關于LTE承載網絡需求問題及策略探析

【摘要】 隨著我國移動通信技術不斷發展，LTE作為一種新型的通信技術，由于具有網速快、運用靈活、應用范圍廣等優勢，從而在移動網絡中得到了廣泛的應用。文章主要結合筆者的工作經歷，闡述了LTE承載的需求及特點，在此基礎上，提出了解決LTE承載需求問題的策略。

【關鍵詞】 LTE承載網 需求分析 解決策略

一、引言

近年來，隨著通信行業的迅速發展，原有的EDGE/HSDPA技術已經無法滿足高帶寬業務的需求，特別是高分辨率的圖像以及高清的視頻業務。與3G相比，LTE的主要優勢在于其高速率數據傳輸、小延遲、廣域覆蓋以及分組傳送。LTE業務和網絡將全面實現IP化，帶寬需求將會大大提升，因此對承載網提出了新的要求。

二、LTE承載網絡需求問題分析

和2G/3G相比，結構有明顯變化，LTE 網絡架構趨于扁平化，主要由eNode B 和接入網關（aGW）兩部分構 成。如圖1 所示。

和2G、3G 網絡比較，LTE網絡少了RNC。eNode B除具有原Node B功能外，還承擔了RNC的大部分功能。 aGW 作為核心網的一部分，包括三種功能實體：MME（Mobility Management Entity，移動管理實體）、SGW（Service Gateway，服務網關）和PGW（PDN Gateway， 分組數據網網關）。

2.1 X2和S1接口承載需求

在新的架構下，引入了兩個關鍵的接口，分別為X2接口和S1接口。這就需要在原有的承載網基礎上，提高業務的靈活調度能力。X2接口和S1接口承載需求架構如圖2所示。

X2接口是相鄰eNodeB之間的分布式接口，主要用于相鄰小區間交互和移動性管理，降低轉發時延，提高網絡性能。X2接口要求在相鄰基站之間建立邏輯連接，并且需要承載網支持一部分的Mesh架構。X2是典型的多對多業務模式，其數量隨著eNodeB數量的增加而增加。

S1接口是eNodeB與SGW/MME間的業務接口，主要用于提高網絡利用率和可靠性。按照承載業務的不同，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據；而S1-U連接eNodeB和SGW，主要承載用戶面的數據。

2.2 時延和帶寬需求分析

LTE承載時延要求最高的是S1-U接口，其帶寬占總帶寬90%以上，允許傳輸時延為5ms；S1-MME允許傳輸時延為100ms；X2允許傳輸時延為10ms。因此，S1-U接口對時延的要求是網絡設計的重點。

2.3 同步及QoS需求分析

LTE FDD對時間同步的需求為4μs，而TDD為3μs，LTE的頻率同步需求為0.05ppm。考慮到LTE受頻點影響，而且在覆蓋能力上不如2G/3G，意味著部署時需要更多的基站來補充覆蓋能力的不足；所以，若采用滿足LTE同步需求的GPS技術，部署的成本將會上升。因此，LTE承載網適合采用地面傳送同步技術，時間同步上選擇IEEE 1588v2技術，頻率同步上選用同步以太網技術。以上兩種技術是目前應用較為成熟的地面傳送技術，適用于LTE承載網絡設備需求和功能，并能降低成本。

對于LTE承載的QoS需求，LTE根據不同的報文時延和優先級，將業務質量識別分成9類。其中對于LTE基站承載QoS有兩個關鍵需求：首先在發生擁塞時，保證重要基站業務可用；其次，需要保障高等級的業務優先進行轉發。因此，要求承載網能夠支持層次化QoS（H-QoS）處理能力，能針對不同基站和不同業務執行層次化的隊列調度能力，以此確保重要基站一直可用。

三、解決LTE承載需求問題的策略

通過前面的需求分析可知，LTE-RAN 承載相比3G業務的承載，最大的變化在于下面兩點：（1）S1 接口需要靈活的調度能力，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。對于第一點，因為給每個基站建立多條單獨的路徑歸屬到不同aGW 會導致連接的數量急劇增加，對PTN的處理能力要求也急劇增加，傳統PTN 幾乎不可能完成，所以需要動態路由轉發來解決。動態路由轉發部署應控制在核心層完成，這樣可以把路由域的規模控制得比較小，提高網絡的可擴展性和安全性。

基于這兩點考慮，解決LTE 的承載需求問題主要包括以下幾個方面：（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設備。純PTN組網有以下兩種實現方式：第一種是純L2方式，第二種方式接入、匯聚PTN設備采用L2靜態隧道（PW、VPLS等）。由于純L2方式存在的缺陷比較明顯，因此在采用端到端PTN組網時，一般都指第二種方式，即接入、匯聚層設備采用L2 PTN設備，核心層PTN設備支持簡化L3VPN，提供IP 轉發能力。（2）CE路由器+PTN解決方案。本方案仍以PTN設備為主，實際上是對端到端LPTN解決方案的一種引申。接入、匯聚、核心PTN設備均維持L2靜態隧道（PW、VPLS等），L3VPN功能由新引入的CE負責，核心PTN設備通過CE路由器實現L3路由轉發，將X2接口信息按照IP地址轉發相鄰基站，將S1接口信息按照IP地址轉發給SGW/MME或 SGW/MME pool中相應的SGW、MME，以實現多歸屬需求。需要注意的是，這里CE是指客戶邊緣路由器。

對于核心網多機房組網應用，還需考慮機房、局站間的通信實現。此時，只需要將各個核心機房之間的CE路由器連通即可。

雖然這種方案運維較簡單，適合大規模組網，很可能是LTE承載應用主流之一，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發生故障則會造成整個通信網絡的癱瘓，為盡量降低網絡的風險，在核心層采用一對CE和PTN設備對接可以在一定程度上解決這個問題。

四、結語

總之，隨著全球移動通信業的迅猛發展，運營商、設備制造商的用戶規模不斷增加，資金實力不斷增強，國際交往合作不斷加深，將不斷促進LTE承載網絡的實現、應用及推廣，滿足LTE承載網絡需求的技術將會大大加快下一代移動通信網絡的發展。但同時，LTE承載網絡在設備平滑演進、相關技術的創新革命以及實現成本上還有很大的提升空間。

參 考 文 獻

[1] 程華意. 淺談承載網的架構[J]. 移動通信， 2011（21）.

[2] 金曉聰. 面向LTE時代的分組承載網[J]. 郵電設計技術，2012（6）