A市PTN承載TD-LTE網絡優化演進策略

張宗遲，李丹雪，姜天杭

（中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司，哈爾濱 150027）

1 引言

TD-LTE時代已經來臨。TD-LTE作為新一代寬帶移動通信技術，比之前GSM/TD-SCDMA技術具有顯著的無線寬帶優勢，可以為終端用戶提供高清視頻點播，在線游戲互動，高清視頻會議等豐富的業務和更順暢的業務體驗。同時，TD-LTE網絡結構的扁平化推動基站承載網從“點對點”向“多點到多點”演進，對網絡帶寬、時延、QoS等能力提出了更高的要求。本文以A市為案例，具體分析由于LTE用戶及業務大量發展對傳輸網帶來的變化，對PTN承載LTE網絡優化做出了分析。

2 PTN承載TD-LTE網絡現狀及存在問題分析

TD-LTE自商用以來，發展的如火如荼。隨著4G用戶的越來越多，原有初期搭建的網絡架構已經不能滿足日益增長的業務需求。首先，用戶及流量增長，原有傳輸設備交叉和處理業務的能力將不能滿足需求，需要考慮設備替換或者擴容。原有2G/3G網絡架構在LTE網絡疊加之后，也有不合理狀況出現。其次，原有單EPC形式已經不能滿足容災需求，使用EPC Pool方式。即各區域MME根據覆蓋情況組MME Pool；各區域SAEGW根據覆蓋情況組SAE-GW Pool,所有的eNode B須與Pool內所有的MME、SAE-GW進行全連接。

A市將基于以上兩個方面，對PTN承載TD-LTE網絡優化演進策略進行分析。

2.1 A市PTN承載LTE方案現狀

某省A市華為PTN承載LTE網絡結構圖如圖1所示。

A市華為PTN網絡整體結構由3個核心環組成，市區核心環、郊縣核心環和承載LTE的PTN 6900核心環。LTE業務采用2對橋節點（701和東站）承載全網LTE基站業務，全負荷承載達到4700個LTE基站能力。TD-SCDMA業務采用4個機房，17個落地點同RNC對接承載3G業務；2G落地業務未與BSC直接，共計7個核心和12個市區匯聚點同通過SDH達到BSC達到2G業務落地。

圖1 A市4G網絡結構圖

2.2 主要問題分析

首先，5 000多條2G業務分別與不同BSC對接，在43個核心匯聚節點同原SDH網絡對接，每站平均承載116條業務，過于分散網絡維護不便；第二，核心與調度互聯不均衡，部分核心負載重；調度和落地交叉互聯，結構復雜業務混亂；單落地同RNC對接，無法抵抗節點失效；第三，LTE業務落地對和橋接對都是共用一個機房，存在機房失效風險；橋接對下行骨干節點共單板，總線帶寬50 GE，只能滿足1 250個LTE基站帶寬需求（含收斂比）。

3 演進方案及分析

3.1 方案1：異局安放主備設備+集客調度+2G/3G調度

隨著TD-LTE的規模發展，為滿足EPC的裝機需求，以及網絡容災需要，EPC將增加新的機樓，不同機樓的EPC組Pool。采用“全雙上連”方式，每對L3設備都與EPC上聯，如圖2所示。

圖2 方案1

對于TD-LTE核心層，互為備份核心L3設備和L2/L3設備安裝在不同機房，目的是避免機房失效。異局之間以及上聯鏈路均走帶保護的OTN以增加安全性。新增一套EPC機樓需要新增一對L3核心設備與其對接。

對于2G/3G/集客的落地，將原來的4對調度設備縮減為一對。這一對調度設備負責調度全網2G/3G業務，并將其匯聚上來的業務分流至2G/3G落地設備，分別與RNC和BSC對接。對于集客落地業務，新建一對集客調度設備，負責調度全網集客業務，將跨省大客戶業務匯聚至省干集客PTN設備。網絡優化之后，避免了原有2G業務在每個匯接局落地，業務分散管理不便的缺陷，同時也節省了機房空間。集中式管理使網絡清晰，維護便捷，便于今后網絡擴容和資源共享。

3.2 方案2：同局安放主備設備+集客/2G/3G調度設備+集客落地設備

在滿足EPC Pool的情況下，仍然需要新增一對核心L3設備與另一組EPC對接。具體網絡結構演進情況如圖3所示。

將互為備份的L3或者L2/L3設備設置在同一機房，優勢是可以將EPC組和L3核心設備安放到同一機房內，不用使用很多OTN波道，避免使用OTN帶來的高成本。缺點是不能避免因機房失效帶來的風險。

對于2G/3G/集客業務，縮減調度設備為1對，分別調度全網2G/3G/集客業務。將2G業務轉向BSC，3G業務轉向RNC，跨省集客業務匯聚到集客落地設備再轉至省干集客落地設備。

圖3 方案2

表1 兩種方案優缺點對比表

與方案1相比，這種演進方案將集客，2G/3G業務在一對設備上調度，主要考慮跨省集客業務量比較小，僅僅1對設備就可以足夠承載包含以上3種類型的業務，節省了設備光口以及OTN波道的使用，大大節約了成本。兩種方案的對比如表1所示。

4 某省A市PTN承載LTE網絡優化方案及分析

A市是某省的省會城市。A市預計在規劃期內用華為平面承載8000個TD-LTE基站，發展4G用戶100萬戶。因此，還需要擴容4端L2/L3設備以滿足未來網絡需要。基于以上方案1和方案2的分析，考慮到A市大客戶業務有限，均衡有效性和可靠性，采取方案2作為A市PTN承載LTE網絡優化的演進方案。

4.1 L2至L2/L3鏈路容量規劃

對于這8 000個LTE基站，按照7:3的比例，分布在市區和郊區。按照單站流量為80 Mbit/s, 4:3:2的收斂比計算核心層的流量，市區核心層流量為224 Gbit/s，郊縣核心層流量為96 Gbit/s。按照L2層設備在市區設置4對，在郊縣設置2對，且平均分配的方案計算，市區核心層每對流量為56 Gbit/s,郊縣核心層每對流量為48 Gbit/s。按照L2到L2/L3上聯鏈路容量是核心層鏈路一半規劃，上聯鏈路采用40 Gbit/s帶寬配置。

4.2 L2/L3至L3鏈路容量規劃

圖4 A市目標網絡架構

對于L2/L3到L3之間上聯鏈路容量規劃，通過“下帶用戶數×單用戶帶寬/設備端數/配置率”計算帶寬需求，再折算成10 GE或者40 GE電路統計端口需求。假設LTE用戶平均單向流量 500 kbit/s，同時并發比例為10%，包頭冗余1.204，帶寬冗余1.15，則單LTE用戶流量=500 kbit/s×10%×1.204×1.15=70 kbit/s/戶，即0.7 G/萬戶。假設用戶平均分布，每對L3所帶的用戶數相同，均為50萬戶。則上聯鏈路容量=50萬×0.7G/萬戶/2端/50%=35 Gbit/s。因此L2/L3到L3之間上聯鏈路采用1×40 Gbit/s即可，每對L3設備對之間的鏈路按照上聯鏈路帶寬配置即可。

4.3 核心至2G/3G/集客調度設備鏈路容量規劃

考慮到2G/3G,集客業務量不大，不是網絡發展的重點，因此考慮這一段鏈路仍然沿用1×10 GE即可。

4.4 設備選型

通過以上分析，選用支持40 GE/100 GE的超大帶寬處理能力的華為PTN7900作為新建設備。華為PTN7900設備具備采用300 mm深設計，能夠大幅提升機房空間利用率。它從架構到芯片、從硬件到軟件的全方位節能設計，單位功耗降低40%以上。

A市區經過優化后的網絡結構圖4所示。

對比A市原有網絡，優化后的網絡層次更清晰，業務流向更明確，便于傳送網絡今后健康發展。

5 結語

綜上所述，結合某省A市傳送網的實際情況，考慮相關宏觀經濟因素，針對不同的組網架構進行對比分析，選擇最適用于A市傳送網的技術與組網模式，為LTE回傳網優化提出新思路和解決方案。隨著LTE進程的不斷推進，各項解決方案仍將進一步豐富完善，助力TD-LTE回傳網絡建設和應用。

[1]Zhang M, Fang Y.Security Analysis and Enhancements of 3GPP Authentication and Key Agreement Protocol[J].IEEE Transactions on Wireless Communications,2005,4（2):734-742

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

[3]李翔．3G的安全體系結構[J].電信技術,2002（10)：24-27.

[4]胡鑫, 鄭強.TD-SCDMA系統的接入安全機制[D].北京：北京郵電大學, 2007.