LTE承载网解决方案.pdf

2 0 4 浅析 LTE 承载网解决方案 李娴 陈俊 湖北邮电规划设计有限公司武汉分公司 湖北 武汉 430022 摘要 为满足 LTE 高质量承载需求 承载网的规划和关键技术的解决成为 LTE 网络建设的重要内容 文章从基站移动 回传技术及特点 重点阐述了 LTE 网络的演进和网络规划 对 LTE 承载网的关键技术进行分析讨论 关键词 承载网 LTE 网络规划 中图分类号 TN929 5文献标识码 A文章编号 1673 1131 2014 01 0204 02 1 LTE 移动回传技术 移动核心网到基站间信息传输过程即所谓移动回传 Mo bile Backhaul 它在移动网络中扮演着一个重要的角色 通 过多种物理媒介在基站 BS 和基站控制器 BSC 之间建立一 个安全可靠的电路传输手段 移动回传技术从 TDM 技术 ATM 技术 发展到 IP 技术 导致了基站现有多样化的上行接 口 与 2G 3G 有所不同 LTE 移动回传技术对承载网提出了 更高的要求 首先 与 3G相比 LTE带宽更宽 支持更多高带宽需求的 业务 如高清视频 在线游戏 P2P下载等 其次 LTE网络要求 时延更低 最后 LTE 业务流向与现有网络相比发生了改变 网络发展到LTE阶段 RNC的主要功能下移到基站侧 将RNC 和基站合并为 eNB 核心网则演进到 EPC 移动回传增加 X2 接口 在相邻基站之间建立逻辑连接 X2 带宽仅占 S1 带宽的 3 5 当后期引入S1 Flex接口后 基站将进行多个MME SGW 归属 增加了基站的安全度和业务的多维度 2 LTE 承载网的演进与组网需求 2 1 LTE 网络的演进 承载网作为电信网络的基础 其建设和规划应超前电信 业务网络的发展 这样才能有效支撑业务网络的发展和演进 因此 在LTE建网和商用之前 面向LTE承载网的演进就显得 尤为紧迫和重要了 LET 承载网在 IP 化进程中需要考虑的问 题有如下几个方面 1 大量分组业务对现 SDH MSTP 技术的冲击 2 电信级要求对现有以太网分组技术带来了挑战 3 时间同步需求对承载网络的挑战 2 2 LTE 承载网的组网需求 LTE 是今后全球最主要的广域宽带移动通信系统 未来 所有的 2G 3G 3 5G技术都将殊途同归 统一演进到LTE LTE 对承载网的需求具体如下 1 带宽需求 更多高带宽需求的业务 如高清视频 在线游 戏 P2P下载等 据统计 LTE基站初期单扇区带宽为10 160M 预计到 2015 年将增长到 100 300M 2 接口 IP 化 与传统 2G 3G 网络的点到点面向连接方 式相比 LTE 网络是 IP 化的点到多点的连接方式 具体网络 结构图如图 1 LTE 的主要接口组成 S1 与 X2 S1 接口 占总流量的 95 97 用于连接 eNode B 和 aGW X2 接口 占总流量的 3 5 用于 eNodeB 之间的互通 信令切换及少量数据 3 网络规模 LTE 实现深度覆盖 网络节点数为现网的 2 3 倍 组网结构上采用基站间的 MESH 组网 逻辑上 基 站与网管之间采用多归属的组网方式 组网结构复杂 4 网络保护 LTE 需要承载网提供高可靠性的电信级保 护 倒换小于 50ms 5 网络同步 无论采用FDD LTE还是TDD LTE 均需要 同时满足频率同步及时间同步 频率同步 同步以太网技术 从线路码流内提取时钟 时间同步 GPS 存在难选址难安装 成本高不安全的弊 端 因此 LTE 基站需要承载网提供精确的时间同步信号 IEEE1588V2 图 1 网络结构图 3 LTE 承载网规划与关键技术 3 1 LTE 承载网规划 业务量话务模型的确定 通过用户数和业务量 话务模 型可以大致计算出总的业务量 公式为 T N M1 M2 Mn 其中 N 为用户数 Mn 为业务 n 的话务模型 带宽预留是 LTE 承载网前期规划普遍的做法 这也是保 证电信级业务的QoS要求 网络承载是一个很好的解决办法 如按照建设需求总带宽的 150 进行带宽配置等 网络扁平化 从 LTE 网络的发展趋势看 网络结构深度 要适中 不宜过深 一般可分为核心层 汇聚层和接入层 网络业务的流量流向规划 流量流向矩阵是一个逻辑上 全连接的多维矩阵 目前现实的物理网络一般不是一个全 MESH 网络结构 因此在进行节点和带宽配置时需充分考虑 今后一段时间内的业务发展趋势 以保证网络具有良好的扩 容弹性 2 0 1 4年第 1期 总第 1 3 3期 2 0 1 4 S u m N o1 3 3 信 息 通 信 INFORMATION COMMUNICATIONS 2 0 5 3 2 LTE 承载网关键技术 3 2 1 LTE 业务需要承载网三层功能 与 3G 网络中 RNC 设备类似 X GW P GW 设备对于二 层处理能力有限 仅能支持较少数量的VLANID 从而限制了 接入基站的数量 引入 CE 路由器设备 一方面终结二层基站 回传业务 另一方面 开启三层路由功能 满足网络增加的需 求 此外还可以对业务流量进行汇聚和梳理 为了实现终端在相邻基站之间越区切换的要求 需要在 网络基站群中将每一个 eNodeB 基站做成一个带有独立 IP 地址的通讯单元 通过X2 接口的三层路由转发技术 实现不 同eNodeB基站之间的路由转发能力 从而提高整个eNodeB 基站群的灵活性 为了实现网络流量冗余和多网元之间的 负载分担 要求每个 eNodeB 基站与不同 S GW 和 P GW 进 行通信 3 2 2 LTE 承载网主要技术 3 2 2 1 PTN 技术 1 PTN CE 路由器方案 在接入层 汇聚层和核心层采 用 PTN 技术组网 在 aWG MME 节点处部署成对的 CE 路由 器 这样可以对基站侧 IP 业务的转发 同时 通过路由器的 L3VPN功能 为S1 接口和X2 接口提供灵活的调度和转发能 力 2 PTN L3VPN方案 在核心层采用PTN技术实现端到 端的组网 通过支持简化的 L3 VPN 功能 提供 IP 数据包的 转发能力 以满足 LTE 承载网对 S1 接口和 X2 接口的灵活调 度以及 IP 数据包的转发需求 S1 流量 由 PTN 接入层统一传送到 PTN 核心层 再由 PTN 核心层根据目的 IP 地址查找 L3 VPN 路由表 封装 LSP 和 L3 VPN 的标签 经由核心层设备间的转发到达归属的 MME SGW X2 流量 由PTN接入层统一送到PTN核心层 再由PTN 核心层根据目的 IP 地址 查找 L3VPN 的路由表 经由跳接的 相邻基站 以决定流量是经由核心层送往非本地归属的基站 还是由本地的 L2 VPN 封装送往外部相邻的基站 通过组网测试及技术方案讨论的情况来看 PTN CE路由 器方案是相对成熟且可直接应用的建网选择 PTN L3 VPN 方案则需 PTN 设备 L3 VPN 功能的支持 在设备支持的情况 下 PTN L3 VPN 方案对简化网络结构和业务灵活调度方面 较前者有相对的优势 3 2 2 2 IP MPLS 技术 IP MPLS 是 IP RAN 的核心技术 IP MPLS 技术实质为 路由器架构 即采用路由和信令协议 动态建立路由 路径转 发 故障检测和链路保护 并且兼容静态的 IP 配置和管理 IP RAN 其实是基于 CE 路由器的定制化网络技术 是因为它不 仅支持 IP MPLS 的相关协议和功能 还支持同步技术和配套 增强型的图形化网管 并且能与同构 异构型网络进行互联互 通 下图 2 为 IP RAN 网络的技术架构 主要从核心技术 承 载网要求 同步 安全和差异化去表现 IP MPLS 是 IP RAN 网 络架构平台的核心技术 MPLS技术对业务层提供面向连接的业务隔离 利用标签 转发的LSP路径 提供面向连接的转发平面 其好处在于可以 提供良好的 QoS 保证 并且 MPLS 技术可以通过多层标签技 术来现实譬如 VPN TE 等增值服务 因此 IP RAN 不同于 PTN 是因为 IP RAN 利用 IP MPLS 支持 LDP 或 RSVP TE 协 议建立动态的 LSP 同时也支持手工静态配置 LSP 图 2 IP RAN 网络的技术架构 对于移动通信运营商的自营的高价值业务 通过采用 IP MPLS VPN 技术将各业务划分不同的 VPN 来实现业务平面 之间的隔离 有利于进一步提供安全的 QoS 保证 虽然不同 种类的业务所需要的承载方式不同 但IPRAN设备的控制模 块能独立计算各协议的路由 业务单板芯片就能自动区分入 口业务流量的类型 IPV4 IPV6 MPLS 并送不同的模块处理 通过能够查找各自的路由转发表 因此 IP RAN 承载网中能 同时允许多种承载技术 L2VPN L3VPN Native IP 并存 并且 能够忽略客户端接入链路的业务接口类型 如 FE E1 STM N ATM 接口等 IP RAN 技术具有很强的弹性和前瞻发展势头 且支持 IPV6 技术 有利于现网向未来网络的过渡 4 结语 虽然现有 3G 和在建的 LTE 承载网中还没有实现各类业 务的统一 标准化的 IP 承载网建设还没有完全具备成熟的条 件 主要是一方面改善 QoS 可靠性和安全性的技术都存在某 种不足或较大的实施难度 导致 LTE 承载网在实现电信级业 务承载还存在一定的差距 另一方面从建设运营策略上来看 目前建设统一的 LTE 承载网并不能带来很大的收益 反而存 在较大的风险 故运营商并不热衷于建设统一的标准化的 4G 承载网 因此 在相当的一定时间里 2G 3G LTE 等多网络并 存的局面将会长期存在 但随着三网络融合力度的不断推进 基于 IP 化的业务承载网将是电信网络发展的必然趋势 分组 化 LTE 承载网规划和建设是不不可逆转的发展方向 本文对 这些问题进行了探讨 希望对于今后完善LTE组网 加快LTE 的发展有所启迪 参考文献 1 CCSA传送网工作组 分组传送网 PTN 总体技术要求 报 批稿 S 2011 2 赵光磊 与 IP RAN 交锋 PTN 暂胜一筹 J