3G實訓(xùn)室WCDMA網(wǎng)絡(luò)升級到LTE網(wǎng)絡(luò)策略探討

陳海濤+胡也

【摘 要】在概述WCDMA網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、傳輸承載網(wǎng)、無線接入網(wǎng)（RAN）等方面比較了高校實訓(xùn)室WCDMA設(shè)備與運營商現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備升級到LTE策略的異同，并提出了高校實訓(xùn)室的WCDMA網(wǎng)絡(luò)升級到LTE網(wǎng)絡(luò)的策略。

【關(guān)鍵詞】實訓(xùn) WCDMA LTE 網(wǎng)絡(luò)升級

中圖分類號：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-1010（2014）-20-

Strategy for Upgrading WCDMA Network to LTE Network

in 3G Training Room

CHEN Hai-tao1， HU Ye2

（1. Department of Electronic Information， Guangzhou Civil Aviation College， Guangzhou 510403， China；

2. GCI Science & Technology Co.， Ltd.， Guangzhou 510310， China）

[Abstract] Based on an overview of key technologies of WCDMA networks and LTE networks， the different strategies for upgrading WCDMA network equipment in university training room or current network equipment of operators to LTE network are compared in terms of network architecture， transmission bearing network and radio access network （RAN）. In addition， the strategy for upgrading WCDMA network to LTE network in university training room is proposed.

[Key words]training WCDMA LTE network upgrading

1 引言

2008年以來，為適應(yīng)3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，培養(yǎng)符合用人單位需求的高技能應(yīng)用型人才，部分高校構(gòu)置了3G實訓(xùn)設(shè)備，加強了電子信息技術(shù)專業(yè)的實訓(xùn)能力，并提高了學(xué)生的實踐技能。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場發(fā)展的需要，工業(yè)和信息化部于2013年12月正式發(fā)放了4G牌照，4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正式展開。在建設(shè)之初，各運營商首先面臨的一個問題就是投入巨資建設(shè)的3G網(wǎng)絡(luò)與新建4G網(wǎng)絡(luò)如何共存？

同各大運營商當(dāng)前面臨的現(xiàn)實一樣，各高校的3G實訓(xùn)設(shè)備也面臨著同樣的問題：如何充分保護(hù)已有投資，實現(xiàn)從3G網(wǎng)絡(luò)向4G網(wǎng)絡(luò)的過渡？

高校的3G實訓(xùn)設(shè)備多數(shù)采用WCDMA技術(shù)。本文將在闡述實訓(xùn)室現(xiàn)有WCDMA網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置、WCDMA到LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)等基礎(chǔ)上，提出實訓(xùn)室3G WCDMA設(shè)備升級到LTE網(wǎng)絡(luò)的策略。

2 實訓(xùn)室WCDMA組網(wǎng)及設(shè)備配置

實訓(xùn)室WCDMA平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)由3部分組成：CN（Core Network，核心網(wǎng)）、UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network，UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)）和UE（User Equipment，用戶設(shè)備）。其中，UTRAN和UE采用UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統(tǒng)）無線接入技術(shù)，無線接入網(wǎng)負(fù)責(zé)處理所有與無線通信相關(guān)的功能，如無線資源的管理功能等；CN在邏輯上又分為電路域（CS）、數(shù)據(jù)域（PS）和廣播域。

UTRAN是UMTS（WCDMA）系統(tǒng)中連接用戶與核心網(wǎng)的橋梁和紐帶，包括許多通過Iu連接到CN的RNS（Radio Network Subsystem，無線網(wǎng)子系統(tǒng)），1個RNS包括1個RNC（Radio Network Controller，無線網(wǎng)絡(luò)控制器）和1個或多個Node B。Node B通過lub接口連接到RNC，Node B包括1個或多個小區(qū)。在UTRAN內(nèi)部，RNS中的RNC可通過lur接口交互信息，UTRAN通過Uu接口與UE交互信息，Node B硬件采用BBU+RRU架構(gòu)。需要指出的是，基站與RNC之間的鏈路可以是光纖連接，也可以是網(wǎng)線連接或E1電路連接；Iub接口可以使用以太網(wǎng)協(xié)議傳輸，也可以使用ATM（異步傳輸模式）協(xié)議傳輸。

3 WCDMA到LTE網(wǎng)絡(luò)

架構(gòu)的演進(jìn)

WCDMA到LTE網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)首先體現(xiàn)在空口技術(shù)的發(fā)展：在3GPP R5階段，為滿足移動多媒體業(yè)務(wù)的使用需求，系統(tǒng)應(yīng)支持上行384kbit/s、下行14.4Mbit/s的峰值速率。在不需要改變系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的情況下，可以通過引入MIMO、64QAM等技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)演進(jìn)到HSPA+，最高速率達(dá)42Mbit/s。

LTE技術(shù)的出現(xiàn)是在3GPP R8階段，是以O(shè)FDM為核心技術(shù)，上行峰值速率達(dá)到50Mbit/s、下行峰值速率達(dá)到100Mbit/s。到R10階段，上行峰值速率將達(dá)到100Mbit/s、下行峰值速率達(dá)到300Mbit/s。伴隨著傳輸速率的變化，技術(shù)也在不斷升級。

WCDMA網(wǎng)絡(luò)HSDPA+技術(shù)的特點和LTE網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點相比有很大不同，WCDMA到LTE的演進(jìn)除了空口技術(shù)的升級以外，整個網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)也發(fā)生了很大的改變，如圖2所示。

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)是基于以前WCDMA網(wǎng)絡(luò)的UTRAN和核心網(wǎng)的PS域，圖2的左側(cè)是WCDMA網(wǎng)絡(luò)基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由基站（Node B）、無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）、GPRS服務(wù)支持節(jié)點（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（GGSN）構(gòu)成，演進(jìn)到LTE網(wǎng)絡(luò)時，只有演進(jìn)型基站（eNodeB）、接入網(wǎng)關(guān)（AGW）和移動管理實體（MME）。

E-UTRAN架構(gòu)中，eNodeB是在UTRAN架構(gòu)中Node B的功能基礎(chǔ)上增加了控制平面（RRC）協(xié)議和用戶平面（RLC/MAC/PHY）協(xié)議的功能。具體包括：RB控制、無線資源準(zhǔn)入控制；調(diào)度和傳呼信息；調(diào)度和傳輸BCCH信息；上下行帶寬動態(tài)分配；UE附著時的AGW選擇；LTE_ACTIVE時的移動性管理等。

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的E-UTRAN直接由若干個eNodeB組成。與WCDMA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的UTRAN相比，E-UTRAN減少了RNC和SGSN這2層架構(gòu)。RNC的功能被分解到了eNodeB和AGW（接入網(wǎng)關(guān)）中，SGSN的功能則被包含在AGW中，而AGW仍屬于SAE（系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)）的邊界節(jié)點。

由圖2可知，LTE網(wǎng)絡(luò)是兩層扁平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同典型的IP寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有相似之處，功能上支持VoIP、IMS、Mobile IP、SIP等各種先進(jìn)技術(shù)。與3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次減少，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，所帶來的好處是系統(tǒng)內(nèi)部相應(yīng)的交互操作減少和降低系統(tǒng)時延。

綜上所述，LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相對WCDMA網(wǎng)絡(luò)有更多的優(yōu)點，具體如下：

（1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更趨扁平化和簡單化；

（2）減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，降低系統(tǒng)復(fù)雜度以及傳輸和無線接入時延；

（3）eNBs通過X2接口直接連接；

（4）只承載PS業(yè)務(wù)，語音通過VoIP實現(xiàn)。

對于實訓(xùn)設(shè)備而言，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)與運營商是相同的。

LTE核心網(wǎng)側(cè)的變化相對于3G網(wǎng)絡(luò)而言是革命性的，無論是運營商還是實訓(xùn)中心都需要新建部分LTE網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)設(shè)備，以滿足LTE網(wǎng)絡(luò)需求。

4 實訓(xùn)室WCDMA到LTE網(wǎng)絡(luò)的升級策略

實訓(xùn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備在基本架構(gòu)和設(shè)備類型上基本一致，但在使用對象、使用目的、使用方法和使用環(huán)境等方面存在差異（見表1），因此在升級設(shè)備時，兩者采用的策略并不完全一致。

表1 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備和實訓(xùn)室設(shè)備使用情況對比

對比項目 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備 實訓(xùn)室設(shè)備

使用目的 提供大眾通信 教學(xué)、實訓(xùn)

使用對象 專業(yè)操作人員 教師、學(xué)生

使用要求 保證24小時不間斷正常運行，數(shù)據(jù)要事先規(guī)劃好 根據(jù)需要開機，臨時

加載數(shù)據(jù)

使用環(huán)境 設(shè)備分布地域廣，容量大，實時性強，可靠性要求高 分布在實訓(xùn)（樓）室內(nèi)，實時性不強，數(shù)據(jù)量不大

4.1 實訓(xùn)室傳輸承載網(wǎng)的升級策略

基于上述關(guān)鍵技術(shù)的更新以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化，目前通信網(wǎng)絡(luò)中WCDMA的Node B基站過渡到LTE網(wǎng)絡(luò)的eNodeB基站，前提是必須要滿足LTE時代的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

對于運營商而言，LTE時代數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已成為承載主體，其對帶寬的需求在迅猛增長。傳統(tǒng)的SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以支撐，分組化的承載網(wǎng)建設(shè)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。由于LTE網(wǎng)絡(luò)是全I(xiàn)P組網(wǎng)，承載大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，eNodeB基站接入MME/S-GW設(shè)備時也需要通過IP網(wǎng)絡(luò)。但是，目前大部分WCDMA基站還是在采用雙棧技術(shù)，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸依然主要靠傳統(tǒng)的SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)，這已經(jīng)滿足不了通信網(wǎng)絡(luò)面向IP化發(fā)展。在升級到LTE基站之前，先要將傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)升級到IP傳輸，可以采用成熟的IP RAN技術(shù)。

對于實訓(xùn)室而言，其主要目的是教學(xué)和實訓(xùn)，網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量不大，當(dāng)前3G實訓(xùn)室使用的MSTP設(shè)備仍可以發(fā)揮作用，通過以太網(wǎng)方式接入基站。因此，可將傳輸網(wǎng)的升級作為實訓(xùn)設(shè)備更新的最后考慮因素。

4.2 實訓(xùn)室無線接入網(wǎng)（RAN）的升級策略

現(xiàn)有的WCDMA網(wǎng)絡(luò)Node B基站硬件大部分都是采用BBU+RRU的構(gòu)造，BBU UMTS典型配置如圖3所示：

圖3 BBU UMTS典型配置

從圖3可以看出，WCDMA網(wǎng)絡(luò)Node B的BBU主要構(gòu)成有BBU機框、風(fēng)扇板（FAN），基帶處理板（WBBP）、主控板（WMPT）和電源板（UPEU）。

LTE的基站也是主要采用BBU+RRU的構(gòu)造，BBU LTE典型配置如圖4所示：

圖4 BBU LTE典型配置

從圖4可以看出，LTE與WCDMA網(wǎng)絡(luò)的基站主要區(qū)別是：LTE的基站采用LBBP單板（LTE網(wǎng)絡(luò)基帶處理板）替代了WBBP單板、LMPT單板（LTE網(wǎng)絡(luò)主控板）替代了WMPT單板。

綜上所述，WCDMA網(wǎng)絡(luò)的Node B基站升級到LTE基站，硬件上的改造可從BBU機框內(nèi)部分單板替換開始，只要用LBBP單板和LMPT單板替換WBBP單板和WMPT單板即可。對應(yīng)軟件上需要升級到支持LTE技術(shù)的軟件版本。

對于實訓(xùn)室而言，由于不存在規(guī)劃頻段的使用問題，可以不用更換RRU，只需要修改升級軟件就可以使WCDMA網(wǎng)絡(luò)的RRU支持LTE網(wǎng)絡(luò)的RRU。

5 總結(jié)

考慮到實訓(xùn)室設(shè)備與運營商現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備在使用目的、使用方法和使用環(huán)境等方面存在差異，針對WCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如何過渡到LTE網(wǎng)絡(luò)，本文從現(xiàn)有實訓(xùn)3G設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、WCDMA到LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)、RAN的演進(jìn)和基站設(shè)備的演進(jìn)等方面進(jìn)行了探討，提出了適合實訓(xùn)室WCDMA設(shè)備演進(jìn)到LTE的策略，為實訓(xùn)室升級改造提供了依據(jù)和途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 25.201. Technical Specification Group Radio Access Network[S]. 2007.

[2] 3GPP. The Mobile Broadband Standard[S/OL]. [2014-09-18]. http：//www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/98-lte.

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[4] 陳國利. WCDMA HSPA技術(shù)演進(jìn)思考[J]. 信息通信技術(shù)， 2009（1）： 47-51.

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[6] 張堅平，張屆新，方鳴. 面向LTE的IP RAN技術(shù)路線與組網(wǎng)研究[J]. 電信科學(xué)， 2012（7）： 33-39.

作者簡介

陳海濤：高級工程師，副教授，工程碩士，現(xiàn)任廣州民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院航空港管理學(xué)院電子信息系主任，國家級精品課程負(fù)責(zé)人，主要研究方向為信息網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，具有豐富的信息技術(shù)咨詢、規(guī)劃設(shè)計和教學(xué)經(jīng)驗。

胡也：工程師，工程碩士，現(xiàn)任廣州杰賽科技股份有限公司第一事業(yè)部副總經(jīng)理，主要研究方向為信息網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)、智能化及系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)，具有豐富的專業(yè)經(jīng)驗。

E-UTRAN架構(gòu)中，eNodeB是在UTRAN架構(gòu)中Node B的功能基礎(chǔ)上增加了控制平面（RRC）協(xié)議和用戶平面（RLC/MAC/PHY）協(xié)議的功能。具體包括：RB控制、無線資源準(zhǔn)入控制；調(diào)度和傳呼信息；調(diào)度和傳輸BCCH信息；上下行帶寬動態(tài)分配；UE附著時的AGW選擇；LTE_ACTIVE時的移動性管理等。

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的E-UTRAN直接由若干個eNodeB組成。與WCDMA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的UTRAN相比，E-UTRAN減少了RNC和SGSN這2層架構(gòu)。RNC的功能被分解到了eNodeB和AGW（接入網(wǎng)關(guān)）中，SGSN的功能則被包含在AGW中，而AGW仍屬于SAE（系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)）的邊界節(jié)點。

由圖2可知，LTE網(wǎng)絡(luò)是兩層扁平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同典型的IP寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有相似之處，功能上支持VoIP、IMS、Mobile IP、SIP等各種先進(jìn)技術(shù)。與3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次減少，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，所帶來的好處是系統(tǒng)內(nèi)部相應(yīng)的交互操作減少和降低系統(tǒng)時延。

綜上所述，LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相對WCDMA網(wǎng)絡(luò)有更多的優(yōu)點，具體如下：

（1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更趨扁平化和簡單化；

（2）減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，降低系統(tǒng)復(fù)雜度以及傳輸和無線接入時延；

（3）eNBs通過X2接口直接連接；

（4）只承載PS業(yè)務(wù)，語音通過VoIP實現(xiàn)。

對于實訓(xùn)設(shè)備而言，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)與運營商是相同的。

LTE核心網(wǎng)側(cè)的變化相對于3G網(wǎng)絡(luò)而言是革命性的，無論是運營商還是實訓(xùn)中心都需要新建部分LTE網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)設(shè)備，以滿足LTE網(wǎng)絡(luò)需求。

4 實訓(xùn)室WCDMA到LTE網(wǎng)絡(luò)的升級策略

實訓(xùn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備在基本架構(gòu)和設(shè)備類型上基本一致，但在使用對象、使用目的、使用方法和使用環(huán)境等方面存在差異（見表1），因此在升級設(shè)備時，兩者采用的策略并不完全一致。

表1 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備和實訓(xùn)室設(shè)備使用情況對比

對比項目 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備 實訓(xùn)室設(shè)備

使用目的 提供大眾通信 教學(xué)、實訓(xùn)

使用對象 專業(yè)操作人員 教師、學(xué)生

使用要求 保證24小時不間斷正常運行，數(shù)據(jù)要事先規(guī)劃好 根據(jù)需要開機，臨時

加載數(shù)據(jù)

使用環(huán)境 設(shè)備分布地域廣，容量大，實時性強，可靠性要求高 分布在實訓(xùn)（樓）室內(nèi)，實時性不強，數(shù)據(jù)量不大

4.1 實訓(xùn)室傳輸承載網(wǎng)的升級策略

基于上述關(guān)鍵技術(shù)的更新以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化，目前通信網(wǎng)絡(luò)中WCDMA的Node B基站過渡到LTE網(wǎng)絡(luò)的eNodeB基站，前提是必須要滿足LTE時代的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

對于運營商而言，LTE時代數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已成為承載主體，其對帶寬的需求在迅猛增長。傳統(tǒng)的SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以支撐，分組化的承載網(wǎng)建設(shè)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。由于LTE網(wǎng)絡(luò)是全I(xiàn)P組網(wǎng)，承載大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，eNodeB基站接入MME/S-GW設(shè)備時也需要通過IP網(wǎng)絡(luò)。但是，目前大部分WCDMA基站還是在采用雙棧技術(shù)，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸依然主要靠傳統(tǒng)的SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)，這已經(jīng)滿足不了通信網(wǎng)絡(luò)面向IP化發(fā)展。在升級到LTE基站之前，先要將傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)升級到IP傳輸，可以采用成熟的IP RAN技術(shù)。

對于實訓(xùn)室而言，其主要目的是教學(xué)和實訓(xùn)，網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量不大，當(dāng)前3G實訓(xùn)室使用的MSTP設(shè)備仍可以發(fā)揮作用，通過以太網(wǎng)方式接入基站。因此，可將傳輸網(wǎng)的升級作為實訓(xùn)設(shè)備更新的最后考慮因素。

4.2 實訓(xùn)室無線接入網(wǎng)（RAN）的升級策略

現(xiàn)有的WCDMA網(wǎng)絡(luò)Node B基站硬件大部分都是采用BBU+RRU的構(gòu)造，BBU UMTS典型配置如圖3所示：

圖3 BBU UMTS典型配置

從圖3可以看出，WCDMA網(wǎng)絡(luò)Node B的BBU主要構(gòu)成有BBU機框、風(fēng)扇板（FAN），基帶處理板（WBBP）、主控板（WMPT）和電源板（UPEU）。

LTE的基站也是主要采用BBU+RRU的構(gòu)造，BBU LTE典型配置如圖4所示：

圖4 BBU LTE典型配置

從圖4可以看出，LTE與WCDMA網(wǎng)絡(luò)的基站主要區(qū)別是：LTE的基站采用LBBP單板（LTE網(wǎng)絡(luò)基帶處理板）替代了WBBP單板、LMPT單板（LTE網(wǎng)絡(luò)主控板）替代了WMPT單板。

綜上所述，WCDMA網(wǎng)絡(luò)的Node B基站升級到LTE基站，硬件上的改造可從BBU機框內(nèi)部分單板替換開始，只要用LBBP單板和LMPT單板替換WBBP單板和WMPT單板即可。對應(yīng)軟件上需要升級到支持LTE技術(shù)的軟件版本。

對于實訓(xùn)室而言，由于不存在規(guī)劃頻段的使用問題，可以不用更換RRU，只需要修改升級軟件就可以使WCDMA網(wǎng)絡(luò)的RRU支持LTE網(wǎng)絡(luò)的RRU。

5 總結(jié)

考慮到實訓(xùn)室設(shè)備與運營商現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備在使用目的、使用方法和使用環(huán)境等方面存在差異，針對WCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如何過渡到LTE網(wǎng)絡(luò)，本文從現(xiàn)有實訓(xùn)3G設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、WCDMA到LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)、RAN的演進(jìn)和基站設(shè)備的演進(jìn)等方面進(jìn)行了探討，提出了適合實訓(xùn)室WCDMA設(shè)備演進(jìn)到LTE的策略，為實訓(xùn)室升級改造提供了依據(jù)和途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 25.201. Technical Specification Group Radio Access Network[S]. 2007.

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[4] 陳國利. WCDMA HSPA技術(shù)演進(jìn)思考[J]. 信息通信技術(shù)， 2009（1）： 47-51.

[5] 韓志剛，孔力，陳國利，等. LTE FDD技術(shù)原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2012.

[6] 張堅平，張屆新，方鳴. 面向LTE的IP RAN技術(shù)路線與組網(wǎng)研究[J]. 電信科學(xué)， 2012（7）： 33-39.

作者簡介

陳海濤：高級工程師，副教授，工程碩士，現(xiàn)任廣州民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院航空港管理學(xué)院電子信息系主任，國家級精品課程負(fù)責(zé)人，主要研究方向為信息網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，具有豐富的信息技術(shù)咨詢、規(guī)劃設(shè)計和教學(xué)經(jīng)驗。

胡也：工程師，工程碩士，現(xiàn)任廣州杰賽科技股份有限公司第一事業(yè)部副總經(jīng)理，主要研究方向為信息網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)、智能化及系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)，具有豐富的專業(yè)經(jīng)驗。

E-UTRAN架構(gòu)中，eNodeB是在UTRAN架構(gòu)中Node B的功能基礎(chǔ)上增加了控制平面（RRC）協(xié)議和用戶平面（RLC/MAC/PHY）協(xié)議的功能。具體包括：RB控制、無線資源準(zhǔn)入控制；調(diào)度和傳呼信息；調(diào)度和傳輸BCCH信息；上下行帶寬動態(tài)分配；UE附著時的AGW選擇；LTE_ACTIVE時的移動性管理等。

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的E-UTRAN直接由若干個eNodeB組成。與WCDMA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的UTRAN相比，E-UTRAN減少了RNC和SGSN這2層架構(gòu)。RNC的功能被分解到了eNodeB和AGW（接入網(wǎng)關(guān)）中，SGSN的功能則被包含在AGW中，而AGW仍屬于SAE（系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)）的邊界節(jié)點。

由圖2可知，LTE網(wǎng)絡(luò)是兩層扁平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同典型的IP寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有相似之處，功能上支持VoIP、IMS、Mobile IP、SIP等各種先進(jìn)技術(shù)。與3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次減少，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，所帶來的好處是系統(tǒng)內(nèi)部相應(yīng)的交互操作減少和降低系統(tǒng)時延。

綜上所述，LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相對WCDMA網(wǎng)絡(luò)有更多的優(yōu)點，具體如下：

（1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更趨扁平化和簡單化；

（2）減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，降低系統(tǒng)復(fù)雜度以及傳輸和無線接入時延；

（3）eNBs通過X2接口直接連接；

（4）只承載PS業(yè)務(wù)，語音通過VoIP實現(xiàn)。

對于實訓(xùn)設(shè)備而言，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)與運營商是相同的。

LTE核心網(wǎng)側(cè)的變化相對于3G網(wǎng)絡(luò)而言是革命性的，無論是運營商還是實訓(xùn)中心都需要新建部分LTE網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)設(shè)備，以滿足LTE網(wǎng)絡(luò)需求。

4 實訓(xùn)室WCDMA到LTE網(wǎng)絡(luò)的升級策略

實訓(xùn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備在基本架構(gòu)和設(shè)備類型上基本一致，但在使用對象、使用目的、使用方法和使用環(huán)境等方面存在差異（見表1），因此在升級設(shè)備時，兩者采用的策略并不完全一致。

表1 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備和實訓(xùn)室設(shè)備使用情況對比

對比項目 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備 實訓(xùn)室設(shè)備

使用目的 提供大眾通信 教學(xué)、實訓(xùn)

使用對象 專業(yè)操作人員 教師、學(xué)生

使用要求 保證24小時不間斷正常運行，數(shù)據(jù)要事先規(guī)劃好 根據(jù)需要開機，臨時

加載數(shù)據(jù)

使用環(huán)境 設(shè)備分布地域廣，容量大，實時性強，可靠性要求高 分布在實訓(xùn)（樓）室內(nèi)，實時性不強，數(shù)據(jù)量不大

4.1 實訓(xùn)室傳輸承載網(wǎng)的升級策略

基于上述關(guān)鍵技術(shù)的更新以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化，目前通信網(wǎng)絡(luò)中WCDMA的Node B基站過渡到LTE網(wǎng)絡(luò)的eNodeB基站，前提是必須要滿足LTE時代的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

對于運營商而言，LTE時代數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已成為承載主體，其對帶寬的需求在迅猛增長。傳統(tǒng)的SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以支撐，分組化的承載網(wǎng)建設(shè)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。由于LTE網(wǎng)絡(luò)是全I(xiàn)P組網(wǎng)，承載大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，eNodeB基站接入MME/S-GW設(shè)備時也需要通過IP網(wǎng)絡(luò)。但是，目前大部分WCDMA基站還是在采用雙棧技術(shù)，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸依然主要靠傳統(tǒng)的SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)，這已經(jīng)滿足不了通信網(wǎng)絡(luò)面向IP化發(fā)展。在升級到LTE基站之前，先要將傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)升級到IP傳輸，可以采用成熟的IP RAN技術(shù)。

對于實訓(xùn)室而言，其主要目的是教學(xué)和實訓(xùn)，網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量不大，當(dāng)前3G實訓(xùn)室使用的MSTP設(shè)備仍可以發(fā)揮作用，通過以太網(wǎng)方式接入基站。因此，可將傳輸網(wǎng)的升級作為實訓(xùn)設(shè)備更新的最后考慮因素。

4.2 實訓(xùn)室無線接入網(wǎng)（RAN）的升級策略

現(xiàn)有的WCDMA網(wǎng)絡(luò)Node B基站硬件大部分都是采用BBU+RRU的構(gòu)造，BBU UMTS典型配置如圖3所示：

圖3 BBU UMTS典型配置

從圖3可以看出，WCDMA網(wǎng)絡(luò)Node B的BBU主要構(gòu)成有BBU機框、風(fēng)扇板（FAN），基帶處理板（WBBP）、主控板（WMPT）和電源板（UPEU）。

LTE的基站也是主要采用BBU+RRU的構(gòu)造，BBU LTE典型配置如圖4所示：

圖4 BBU LTE典型配置

從圖4可以看出，LTE與WCDMA網(wǎng)絡(luò)的基站主要區(qū)別是：LTE的基站采用LBBP單板（LTE網(wǎng)絡(luò)基帶處理板）替代了WBBP單板、LMPT單板（LTE網(wǎng)絡(luò)主控板）替代了WMPT單板。

綜上所述，WCDMA網(wǎng)絡(luò)的Node B基站升級到LTE基站，硬件上的改造可從BBU機框內(nèi)部分單板替換開始，只要用LBBP單板和LMPT單板替換WBBP單板和WMPT單板即可。對應(yīng)軟件上需要升級到支持LTE技術(shù)的軟件版本。

對于實訓(xùn)室而言，由于不存在規(guī)劃頻段的使用問題，可以不用更換RRU，只需要修改升級軟件就可以使WCDMA網(wǎng)絡(luò)的RRU支持LTE網(wǎng)絡(luò)的RRU。

5 總結(jié)

考慮到實訓(xùn)室設(shè)備與運營商現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備在使用目的、使用方法和使用環(huán)境等方面存在差異，針對WCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如何過渡到LTE網(wǎng)絡(luò)，本文從現(xiàn)有實訓(xùn)3G設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、WCDMA到LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)、RAN的演進(jìn)和基站設(shè)備的演進(jìn)等方面進(jìn)行了探討，提出了適合實訓(xùn)室WCDMA設(shè)備演進(jìn)到LTE的策略，為實訓(xùn)室升級改造提供了依據(jù)和途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 25.201. Technical Specification Group Radio Access Network[S]. 2007.

[2] 3GPP. The Mobile Broadband Standard[S/OL]. [2014-09-18]. http：//www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/98-lte.

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[4] 陳國利. WCDMA HSPA技術(shù)演進(jìn)思考[J]. 信息通信技術(shù)， 2009（1）： 47-51.

[5] 韓志剛，孔力，陳國利，等. LTE FDD技術(shù)原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2012.

[6] 張堅平，張屆新，方鳴. 面向LTE的IP RAN技術(shù)路線與組網(wǎng)研究[J]. 電信科學(xué)， 2012（7）： 33-39.

作者簡介

陳海濤：高級工程師，副教授，工程碩士，現(xiàn)任廣州民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院航空港管理學(xué)院電子信息系主任，國家級精品課程負(fù)責(zé)人，主要研究方向為信息網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，具有豐富的信息技術(shù)咨詢、規(guī)劃設(shè)計和教學(xué)經(jīng)驗。

胡也：工程師，工程碩士，現(xiàn)任廣州杰賽科技股份有限公司第一事業(yè)部副總經(jīng)理，主要研究方向為信息網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)、智能化及系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)，具有豐富的專業(yè)經(jīng)驗。