一種可用于智慧社區快速部署4G網絡的方案

董曉丹 鄭雪芳 蔡友宏

摘 要：智慧社區的構建，需要有底層網絡的保障。4G網絡具有更高速率、可移動性、更好的覆蓋、頻譜靈活性等優點，作為智慧社區的最佳選擇。本文提出的LTE網絡部署方案，充分利用了運營商xPON等接入設備、LTE承載網PTN等設備、LTE核心網設備，只需要增加AP、安全網關等設備可快速部署4G網絡。此種方案具有的低成本、易部署、自配置、自優化、可控制、與宏網絡緊耦合等特點，適合智慧社區的快速部署。

關鍵詞：智慧社區；底層網絡；LTE；AP；安全網關

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A

城市社區作為大多數居民生活的基本依托，日益成為基層社會事務管理和服務的中心，服務于居民群眾等方面具有舉足輕重的作用。智慧社區的建設可提升每個社區居民的生活質量、提供社區管理者科學決策的數據支撐、優化社區周邊商家的經營。

通信網絡是智慧社區的重要的基礎設施，結合三大運營商4G網絡的部署，充分利用運營商原有通信設備，滿足智慧社區信息發布、數據采集、視頻共享等的需求，需要一種具有全覆蓋、高速率、低成本等特點的快速部署方案。

一種快速的LTE部署方案，需要增加接入的無線設備AP（小基站）、接入的安全網關SFGW和接入網關AGW，配合運營商已經部署好的xPON網絡、LTE承載網的PTN設備、LTE核心網設備來構建。

一、網絡構成

與普通的LTE組網相比，本部署方案增加了兩個主要設備，安全網關SFGW和接入網關AGW，而AP即所謂的小基站，作用類似于普通的eNB，如圖1所示。

（一）外網部分

AP通過運營商的寬帶網絡的ONU設備接入，經OLT和城域網到達BAS服務器，其中AP需要分配公網的IP地址，此IP地址與BAS服務器的接口IP地址在同一網段。

BAS服務器與內部網絡相連接的時候，為加強網絡的安全性能，可以添加防火墻FW設備，設置防火墻兩段IP地址為不同網段的IP地址。設置SFGW與防火墻FW相連的接口地址，設置SFGW對AP暴露的公網地址，此地址也是作為AP的網關地址，由于這個IP地址不是真實存在的，需要防火墻FW配置NAT，安全網關對AP暴露的公網IP轉換為安全網關公網局向的接口IP地址。

（二）內網部分

內網部分包含了SFGW、AGW、層三PTN、LTE核心網、層三交換機組成，其中SFGW、AGW和層三PTN通過層三交換機相連，層三PTN連接至LTE核心網。

安全網關SFGW的主要功能是為外網的AP設備提供內網的IP地址，確保了內部和外部網絡的隔離，加強了網絡的安全性能。將安全網關SFGW需為AP配置內網IP地址池，地址池的數量可以隨著AP數量的增加而增加。

接入網關AGW的主要功能：

1）相對于AP來說，AGW就相當于普通LTE組網的MME/SGW設備；

2）相對于MME/SGW來說，AGW就相當于普通的eNB。這樣做的好處是AGW可以管理多個AP設備，而對于MME/SGW來說一個AG設備相當于普通的一個eNB。

AGW需要配置兩個偶聯地址和兩個用戶面地址，分別為AP局向的偶聯地址和CN局向的偶聯地址，對應設置AP局向的用戶面地址為和CN局向的用戶面地址。

二、數據流程

（一）AP至MME/SGW

AP將數據信息通過ONU、OLT、城域網、BAS服務器發送至防火墻FW，防火墻FW查看IP包中的目的IP地址，通過NAT轉換將其轉換成安全網關公網局向的IP地址，接著為其分配內網IP地址，并與源地址有一對一的映射關系，同時安全網關將此數據包的目的IP地址設置為AGW的AP局向偶聯地址（如是控制信息）或AGW的AP局向用戶面地址（如是業務信息）。安全網關發送的信息經層三交換機至接入網關AGW設備，接入網關AGW設備匯接多個AP設備發送過來的數據包后，將所有數據包發送至核心網MME/SGW設備，完成單向的數據或控制信息的傳送。

（二）MME/SGW至AP

MME/SGW下發數據信息至接入網關AGW，AGW根據信息可識別出此數據包的目的AP，并將數據包轉發至安全網關SFGW，SFGW通過AP內網地址和AP公網地址的一對一的映射關系，可告知防火墻FW將目的地址轉換成公網的IP地址，最后通過BAS服務器、OLT、ONU發送至AP設備。

三、總結

此種借助于原有網絡部署的4G方案，符合我國建設智慧社區提出的節約型建設需求，也在一定程度上解決了無線流量室內室外不均衡的情況。結合其快速部署的特點，在加快智慧社區的基礎設施建設和改造，最終為實現智慧社區的通信保障。

參考文獻：

[1] 李富強.無線接入網小區中斷補償方法[D].北京郵電大學，2012.

[2] 劉曉峰.LTE組網技術及測試簡析[J].現代電信科技，2015（11）.

[3] 孫鵬，劉險峰.移動無線接入網的LTE組網思考[J].電子制作，2015（11）.

基金項目：

江蘇省高校品牌專業建設工程資助項目（PPZY2015B190），無錫市科協軟科學研究資助課題（KX16-A-03），院品牌專業建設。