51学通信技术论坛

 找回密码
 立即注册
搜索
查看: 5022|回复: 0

[转载] 试论LTE承载网的需求及解决措施 [复制链接]

Rank: 9Rank: 9

发表于 2013-7-20 14:29:19 |显示全部楼层
一键分享 一键分享

本文摘自《中国新通信》2013年5月刊。作者:易辉 谢建生 单位:广东省电信规划设计院有限公司

【摘要】文章主要结合笔者的工作经历,阐述了LTE自身结构和接口等方面的变化,分析了LTE承载的需求及特点,从而针对解决LTE承载需求的措施进行了详细地论述与研究,提出自己的看法。
【关键词】LTE承载网需求解决措施

近年来,随着通信业务的发展,原有的EDGE/HSDPA技术已经无法满足高带宽业务的需求,特别是高分辨率的图像以及高清的视频业务。引入LTE,不仅可以满足高带宽业务发展,还可以真正实现无线宽带化、泛在化。与3G相比,LTE的主要优势在于其高速率数据传输、小延迟、广域覆盖以及分组传送。LTE业务和网络将全面实现IP化,带宽需求将会大大提升,因此对承载网提出了新的要求。

一、LTE承载需求分析

和2G/3G相比较,LTE网络架构有明显的变化,主要由EPC核心部分和E-UTRAN接入部分组成。其中EPC核心部分主要包括分组数据网关(P-GW)、移动管理实体(MME)和服务网关(S-GW)。LTE网络的主要特点为扁平化,它取消了之前定义的RNC,而由eNodeB承担了大部分的RNC功能,包括无线资源调度、移动性管理以及无线承载控制等;并且由于eNodeB直接接入EPC,降低了用户感知时延,提高了移动用户体验。3G/LTE网络结构如图1所示。

在新的架构下,引入了两个关键的接口,分别为X2接口和S1接口。这就需要在原有的承载网基础上,提高业务的灵活调度能力。

1.1 X2接口承载需求

X2接口是相邻eNodeB之间的分布式接口,主要用于相邻小区间交互和移动性管理,降低转发时延,提高网络性能。X2接口要求在相邻基站之间建立逻辑连接,并且需要承载网支持一部分的Mesh架构。X2是典型的多对多业务模式,其数量随着eNodeB数量的增加而增加。

1.2 S1接口承载需求

S1接口是eNodeB与SGW/MME间的业务接口,主要用于提高网络利用率和可靠性。按照承载业务的不同,它可以分为S1-C和S1-U两种接口,S1-C连接eNodeB和MME,主要承载控制面的数据;而S1-U连接eNodeB和SGW,主要承载用户面的数据。

1.3 承载带宽需求

S1接口的不同配置对承载带宽需求如表1所示。

而X2接口带宽一般为S1接口的3%,根据上述要求计算如下:

1.3.1 宏基站

按照一个宏基站为S1/1/1,配置3个20MHz小区,上下行按照2:2、MIMO按1x1配置,LTE基站峰值带宽需求约为240Mbit/s,平均带宽(仿真结果)为60Mbit/s。

1.3.2 室内分布站

按照一个室分站为O1,配置1个20MHz小区,上下行按照2:2、MIMO按1x1配置,LTE基站峰值带宽需求约为80Mbit/s,平均带宽(仿真结果)为45Mbit/s。

如果传输设备的承载效率按75%考虑的话,LTE基站传输带宽需求如下:

宏基站(S1/1/1):峰值带宽320Mbit/s,平均带宽80Mbit/s;

室内分布系统(O1):峰值带宽120Mbit/s,平均带宽60Mbit/s。

二、LTE承载需求的特点

(1)网络规模大。LTE实现广域深度覆盖,网络节点数目将是现有覆盖区域基站数量的3倍左右。

(2)L3需求。由于LTE网络引入了相邻eNodeB之间的分布式X2接口和eNodeB与SGW/MME间的动态S1接口,承载网络需要支持L3功能才能疏导LTE流量。

(3)高带宽。由于LTE需要为用户提供高带宽业务服务,因此对承载网的带宽有更高的要求。LTE接入带宽最高可以达到200Mb/s。

(4)高可靠性。实现承载网全IP化需要保证网络高可靠性,故障切换小于50ms。

(5)统一承载要求。由于考虑承载网多场景。

(2G/3G/LTE)统一接入,现有承载网应该向分组网络平滑演进。

(6)网络QoS。时延要求小于20ms。

(7)时间同步。LTE需要时间同步。

三、解决LTE承载需求的措施

通过前面的需求分析可知,LTE-RAN承载相比3G业务的承载,最大的变化在于下面两点:(1)S1接口需要灵活的调度能力,可以灵活归属到不同的MME/AGW;(2)在基站之间有X2接口的承载需求。对于第一点,因为给每个基站建立多条单独的路径归属到不同aGW会导致连接的数量急剧增加,对PTN的处理能力要求也急剧增加,传统PTN几乎不可能完成,所以需要动态路由转发来解决。动态路由转发部署应控制在核心层完成,这样可以把路由域的规模控制得比较小,提高网络的可扩展性和安全性。

对于第二点,X2接口承载可以在接入、汇聚层内通过L2VPN的方式解决,但带来一个问题是,L2VPN网络规模受限,而且存在广播风暴的风险,由于考虑到X2接口的带宽约占S1带宽的3%~5%左右,因此对于X2也可以利用汇聚核心调度层的动态转发能力来支持。

基于这两点考虑,有几种思路来解决LTE的承载,下面分别进行描述和分析对比。

3.1纯PTN解决方案

所谓纯PTN解决方案是指从末端接入到核心层全部采用PTN设备。纯PTN组网有以下两种实现方式:第一种是纯L2方式,现有PTN无需支持复杂的L3协议,至上而下采用L2通道。纯L2方式下PTN设备实现最简单,对于运维人员要求低,利用静态的LSP解决S1 flex和X2分布式接口需求,但由于这种方式必须从基站到多归属的网关之间预先建立多个LSP,因此存在浪费标签资源的缺点。虽然可以采用多段PW/LSP嵌套方式在一定程度上节省标签浪费的问题,但业务调度的灵活性总体来说还是比较差。

第二种方式接入、汇聚PTN设备采用L2静态隧道(PW、VPLS等),核心层PTN设备升级支持L3VPN或静态IP隧道实现L3路由转发,可较好地解决纯L2方式的缺陷,即节省了标签资源,又可实现业务的灵活调度,即由核心层L3VPN实现LTE承载对S1的灵活调度以及X2接口的IP转发需求。

由于纯L2方式存在的缺陷比较明显,因此在采用端到端PTN组网时,一般都指第二种方式,即接入、汇聚层设备采用L2PTN设备,核心层PTN设备支持简化L3VPN,提供IP转发能力。

3.2 CE路由器+PTN解决方案

本方案仍以PTN设备为主,实际上是对端到端LPTN解决方案的一种引申。接入、汇聚、核心PTN设备均维持L2静态隧道(PW、VPLS等),L3VPN功能由新引入的CE负责,核心PTN设备通过CE路由器实现L3路由转发,将X2接口信息按照IP地址转发相邻基站,将S1接口信息按照IP地址转发给SGW/MME或SGW/MME pool中相应的SGW、MME,以实现多归属需求。需要注意的是,这里CE是指客户边缘路由器。

对于核心网多机房组网应用,还需考虑机房、局站间的通信实现。此时,只需要将各个核心机房之间的CE路由器连通即可。

虽然这种方案运维较简单,适合大规模组网,很可能是LTE承载应用主流之一,但是不容忽视的问题是引入CE路由器可能带来新的安全隐患,如果CE发生故障则会造成整个通信网络的瘫痪,为尽量降低网络的风险,在核心层采用一对CE和PTN设备对接可以在一定程度上解决这个问题。

四、结束语

随着全球移动通信业的迅猛发展,运营商、设备制造商的用户规模不断增加,资金实力不断增强,国际交往合作不断加深,将不断促进LTE承载网络的实现、应用及推广,满足LTE承载网络需求的技术将会大大加快下一代移动通信网络的发展。但同时,LTE承载网络在设备平滑演进、相关技术的创新革命以及实现成本上还有很大的提升空间。

参考文献
[1]程华意.浅谈承载网的架构[J].移动通信,2011(21).
[2]金晓聪.面向LTE时代的分组承载网[J].邮电设计技术,2012(6).
[3]张忠敏.南京移TD-LTE承载解决方案的初步研究与实践[D].北京:北京邮电大学,2012.


附件: 你需要登录才可以下载或查看附件。没有帐号?立即注册
51学通信(www.51xuetongxin.com):致力打造最好的通信技术在线学习平台 。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

站长邮箱|Archiver|51学通信 ( 粤ICP备11025688 )

GMT+8, 2024-3-29 06:32 , Processed in 0.027096 second(s), 13 queries .

Powered by Discuz! X2

© 2001-2011 Comsenz Inc.

回顶部