LTE組網與PTN技術

張克剛

【摘要】 隨著移動用戶對數據流量的巨大需求以及LTE的建設，現網中的SDH網絡已經很難滿足其需求，因此需要對現網進行擴容升級。PTN網絡采用分組技術可以提供大容量的傳輸網絡從而支持LTE網絡的組建。

【關鍵詞】 LTE網絡 L3 PTN 組網原則

LTE作為4G移動技術在為用戶提供高速率接入和豐富業務應用的同時，對傳輸承載網絡的組網和業務傳送入如：新布接入傳輸節點（布點）、擴容網絡帶寬容量（容量）、解決LTE核心網元集中化部署，大面積、長距離的LTE基站業務的回傳（組網、技術）、構建業務分類管理和QoS質量保障策略和支撐手段（管理、手段）提出了更新、更高的要求。PTN是基于全IP化分組內核的新一代傳送網技術，繼承了SDH端到端連接、高性能、高可靠、易部署、好維護的傳送特性，具有良好的網絡管理能力；多業務承載平臺和強大的QoS管理機制為全業務發展提供了高效可靠的保證；高精度時間同步技術提供地面傳送能力，擺脫了對GPS的依賴，提高網絡安全性；PTN分層的網絡體系架構，能夠很好地契合中國移動網絡和業務發展的需求。

一、LTE及PTN基本原理

LTE網絡架構主要由無線側和核心網側兩部分構成：（1）無線側eNodeB除具有原NodeB功能外，還承擔了RNC的大部分功能；（2）核心網側主要包括4種功能實體：MME（Mobility Management Entity，移動管理實體）、S-GW（Serving Gateway，服務網關）、P-GW（PDN Gateway，分組數據網網關）和HSS（Home Subscriber Server 歸屬簽約用戶服務器）。

LTE RAN的主要連接接口包括：（1）相鄰eNodeB之間的接口-X2接口；（2）每個eNodeB與核心網元之間接口-S1接口，引入S1-Flex功能與多個MME/SGW相連。

TD-LTE的無線回傳網（RAN）需要解決LTE基站與多個核心網元（SGW/MME）S1接口業務和信令互聯，同時疏導LTE基站間的X2接口流量。為滿足LTE建設所帶來的流量需求，基于現網狀況采用PTN網絡進行組網。

PTN網絡是IP/MPLS、以太網和傳送網三種技術相結合的產物，具有以下技術特點： （1）基于全IP分組內核； （2）采用優化的面向連接的增強以太網、IP/MPLS傳送技術，通過PWE3仿真適配多業務承載，包括以太網幀、MPLS（IP）、ATM、PDH、FR（Frame Relay）等； （3）為L3（Layer3）/L2（Layer2）乃至L1（Layer1）用戶提供符合IP流量特征而優化的傳送層服務，可以構建在各種光網絡/L1/以太網物理層之上； （4）具有電信級的OAM能力和完善的QoS保障能力。

PTN解決LTE的相關需求：

S1接口承載需求：S1-flex實現eNB和pool中的多個MMEs and SGWs連接；引入IP路由轉發功能方便完成不同基站到不同SGW的靈活轉發。

X2接口承載需求：eNB通過X2接口和相臨的eNBs的信令轉發，需引入L3靈活轉發功能，以避免相鄰基站之間因X2連接而產生的N平方連接問題。

靈活調度運維需求：引入L3功能方便基站歸屬調整、減少開通工作量、降低基站維護工作量等。如果在核心、匯聚、接入層都引入L3功能，一方面網絡改造量大、投資成本高，另一方面還會導致網絡復雜，無法發揮MPLS-TP的管理維護優勢。僅在核心層引入L3功能，匯聚接入層仍保持L2 VPN，既發揮MPLS-TP的優勢又有L3靈活轉發的優點。

在核心層引入L3 PTN方案：PTN的匯聚層和接入層設備不變，在核心層PTN設備引入L3功能，由PTN設備完成S1和X2橫向流量轉發。

L3 PTN的技術特征如表1所示。

表1 L3 PTN技術特征

二、LTE傳輸網組網原則

相較于GSM或者TD-SCDMA，LTE的站點密度和單個基站的帶寬需求均成倍增加，如何“充分利用傳輸現網資源，合理補網、擴容建設”滿足LTE網絡建設要求，是傳輸網絡規劃建設面臨的重大挑戰。

如何從“傳輸技術上和組網上”解決“點到多點”的LTE基站業務轉發和長距離、大容量跨城域基站業務回傳是傳輸組網面臨的重大挑戰。 如何從“傳輸技術上、業務管理策略上和網管支撐手段上”解決LTE對業務的分類管理和質量保障，是傳輸網絡高效支撐LTE業務運營面臨的重大挑戰。

2.1接入環建設原則

1）接入環按照80%利用率計算，統計環上LTE、TD、2G、專線各類業務帶寬需求 ；2）LTE站點絕大多數可共址站點，新增接入設備和光纜較少；主要以擴容為主；3）需求為2*GE的，通過拆環方式實現LTE基站接入；4）需求為3*GE及以上的，通過環升級到10GE方式解決LTE基站接入 ；5）在城區，PTN接入環應以單層環或環帶鏈結構為主，單個GE接入環接入的基站站址數建議為6-8個。

TD-LTE基站接入環擴容調整可采用兩種方案：

1）跳點組環：保持原有結構不變，通過多用一對纖芯，跳點組環。主要用于有剩余纖芯的場景； 2）裂環組環：充分利用主干接入光纜重新組環或按照主干接入光纜規劃新建光纜，減少環上節點連通組環。主要用于無剩余纖芯的場景。

2.2匯聚環建設原則

1）匯聚層按照80%利用率，統計2G/TD/LTE/專線帶寬需求，全部業務按照75%收斂估算； 2）匯聚環節點數為3-5個的環，需要2-3個10GE通道，通過現有匯聚環擴容1個10GE通道； 3）匯聚環節點數為6-8個的環，需要4個10GE通道，通過部署匯聚層OTN實現承載；4）LTE基站業務回傳傳輸網應首選利用已建PTN網絡接入，容量不足升級改造；不具備PTN接入網的LTE基站，應新建PTN網絡；5）現階段，PTN系統建設應以GE 接入環為主，不建議規模引入10GE接入環；面向TD-LTE、重點集團客戶等需求，應優先通過調整接入環節點數量滿足帶寬需求； 6）匯聚環的節點數量（不包括核心節點）建議控制在4-6個。

2.3網絡保護

1）PTN匯聚環、接入環應采用雙掛結構，并對所有電路配置1：1或1+1保護； 2）對于PTN與業務節點之間的保護： 3）核心層基站業務落地節點應采用基于手工捆綁或靜態捆綁方式的LAG保護； 4）在單廠家組網情況下可按需引入雙歸保護機制實現對核心節點保護； 5）為提升網絡抗多點失效能力，在單廠家組網情況下可逐步引入環網保護。

三、總結

PTN是基于全IP化分組內核的新一代傳送網技術，繼承了SDH端到端連接、高性能、高可靠、易部署、好維護的傳送特性，具有良好的網絡管理能力，PTN分層的網絡體系架構，能夠很好地契合中國移動網絡和業務發展的需求。利用PTN組網從而更好的支持LTE的組網建設，促進LTE的加快推廣應用。

參 考 文 獻

[1] 徐榮. 移動基站回傳：MSTP將向PTN演進.通信產業報 2008.12.08

[2] 章堅武. 移動通信.西安.西安電子科技大學出版社，2007

[3] 黃曉慶、唐劍峰 PTN：IP分組化傳送 北京郵電大學出版社 2009.4

[4] 余少華. 城域網多業務傳送理論與技術 人民郵電出版社 2004.1

[5] 余征然. 面向LTE的城域傳送網網絡架構分析及演進策略研究[J]. 郵電設計技術，2012（5）：38-42.