淺析LTE接入層傳輸組網技術

程久洲（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430063）

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淺析LTE接入層傳輸組網技術

程久洲
（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430063）

摘 要：隨著互聯網和多媒體業務對移動互聯網的要求不斷提高，傳統以MSTP為主的傳輸承載網絡已難以滿足移動網絡高速發展的需求。本文介紹了LTE無線網絡架構及其承載需求，對多種傳輸技術進行分析比較，從而選擇LTE網絡的傳輸組網技術。

關鍵詞：LTE；傳輸；組網

LTE（LongTermEvolution，長期演進）系統采用全IP、扁平化網絡架構，減少了網絡節點和系統復雜度，也降低了網絡部署和維護成本。

LTE網絡架構由核心層、匯聚層、接入層3層網絡構成。核心層網絡是核心層節點間的傳輸系統，核心層節點是指移動網業務核心網設備和干線設備所在地，主要設備包括各類交換機、核心路由器、干線傳輸設備等。匯聚層網絡是匯聚節點和核心節點間的傳輸系統，匯聚層節點是指用于匯接接入層業務的匯聚點，主要設備包括傳輸網匯聚層設備、IP城域網匯聚節點設備等。接入層網絡是接入層節點至匯聚節點間的傳輸系統，接入層節點是指業務接入點，如基站、室內分布覆蓋系統等。

1. LTE接入層網絡承載需求

LTE接入網主要由網絡eNodeB和aGW之間構成，在此架構基礎上引入S1 和X2接口：

S1接口為eNodeB和aGW之間的接口，分為S1-UP和S1-CP。S1-UP接口連接eNodeB和SAEGW，用于承載用戶層面數據；S1-CP接口連接eNodeB和MME，用于承載控制層面數據。

X2接口為相鄰eNodeB間的邏輯接口。eNodeB之間通過X2接口進行通信，實現小區間優化的無線資源管理。業務流可以在eNodeB之間直接進行交換，降低轉發的時延。

（1）LTE承載帶寬需求

LTE采用全IP化扁平網絡結構，對于LTE的E-UTRAN側的接口S1和X2接口，eNodeB直接與EPC通過S1接口相連，相鄰eNodeB間通過X2接口相連。為提高網絡的負荷分擔和冗災能力，eNodeB可采用S1-flex接口與多個S-GW或MME互連。因此，每個eNodeB的傳輸帶寬需求為S1接口流量、X2接口流量及網管接口的流量之和，但網管接口流量很小，一般只有幾百kbit/s，與S1接口、X2接口的流量相比可以忽略不計。

S1接口帶寬：在20MHz、2×MIMO的情況下，平均流量約150M，峰值流量可到450M。

X2接口帶寬：一般為S1接口的5%。

（2）LTE承載時延要求

S1邏輯連接的承載時延要求2～20ms，以滿足LTE的呼通率和服務質量要求；X2連接的承載時延要求10～20ms，以滿足用戶業務的小區切換要求。

（3）LTE系統同步要求

L T E網絡除了滿足頻率同步要求，還需滿足時間同步要求，精度為±1.5us。

表1

2. LTE網絡傳輸組網技術

目前，主要的傳輸組網技術有以太網技術、PTN技術、MPLS技術、MSTP技術等。

（1）以太網技術

IP技術是以計算機互聯網的形式發展起來的，以統一的TCP/IP協議進行網絡互聯，以便交換和共享信息。

以太網是最常用的傳輸組網方式，同時以太網具有簡單、成本低、IP傳輸效率高的特點，使其成為最常用的IP化傳輸組網技術。

純IP網具有IP傳輸效率高、易實現大容量端口、協議簡單的優點，但不能提供嚴格的QoS，可管理性、可靠性較差。

（2）PTN技術

PTN（分組傳送網）是一種光傳送網絡架構和具體技術：在IP業務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計，以分組業務為核心并支持多業務提供。

PTN是基于分組交換、面向連接的多業務統一傳送技術，能夠提供多業務技術支持。它是一種更加適合IP業務傳送的技術，同時繼承了光傳輸的傳統優勢，包括良好的網絡擴展性、靈活擴展性和豐富完善的運行管理維護（OAM），快速的保護倒換和時鐘傳送能力，業務標準化、高可靠性、安全性和嚴格服務質量（Qos），整網管理理念，端到端業務配置與精準的告警管理。

（3）MSTP技術

MSTP基于SDH平臺，同時實現TDM、ATM、以太網等業務的接入、處理和傳送，提供統一網管的多業務平臺。

SDH傳輸體制是先進、成熟的基礎傳送平臺技術，基于SDH的MSTP平臺具有良好的TDM業務傳輸保證，同時MSTP平臺在提供IP/ATM等新業務方面具有高度靈活性和快速性。原有的3G/2G網絡已部署了大量SDH設備作為承載網絡。

（4）MPLS技術

多協議標簽交換（MPLS）是一種用于快速數據包交換和路由的體系，它為網絡數據流量提供了目標、路由地址、轉發和交換等能力。

MPLS是基于標記的IP路由選擇，利用標記（label）進行數據轉發的。當分組進入網絡時，要為其分配固定長度的短的標記，并將標記與分組封裝在一起，在整個轉發過程中，交換節點僅根據標記進行轉發。

MPLS是常用的組網方式，通過MPLS2層或者3層VPN實現LTE傳輸網絡的組網，MPLS組網同時能夠實現網絡的保護功能，通過建立多個VPN實現節點故障的保護。

3. LTE網絡傳輸組網技術

LTE網絡對承載傳輸網絡除了2G/3G所需OAM、保護和時間同步等功能以外，提出關鍵的新需求是L3VPN和大帶寬。

承載2G/3G無線接入網RAN（基站←→基站控制器之間）的傳送網稱為回傳網。2G網絡的回傳網大多采用SDH，3G網絡由于IP化和帶寬增加，回傳網逐步遷移到分組化承載（PTN）。

LTE網絡引入eNodeB多點歸屬的S1-Flex概念和eNodeB之間X2接口需求等均為多點到多點連接，點到點L2不能支撐，只有L3才能滿足此類多點到多點的橫向流量需求。

承載網絡支持L3功能才可以對LTE的流量進行有效疏導，必須向IP化演進。MSTP技術難以滿足承載需求，主要針對PTN技術和IP技術進行比較。

從技術方面比較：PTN側重2層業務，整個網絡構成若干龐大的綜合的2層數據傳輸通道，升級后支持完整的3層功能，重在網絡的安全可靠性、可管可控性以及更好的面向未來LTE承載等方面；IPRAN則主要側重于3層路由功能，整個網絡是一個由路由器和交換機構成的基于IP報文的三層轉發體系，路由器具有很好的開放性，業務調度也非常靈活。

從建網成本比較：IPRAN支持3層功能較全面，處理機制復雜，芯片成本相對較高，尤其當涉及到TDM業務接入的時候，IPRAN設備的成本劣勢更加明顯；PTN是以包交換為內核，提供彈性管道，芯片處理簡單，帶寬利用率很高，因此總體成本最為低廉。

結語

將3層功能部署在核心匯聚節點后，PTN技術組建的傳輸網絡完全能夠滿足LTE接入層網絡承載需求，其組網方式與SDH類似，可以簡便地將已部署的大量SDH網絡更換為PTN網絡，網絡建設成本最為低廉。

從各種傳輸技術的對比，針對目前各電信運營商LTE網絡均有大量TDM業務的實際情況，采用PTN技術組建LTE接入層傳輸網絡具有較大優勢。

從各電信運營商LTE接入層傳輸網絡的建設情況來看，普遍采用PTN技術組建傳輸網絡，也說明PTN技術組建LTE接入層傳輸網絡是最為適宜的。

參考文獻

［1］中國通信建設集團設計院有限公司.TE組網與工程實踐［M］.北京：人民郵電出版社，2014.

［2］孫宇彤.LTE教程——原理與實現/ LTE叢書之學好LTE系列［M］.北京：電子工業出版社，2014.

中圖分類號：TN912

文獻標識碼：A