LTE向LTE-A過渡時傳輸接入層組網方案淺析

（中國移動通信集團設計院有限公司四川分公司，四川 成都 610045）

1 引言

根據GSA（Global Mobile Suppliers Association）2014年6月份的報告，目前全球已經有104個國家的288個LTE網絡可以商用，已有140個國家的497個網絡運營商承諾要進行LTE網絡建設[1]。中國有36張LTE TDD網絡在24個國家進行商用，其中包括中國移動、中國聯通、中國電信。據估計到2014年第1季度，全球將有2.4億LTE用戶。

截止2014年5月，中國移動4G無線網絡一期工程共計劃在29省313個城市建設26萬座基站，基站開通率99.01%，基站開通數達25.7萬。另外，中國移動也在積極地加快4G二期工程的建設和4G三期工程的規劃工作。

LTE R10協議中規定通過載波聚合、多輸入多輸出技術（MIMO）、多點協作傳輸、中繼、異構網干擾協調等技術可使下行峰值速率達到3Gbps，上行峰值速率達到1Gbps[2]。2013年7月韓國移動運營商SK Telecom和LG Uplus宣布，旗下LTE-A網絡已經部署完畢并將開始運營。除此之外，美國、日本等國的一些運營商也將部署LTE-A網絡提上日程。可以預見，更高效的無線網絡服務即將成為今后的主流無線商用網絡。然而如何組建過渡時期的傳輸基礎網絡也顯得尤為重要。本文將以中國移動四川省某城市（下文簡稱A市）使用的中興PTN網絡現狀為背景進行分析。

2 傳輸承載網分析

中國移動的LTE業務由PTN網絡/PTN+OTN網絡的方式進行承載，組網結構分為核心層、匯聚層、接入層。核心層的規劃因目前4G用戶的消費習慣，LTE業務的承載帶寬容量暫時可以按照用戶數量進行測算。匯聚層的帶寬規劃可根據接入層所承載的LTE站點數進行收斂測算。在業務流量較大或距離較遠時可采用PTN+OTN的方式進行業務的回傳。

根據2014年中國移動通信集團公司的規劃指導原則，LTE單站在站型為S111時，宏站流量以80M進行估算；LTE單站在站型為S222時，宏站流量以160M進行估算，并為每個接入環預留360MHz的峰值帶寬。考慮到PTN網絡利用率達到75%就需要擴容的網絡建設原則，每個GE接入環就只能提供4個S111站型的LTE基站的接入，只能提供2個S222站型的LTE基站的接入（每個環為G網、TD及其它業務預留80MHz的帶寬）。根據2013年和2014年PTN網絡建設為LTE業務接入所做的準備工作，已經將現網具備條件的接入層網絡全部改造成單接入環市區6~8個網元，農村8~12個網元的組網結構。因此，為滿足LTE的技術發展和演進需求，以及根據傳輸網建設適當超前的建設原則，需要及時對現有PTN網絡/PTN+OTN網絡進行擴容改造以滿足未來幾年LTE網絡平滑升級為LTE-A的需求。

3 接入層升級方案分析

LTE-A網絡在頻譜帶寬100MHz時，下行速率為1Gbps，上行速率為500Mbps[4]，下行峰值速率為3Gbps，上行峰值速率為1Gbps。根據前文的分析，A市接入層網絡已全部改造成單接入環市區6~8個網元，農村8~12個網元的網絡結構。在LTE向LTE-A過渡時，為實現PTN網絡的連續覆蓋，PTN網絡現網的接入能力不滿足承載需求，需要對現網進行升級或者改造。

PTN網絡/PTN+OTN網絡的核心層和匯聚層可以新上大交叉能力的設備組建40GE/100GE環路，擴容改造較為簡單，因此本文著重討論PTN網絡接入層的組網方案。

提升PTN網絡接入層環路容量有如下3種方案，具體如圖1所示。

圖1 接入層環路容量升級方案

方案一，GE環升級為10GE環。按照近期的業務發展和中期LTE-A的網絡建設需要，若將現網的接入環GE環升級為10GE環，能基本滿足LTE-A網絡部署的需要（只要環上的LTE-A不同時到達峰值速率）。此方案需要現網設備具備升級為10GE環路的能力，可滿足中期需求，網絡相對穩定。僅需要擴容10GE板件，不需要替換設備和新增光纜，但需進行業務割接和調整。

方案二，GE環改成雙GE環。需設備支持，要具備光纖資源。部署簡單，不需業務割接和調整（若接入環上現有LTE基站數超過4個，仍需進行業務割接調整），但可能造成維護管理混亂，需要設備網管具有分端口管理的能力，可短期滿足需求，不能滿足LTE-A的需求。若考慮將GE環改成雙GE環，則每端設備需要新增1對GE光口，新環路搭建需要新的光纖資源。部署相對簡單，但需要進行業務調整，維護不方便，有可能每個物理站所承載的業務不均衡造成兩個GE環上的業務不均衡或者在要求流量均衡的情況下，單站的業務分部在兩個GE環上，造成維護和管理困難。另外LTE網絡升級為LTE-A，疊加的GE環帶寬將不能滿足需求，仍需升級為10GE環路，這會造成業務的二次割接。

方案三，GE環裂環或跳點組環。需網絡改造，要具備光纖資源，僅能滿足過渡到LTE的承載需求，不能滿足LTE-A的需求。若考慮GE環裂環或跳點組環，GE環路上網元數越少，故障點就越多（光纜跳纖點增加）。裂環需要有到匯聚節點的光纖資源，跳點組環每個中繼段需要新的4芯纖芯資源。此方案能滿足近期的容量需要，但是由于較多的故障點，使網絡維護較方案二更加困難。當網絡升級為LTE-A，仍需升級為10GE環路。

4 投資成本分析

下面以100個GE環為例，對這3種組網方式按照成本現值分析方法進行投資分析。

投資分析以A市中興廠家現有PTN網絡為基本模型以及《四川移動2014年A市城域傳送網接入層系統擴容工程》[5]工程造價為原型進行分析，因為上述的3種方案在未來較近的時間內均會部署10GE接入環路。若直接升級，則考慮在2015年完成，方案二和方案三考慮在未來某年升級成10GE環。因此，在考慮100個GE環路進行改造的情況下，其投資現值按照投資收益率10%進行折現計算，在3種不同的組網方案下，其投資成本現值情況如圖2所示：

圖2 3種不同方案成本現值圖

從圖2的投資成本現值分析可以看出，若中國移動計劃在2017年之前部署LTE-A網絡或者LTE網絡大面積采用S222的站型（采用S222站型時，采用方案二和方案三改造后的PTN網絡接入層帶寬不能滿足需求），將現有的接入環直接升級為10GE環路更節省投資。若在2018年部署LTE-A網絡或者LTE網絡使用載波聚合技術，采用GE環跳點組環的方式比GE疊加環的成本低。若在2020年部署LTE-A網絡，方案三的成本最低。

另外，根據無線網絡的發展建設規律，用戶的發展規律和網絡的建設順序一般是按照發達密集城區、密集城區、一般城區、縣城區、郊區、鄉鎮的順序進行逐步建設的。因此，接入層的網絡建設也應該按照網絡的發展順序進行升級改造。

5 結束語

從本文的分析可知，LTE向LTE-A過渡時期的PTN承載網接入層采用何種方式進行升級擴容以滿足網絡的承載需求和提高用戶感知，應基于業務需求、網絡規劃建設和業務發展需求進行統一規劃。采用分步實施的方式，既能滿足網絡發展的需求，又能滿足傳輸網絡建設適當超前，節約成本的目的。

[1] EBSCO. GSA: Operators commit to deploy LTE networks in 150 countries[EB/OL]. (2014-05-20). http://www.tianfusoftwarepark.com/en/news/industry-news/23314-gsa-operators-commit-to-deploy-lte-networks-in-150-countries.

[2] Jeanette Wannstrom. LTE-Advanced[Z]. 2013.

[3] 于貴麗. 運營商LTE-A網絡布局抬頭[EB/OL]. (2013-07-25). http://www.cnii.com.cn/wireless/2013-07/25/content_1190625.htm.

[4] Erik Dahlman, Stefan Parkvall. 4G: LTE/LTE-Advanced寬帶移動通信技術[M]. 南京: 東南大學出版社, 2012.

[5] 唐幫云. 四川移動2014年A市城域傳送網接入層系統擴容工程[Z]. 2014.