PTN的處理能力要求也急劇增加，傳統(tǒng)PTN幾乎不可能完成，所以需要?jiǎng)討B(tài)路由轉(zhuǎn)發(fā)來解決。動(dòng)態(tài)路由轉(zhuǎn)發(fā)部署應(yīng)控制在核心層完成，這樣可以把路由域的規(guī)模控制得比較小，提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和安全性。

對(duì)于第二點(diǎn)，X2接口承載可以在接入、匯聚層內(nèi)通過L2VPN的方式解決，但帶來一個(gè)問題是，L2VPN網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限，而且存在廣播風(fēng)暴的風(fēng)險(xiǎn)，由于考慮到X2接口的帶寬約占S1帶寬的3%～5%左右，因此對(duì)于X2也可以利用匯聚核心調(diào)度層的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)能力來支持。

基于這兩點(diǎn)考慮，有幾種思路來解決LTE的承載，下面分別進(jìn)行描述和分析對(duì)比。

3.1純PTN解決方案

所謂純PTN解決方案是指從末端接入到核心層全部采用PTN設(shè)備。純PTN組網(wǎng)有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式：

第一種是純L2方式，現(xiàn)有PTN無需支持復(fù)雜的L3協(xié)議，至上而下采用L2通道。純L2方式下PTN設(shè)備實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單，對(duì)于運(yùn)維人員要求低，利用靜態(tài)的LSP解決S1flex和X2分布式接口需求，但由于這種方式必須從基站到多歸屬的網(wǎng)關(guān)之間預(yù)先建立多個(gè)LSP，因此存在浪費(fèi)標(biāo)簽資源的缺點(diǎn)。雖然可以采用多段PW/LSP嵌套方式在一定程度上節(jié)省標(biāo)簽浪費(fèi)的問題，但業(yè)務(wù)調(diào)度的靈活性總體來說還是比較差。

第二種方式接入、匯聚PTN設(shè)備采用L2靜態(tài)隧道（PW、VPLS等），核心層PTN設(shè)備升級(jí)支持L3 VPN或靜態(tài)IP隧道實(shí)現(xiàn)L3路由轉(zhuǎn)發(fā)，可較好地解決純L2方式的缺陷，即節(jié)省了標(biāo)簽資源，又可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度，即由核心層L3 VPN實(shí)現(xiàn)LTE承載對(duì)S1的靈活調(diào)度以及X2接口的IP轉(zhuǎn)發(fā)需求。

由于純L2方式存在的缺陷比較明顯，因此在采用端到端PTN組網(wǎng)時(shí)，一般都指第二種方式，即接入、匯聚層設(shè)備采用L2 PTN設(shè)備，核心層PTN設(shè)備支持簡(jiǎn)化L3VPN，提供IP轉(zhuǎn)發(fā)能力。

3.2CE路由器+PTN解決方案

本方案仍以PTN設(shè)備為主，實(shí)際上是對(duì)端到端LPTN解決方案的一種引申。接入、匯聚、核心PTN設(shè)備均維持L2靜態(tài)隧道（PW、VPLS等），L3VPN功能由新引入的CE負(fù)責(zé)，核心PTN設(shè)備通過CE路由器實(shí)現(xiàn)L3路由轉(zhuǎn)發(fā)，將X2接口信息按照IP地址轉(zhuǎn)發(fā)相鄰基站，將S1接口信息按照IP地址轉(zhuǎn)發(fā)給SGW/MME或SGW/MME pool中相應(yīng)的SGW、MME，以實(shí)現(xiàn)多歸屬需求。需要注意的是，這里CE是指客戶邊緣路由器。

對(duì)于核心網(wǎng)多機(jī)房組網(wǎng)應(yīng)用，還需考慮機(jī)房、局站間的通信實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，只需要將各個(gè)核心機(jī)房之間的CE路由器連通即可。

雖然這種方案運(yùn)維較簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模組網(wǎng)，很可能是LTE承載應(yīng)用主流之一，但是不容忽視的問題是引入CE路由器可能帶來新的安全隱患，如果CE發(fā)生故障則會(huì)造成整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，為盡量降低網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)，在核心層采用一對(duì)CE和PTN設(shè)備對(duì)接可以在一定程度上解決這個(gè)問題。

四、結(jié)束語

隨著全球移動(dòng)通信業(yè)的迅猛發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商的用戶規(guī)模不斷增加，資金實(shí)力不斷增強(qiáng)，國(guó)際交往合作不斷加深，將不斷促進(jìn)LTE承載網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用及推廣，滿足LTE承載網(wǎng)絡(luò)需求的技術(shù)將會(huì)大大加快下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。但同時(shí)，LTE承載網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備平滑演進(jìn)、相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新革命以及實(shí)現(xiàn)成本上還有很大的提升空間。

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