LTE承載網絡技術分析

文｜劉婷婷 愛立信移動數據應用研究開發（廣州）有限公司劉永毓 中國移動通信集團廣東有限公司

1 引言

近年來，隨著全球通信業務的發展，原有的EDGE/HSDPA技術已無法滿足人們對高帶寬業務的需求，特別是高分辨率的圖像和高清視頻業務的需求。引進LTE技術，不僅能滿足高帶寬業務的發展，同時也真正實現無線寬帶化、泛在化。

2 承載網應對移動互聯網的需求

2.1 LTE的新增需求

我國運營商在3G網絡的前期階段，采用IP RAN、MSTP、PTN等不一樣手段解決現有3G RAN的回傳需求。LTE的發展，已有支撐3G的承載網是否能夠匹配？LTE帶來什么新的需求？

結合LTE的網絡體系結構，可以看出，LTE承載與3G網絡的需求差異主要體現在：E-UTRAN網絡結構的扁平化；取消RNC，eNB與EPC直接相連，eNB之間直接相連（網格網絡）；e-NB接口類型與承載要求。S1-flex接口實現容災與負荷分擔，并且加強切換性能；X2接口支撐eNB的切換信令等需求，共同組成S1、X2邏輯連接。

LTE的QOS需求、LTE網絡保護的需求、自動鄰居出現提升網絡的智能化、自動優化部署等；LTE的網絡同步需求、LTE的網絡安全問題、支持鄰居自動發現，需要支持網絡的接入認證，以應對危險的侵入。

2.2 承載網的發展趨勢

從SDH網絡支持TDM語音網絡于1990年開始大規模部署，以應對移動互聯網的寬帶化、 IP化的發展過程中，受制于長幀結構、基于電路交換、逐級復用的剛性帶寬限制，在IP化時代，不經濟的傳送效益比較明顯。

處理寬帶化、IP化，傳統承載網還需要繼續發展。應對新的移動回程需求，新一代傳輸網絡必須具備的。

高性能：適應IP化的分組交換能力，加強電路傳輸封裝成本。

靈活的部署：支持從核心網絡到匯聚網絡，接入網絡全程全網的解決方案。

單位比特傳輸成本：支持彈性帶寬，以確保每一Bit的最佳傳輸。

分級質量保證與精細化的承載：支持差分服務，精細化經營的各服務等級的Bit帶寬。支持時鐘同步：支持地面傳輸時鐘。電信級維護能力：繼承經典，實現端到端業務的監控和維護，50ms的業務保護。分析可看出，以應對LTE的智能化、安全認證等，你需要考慮匹配MPLS核心網絡部署在承載網開展的L3 VPN網絡部署的支持程度。

3 LTE承載需求的應對方式

（1）大帶寬、低時延、多業務：提升100G平滑演進能力，使用大緩存路由型設備，進行環網樹形改造，實施路由型方案。（2）點到多靈活組網：實現IP/MPLS網絡結構扁平化，搭建L3到核心的S1接口以及L3到邊緣的X2接口。（3）維護超大規模基站：設計L3自適應網絡，實現可視化基站接入設備運維。（4）相位同步新需求：實現頻率同步、相位同步以及進行環網自動補償。

4 應對高帶寬的承載網絡解決方案

4.1 高帶寬解決方案

LTE根據理論仿真結果可以看出，e-NB的傳輸帶寬=S1+N*X2（N=相鄰基站數量），按照TD-LTE S111站型的帶寬估算估計為（442.5～590）Mbps。

如果使用SDH/MSTP網絡，現有10G、10GE設備在不部署收斂系數的情況下，只能支持17個站點左右。

如果使用N*10G WDM/OTN則可以支持N*17個站點的網絡。是否需要考慮“PTN+OTN”，以提升承載帶寬的方案？

4.2 網絡架構調整

現有移動承載網使用的“骨干、匯聚、接入”層次清晰的網絡結構，現有電層網絡SDH/MSTP、PTN的最高帶寬只為10G、10GE。可以看出在LTE時代，還采用清晰三層結構的網絡，可以看出骨干層、匯聚層的網絡將成倍增長，必然帶來對核心機房空間、電源等方面的沖擊。

采用O T N透傳、接口開放的功能，可以考慮在骨干、匯聚層部署扁平化的OTN網絡，從小區域匯聚等網絡，上行至核心機樓。故從網絡結構的可擴展性、適應性來看，也需要考慮“OTN+PTN”的網絡結構。

4.3 LTE時代，網絡扁平化的演進

按照“匯聚區域”化概念，部署區域內的接入、匯聚承載網，通過透傳的OTN網絡完成業務至核心機房的回傳。

中繼層網絡對于電層網絡來看，為透明承載網，故還是保留了傳統的“骨干、匯聚、接入”三層網絡。

5 LTE承載網絡技術的發展走向

數據顯示，從2010年到2015年，全球移動數據流量將從0.24EB/月增加至6.3EB/月，同比增長26倍。在數據流量迅猛增長的移動網絡運營商驅動不斷升級。為了移動網絡發展潮流，過去幾年間，運營商就開始著手全面推進移動回傳網絡的IP化。但是就移動回傳技術，網絡業界出現了兩種聲音——PTN和IP RAN，隨著承載網絡持續演進，爭論之聲不絕于耳。

5.1 PTN

PTN在傳送網的基礎上引進路由器的MPLS交換，保持了原本的面向連接業務配置、保護和修復等特點，成為傳送網分組化的首個里程碑。進入LTE時代后，運營商網絡所面臨的最大變化是如何滿足所造成的扁平化S1和X2業務，這是承載網絡LTE演進方向和目標網絡負載的需要。針對TD-LTE的承載需求，PTN需要在以下幾個方面進行完善和提高。

（1）流量問題。作為新的一種網絡架構，LTE單站網絡流量的帶寬開銷量較大，需要未來在核心匯聚層引進40GE或者更高速率的接口，在接入層引入小型化、低成本的10GE接口。（2）流向問題。LTE取消了之前的RNC層，添加S1和X2接口和引入PTN L3功能的核心層，使用L3 VPN做輔導。（3）同步問題。用于時間同步要求的TDD的網絡系統更加嚴格，需要推動IEEE 1588v2地面傳送時間同步的應用。

同時，PTN組網方式有兩種：首先采用PTN全程組網，打開三個功能；其次是采用PTN+CE的組網方式，通過疊加路由來避免PTN的一些技術弱點。

應該指出的是，雖然有一定的PTN技術的不足，但是，通過推進整個產業鏈，綜合承載能力已得到國內外運營商的認可，并在現網中得到了很大規模的應用。

5.2 IP RAN

IP RAN是基于路由器為基礎的進化到基于分組的傳輸網絡。IP RAN保留大部分的路由器的特點，并且從傳統的傳送網引進精準時間同步、傳送網的電路管理等特點，其直接面向具備三層功能與業務靈活控制的全業務承載。因此，IP RAN承載被業界認為是最好的解決方案整。IP RAN技術因其靈活性、為未來LTE技術支持和滿足FMC業務承載等優勢而被多家國際運營商使用，其便于擴展網絡規模，統一的承載網絡能夠有效簡化網絡結構。然而，從分組技術的發展來看， IP RAN技術的成熟有待改善，市場仍處于培育期，而且對比國內大規模普及的PTN來說，其規模仍然不足。

有專家認為，隨著逐步部署的LTE/4G以及全業務承載商業模式及建網思路的逐步清晰，分組傳送網的功能、性能的要求將逐漸清晰，PTN和IP RAN網絡形態將出現逐漸融合的演進。PTN將作出更有活力、更靈活、并為發展方向的三大功能提供更好的支持以及IP RAN將是更容易維護、更友好便捷、更環保、更具有低成本效益的發展方向，兩者在具體功能的實現方式上不一樣，但是在功能以及運維方式上的差異將會變小。

6 結束語

隨著全球移動通信產業的快速發展，運營商、設備制造商用戶增加財政實力，深化國際交流與合作，將繼續推動實現LTE承載網的應用和推廣，以滿足承載網需求，技術的LTE將大大加快下一代移動通信網絡的發展。但在同一時間，在設備，技術和創新革命相關成本的LTE承載網絡的平滑演進，以及取得很大的進步空間。

[1] 黃宇,郭棟,勞松均.面向LTE的傳送網發展策略[J].移動通信.2012(21)

[2] 孫震強,趙冬,芒戈.LTE面臨的挑戰與對策[J].移動通信.2012(21)

[3] 包東智.TD-LTE產業現狀及發展前景[J].中國電信業.2011(03)

[4] 思博倫:TD-LTE前景可期[J].中國電信業.2012(07)