合理的無線回傳網絡保障TD-LTE網絡運行和發展

高軍詩

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

1 概述

截止2014年底，中國移動已建成TD-LTE基站70萬個，已實現全國30個省市的縣城以上區域的連續覆蓋和部分鄉鎮農村區域的熱點覆蓋。2015年，中國移動的TD-LTE網絡將向農村地區覆蓋，并加大城市熱點地區以及樓宇的深層覆蓋。同時，努力與全球開通LTE的國家實現100%漫游。

當前的70萬TD-LTE宏、微基站主要采用基于PTN的無線回傳網絡，保障了TD-LTE網絡的快速開通和穩定運行，但隨著TD-LTE向“廣、深、厚”覆蓋發展，相應的無線回傳網絡技術和方案都需要重新選擇或優化。

2 TD-LTE基站分類及回傳網絡基本需求

2.1 TD-LTE基站

根據TD-LTE的規范，基站（eNB）分類標準如表1所示。

其中，宏站主要用于室外廣覆蓋，小基站（微站、皮站、飛站）用于補盲、補熱，實現深度覆蓋和容量提升。另外，宏站、微站和皮站還分為分布式和一體化，飛站一般為一體化基站。

其中宏站、微站和分布式皮站直接接入EPC，一體化皮站和飛站接入網關設備后，再接入增強分組核心網（EPC）。

表1 TD-LTE無線網絡基站設備標準

為滿足集中化維護需求，原則上要求集中部署EPC，同時提高EPC的安全可靠性，一對或多個EPC組成互為容量備份的Pool結構，以保證當某個EPC出現問題時，其它EPC可接管相應的基站。一體化小基站的網關設備在初期配置位置和EPC對應，后期根據容量需求不斷擴容，并跟隨EPC下沉而下沉。

對于鄉鎮和農村，則根據需求進行部署；對于重點鄉鎮區域實現連續覆蓋，做到鄉鎮對鄉鎮、網格對網格、城市對城市的連續覆蓋；針對農村地區平原、丘陵、山區的不同地形場景下，基站覆蓋半徑將遠大于城鎮覆蓋。一般情況下覆蓋半徑建議如表2所示。

2.2 TD-LTE回傳網絡基本要求

TD-LTE基站相比2G、3G而言，對回傳網絡提出了更多的要求，如：分組傳送，相應的回傳網絡需支持分組調度能力；TD-LTE的理論速度可達百兆，而百兆速度則意味著4G網速是目前3G網速的10倍，則回傳網絡的網絡帶寬增加10倍，且突發性寬帶業務需要統計復用以提高效率；由于TD-LTE的特質，站點更密集，端到端時延只有10ms，且需要高精度時間同步，這些特質對回傳網提出了更高的要求；同時作為回傳網絡，還需要有豐富的質量檢測和保護機制，以保證網絡的高可靠性；高效率維護特性，以適應中國移動集中運維體制要求；架構開放，以滿足快速開通新應用；快速部署、靈活調整，滿足業務快速開通和調整需求等等；當然對回傳網絡影響更大的是其X2接口和S1 Flex的靈活調度需求。如圖1所示，TD-LTE的無線回傳網絡要連接基站（eNB）到增強分組核心網（EPC）間通過S1接口和相鄰基站之間的X2接口，保障S1接口傳輸用戶信息和控制信息，且保障基站可以根據業務情況，任意歸屬不同的EPC網元。

圖1 TD-LTE基站S1/X2信號流向示意圖

3 TD-LTE回傳網絡方案

針對TD-LTE基站類型和部署特征，可以有兩種回傳方案：

（1）對于宏站、微站和分布式皮站，主要目的是實現廣域連續覆蓋，其覆蓋廣、回傳帶寬高，對回傳網絡要求較高，因此一般采用PTN端到端的回傳方案；

（2）對于一體化皮站和飛站，一般不屬于室內或家庭，對回傳網絡要求相對不高，可采用中國移動IP承載網（CMNet）回傳方案。

表2 農村覆蓋半徑建議表

3.1 基于PTN的回傳方案

對于宏站、微站和分布式皮站，其對回傳網絡要求較高，根據其回傳需求且基于EPC按省集中部署的建網方式，我們制定了基于PTN的無線回傳網絡方案，網絡結構如圖2。

圖2 PTN回傳網絡方案

該方案主要具有以下特點：

（1）合理的分層和網絡結構：城域接入和匯聚層采用L2 PTN，采用環網結構，滿足末端層次簡單、維護簡單的需求；城域核心層和省內干線采用L3 PTN，城域核心層PTN實現L2/L3層轉換，并采用口字型組網，這樣實現基站間X2流量疏通需求，也簡化了網絡結構，減少了L3節點數量和L3網絡的復雜性，便于網絡的維護和管理。保護方面，采用了端到端的雙路由保護，L2網絡采用LSP 1+1保護，L3網絡采用靜態VPN保護，并實現同城不同址或異地EPC組Pool的保護需求，真正保證了基站業務的安全可靠性?？傊?，該方式既滿足了回傳的各個方面需求，同時也符合中國移動的維護體制，也保證了業務的安全可靠性，是TD-LTE回傳的合理網絡部署方式和分層模型。

（2）合理的帶寬規劃：經理論計算和現網測試，S111基站的上下行業務子幀配置1：3的情況下，一個載扇業務需求平均速率不大于20 Mbit/s，峰值速率110 Mbit/s，則一個S111基站平均業務速率60 Mbit/s，峰值速率330 Mbit/s；而室分O1基站，由于空口條件較好，業務需求平均速率不大于60 Mbit/s，峰值速率110 Mbit/s。當考慮75%的傳輸帶寬效率后，S111基站的平均傳輸帶寬需求為80 Mbit/s，峰值為440 Mbit/s，而O1基站的平均傳輸帶寬需求為80 Mbit/s，峰值為150 Mbit/s。所以，在PTN接入環考慮為每S111或O1基站規劃80 Mbit/s帶寬，并預留一個固定帶寬，使同一個接入環的基站至少有一個可達到峰值要求；在匯聚層，考慮到一個匯聚環可能接入幾十個基站，并發幾率降低，規劃帶寬按75%收斂，為60 Mbit/s；同理，核心層規劃帶寬按50%收斂，為40 Mbit/s。對于承載S111和O1基站的具體帶寬配置，端到端LSP按照保證帶寬40 Mbit/s和對應的峰值帶寬設置。上述帶寬測算、規劃和設置兼顧了QoS和業務突發，可在一定時期內保證業務的穩定運行。

（3）合理的地址規劃：由于采用三層設備承載基站，回傳設備需和基站協調配置IP地址，根據中國移動維護管理規范，每個省分配不同的IP地址段，各省再分配到每個地市不同的地址段，根據分配的地址段，結合回傳設備特性，合理規劃IP地址，使同一城市的前后期建設的基站IP地址處于同一地址段內，同一層三設備接入的基站也始終處于同一地址段，從而大大簡潔下行路由表表項，便于靜態層三設備的管理和維護。

總之對于宏站、微站和分布式皮站，采用PTN承載網絡可滿足業務對安全可靠性、靈活調度性和業務時延等的嚴格要求。

3.2 基于CMNet的回傳網絡

在利用宏微基站實現廣域連續覆蓋之后，為了實現TD-LTE的深度覆蓋和容量覆蓋，引入一體化皮站和飛站用于補盲、補熱覆蓋。

一體化的皮基站設備主要應用于傳統室分建設比較困難、覆蓋面積在數百到數千平米、隔斷較少的營業廳、沿街商鋪、咖啡廳、超市等室內場景。飛基站設備主要用于傳統室分建設比較困難、單個隔離空間較小（100 m2以下）、用戶數較少家庭等場景。

根據業界預測，實現廣覆蓋之后，一方面，運營商間的激勵競爭導致對客戶體驗及無線基站深度覆蓋的需求，另一方面傳統宏站在站址獲取上越發困難，尤其在LTE基站密度加大的情況下問題更加突出，小基站的引入勢在必行。小基站數量眾多，可達到宏站數量的5～10倍。

相對于宏站，一體化皮站和飛站位置更為暴露，更容易受到惡意攻擊，而且一體化皮站和飛站承載還可能經過非受信網絡，因此業務安全性需求突出，一般在一體化皮站和飛站網關設備前端部署安全網關以保障S1流量的安全性。

一體化皮站和飛站數量眾多，部署場景的多樣性及成本壓力，必然導致在接入方式上要充分利用各種資源，接入設備必須滿足小型化、低成本、易開通等特點；且長遠看，基站進家庭成為必然，免安裝的飛站將需要支持（甚至第三方）互聯網接入。

由于此類基站部署場景復雜、數量眾多，為了減少安裝和維護壓力，根據無線要求，此類基站應滿足自啟動方式，可自動分配IP地址和自動初始化，因此建議選用CMNet作為其回傳網絡，可通過BRAS實現基站IP地址自動分配，通過DNS服務器實現基站初始化自動配置等功能，簡化了小基站安裝和維護壓力；末端接入則根據接入資源條件，選擇PON或PTN。因此，推薦回傳網絡方案如圖3所示。

對于安裝在重要客戶以及安全等級需求高的一體化飛站基站，不建議接入一體化小基站網關，而應同宏基站承載方式，采用端到端的PTN網絡承載并直接接入EPC。

對于采用PON接入的一體化皮站、飛站，可按下行80 Mbit/s、上行40 Mbit/s規劃PON口的帶寬。但具體帶寬配置仍按保證帶寬40 Mbit/s、峰值帶寬150 Mbit/s設置。

利用CMNET承載此類基站，避免了靜態的IP地址分配，但為了有效管理，還應為此類基站網關規劃地址池，用于此類基站的動態業務地址分配。

3.3 農村覆蓋的回傳方案

對于農村TD-LTE建設，主要以廣域覆蓋為主，一般基站半徑較大、業務量相對較低，QoS要求相對不高，因此回傳方案應充分利用現有的傳輸資源選擇合適的回傳方案，針對中國移動來說，可采用PTN、SDH、PON、交換機等方式進行接入，上聯至PTN或CMNet網絡中。

圖3 一體化小基站承載方案示意圖

4 結束語

中國移動的TD-LTE經過兩年的大規模部署，已經基本成型，后續將不斷的完善和擴容，相對應的回傳網絡方案也將隨著TD-LTE基站回傳要求的變化而不斷變化，在滿足業務需求的情況下，選擇合適、合理的回傳方案將提升網絡的承載效率，并適應未來基站的發展需求，因此，未來應根據業務需求而優化調整承載網絡。

[1]Erik Dahlman Stefan Parkvall Johan Skold.4G移動通信技術權威指南[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[2]王應波, 張華榮.TD-LTE EPC組Pool傳送方案研究[J].電信工程與技術標準化, 2014（6).