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[LTE] 基于LTE网络下IP规划方法的浅析 [复制链接]

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发表于 2015-5-3 16:04:38 |显示全部楼层
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由于LTE网络具有大带宽、扁平化结构的优点,使其已成为国内运营商对当前网络进行升级改造的目标,目前国
内LTE网络建设正处于蓄势待发的阶段。LTE网络虽然具有诸多优点,但由于LTE网络中新增的X2接口要求传输
设备具备基于IP包的3层转发能力。针对X2接口对L3 PTN造成拥塞的问题,提出了可行的解决方案。
(王倩 中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司,黑龙江 哈尔滨 150080)
1 引言
现如今LTE网络已成为国内各大运营商新一代网
络升级的目标,其网络带宽的高速率和结构的扁平化
特点将会给运营商及用户带来全新的体验。目前中
国移动的LTE实验网已在很多城市开始试运行,而随
着2013年底国家工信部正式对3大运营商4G牌照的发
放,未来国内3大运营商围绕LTE网络的运营竞争将不
可避免的进入白热化状态。本文对在LTE网络建设及
发展过程中遇到的eNodeB的IP地址分配问题进行了探
讨,并根据LTE网络结构特点及传输网特点给出了解
决方案。
2 LTE网络基本原理及网络结构介绍
LTE网络与传统的2G、3G网络相比,其在网络结
构中把传统的基站控制器的功能整合到eNo d eB中,
eNodeB直接通过传输网络与移动管理实体MME和服
务网关S-GW相连,使得网络更加扁平化。LTE网络
结构如图1所示:
eNodeB作为TCP/IP网路架构中的3层网络终端,
每个eNo d eB都需配置IP地址。当用户通话而没有在
e N o d e B之间进行切换时,e N o d e B只通过S 1 接口与
MME和S-GW进行连接;而当用户因在通话过程中位
置的移动造成数据在eNodeB间切换时,这2个eNodeB
之间会通过X2接口进行通信。
在传统网络中,传输网络最多相当于TCP/IP网络
架构中的2层设备,只负责提供传输通道,不会进行基
于IP地址的3层处理转发。在LTE网络中,由于X2业务
接口的存在使得传输网络必须提供IP寻址转发功能,
这就要求传输网络的设备需具备3层IP路由功能。由于
各大运营商在近些年都已投入大量资源新建了2层PTN
传输网,而单独为了实现LTE的X2需求而完全新建3层
LTE承载网络会增加传输网络成本并且还会占用机房
内位置空间、电源等宝贵资源。所以为了解决LTE的
X2业务对传输网络的3层IP转发要求,运营商普遍采用
在传输网的骨干层使用L3 PTN设备来进行X2业务调度
的方式,具体网络结构如图2所示。在该网络结构中,
所有同网段内的eNodeB的X2业务由L2-L3 PTN设备
来完成转发,跨网段的eNodeB的X2业务由L3 PTN设
备来完成转发。
图2 LTE网络中L3 PTN组网结构图
3 LTE网络中X2接口对L3 PTN设备所造
成的影响
大部分运营商基于L T E 的网络结构为在各个省
会城市设置3层L3 PTN设备,在各个地市设置L2-L3
PTN设备来组成口子型网络结构。如图3所示:
全省所有跨网段的X2业务都会在了L3 PTN设备
进行转发,当X2业务过多时,会造成L3 PTN设备数据
存储转发的拥塞,同时会造成大量的X2业务数据占用
骨干传输网络中的带宽的情况。
4 对LTE网络中eNodeB的IP地址规划方案
由于每个地市的L2-L3 PTN设备会对同网段内的
eNodeB的X2业务进行转发,为了减少L3 PTN设备存
储转发的压力,应将所有发生X2业务的eNodeB尽量划
分在相同的地址段。这就要求地理位置相邻的基站之
间尽量采用相同的地址段,所以在eNodeB的IP地址分
配时,需根据基站内的传输设备所归属的核心层PTN
的管辖范围将eNodeB的IP段分为几个“片区”,如图
4所示:
由于相同地址段内的eNodeB会处于同一个广播
域,为了防止相同地址段内广播风暴的危险,应将相
同地址段内的基站数量控制在一个合理的范围内。建
议将子网掩码设置为26位,每个地址段内的基站数量
控制在20~40个之间。这样相同网段内的X2业务将会
通过L2-L3 PTN设备端口转发,只有少量跨网段的X2
业务会上行到L3 PTN设备再进行转发。这样就大大减
轻了L3 PTN设备对X2业务的转发压力。具体IP配置方
式如图5所示。
随着LTE网络的不断优化和扩容,未来相同网段
内的eNo d eB的数量势必会增加,如果此部分增加的
eNodeB未使用该网段内的IP地址,该新增eNodeB仍
会对L3 PTN设备增加不必要的X2转发压力。所以在对
eNodeB的IP地址规划初期,需对每个网段内的IP数量
保证一定的预留,以满足未来网段内新增的eNodeB对
该地址段IP地址的需求。
5 对基于LTE网络结构下IP地址规划的
总结
LTE技术是目前我国通信领域内最前沿的技术,
其大带宽、扁平化网络结构的优点是以往网络所无法
比拟的。本文针对LTE网络建设过程中的X2接口业务
对传输网络中L3 PTN设备造成拥塞的问题,提出了通
过对eNodeB的IP地址进行规划来解决拥塞问题的解决
方案。文中介绍的IP地址规划方法对未来国内各运营
商的LTE网络建设具有一定的参考和借鉴意义。
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