舒良珺　楊明　程剛

1 引言

近些年來，隨著通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，原有的EDGE/HSDPA技術(shù)已經(jīng)無法滿足高帶寬業(yè)務(wù)的需求，特別是高分辨率的圖像以及高清的視頻業(yè)務(wù)。引入LTE，不僅可以滿足高帶寬業(yè)務(wù)發(fā)展，還可以真正實(shí)現(xiàn)無線寬帶化、泛在化。與3G相比，LTE的主要優(yōu)勢在于其高速率數(shù)據(jù)傳輸、小延遲、廣域覆蓋以及分組傳送。LTE業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)將全面實(shí)現(xiàn)IP化，帶寬需求將會(huì)大大提升，因此對(duì)承載網(wǎng)提出了新的要求。

2 LTE承載需求分析

和2G/3G相比較，LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有明顯的變化，主要由EPC核心部分和E-UTRAN接入部分組成。其中EPC核心部分主要包括分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（P-GW）、移動(dòng)管理實(shí)體（MME）和服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）。LTE網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)為扁平化，它取消了之前定義的RNC，而由eNodeB承擔(dān)了大部分的RNC功能，包括無線資源調(diào)度、移動(dòng)性管理以及無線承載控制等；并且由于eNodeB直接接入EPC，降低了用戶感知時(shí)延，提高了移動(dòng)用戶體驗(yàn)。3G/LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1X2和S1接口承載需求

在新的架構(gòu)下，引入了兩個(gè)關(guān)鍵的接口，分別為X2接口和S1接口。這就需要在原有的承載網(wǎng)基礎(chǔ)上，提高業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度能力。X2接口和S1接口承載需求架構(gòu)如圖2所示。

X2接口是相鄰eNodeB之間的分布式接口，主要用于相鄰小區(qū)間交互和移動(dòng)性管理，降低轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，提高網(wǎng)絡(luò)性能。X2接口要求在相鄰基站之間建立邏輯連接，并且需要承載網(wǎng)支持一部分的Mesh架構(gòu)。X2是典型的多對(duì)多業(yè)務(wù)模式，其數(shù)量隨著eNodeB數(shù)量的增加而增加。

S1接口是eNodeB與SGW/MME間的業(yè)務(wù)接口，主要用于提高網(wǎng)絡(luò)利用率和可靠性。按照承載業(yè)務(wù)的不同，它可以分為S1-C和S1-U兩種接口，S1-C連接eNodeB和MME，主要承載控制面的數(shù)據(jù)；而S1-U連接eNodeB和SGW，主要承載用戶面的數(shù)據(jù)。

2.2時(shí)延和帶寬需求分析

LTE承載時(shí)延要求最高的是S1-U接口，其帶寬占總帶寬90%以上，允許傳輸時(shí)延為5ms；S1-MME允許傳輸時(shí)延為100ms；X2允許傳輸時(shí)延為10ms。因此，S1-U接口對(duì)時(shí)延的要求是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

2.3同步及QoS需求分析

LTE FDD對(duì)時(shí)間同步的需求為4μs，而TDD為3μs，LTE的頻率同步需求為0.05ppm?？紤]到LTE受頻點(diǎn)影響，而且在覆蓋能力上不如2G/3G，意味著部署時(shí)需要更多的基站來補(bǔ)充覆蓋能力的不足；所以，若采用滿足LTE同步需求的GPS技術(shù)，部署的成本將會(huì)上升。因此，LTE承載網(wǎng)適合采用地面?zhèn)魉屯郊夹g(shù)，時(shí)間同步上選擇IEEE 1588v2技術(shù)，頻率同步上選用同步以太網(wǎng)技術(shù)。以上兩種技術(shù)是目前應(yīng)用較為成熟的地面?zhèn)魉图夹g(shù)，適用于LTE承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需求和功能，并能降低成本。

對(duì)于LTE承載的QoS需求，LTE根據(jù)不同的報(bào)文時(shí)延和優(yōu)先級(jí)，將業(yè)務(wù)質(zhì)量識(shí)別分成9類。其中對(duì)于LTE基站承載QoS有兩個(gè)關(guān)鍵需求：一、在發(fā)生擁塞時(shí)，保證重要基站業(yè)務(wù)可用（比如政府機(jī)關(guān)、醫(yī)院、軍事基地等重要區(qū)域的基站在發(fā)生戰(zhàn)爭或重大災(zāi)難事件時(shí)可用）；二、需要保障高等級(jí)的業(yè)務(wù)優(yōu)先進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。因此，要求承載網(wǎng)能夠支持層次化QoS（H-QoS）處理能力，能針對(duì)不同基站和不同業(yè)務(wù)執(zhí)行層次化的隊(duì)列調(diào)度能力，以此確保重要基站一直可用。

3 LTE承載需求的特點(diǎn)

（1）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大。LTE實(shí)現(xiàn)廣域深度覆蓋，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目將是現(xiàn)有覆蓋區(qū)域基站數(shù)量的3倍左右。

（2）L3需求。由于LTE網(wǎng)絡(luò)引入了相鄰eNodeB之間的分布式X2接口和eNodeB與SGW/MME間的動(dòng)態(tài)S1接口，承載網(wǎng)絡(luò)需要支持L3功能才能疏導(dǎo)LTE流量。

（3）高帶寬。由于LTE需要為用戶提供高帶寬業(yè)務(wù)服務(wù)，因此對(duì)承載網(wǎng)的帶寬有更高的要求。LTE接入帶寬最高可以達(dá)到200Mb/s。

（4）高可靠性。實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)全I(xiàn)P化需要保證網(wǎng)絡(luò)高可靠性，故障切換小于50ms。

（5）統(tǒng)一承載要求。由于考慮承載網(wǎng)多場景（2G/3G/LTE）統(tǒng)一接入，現(xiàn)有承載網(wǎng)應(yīng)該向分組網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)。

（6）網(wǎng)絡(luò)QoS。時(shí)延要求小于20ms。

4 LTE承載需求的應(yīng)對(duì)方式

（1）大帶寬、低時(shí)延、多業(yè)務(wù)：提升100G平滑演進(jìn)能力，使用大緩存路由型設(shè)備，進(jìn)行環(huán)網(wǎng)樹形改造，實(shí)施路由型方案。

（2）點(diǎn)到多靈活組網(wǎng)：實(shí)現(xiàn)IP/MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，搭建L3到核心的S1接口以及L3到邊緣的X2接口。

（3）維護(hù)超大規(guī)?；荆涸O(shè)計(jì)L3自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)可視化基站接入設(shè)備運(yùn)維。

（4）相位同步新需求：實(shí)現(xiàn)頻率同步、相位同步以及進(jìn)行環(huán)網(wǎng)自動(dòng)補(bǔ)償。

5 展望

隨著全球移動(dòng)通信業(yè)的迅猛發(fā)展，運(yùn)營商、設(shè)備制造商的用戶規(guī)模不斷增加，資金實(shí)力不斷增強(qiáng)，國際交往合作不斷加深，將不斷促進(jìn)LTE承載網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用及推廣，滿足LTE承載網(wǎng)絡(luò)需求的技術(shù)將會(huì)大大加快下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。但同時(shí)，LTE承載網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備平滑演進(jìn)、相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新革命以及實(shí)現(xiàn)成本上還有很大的提升空間。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙光磊. LTE承載網(wǎng)應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)還有哪些[J]. 通信世界, 2010(19).

[2] 金曉聰. 面向LTE時(shí)代的分組承載網(wǎng)[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù), 2012(6): 69-71.

[3] 張忠敏. 南京移動(dòng)TD-LTE承載解決方案的初步研究與實(shí)踐[D]. 北京: 北京郵電大學(xué), 2012.

[4] 程華意. 淺談承載網(wǎng)的架構(gòu)[J]. 移動(dòng)通信, 2011(21): 14-17.

[5] 何偉,吳中平,徐大偉. LTE時(shí)代移動(dòng)業(yè)務(wù)承載網(wǎng)組網(wǎng)研究[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù), 2012(1): 32-36.

[6] 代文軍. LTE承載網(wǎng)解決方案淺析[J]. 通信與信息技術(shù), 2011(4): 55-57.★