面向4G的回傳網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)

陳明

我國在2013年底正式發(fā)布了4G牌照，三大電信運營商終于拿到4G網(wǎng)絡(luò)運營的牌照。各家部署4G相關(guān)工作的腳步也因此加快，其中之一就是回傳網(wǎng)的建設(shè)。

一、4G網(wǎng)絡(luò)介紹

按國際電信聯(lián)盟的標準，凡是符合100M無線傳輸數(shù)據(jù)的速度的通信技術(shù)，都可以稱之為4G。現(xiàn)階段的主要技術(shù)有LTE-TDD、LTE-FDD、WiMAX，以及HSPA+四種，我國主要采用的是LTE技術(shù)。

二、4G網(wǎng)絡(luò)的特點對回傳網(wǎng)的要求

移動回傳網(wǎng)絡(luò)的實際接入帶寬已從2G時代的2M，經(jīng)過3G發(fā)展初期的15M，提高到3G成熟期HSPA+業(yè)務(wù)的28M，而4G的基站物理接口將會達到GE，實際業(yè)務(wù)帶寬可能達到300M以上。所以4G回傳網(wǎng)與2G/3G網(wǎng)絡(luò)有很大不同，具體為：

（1）網(wǎng)絡(luò)拓普。2G/3G 網(wǎng)絡(luò)的每個BTS/NodeB只歸屬于一個BSC/RNC，各個BTS/NodeB之間沒有網(wǎng)絡(luò)連接，只存在點對點的網(wǎng)絡(luò)模式，一般采用SDH/PTN網(wǎng)絡(luò)進行回傳。4G網(wǎng)絡(luò)中，每個eNB可同時歸屬多個S-GW/MME（S1- FLEX），即4G基站與多個核心網(wǎng)元（SGW/MME）通過S1接口實現(xiàn)業(yè)務(wù)和信令互聯(lián)。同時為了疏導(dǎo)4G基站之間的流量，引入了各個eNB之間的X2直連接口。4G回傳網(wǎng)在技術(shù)和組網(wǎng)上既要滿足“點到多點”的4G基站業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)和長距離、大容量跨城域基站業(yè)務(wù)回傳需要，還要解決4G對業(yè)務(wù)的分類管理和質(zhì)量保障問題。

（2）流量變化。對于2G/3G 網(wǎng)絡(luò)，基站側(cè)的流量最多在30M-40M左右，其匯聚節(jié)點也只要1000M左右的帶寬。而在4G網(wǎng)絡(luò)，光基站側(cè)就需80M-320M帶寬，匯聚節(jié)點則需10000M以上的帶寬。

（3）連接方式。2G/3G 網(wǎng)絡(luò)的基站只有Iub接口，只有點到多點的靜態(tài)連接。4G網(wǎng)絡(luò)存在SGW/MME與 eNodeB間的S1接口，eNodeB與eNodeB之間還存在X2接口，形成了多點到多點的復(fù)雜邏輯關(guān)系，其中X2接口的連接始終處于動態(tài)變化中。

三、4G本地回傳網(wǎng)的規(guī)劃及建設(shè)

4G本地回傳網(wǎng)的規(guī)劃原則是：回傳網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需向基站負責，保證每個基站在任何時候達到峰值時都能正常工作。所以在接入層不做帶寬收斂，帶寬測算方式為：N個基站所需帶寬=（N-1）* 平均帶寬+ 峰值帶寬，即當接入環(huán)所有接入基站達到平均帶寬的同時，仍然允許至少一個基站達到峰值。

4G基站與2G/3G基站對回傳帶寬的要求不同，2G/3G基站回傳帶寬的峰值出現(xiàn)在接入基站用戶最多的時候，而4G基站的峰值帶寬出現(xiàn)在接入用戶最少的時候。

4G基站忙時一個扇區(qū)接入多個用戶，這些用戶的頻譜效率因為無線信道的不同形成一定的分布，各用戶頻譜效率有高有低，整個扇區(qū)的頻譜效率處在一個中間狀態(tài)。所以忙時扇區(qū)平均帶寬=平均頻譜效率 x 系統(tǒng)頻寬。

4G基站閑時一個扇區(qū)如僅接入一個用戶，且無線信號足夠好，整個扇區(qū)可以達到峰值頻譜效率。所以閑時4G基站的帶寬=峰值頻譜效率 x 系統(tǒng)頻寬，理論上可達到100M（單扇區(qū)，不加擾）。

根據(jù)仿真及試驗，按系統(tǒng)頻寬20M、3扇區(qū)、支持4*2 MIMO，對于同頻組網(wǎng)：一個扇區(qū)的平均帶寬約為27M，S111的站即為27x3=80M，理論峰值220M。如采用異頻組網(wǎng)，理論峰值可達240M。

基站流量明確后，可結(jié)合路網(wǎng)、業(yè)務(wù)點分布，分區(qū)制定方案。逐步明確匯聚節(jié)點位置和面積，細化主干接入光纜路由和纖芯配置等。

4G回傳網(wǎng)建設(shè)時，還要分析各類業(yè)務(wù)、各個區(qū)域的特點，根據(jù)所在區(qū)域的客戶價值、業(yè)務(wù)密集程度、業(yè)務(wù)發(fā)展的，合理選擇差異化管線覆蓋策略及接入技術(shù)和組網(wǎng)模式。

四、4G回傳網(wǎng)建設(shè)案例

以南方某省為例，根據(jù)4G中期目標，用戶規(guī)模預(yù)計2000萬。核心層出口帶寬測算模型：戶均單向流量 500kbps，并發(fā)比例10%，包頭冗余1.204，帶寬冗余1.15。可得測算出小型本地網(wǎng)約需20G帶寬，中型本地網(wǎng)約需60G帶寬，大型本地網(wǎng)約需300G帶寬。

匯聚層可部署OTN或以O(shè)TN+PTN的組網(wǎng)方式，其中OTN作為傳輸通路，PTN作為業(yè)務(wù)匯聚收斂。利用兩種設(shè)備的優(yōu)勢互補，可提升匯聚環(huán)帶寬，節(jié)省匯聚機房空間，保障4G的可持續(xù)發(fā)展。

接入層可采用GE設(shè)備或10GE設(shè)備，其中10GE接入擴展能力強，但接入環(huán)中節(jié)點多，故障隱患大。GE組網(wǎng)采用總線方式，組網(wǎng)靈活，開通速度快，但部分熱點區(qū)域存在未來帶寬不足的風險。在實際組網(wǎng)時要根據(jù)區(qū)域情況區(qū)別使用兩種接入方式。

4G是未來高速移動通信系統(tǒng)的發(fā)展方向，也對回傳網(wǎng)絡(luò)提出了新的需求。我們在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中研究和制定了一系列的規(guī)劃建設(shè)方案，并進行了相關(guān)測試和現(xiàn)網(wǎng)試點，也推動了傳輸技術(shù)向更大容量、更高速率接口方向發(fā)展。同時借助統(tǒng)計復(fù)用、多業(yè)務(wù)承載、QoS能力，保證4G回傳網(wǎng)所需高帶寬、低時延要求。

以上只是做的初步的研究和嘗試，隨著4G進程的不斷推進，各項解決方案將進一步豐富完善，助力4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和應(yīng)用。