TD-LTE承载方式分析

TD-LTE传输承载方式分析
摘要：本文从TD-LTE的业务特点和承载需求入手，详细地探讨了TD-LTE的几种传输承载方式，并简要地介绍了国外LTE的几种应用场景和解决方案，为未来TD-LTE的规模化发展提供最符合其特点和需求的传输承载方式。

关键词：TD-LTE 承载方式PTN L3VPN OTN
1、TD-LTE概述
TD-LTE（Long Term Evolution）是一种新一代宽带移动通信技术。

LTE是3GPP 在R8中提出的一种新的宽带无线空中接口技术，可分为FDD和TDD两种模式，TD-LTE是我国具有自主知识产权的第三代移动通信技术TD-SCDMA标准的后续演进技术。

在继承其TDD 优点的同时又与时俱进的引入了多天线MIMO与频分复用OFDM技术。

相比于3G，TD-LTE在系统性能上有了跨越式提高，能够为用户提供更加丰富多彩的移动互联网业务。

TD-LTE是满足用户移动互联网需求的重要解决方案，它的高带宽、低时延、全IP化的特点能够更好的支持互联网业务。

移动宽带的市场需求正逐渐兴起，移动通信技术也将会随之演进到LTE时代。

LTE对于移动业务的强大承载能力，将会使移动通信渗透到人们生活的方方面面，全面推动无线城市、智慧城市的发展。

2、TD-LTE的业务特点和承载需求
2.1 TD-LTE的业务特点
LTE网络与现有网络相比有以下几个显著特点：数据业务宽带化，全网IP化，网络扁平化，新增S1、X2接口，低时延，高QoS保障。

图1：传统网络和LTE网络对比
ALL IP化：不再有CS域，ALL IP的EPC支持3GPP、非3GPP各类技术统一接入，实现固网和移动融合。

扁平化：使得RNC/BSC 消失，无线只有eNB ，而核心网SGW和PGW可以合一实现。

这种扁平化使网络简化，减少时延。

S1/X2接口：如图1所示，eNB之间底层采用IP传输，在逻辑上通过X2接口互相连接，即Mesh 型网络结构。

这样的设计，主要用于支持UE 在整个网络内的移动性，保证用户的无缝切换。

每个eNB通过S1-C接口和核心网MME 相连，通过S1-U和SGW 连接。

S1-C和S1-U可以分别看作S1接口的控制和用户平面。

对S1接口，支持eNB 和MME/SGW 之间的多对多连接。

QOS保障：LTE将业务质量标识分为9类，分别对应承载网的不同优先级和报文时延。

2.2 LTE业务的承载需求
正因为LTE网络有如上这些特点，促使承载网络要有更强的承载能力，下一代的承载网络应具备的能力如下:
网络升级到LTE后数据业务将会比3G有量的提升，据推算，LTE基站传输带宽是3G基站带宽的10~20倍，这就要求L TE承载网要有较高的带宽。

S1和X2接口的引入使得LTE不同于原有2G/3G汇聚型组网架构，承载网的业务调度能力在原有的基础上更加灵活。

3GPP TR R3.018定义X2业务面理想传输时延约10~20ms，S1用户面5ms时延，对LTE承载网有较高的时延要求。

LTE将催生更多的数据业务，如流媒体、视频类、交互类等业务，QoS等级划分也会更加细化，这要求LTE承载网要有较强的QoS调度能力。

LTE存在对时间同步的需求，目前只有GPS或者IEEE1588v2可以满足要求。

由于LTE接入受频点影响，在覆盖能力上小于2G/3G，也就是说将来需要建更多的基站来补充覆盖。

与GPS相比，全网采用IEEE1588v2地面同步技术可以降低成本，也可作为GPS 失效时的同步保护方案。

IEEE1588v2地面同步方案对L TE承载网提出了频率和时间同步要求。

3、LTE承载解决方案的分析
3.1 LTE四种PTN承载模式
根据PTN设备L2/L3 VPN功能划分，PTN承载模式主要有以下4种模式。

如图2所示：
图2 PTN承载4种模式
模式一：PTN网络端到端组网，全网采用L3 VPN功能，该模式不支持大网。

此类组网方式维护起来难度较大。

模式二：核心层设备增强静态L3 VPN功能，汇聚层/接入层采用L2 VPN功能。

（目前我们采用的是CE设备来用作L2/L3桥接功能）。

核心层PTN设备通过L3VPN转发实现跨机房跨区域的业务流量调度，它将负责将X2接口信息按照IP地址转发相邻基站，将S1接口信息按照IP地址转发给MME/ S-GW中相应的MME、S-GW，以实现多归属需求。

模式三：汇聚以上两层采用单层网络，使用OTN透传，无需分组传送/路由器等设备。

接入层用PTN设备承载，采用L2 VPN功能。

该模式中在汇聚点终结L2层LSP，对于S1业务直接通过OTN进入CE，X2业务在CE内进行路由转发。

通过OTN网络将业务侧端口延伸至汇聚点。

模式四：宽带移动统一承载，OTN到机房、大带宽、透明传送。

采用OTN端到端模式，在核心层收敛，进行数据的分发和传送。

3.2 L3 VPN方案
模式二中，核心层PTN增强静态L3功能的解决方案(即L3PTN方案)，而目前的现网中，是采用CE设备的解决方案。

所以对L3PTN方案中分组转发、静态L3VPN功能、组网等关键技术和PTN+CE方式进行策略分析。

1、分组转发、静态L3VPN功能
PTN核心设备引入的L3功能包括L2到L3的桥接功能和静态L3路由功能。

静态L3路由功能可以由PTN隧道技术结合L3VPN路由技术或IP路由方式实现，二者在报文封装、转发等方面有较大区别。

而目前的网络中，是采用CE设备来用作L2/L3桥接功能。

2、组网方案分析
本地市内的TD-LTE流量，无论是否跨核心局房，均经过L3PTN转发相邻。

而跨地市组网方案则受到核心网SGW/MME具体布放方案的影响。

考虑到后续大规模商用时，SGW、MME 是集中布放在骨干机房内形成大集中，不同机房之间通过核心PTN L3VPN进行归属调度和业务交换。

核心层启用L3功能进行L3PTN转发， L3PTN对于本地S1和X2流量不需要经过CE 设备。

与PTN+CE方案相比，节约了投资，并保持了业务端到端管理。

PTN+CE和PTN+L3（静态）对比如表1所示。

表一 PTN+CE和PTN+L3（静态）对比
PTN方式承载的L3VPN方案能够很好满足LTE及其标准化的需求，集中体现在以下四个方面：
1、向更大容量、更高速率接口方向发展，满足LTE高带宽需求；
2、PTN核心设备的L3功能，满足LTE业务横向转发需求；
3、在QoS策略方面更加完善，满足LTE多业务灵活QoS需求；
4、推进PTN标准化，实现业务、保护、OAM、同步、QoS等多层面的互通。

4. 国外L TE解决方案
主要是根据不同的建设模型，采取了两种典型应用：
应用一：一体化基站建设模式（应对海量基站、海量机房）
采用的是模式3：小三层＋OTN汇聚骨干＋L2VPN接入方式，如图3所示。

接入层采用PTN分组传送10G环覆盖，采用L2 VPN功能。

汇聚层以上采用OTN承载。

优点是OTN起到简化PTN组网需求：各汇聚中心节点上行带宽灵活调配，避免了在PTN 独立组网模式中，因某节点业务容量升级而引起的环路上所有节点设备必须升级的情况。

OTN 传送能够满足大规模的基站扩容，达到基站扩容要求。

OTN网络能兼顾带宽、移动网络建设的带宽需求。

无需路由器等设备，OTN透传，功耗低，且易部署、易运维。

应用二：分布式基站建设模式（BBU相对集中）
采用的是模式4：小3层大1层。

机房站址需求少，带宽集中。

相对于应用一，此类机房数减少，假设每站址带12个RRU，传统10000个基站只需要800个站址。

带宽需求量大，每个站址出口带宽大于3*GE。

像传高质量带宽业务一样传送BBU，大带宽、高QOS、高安全性传送。

如图4所示：
图3：模式3 小3层小2层 图4：模式4 小3层大1层 5．结论
LTE 是未来高速移动通信系统的发展方向。

PTN 借助其多业务承载、QoS 和统计复用功能，充分保证TD-LTE 所需高带宽、低时延要求，其强大的保护和OAM 能力以及静态L3功能，确保TD-LTES1-Flex 和X2接口转发需求，而其对于频率和时间同步的支持，同时能满足TD-LTE 对于基站间同步的要求，将成为中国移动TD-LTE 承载网络的重要方案。

可以预见，TD-LTE 必将成为移动宽带时代的主力军，为运营商ARPU 提升、用户体验提升、拓宽行业应用前景，提供重要的动力。