LTE承載網絡需求分析

舒良珺　楊明　程剛

1 引言

近些年來，隨著通信業務的發展，原有的EDGE/HSDPA技術已經無法滿足高帶寬業務的需求，特別是高分辨率的圖像以及高清的視頻業務。引入LTE，不僅可以滿足高帶寬業務發展，還可以真正實現無線寬帶化、泛在化。與3G相比，LTE的主要優勢在于其高速率數據傳輸、小延遲、廣域覆蓋以及分組傳送。LTE業務和網絡將全面實現IP化，帶寬需求將會大大提升，因此對承載網提出了新的要求。

2 LTE承載需求分析

和2G/3G相比較，LTE網絡架構有明顯的變化，主要由EPC核心部分和E-UTRAN接入部分組成。其中EPC核心部分主要包括分組數據網關（P-GW）、移動管理實體（MME）和服務網關（S-GW）。LTE網絡的主要特點為扁平化，它取消了之前定義的RNC，而由eNodeB承擔了大部分的RNC功能，包括無線資源調度、移動性管理以及無線承載控制等；并且由于eNodeB直接接入EPC，降低了用戶感知時延，提高了移動用戶體驗。3G/LTE網絡結構如圖1所示。

2.1X2和S1接口承載需求

在新的架構下，引入了兩個關鍵的接口，分別為X2接口和S1接口。這就需要在原有的承載網基礎上，提高業務的靈活調度能力。X2接口和S1接口承載需求架構如圖2所示。

X2接口是相鄰eNodeB之間的分布式接口，主要用于相鄰小區間交互和移動性管理，降低轉發時延，提高網絡性能。X2接口要求在相鄰基站之間建立邏輯連接，并且需要承載網支持一部分的Mesh架構。X2是典型的多對多業務模式，其數量隨著eNodeB數量的增加而增加。

S1接口是eNodeB與SGW/MME間的業務接口，主要用于提高網絡利用率和可靠性。按照承載業務的不同，它可以分為S1-C和S1-U兩種接口，S1-C連接eNodeB和MME，主要承載控制面的數據；而S1-U連接eNodeB和SGW，主要承載用戶面的數據。

2.2時延和帶寬需求分析

LTE承載時延要求最高的是S1-U接口，其帶寬占總帶寬90%以上，允許傳輸時延為5ms；S1-MME允許傳輸時延為100ms；X2允許傳輸時延為10ms。因此，S1-U接口對時延的要求是網絡設計的重點。

2.3同步及QoS需求分析

LTE FDD對時間同步的需求為4μs，而TDD為3μs，LTE的頻率同步需求為0.05ppm?？紤]到LTE受頻點影響，而且在覆蓋能力上不如2G/3G，意味著部署時需要更多的基站來補充覆蓋能力的不足；所以，若采用滿足LTE同步需求的GPS技術，部署的成本將會上升。因此，LTE承載網適合采用地面傳送同步技術，時間同步上選擇IEEE 1588v2技術，頻率同步上選用同步以太網技術。以上兩種技術是目前應用較為成熟的地面傳送技術，適用于LTE承載網絡設備需求和功能，并能降低成本。

對于LTE承載的QoS需求，LTE根據不同的報文時延和優先級，將業務質量識別分成9類。其中對于LTE基站承載QoS有兩個關鍵需求：一、在發生擁塞時，保證重要基站業務可用（比如政府機關、醫院、軍事基地等重要區域的基站在發生戰爭或重大災難事件時可用）；二、需要保障高等級的業務優先進行轉發。因此，要求承載網能夠支持層次化QoS（H-QoS）處理能力，能針對不同基站和不同業務執行層次化的隊列調度能力，以此確保重要基站一直可用。

3 LTE承載需求的特點

（1）網絡規模大。LTE實現廣域深度覆蓋，網絡節點數目將是現有覆蓋區域基站數量的3倍左右。

（2）L3需求。由于LTE網絡引入了相鄰eNodeB之間的分布式X2接口和eNodeB與SGW/MME間的動態S1接口，承載網絡需要支持L3功能才能疏導LTE流量。

（3）高帶寬。由于LTE需要為用戶提供高帶寬業務服務，因此對承載網的帶寬有更高的要求。LTE接入帶寬最高可以達到200Mb/s。

（4）高可靠性。實現承載網全IP化需要保證網絡高可靠性，故障切換小于50ms。

（5）統一承載要求。由于考慮承載網多場景（2G/3G/LTE）統一接入，現有承載網應該向分組網絡平滑演進。

（6）網絡QoS。時延要求小于20ms。

4 LTE承載需求的應對方式

（1）大帶寬、低時延、多業務：提升100G平滑演進能力，使用大緩存路由型設備，進行環網樹形改造，實施路由型方案。

（2）點到多靈活組網：實現IP/MPLS網絡結構扁平化，搭建L3到核心的S1接口以及L3到邊緣的X2接口。

（3）維護超大規?；荆涸O計L3自適應網絡，實現可視化基站接入設備運維。

（4）相位同步新需求：實現頻率同步、相位同步以及進行環網自動補償。

5 展望

隨著全球移動通信業的迅猛發展，運營商、設備制造商的用戶規模不斷增加，資金實力不斷增強，國際交往合作不斷加深，將不斷促進LTE承載網絡的實現、應用及推廣，滿足LTE承載網絡需求的技術將會大大加快下一代移動通信網絡的發展。但同時，LTE承載網絡在設備平滑演進、相關技術的創新革命以及實現成本上還有很大的提升空間。

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