LTE承载网络技术分析

文｜刘婷婷 爱立信移动数据应用研究开发（广州）有限公司刘永毓 中国移动通信集团广东有限公司

1 引言

近年来，随着全球通信业务的发展，原有的EDGE/HSDPA技术已无法满足人们对高带宽业务的需求，特别是高分辨率的图像和高清视频业务的需求。引进LTE技术，不仅能满足高带宽业务的发展，同时也真正实现无线宽带化、泛在化。

2 承载网应对移动互联网的需求

2.1 LTE的新增需求

我国运营商在3G网络的前期阶段，采用IP RAN、MSTP、PTN等不一样手段解决现有3G RAN的回传需求。LTE的发展，已有支撑3G的承载网是否能够匹配？LTE带来什么新的需求？

结合LTE的网络体系结构，可以看出，LTE承载与3G网络的需求差异主要体现在：E-UTRAN网络结构的扁平化；取消RNC，eNB与EPC直接相连，eNB之间直接相连（网格网络）；e-NB接口类型与承载要求。S1-flex接口实现容灾与负荷分担，并且加强切换性能；X2接口支撑eNB的切换信令等需求，共同组成S1、X2逻辑连接。

LTE的QOS需求、LTE网络保护的需求、自动邻居出现提升网络的智能化、自动优化部署等；LTE的网络同步需求、LTE的网络安全问题、支持邻居自动发现，需要支持网络的接入认证，以应对危险的侵入。

2.2 承载网的发展趋势

从SDH网络支持TDM语音网络于1990年开始大规模部署，以应对移动互联网的宽带化、 IP化的发展过程中，受制于长帧结构、基于电路交换、逐级复用的刚性带宽限制，在IP化时代，不经济的传送效益比较明显。

处理宽带化、IP化，传统承载网还需要继续发展。应对新的移动回程需求，新一代传输网络必须具备的。

高性能：适应IP化的分组交换能力，加强电路传输封装成本。

灵活的部署：支持从核心网络到汇聚网络，接入网络全程全网的解决方案。

单位比特传输成本：支持弹性带宽，以确保每一Bit的最佳传输。

分级质量保证与精细化的承载：支持差分服务，精细化经营的各服务等级的Bit带宽。支持时钟同步：支持地面传输时钟。电信级维护能力：继承经典，实现端到端业务的监控和维护，50ms的业务保护。分析可看出，以应对LTE的智能化、安全认证等，你需要考虑匹配MPLS核心网络部署在承载网开展的L3 VPN网络部署的支持程度。

3 LTE承载需求的应对方式

（1）大带宽、低时延、多业务：提升100G平滑演进能力，使用大缓存路由型设备，进行环网树形改造，实施路由型方案。（2）点到多灵活组网：实现IP/MPLS网络结构扁平化，搭建L3到核心的S1接口以及L3到边缘的X2接口。（3）维护超大规模基站：设计L3自适应网络，实现可视化基站接入设备运维。（4）相位同步新需求：实现频率同步、相位同步以及进行环网自动补偿。

4 应对高带宽的承载网络解决方案

4.1 高带宽解决方案

LTE根据理论仿真结果可以看出，e-NB的传输带宽=S1+N*X2（N=相邻基站数量），按照TD-LTE S111站型的带宽估算估计为（442.5～590）Mbps。

如果使用SDH/MSTP网络，现有10G、10GE设备在不部署收敛系数的情况下，只能支持17个站点左右。

如果使用N*10G WDM/OTN则可以支持N*17个站点的网络。是否需要考虑“PTN+OTN”，以提升承载带宽的方案？

4.2 网络架构调整

现有移动承载网使用的“骨干、汇聚、接入”层次清晰的网络结构，现有电层网络SDH/MSTP、PTN的最高带宽只为10G、10GE。可以看出在LTE时代，还采用清晰三层结构的网络，可以看出骨干层、汇聚层的网络将成倍增长，必然带来对核心机房空间、电源等方面的冲击。

采用O T N透传、接口开放的功能，可以考虑在骨干、汇聚层部署扁平化的OTN网络，从小区域汇聚等网络，上行至核心机楼。故从网络结构的可扩展性、适应性来看，也需要考虑“OTN+PTN”的网络结构。

4.3 LTE时代，网络扁平化的演进

按照“汇聚区域”化概念，部署区域内的接入、汇聚承载网，通过透传的OTN网络完成业务至核心机房的回传。

中继层网络对于电层网络来看，为透明承载网，故还是保留了传统的“骨干、汇聚、接入”三层网络。

5 LTE承载网络技术的发展走向

数据显示，从2010年到2015年，全球移动数据流量将从0.24EB/月增加至6.3EB/月，同比增长26倍。在数据流量迅猛增长的移动网络运营商驱动不断升级。为了移动网络发展潮流，过去几年间，运营商就开始着手全面推进移动回传网络的IP化。但是就移动回传技术，网络业界出现了两种声音——PTN和IP RAN，随着承载网络持续演进，争论之声不绝于耳。

5.1 PTN

PTN在传送网的基础上引进路由器的MPLS交换，保持了原本的面向连接业务配置、保护和修复等特点，成为传送网分组化的首个里程碑。进入LTE时代后，运营商网络所面临的最大变化是如何满足所造成的扁平化S1和X2业务，这是承载网络LTE演进方向和目标网络负载的需要。针对TD-LTE的承载需求，PTN需要在以下几个方面进行完善和提高。

（1）流量问题。作为新的一种网络架构，LTE单站网络流量的带宽开销量较大，需要未来在核心汇聚层引进40GE或者更高速率的接口，在接入层引入小型化、低成本的10GE接口。（2）流向问题。LTE取消了之前的RNC层，添加S1和X2接口和引入PTN L3功能的核心层，使用L3 VPN做辅导。（3）同步问题。用于时间同步要求的TDD的网络系统更加严格，需要推动IEEE 1588v2地面传送时间同步的应用。

同时，PTN组网方式有两种：首先采用PTN全程组网，打开三个功能；其次是采用PTN+CE的组网方式，通过叠加路由来避免PTN的一些技术弱点。

应该指出的是，虽然有一定的PTN技术的不足，但是，通过推进整个产业链，综合承载能力已得到国内外运营商的认可，并在现网中得到了很大规模的应用。

5.2 IP RAN

IP RAN是基于路由器为基础的进化到基于分组的传输网络。IP RAN保留大部分的路由器的特点，并且从传统的传送网引进精准时间同步、传送网的电路管理等特点，其直接面向具备三层功能与业务灵活控制的全业务承载。因此，IP RAN承载被业界认为是最好的解决方案整。IP RAN技术因其灵活性、为未来LTE技术支持和满足FMC业务承载等优势而被多家国际运营商使用，其便于扩展网络规模，统一的承载网络能够有效简化网络结构。然而，从分组技术的发展来看， IP RAN技术的成熟有待改善，市场仍处于培育期，而且对比国内大规模普及的PTN来说，其规模仍然不足。

有专家认为，随着逐步部署的LTE/4G以及全业务承载商业模式及建网思路的逐步清晰，分组传送网的功能、性能的要求将逐渐清晰，PTN和IP RAN网络形态将出现逐渐融合的演进。PTN将作出更有活力、更灵活、并为发展方向的三大功能提供更好的支持以及IP RAN将是更容易维护、更友好便捷、更环保、更具有低成本效益的发展方向，两者在具体功能的实现方式上不一样，但是在功能以及运维方式上的差异将会变小。

6 结束语

随着全球移动通信产业的快速发展，运营商、设备制造商用户增加财政实力，深化国际交流与合作，将继续推动实现LTE承载网的应用和推广，以满足承载网需求，技术的LTE将大大加快下一代移动通信网络的发展。但在同一时间，在设备，技术和创新革命相关成本的LTE承载网络的平滑演进，以及取得很大的进步空间。

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