面向的传送网承载专项方案白立武等中国新通信第期.doc

面向LTE传送网承载方案
白立武 于海生 张文文
山东省邮电计划设计院 济南 250031

摘 要: LTE网是现在运行商关键建设网络，怎样建设一个大带宽、低成本、可扩容LTE传输承载网至关关键。本文从LTE网特点和传输需求入手，探讨LTE承载传输方法和传送网网络建设方案。
关键词: LTE 分组 光纤拉远 BBU集中 pon回传

1 LTE网络需求分析
1.1 LTE网络架构
LTE回传网络结构模型见下图：

图1 LTE回传网络结构模型
和传统3G网络相比，LTE网络结构愈加扁平化、网络结构功效也愈加复杂。省去了RNC一层，原有RNC部分功效上移至EPC设备，而另外一部分功效则下移至eNodeB设备。这种架构使得eNodeB负担了原有RNC部分控制功效，网络资源分配，网络切换直接由eNodeB完成，并定义了多个新接口。从图中可见，当地承载传送网针对LTE网络需要承载业务关键包含：
1) eNodeB到MMES1-MME控制面接口业务；
2) eNodeB到S-GWS1-U用户名接口业务；
3) eNodeB到O&M系统管理控制信息；
4) eNodeB之间X2接口业务，包含X2_C（控制面）、X2_U（用户面）。
1.2 带宽需求
LTE网络提供比2/3G网络更多个类、更高带宽数据业务，所以LTE网元所需传输带宽大大增加。以现有LTE基站为例，S111站型eNB传输带宽配置最少在115~240M左右，而伴随载波聚合（CA）、OFDM、多路MIMO等技术发展，eNB传输带宽需求将达成1G以上。
表1 FDD-LTE单独布署带宽需求
区域类型
站型
峰值带宽
（Mbps）
均值带宽
（Mbps）
数据热点
S111
240
135
S11
170
90
高需求
S111
170
115
S11
170
80
表2 新技术应用LTE带宽需求

站型
S222
S333
S444
新技术应用
2x2MIMO
2CC CA
2x2MIMO
2CC CA
4x4MIMO
5CC CA
单站峰值带宽
660Mbps
1Gbps
2.7Gbps

1.3 基站回传接口要求
1.3.1 S1接口
S1接口是连接eNodeB和EPC之间接口。S1接口分为控制面和用户面，用户面接口为S1-U，控制面接口为S1-MME。一个eNodeB能够同时连接到多个MME和SGW，这种灵活组网方法称为S1-flex。为满足LTE呼通率、服务质量，S1接口单向传输时延要求10ms以内。
1.3.2 X2接口
X2接口为eNodeB之间互联接口。X2接口分为用户面接口X2-U和控制面接口X2-C。为满足用户业务小区切换需求，X2接口单向传输时延要求20ms以内。
1.4 同时需求
LTE网络对频率和时间同时有着很高要求，同时可经过两种方法实现，一是安装GPS获取时钟信号；二是经过传输设备传输时钟信号。现阶段布署GPS则需要较高成本，有地点甚至无法安装，无疑经过传输设备提取时钟是最好处理方案。
表3 多种制式无线通信网络对同时精度要求
无线制式
频率精度
时间精度
GSM
±50ppb
NA
WCDMA
±50ppb
NA
CDMA
±50ppb
跟踪模式下，≤±3us
保持模式下（8h）≤±10us
（均以UTC时间为参考）
TD-SCDMA
±50ppb
≤3us（相邻基站间）
≤±1.5us（以共同参考源为基准）
TDD-LTE
±50ppb
≤3us（相邻基站间）
≤±1.5us（以共同参考源为基准）
FDD-LTE
±50ppb
4us(MBMS)
1.5 网络保护
LTE需要承载网提供高可靠性电信级保护，倒换小于50ms。
1.6 CPRI接口
BBU和RRU之间互联采取CPRI接口。CPRI接口为光接口,并为BBU和RRU间提供同时信息。CPRI最大容忍传输时延小于200us，据此计算，CPRI最大传输距离是40km。BBU和RRU之间经过CPRI接口传输频率抖动应不超出±0.002ppm。若存在多级RRU级联情况，BBU到最终一级RRU之间传输频率抖动也不能超出±0.002ppm。CPRI接口对带宽、时延、抖动等要求较严格，现在只宜采取光纤直驱方法。
1.7 LTE网络规模
伴随LTE深度覆盖，LTE节点将是现网2/3G节点2-3倍。微基站做为市区热点补充盲点和吸收流量将会大量出现。
2 传送网承载方案
2.1 分组传送网特点
分组传送网结合SDH和IP优点，含有以下特点：
（1）分组传送网含有大容量电信级分组交换关键，灵活组网，支持多业务接口，能应对LTE高带宽低时延要求。
（2）含有L3能力，支持路由、组播等一系列功效，为S1及X2接口传输实现提供有效承载处理方案。
（3）支持层次化QoS，提供流量分类、流量监控、拥塞管理、队列调度、流量整形等处理；支持分层OAM，增强故障定位和正确性能管理。
（4）支持电信级保护，支持网内线性保护（LSP1:1）及环网保护（Wrapping），也支持和其它网络互通双规保护（LAG）。
（5）支持1588V2功效，为LTE完美提供时钟信号。
基于以上特点，分组传送网能够很好处理LTE回传。
2.2 分组传送网网络结构
分组传送网采取分层结构，分为关键汇聚层和边缘接入层。网络参考结构详见下图：

关键层关键负责业务转发和和其它网络互连，汇聚层关键负责边缘接入层业务聚集和转发和就近业务接入。
2.2.1关键层网络结构
关键节点数量标准上应为2-4个，不宜过多。关键节点之间宜采取网状网结构，提升业务转发效率。
为确保关键设备转发容量，关键设备应尽可能配置高速率高密度接口，尽可能避免经过关键设备配置大量GE及以下低速率接口和业务网互联，可在关键节点配置扩展设备和业务网互联。
2.2.2汇聚层网络结构
汇聚层网络结构采取双星型、口字形结构和关键节点相连。对于规模较大当地网，汇聚层可设置为一级汇聚和二级汇聚，二级汇聚可依据光缆网结构采取口子形或环形和一级汇聚节点相连。
2.2.3边缘接入层网络结构
边缘接入层采取和汇聚层单节点互联或双节点互联方法。边缘接入层在和汇聚层双节点互联组网时，应选择同一汇聚环上两个相邻汇聚节点，不宜在一个汇聚环内跨汇聚节点双节点互联或跨汇聚环双节点互联。
边缘接入层网络采取环形结构，光缆网不含有环形条件而采取链型结构时，避免3个节点以上长链结构。
2.3 业务承载
2.3.1 S1、X2承载
依据LTE对网络需求，分组承载传送网关键是对S1，X2口流量进行承载。LTE基站是纯IP基站，业务类型属于以太网业务。方案（a），采取层次化L3VPN方法，直接为基站提供IP L3VPN接入。此时在相同接入环内相邻基站X2接口流量直接在本接入环中转发。
方案（b），采取PW+L3VPN方法，LTE基站业务以以太网专线（E-Line）方法接入，并在汇聚层经过L2/L3桥接进入L3VPN。此方案相邻基站X2接口流量需要在汇聚环中转发。方案（a）和方案（b）均能够满足LTE S1/X2接口对带宽和时延要求。
2.3.2 光纤直驱
当基站机房安全性较差，装机条件较差等原因无法安装分组承载传送设备时，可采取光纤直驱方法接入最近分组承载传送网接入设备。光纤直驱接入方法仅限在网络末端、链型接入。
2.4 网络容量
2.4.1 收敛比
LTE回传网络X2接口和S1接口均是纯IP接口。分组承载传送网含有对分组数据流量统计复用特点。在承载分组业务时，对网络流量预期和网络计划应在单站配置接入带宽基础上，在不一样层面设置适宜收敛比。
考虑到基站目前无线配置及未来无线扩容、大用户接入等带宽需要，边缘接入层环网应按各站均值带宽测算，按大于2:1收敛比进行容量计划，汇聚层上联带宽应按各站均值带宽测算，按大于4:1收敛比进行容量计划。
2.4.2网络组织方法
已建成边缘接入层网络，应结合网络目标架构要求，基于流量监测和分析，合理评定接入环容量，确定网络优化、扩容、升速方案。仅从容量计划角度，当现网GE接入环上基站数不超出15个（含链节点）时，可暂不考虑对GE接入环进行扩容升级。
经过流量监测，当接入环双向流量达成环总容量80%时（汇聚设备连接GE环两汇聚端口流量和达成800M），应考虑容量扩容或结构优化。
考虑网络容量、安全等原因，GE环路计划期末节点总数不超出8个；应避免3个节点以上长链结构。
2.5 BBU集中和RRU级联
2.5.1 BBU集中
BBU集中放置便于管理，维护方便；基带资源池RRU共享，可有效处理各RRU话务不均问题，提升网络资源利用率。BBU和RRU之间采取光纤连接，节省配套费用，虽对光缆资源需求较大，但现在光缆价格廉价，使用寿命长，综合折旧成本低。
BBU合适集中化布署是无线网络发展趋势，BBU集中设置地点应结合当地网基础网络架构综合考虑。分组承载传送网在计划时应依据当地网络特点，兼顾BBU集中化组网方法发展需求，确定网络容量、大小。
光纤直驱方法花费大量光纤，在被选择作为BBU集中点机房，应充足考虑出局光缆、管道路由布局、容量，和接入主干光缆网络统一计划使用。
2.5.2 RRU级联
采取RRU级联功效能够有效节省光纤资源、降低进出局站光缆、降低建设成本。
2.6 PON+分组回传
Pon+分组回传移动业务组网结构以下图所表示：

经过测试pon+分组可满足LTE移动业务回传，不过此方案存在以下问题：
（1）PON网络1588时钟同时方案和能力欠缺，需要对现网OLT和ONU换板卡升级。
（2）可运维性，丧失了全程全网运维能力，在数据计划，业务发放，故障定位，性能监控，降低了效率，增加了运维成本。
（3）可靠性及安全性不及全程分组方法。
故此方案适适用于以下场景：
（1）PON覆盖区域偏远LTE新选址站且无潜在布署分组设备场景。
（2）覆盖范围较小室分站、微基站和未来可能引入Femto基站场景
3 结束语
分组传送网做为LTE承载网，在LTE建设中含有至关关键作用。分组传送网应结合网络架构构建关键、汇聚、边缘接入层网络层次清楚、大容量、可连续发展网络，同时pon做为分组传送网补充，处理部分关键等级不是很高LTE基站业务回传。
参考文件
[1]中国联合网络通信.中国联通当地传送网络建设指导意见．2月
[2]中国联合网络通信.中国联通省内传送网LTE承载建设指导意见．9月
作者介绍：
白立武，山东省邮电计划设计院通信一院骨干网支撑中心工程师，现从事省内长途干线传输和当地网传输设计工作。
于海生，工程师，山东省邮电计划设计院通信一院骨干网支撑中心主任，现从事省内长途干线传输和当地网传输设计工作。
张文文，山东省邮电计划设计院通信一院骨干网支撑中心工程师，现从事省内长途干线传输和当地网传输设计工作。