1、lte及其回傳網解決方案淺析1引言LTE （LONg Term Evolution，長期演進）是由3GPP （第三代合作伙伴計劃組織）制定的移動通信體系 最新標準。實際上，LTE本身也在不斷發展演進中，當前已定義的LTE并非人們普遍理解的4G技術，而是 一種3.9G或準4G標準，其所對應的R8標準已正式凍結。它以OFDM（正交頻分復用）、MIMO （多進多出） 等先進的物理層技術為核心，改進并增強了 3G空中接口技術，在2X2MIMO, 20MHz頻譜帶寬下能夠提供下 行100Mbit/s與上行50Mbit/s的理論峰值速率（在采用4X4MIMO時，下行峰值速率甚至可達326Mbit/s）；

2、支持FDD （頻分復用技術）和TDD （時分復用技術）兩種工作方式，并支持高達500km/h的高速移動；R10 是R8的增強版本，其理論峰值速率分別達到了下行1Gbit/s，上行500Mbit/s的水平，因此被稱為 LTE-Advanced/LTE-A，也就是所謂4G技術。目前，R10正在制定中。LTE將是今后全球最主要的廣域寬帶移動通信系統，未來所有的2G/3G/3.5G技術都將殊途同歸，統一 演進到LTE/LTE-A階段。但由于各國運營商2G/3G網絡發展情況不同，對于LTE的演進路線是不同的，目 前有如下4種LTE演進路線：（1）最傳統方式演進。即從2G到3G，再向LTE長期演進發展的思

3、路。如Orange是這種穩健策略的 典型代表，其主要思路是堅定2G/3G發展戰略，LTE則作為長期演進目標。（2）跳躍式演進。即從2G直接演進到LTE階段。T-Mobile是這種思路的典型代表，其主要發展策略 是限制對3G/HSPA的投資，跳過HSPA+，辿0年直接上LTE。（3）不同體制間（3GPP/3GPP2）切換演進。如Verizon從2010年開始啟動從CDMA2000/EV-DO到LTE 的商用進程。（4）從TD-SCDMA向LTE演進。這是中國移動特定的演進思路，目前其已明確了要積極推動TD-LTE產 業發展的大思路。2010年國外電信運營商已開始啟動首輪商用，北美（Verizon

4、）、歐洲（TMO）、日本（DoCoMo）等運 營商均已開始進行商用網的部署；歐洲的FT，Telefonica，VDF也已宣布2M1年將啟動第二輪商用。相對 而言，我國的LTE尚處于技術啟動階段，離百萬用戶以上的大規模商用還需5年左右。特別是近兩年在3G 方面投資巨大，故短時間內再次發放LTE牌照的可能性不大。因此，這兩年將主要以測試、試驗網及試商 用網建設為主。2 LTE對承載網絡的要求LTE網絡的新變化LTE的無線接入網命名為演進型UMTS陸地無線接入網（E-UTRAN），核心網則為演進型分組核心網（EPC）。 與2G/3G網絡相比，LTE網絡最顯著的新變化主要有：（1）網絡結構全IP化。核

5、心網取消了 CS （電路域），全IP的EPC支持3GPP，非3GPP各類技術統一 接入，實現固網和移動融合（FMC）。EPC主要由MME （移動管理實體），SGW （服務網關），PGW （分組數 據網關）等幾個主要的功能實體組成。其中，MME主要負責用戶及會話管理的所有控制功能，相當于2G/3G 的SGSN控制平面。SGW主要負責用戶平面的數據傳送、轉發以及路由切換等，相當于2G/3G的SGSN用戶 平面；PGW是所有外部數據網絡接入的錨點，類似2G/3G的GGSN功能。（2）網絡架構扁平化。傳統的3GPP接入網由NodeB和RNC兩層節點構成，而LTE中省去了 RNC這一 層，eNB（演進型

6、NodeB）直接接入EPC設備，因此E-UTRAN主要由eNB構成，采用這種扁平化結構的目的 在于簡化網絡結構、減小網絡延遲。（3）引入了兩個新的接口。一是支持S1接口的靈活組網方式，即所謂S1-flex功能。S1是eNB和MME/SGW 之間的接口，2G/3G網絡中RNC只能和一個核心網元連接，但S1-flex允許一個eNB連接到多個MME/SGW POOL （池），實現負載均衡、冗災等。每個eNB支持最多16個S1接口；另一個重要變化是X2接口，即相鄰 eNB間的分布式接口，主要用于移動性管理（切換）和相鄰小區干擾抑制，每個eNB可定義32個X2接口， 實際部署時相鄰基站數量由覆蓋情況決定

7、。LTE對承載網的要求（1）傳輸帶寬。LTE基站的接入帶寬相對3G網絡有了非常顯著的提高。根據經驗估算，以TD-LTES1H 站型為例，eNB的傳輸帶寬至少在440590M左右。如果采用S222站型，傳輸帶寬將加倍，即8801180M 左右，這幾乎是3G基站帶寬的1020倍。（2）LTE網絡結構的變化對承載網也有較大影響，S1flex和X2接口的引入打破了原有2G/3G匯聚型 組網架構，這就要求承載網在原有的基礎上，具有靈活的業務調度能力。（3）LTE對于QoS和時延的要求比2G/3G嚴格。LTE將提供比3G更多種類的數據業務（多媒體、視頻、 交互類等），3GPP詳細規范了各類業務的端到端時延

8、和丟包率要求，因此要求承載網具有較強的QoS調度 能力；3GPP建議S1/X2接口單向時延為215ms，NGMA（下一代移動聯盟）則要求承載網端到端最大時延小 于10藍，特殊區域應滿足時延不超過5ms的要求。LTE將實現深度覆蓋，eNB節點數將是現有基站數量的23倍，承載網規模應適應這種組大網的需要； LTE將和2G，3G網絡共存，要求承載網不僅具備IP分組業務承載能力，而且也應考慮TDM和IP多業務統 一接入的需求；當然，承載IP化同樣要求網絡保證高可靠性，LTE保護需求類似于2G/3G承載網的保護， 故障切換小于50ms；同時，LTE也具備對于頻率同步和時間同步的要求。3 LTE承載解決方

9、案及分析由于EPC是實現了全化的核心網，因此IP骨干網是各主要核心網元之間的惟一承載網。這里的IP 骨干網，對中國電信而言是CN2,對中國移動則是IP專網。故核心網的承載方案已無懸念，IP over WDM/OTN 是滿足當前及未來發展趨勢的最佳骨干層解決方案。因此，E-UTRAN承載方案就成為LTE承載網的研究重 點。一般情況下，E-UTRAN承載網也被稱為LTE回傳網，主要是指城域傳送/承載網部分（只有少部分流量 需經過IP骨干網）。其解決方案應滿足LTE高帶寬、靈活的業務調度、組大網、多業務承載、高可靠性和 QoS、低時延、時間同步等方面的要求。根據這些需求，業界從不同角度提出多種解決方

10、案。3.1端到端PTN解決方案（見圖1）圖1全PTN方案這是中國移動大規模采用的方案。進一步分，端到端的PTN方案有兩種實現方式:第一種是純L2方式， 現有PTN無需支持復雜的L3協議，至上而下采用L2通道；第二種方式需要核心層設備升級支持L3VPN。純L2方式下設備實現最簡單，對于運維人員要求低，利用靜態的LSP解決Slflex和X2分布式接口需 求，但存在的缺陷主要是浪費標簽的資源，因為這種方式必須從基站到多歸屬的網關之間預先建立多個LSP。 雖然采用多段PW/LSP嵌套可從一定程度上節省標簽浪費的問題，但總的來說對業務調度的靈活性較差；核 心層引入13的方式可較好地解決純L2方式的缺陷，

11、即節省了標簽資源，又可實現業務的靈活調度，即由 核心層L3VPN實現S1 flex或X2等其他調度業務。PTN外掛CE路由器的解決方案（見圖2）圖2 PTN外掛CE的方案這種方案仍以PTN為主，實際是對端到端L2 PTN方案的一種引申。即PTN仍維持端到端的L2功能，L3VPN功能由新引入的CE負責，實現S1 flex，X2等動態IP業務。需要注意的是，這里CE是指客戶邊緣 路由器（CuSTomer Edge Router）。有觀點認為這種方案適合大規模組網，運維優化，因此很可能是LTE承載應用主流之一，但主要的問 題是引入CE路由器可能帶來新的故障隱患，如果CE發生故障則會造成整個移動網絡的

12、癱瘓，故采用一對 CE可以一定程度上解決這個問題。3.3端到端路由器解決方案（見圖3）圖3全路由器方案從核心到接入全網采用動態路由協議承載IP類業務，采用PWE3管道方式承載TDM/ATM等傳統業務。顯然此方案處理LTE的動態業務具有天然的優勢，具有端到端靈活業務調度能力，無需像L2那樣需要預先 建立很多的通道。但全路由器方案存在的最大問題就是建網成本相對較高、設備功耗較大、另外在組網規 模上受限。此外，這種大規模動態網絡對于運維要求最高，且當前路由器的網絡保護、OAM能力相比PTN 設備要弱。因此，這種方案適合規模較小的網絡，對于國內運營商這種大規模的網絡適用性較差。3.4路由器+IAN/P

13、TN/CE混合組網解決方案(見圖4)圖4路由器+PTN/IAN/CE這種方案的核心/匯聚層采用路由器，接入層采用IAN/PTN/CE，此處CE指電信級以太網交換機。進一 步可擴展為3種方式：路由器+ PTN的方式。路由器+ CE的方式。這兩種方式本質上都是核心/匯聚層支持L3路由，接入維持靜態L2功能。只是PTN (MPLS-TP)和CE (PBT或VPLS )采用的技術體制不同。核心/匯聚層采用路由器，接入層采用IAN。IAN即綜合接入節點設備，是中國電信新定義的一種 結合了 MPLS-TP和IP/MPLS功能的數據設備。這種方式比較適合擁有豐富IP城域骨干網資源的運營商，在 實現LTE業務

14、承載的基礎上，還可實現對大客戶專線及組播等高品質精品業務的綜合承載。目前看來，對于路由器+ CE，CE在OAM方面的能力相對較弱；采用路由器+ PTN方案，則從某種程度 上存在端到端的管理，異質網絡互通等問題，并出現需要數通和傳輸專業共同維護無線回傳網的情況；采 用路由器+IAN方案，LTE回傳網均由端到端的數通產品組網，并統一由數通專業運維，故此方案對于固網 資源豐富的運營商吸引力較大。4結束語LTE回傳網目前存在端到端的PTN，PTN+CE (客戶邊緣路由器)，端到端的路由器，路由器+ IAN/PTN /CE (電信級以太網交換機)等幾種解決方案。其中，前兩種解決方案均以PTN為主，而后兩

15、種解決方案以數 據設備為主。從技術可行性來講以上這些方案均可滿足LTE回傳網需求，主要區別在于L3路由的起點。實 際上，引入L3功能的原因是在合適的位置提供靈活的業務調度能力，理想的狀況是既希望網絡具備很高的 靈活及可靠性，又要做到簡單易維護，但這兩個方面往往是較難統一的。通常一個較小規模的網絡靈活性 相對較大，而國內運營商網絡規模往往都很大，故更需要關注可靠性和維護能力。因此，在考慮LTE承載 方案選擇時，需要找到合適的平衡點。由于網絡資源狀況不同，各運營商的方案選擇往往存在差異。從目前國內的發展情況看，以PTN為主的解決方案已實現大規模商用，故成熟性最好；路由器+ IAN 這種以數據網為主的解決方案創新性較強，適合擁有豐富IP城域網資源的運營商，但實際工