TD-LTE传送网方案探讨.doc

TD-LTE传送网方案探讨TD-LTE传送网方案探讨摘要：根据2012年中国移动TD-lTE实验网建设经验，结合LTE、PTN相关技术标准，主要从TDLTE发展趋势、传输需求、组网对比、技术方案、建设原则、容量配置、报文封装、静态配置、QOS、网络保护、时间同步等高面进行描述，总结优质建设方案，为后期TD-LTE网络的大规模建设提供参考。关键字：TD-LTE、PTN、传输。 中图分类号 TN915.02 文献标识码 A一. TD-LTE概述随着移动互联网的发展，用户智能终端对于高速数据业务的需求增长，移动互联网已经跳过互联网发展的初级阶段，进入“应用为王，内容至上”的时代。正因为应用为王的引领，移动互联网发展对宽带业务提出了越来越高的要求，那就是“宽带化、视频化、智能化”，届时用户将可以享受 “高速上网、高清视频点播（VOD）、3D手机随拍随传、高清视频监控、多点触摸点播、即摄即传、高清视频通话” 等移动高速数据业务，因此LTE的发展也极其迫切。TD-LTE 即 TimeDivisionLong TermEvolution（分时长期演进），是由中国移动、阿尔卡特-朗讯、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通讯等业者，所共同开发的第四代（4G）移动通信技术与标准，即中国移动第四代（4G）移动通信技术。TD-LTE采用三大关键技术为：TDD（时分双工）、OFDM（正交频分复用）、MIMO（多天线接入）。表1.1.1-1 无线蜂窝技术速率对比表无线蜂窝制式GSM（EDGE）CDMA2000(EVDO RA)TD-SCDMA(HSPA)WCDMA(HSPA)TD-LTEFDD-LTE下行速率236Kbps3.1Mbps2.8Mbps14.4Mbps100Mbps150Mbps上行速率118Kbps1.8Mbps2.2Mbps5.76Mbps50Mbps40Mbps二. 中国移动传送网现状1. 2G/3G业务发展截止2012年12月底中国移动已建设成GSM基站80万个、TD基站28万个、LTE基站2万个。中国移动用户数量达7.07亿户，3G用户总数达0.82亿户。2013年7月22日，中国移动今天发布6月份运营数据，当月新增用户497.8万，累计总用户达到7.40亿；其中新增3G用户848.3万，累计用户数达1.38亿（今年上半年新增3G用户4995万）。2. 2G/3G业务传送2G主要为TDM业务，基站侧接口E1（带宽416M），BSC侧接口STM-1（带宽155M）；3G主要为ATM/IP业务，基站侧接口FE（带宽大于30M），BNC侧接口GE（带宽N*1G）。2010年以前，2G/3G业务主要由SDH/MSTP网络传送至BSC/RNC。随着PTN（分组传送网）技术的成熟，及中国移动PTN大规模建设使用，大部分2G/3G业务逐步转向由PTN网络承载，所有3G站点及业务也逐渐向IP化演进。三. TD-LTE传送网方案探讨1. TD-LTE发展趋势2010年5月瑞典推出全球首个LTE(FDD-LTE)商用站点以来，日本、美国、韩国等相继推出商用FDD-LTE服务。由我国主导的4G国际移动通信标准术TD-LTE在2012年12月率先在香港正式商用，该网采取LTE TDD/FDD融合组网方式，初期运营将提供高速移动数据业务为主。2012年同时在中国内地,中国移动TD-LTE规模试验网布署项目在北京、上海、广州、南京、杭州、深圳、厦门、成都已经完成2万个基站，其中成都2012年试验网建设TD-LTE站点1194个（其中共址新建926个、新址新建268个）。2013年中国移动计划建20万个LTE基站，为发展LTE用户奠定坚实的基础。2013年四川移动计划建设10067个基站(7932个共址站，2155个新建站)，其中成都市计划新建3323个LTE站点(2412个共址站，911个新址站)，将占成都移动物理站址25%左右。2. TD-LTE传输需求LTE的传输重点在E-UTRAN的传输，主要是S1、X2接口的需求，其中S1是eNB与MME、S-GW的连接。X2主要是针对相邻eNB之间的连接，用于控制信令和切换，降低转发时延。S1、X2接口按控制平面和用户平面划分子接口，即S1-c与MME连接、S1-u与S-GW连接；X2也可划分为X2-c 、X2-u。S1下行带宽估计130M*3（扇区）/2=200M ，S1上行带宽约90M，X2流量估计占S1下行带宽的5%。传送网在承载LTE时还需考虑以下几点：2.1. S1接口采用Flex方式，eNB同时连接到个MME、S-GW，核心网元采用POOL（池）的设置；2.2. 传统RNC功能下移至eNB,基站之间需要支持X2接口连接，采用MESH方式；2.3. 基站传输带宽：单站带宽需求峰值超100Mbits,跟调制方式、站型配置、利用率等相关；2.4. S1接口时延不超过10ms，X2接口时延不超过20ms，LTE需要传送网提供时间同步。3. TD-LTE传送网方案图3.3.1-1 TD-LTE传送网4种建设方案2010年8月中国移动通过对方案1和方案2的实验测试：1、 烽火、华为、中兴通过方案1的测试，阿朗、UT不支持方案1；2、 烽火、华为、中兴、阿朗、UT通过方案2测试，但烽火、UT无CE设备（采用中兴华为的CE设备）。通过以上测试，仅部分厂家的PTN设备不支持L3功能，下面主要介绍成都移动LTE“PTN核心层引入L3功能的方案”，系统图如下：图3.3.1-2 PTN核心层引入L3功能方案3.2. 技术方案 PTN端到端的统一组网，全部采用静态VPN（核心层也采用L3 VPN）；接入层、汇聚层仍采用L2 E-line，与3G回传方案一致；核心层PTN通过软件方式支持IP地址识别、处理和路由转发等简化的L3功能，路由转发采用静态网管或L3 BGP协议来实现，以此满足S1、X2接口需求；在NNI侧仍将IP业务承载在MPLS-TP静态PW或LSP上，并沿用其OAM、保护技术。3.3. 建设原则LTE基站应采用光传输、PTN设备承载，组网尽可能采用环网结构，双节点上联接入。因2013年中国移动LTE规划站点数量庞大，计划覆盖大部分市城区，仅成都移动2013年计划新增LTE站点有3323个，占成都移动物理址25%，给现已承载2G/3G的PTN网络带来巨大压力。接入层：主测区域采用可升级10GEPTN设备，非主测区采用GEPTN设备，交叉容量不小于30G，与eNB连接采用GE口，每接入环为3-6个网元。对本期LTE站点集中的市城区或后期LTE站点规划密集区域，需新组建PTN接入环，可独立承载LTE站点接入，环上PTN设备进行优化或新增；对LTE规划稀少或市县城区，在满足容量情况下，可在纳入原PTN接入环。汇聚层：根据业务需求，汇聚层采用10GE PTN设备（交叉容量不小于160G），每个汇聚环可解决100个左右基站的传输需求，汇聚层均启用业务收敛功能，提高传输效率，根据接入规模适当进行扩容。核心层：核心层采用10GE PTN设备，交叉容量不小于320G，支持L3功能，建设核心环，可以根据业务终端情况，在核心业务机房建设专用落地设备。3.4. 容量配置无线专业在LTE选点时充分考虑了基站属性，确定其带宽需求。传输网络带宽规划时需充分考虑网络的可扩展性、业务分布、业务突发性等，因此需要按照峰值带宽来进行测算，并适当考虑冗余带宽。表3.3.4-1 基站属性带宽规划表1区域项目宏站（M）室分（M）主测区保证带宽（CIR）160120峰值带宽（PIR）640210非主测区保证带宽（CIR）8060峰值带宽（PIR）320110表3.3.4-2 PTN系统带宽规划表2区域接入层汇聚层核心层宏站（M）室分（M）宏站（M）室分（M）宏站（M）室分（M）主测区320210240180160120非主测区1601101209080603.5. 报文封装 PWE3建立的是一个点到点通道，通道之间互相隔离，用户二层报文在PW间透传。对于PE设备，PW（Pseudo Wire）连接建立后，用户接入接口和PW的映射关系就已经完全确定了；对于P设备，只需要依据MPLS标签进行MPLS转发，不关心MPLS报文内部封装的二层用户报文。PWE3属于点到点方式的二层VPN技术，Martini方式的L2VPN是PWE3的一个子集。PWE3采用了Martini L2VPN的部分内容，包括信令LDP和封装模式。同时，PWE3对Martini方式的L2VPN进行了扩展，两者的基本的信令过程是一样的。3.6. 静态配置本方案，接入层LSP/PW配置需与现网PTN保持一致；汇聚层LSP/PW遂道配置与现网PTN保持一致；L2/L3转接核心节点的路由配置与L2PW配置类似。3.7. Qos设置LTE承载网（PTN网络）将采用带宽收敛和统计复用功能，因此必须引入QoS功能。传输网边缘节点根据DSCP值映射到PTN的EXP字节，各节点根据EXP优先级提供QoS。在PTN系统的带宽配置中，CIR（保证带宽）必须满足信令、时钟、网管、语音及流媒体业务（GBR业务）的带宽需求，并适当预留带宽满足普通数据业务的带宽需求。PIR（峰值带宽）则可以设置为LTE系统的最大峰值带宽。3.8. 网络保护PTN现有保护方式：TMPLS的线性保护倒换1+1/1:1、环网保护倒换、Wrapping保护倒换、Steering保护倒换、P2MP业务保护倒换等。本方案中PTN接入层至核心汇聚层采用MPLS APS保护（端到端遂道保护）、核心层至RNC采用LAG保护、核心层至BSC采用LMSP保护。3.9. 时间同步LTE部分业务需要时间同步，PTN分组传送网需支持1588V2或同步以太等技术。1588V2有两种实现模式：边界时钟（BC）和透明时钟（TC）。常用的BC模式，即每个同步链上的相邻节点逐跳运行主从时钟模式（上游为主、下游为从），逐级同步，最终PTN全网同步；时间树的中间转发节点运行PTP协议，按照主从方式逐跳转发精确时间。四. 城域传送网长期演进域域传送网在未来一段时间内仍将采用三层结构，在核心层PTN落地节点叠加CE或引入L3功能PTN，来满足S1和X2业务调度需求。随着未来LTE基站大规模建设，2G/3G等多业务在PTN网络上综合承载，PTN接入层、汇聚层扩容优化也势在必行，接入层也将向10GE环路发展，汇聚层OTN随着接入环扩容将按需下沉，因此LTE建设初期就应做好相应网络规划。参考文献：1LTE网络规划设计手册广州杰赛通信规划设计院主编，人民邮电出版社，2013年1月；2 龚倩等 分组传送网 人民邮电出版社 2009年1月1日； 3PTN技术原理与城域网总体架构，中国移动通信研究院，2009年9月10日；4 王晓义，李大为 PTN网络建设及其应用 人民邮电出版社 2010年4月1