面向LTE的傳送網承載方案

白立武 于海生 張文文

【摘要】 LTE網是目前運營商重點建設網絡，如何建設一個大帶寬、低成本、可擴容的LTE傳輸承載網至關重要。本文從LTE網的特點和傳輸需求入手，探討LTE承載傳輸方式和傳送網網絡建設方案。

【關鍵詞】 LTE 分組 光纖拉遠 BBU集中 pon回傳

一、LTE網絡需求分析

1.1 LTE網絡架構

LTE回傳網絡結構模型見下圖：

與傳統3G網絡相比，LTE網絡結構更加扁平化、網絡結構功能也更加復雜。省去了RNC一層，原有RNC部分功能上移至EPC設備，而另外一部分功能則下移至eNodeB設備。這種架構使得eNodeB承擔了原有RNC的部分控制功能，網絡資源分配，網絡切換直接由eNodeB完成，并定義了幾個新的接口。從圖中可見，本地承載傳送網針對LTE網絡需要承載的業務主要包括：

1）eNodeB到MME的S1-MME控制面接口業務；

2）eNodeB到S-GW的S1-U用戶名接口業務；

3）eNodeB到O&M;系統的管理控制信息；

4）eNodeB之間的X2接口業務，包括X2_C（控制面）、X2_U（用戶面）。

1.2 帶寬需求

LTE網絡提供比2/3G網絡更多種類、更高帶寬的數據業務，因此LTE網元所需傳輸帶寬大大增加。以現有LTE基站為例，S111站型eNB傳輸帶寬配置至少在115～240M左右，而隨著載波聚合（CA）、OFDM、多路MIMO等技術的發展，eNB傳輸帶寬需求將達到1G以上。

1.3基站回傳接口要求

1.3.1 S1接口

S1接口是連接eNodeB與EPC之間的接口。S1接口分為控制面和用戶面，用戶面接口為S1-U，控制面接口為S1-MME。一個eNodeB可以同時連接到多個MME和SGW，這種靈活的組網方式稱為S1-flex。為滿足LTE的呼通率、服務質量，S1接口的單向傳輸時延要求10ms以內。

1.3.2 X2接口

X2接口為eNodeB之間的互聯接口。X2接口分為用戶面接口X2-U和控制面接口X2-C。為滿足用戶業務的小區切換需求，X2接口的單向傳輸時延要求20ms以內。

1.4 同步需求

LTE網絡對頻率和時間同步有著很高的要求，同步可通過兩種方式實現，一是安裝GPS獲取時鐘信號；二是通過傳輸設備傳遞時鐘信號。現階段部署GPS則需要較高的成本，有的地點甚至無法安裝，無疑通過傳輸設備提取時鐘是最佳解決方案。

各種制式無線通信網絡對同步精度的要求。

1.5 網絡保護

LTE需要承載網提供高可靠性的電信級保護，倒換小于50ms。

1.6 CPRI接口

BBU與RRU之間互聯采用CPRI接口。CPRI接口為光接口，并為BBU與RRU間提供同步信息。CPRI最大容忍傳輸時延小于200us，據此計算，CPRI最大傳輸距離是40km。BBU與RRU之間通過CPRI接口的傳輸頻率抖動應不超過±0.002ppm。若存在多級RRU級聯的情況，BBU到最后一級RRU之間傳輸的頻率抖動也不能超過±0.002ppm。CPRI接口對帶寬、時延、抖動等要求較嚴格，目前只宜采用光纖直驅方式。

1.7 LTE網絡規模

隨著LTE的深度覆蓋，LTE節點將是現網2/3G節點的2-3倍。微基站做為市區熱點補充盲點和吸收流量將會大量出現。

二、傳送網承載方案

2.1 分組傳送網特點

分組傳送網結合SDH和IP的優點，具有以下特點：（1）分組傳送網具備大容量電信級分組交換核心，靈活的組網，支持多業務接口，能應對LTE高帶寬低時延要求。（2）具備L3能力，支持路由、組播等一系列功能，為S1及X2接口的傳輸實現提供有效的承載解決方案。（3）支持層次化的QoS，提供流量分類、流量監控、擁塞管理、隊列調度、流量整形等處理；支持分層的OAM，增強故障定位和準確的性能管理。（4）支持電信級保護，支持網內的線性保護（LSP1：1）及環網保護（Wrapping），也支持與其他網絡互通的雙規保護（LAG）。（5）支持1588V2功能，為LTE完美的提供時鐘信號。

基于以上特點，分組傳送網可以很好的解決LTE的回傳。

2.2分組傳送網網絡結構

分組傳送網采用分層結構，分為核心匯聚層和邊緣接入層。網絡參考結構詳見下圖：

核心層主要負責業務轉發和與其他網絡的互連，匯聚層主要負責邊緣接入層業務匯集和轉發以及就近業務接入。

1、核心層網絡結構。核心節點數量原則上應為2-4個，不宜過多。核心節點之間宜采用網狀網結構，提高業務轉發效率。為保證核心設備的轉發容量，核心設備應盡量配置高速率高密度接口，盡量避免通過核心設備配置大量GE及以下低速率接口與業務網互聯，可在核心節點配置擴展設備與業務網互聯。

2、匯聚層網絡結構。匯聚層網絡結構采用雙星型、口字形結構與核心節點相連。對于規模較大的本地網，匯聚層可設置為一級匯聚和二級匯聚，二級匯聚可根據光纜網結構采用口子形或者環形與一級匯聚節點相連。

3、邊緣接入層網絡結構。邊緣接入層采用與匯聚層單節點互聯或雙節點互聯方式。邊緣接入層在與匯聚層雙節點互聯組網時，應選擇同一匯聚環上的兩個相鄰匯聚節點，不宜在一個匯聚環內跨匯聚節點雙節點互聯或跨匯聚環雙節點互聯。邊緣接入層網絡采用環形結構，光纜網不具備環形條件而采用鏈型結構時，避免3個節點以上的長鏈結構。

2.3業務承載

1、S1、X2承載。根據LTE對網絡需求，分組承載傳送網主要是對S1，X2口流量進行承載。LTE基站是純IP基站，業務類型屬于以太網業務。方案（a），采用層次化L3VPN的方式，直接為基站提供IP L3VPN接入。此時在相同接入環內的相鄰基站X2接口流量直接在本接入環中轉發。方案（b），采用PW+L3VPN的方式，LTE基站業務以以太網專線（E-Line）的方式接入，并在匯聚層通過L2/L3橋接進入L3VPN。此方案相鄰基站X2接口流量需要在匯聚環中轉發。方案（a）和方案（b）均可以滿足LTE S1/X2接口對帶寬和時延的要求。

2、光纖直驅。當基站機房安全性較差，裝機條件較差等原因無法安裝分組承載傳送設備時，可采用光纖直驅方式接入最近的分組承載傳送網接入設備。光纖直驅接入方式僅限在網絡末端、鏈型接入。

2.4網絡容量

1、收斂比。LTE回傳網絡的X2接口和S1接口均是純IP接口。分組承載傳送網具備對分組數據流量統計復用的特點。在承載分組業務時，對網絡流量的預期和網絡規劃應在單站配置接入帶寬的基礎上，在不同的層面設置合適的收斂比。考慮到基站當前無線配置及未來無線擴容、大客戶接入等帶寬需要，邊緣接入層環網應按各站均值帶寬測算，按不小于2：1收斂比進行容量規劃，匯聚層上聯帶寬應按各站均值帶寬測算，按不小于4：1收斂比進行容量規劃。

2、網絡組織方式。已建成邊緣接入層網絡，應結合網絡目標架構要求，基于流量監測和分析，合理評估接入環容量，確定網絡優化、擴容、升速方案。僅從容量規劃角度，當現網GE接入環上基站數不超過15個（含鏈節點）時，可暫不考慮對GE接入環進行擴容升級。通過流量監測，當接入環雙向流量達到環總容量的80%時（匯聚設備連接GE環的兩匯聚端口流量和達到800M），應考慮容量擴容或結構優化。考慮網絡容量、安全等因素，GE環路規劃期末節點總數不超過8個；應避免3個節點以上的長鏈結構。

2.5 BBU集中和RRU級聯

1、BBU集中。BBU集中放置便于管理，維護方便；基帶資源池RRU共享，可有效解決各RRU話務不均問題，提高網絡資源利用率。BBU與RRU之間采用光纖連接，節省配套費用，雖對光纜資源需求較大，但目前光纜價格便宜，使用壽命長，綜合折舊成本低。BBU適當集中化部署是無線網絡發展趨勢，BBU集中設置地點應結合本地網基礎網絡架構綜合考慮。分組承載傳送網在規劃時應根據本地網絡特點，兼顧BBU集中化組網方式的發展需求，確定網絡的容量、大小。光纖直驅方式耗費大量光纖，在被選擇作為BBU集中點機房，應充分考慮出局光纜、管道的路由布局、容量，與接入主干光纜網絡統一規劃使用。

2、RRU級聯。采用RRU級聯功能可以有效節省光纖資源、減少進出局站的光纜、降低建設成本。

2.6 PON+分組回傳

Pon+分組回傳移動業務組網結構如下圖所示：

經過測試pon+分組可滿足LTE移動業務回傳，但是此方案存在如下問題：1、PON網絡1588時鐘同步方案和能力欠缺，需要對現網OLT和ONU換板卡升級。2、可運維性，喪失了全程全網運維能力，在數據規劃，業務發放，故障定位，性能監控，降低了效率，增加了運維成本。3、可靠性及安全性不及全程分組方式。

故此方案適用于以下場景：

1、PON覆蓋區域的偏遠LTE新選址站且無潛在部署分組設備的場景。

2、覆蓋范圍較小的室分站、微基站以及未來可能引入的Femto基站場景

三、結束語

分組傳送網做為LTE的承載網，在LTE建設中具有至關重要的作用。分組傳送網應結合網絡架構構建核心、匯聚、邊緣接入層網絡層次清晰、大容量、可持續發展的網絡，同時pon做為分組傳送網的補充，解決一些重要級別不是很高的LTE基站業務回傳。

參 考 文 獻

[1]中國聯通2013年本地傳送網絡建設指導意見.2013年2月

[2]中國聯通2013年省內傳送網LTE承載建設指導意見.2013年9月