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摘要：LTE技术是多种先进技术的集成者，它是3G无线通信技术的替代者，作为是4G时代可能的移动无线技术的标准之一，LTE技术的发展将会影响着整个移动通信产业技术的发展方向。
关键词：LTE承载网；需求分析；解决策略
前言
近年来，随着通信行业的迅速发展，原有的EDGE/HSDPA技术已经无法满足高带宽业务的需求，特别是高分辨率的图像以及高清的视频业务。与3G相比，LTE的主要优势在于其高速率数据传输、小延迟、广域覆盖以及分组传送。LTE业务和网络将全面实现IP化，带宽需求将会大大提升，因此对承载网提出了新的要求。
一、LTE承载需求的特点
LTE承载需求具有以下几个重要的特点：
（1）网络规模大。LTE实现广域深度覆盖，网络节点数目将是现有覆盖区域基站数量的3倍左右。（2）L3需求。由于LTE网络引入了相邻eNodeB之间的分布式X2接口和eNodeB与SGW/MME间的动态S1接口，承载网络需要支持L3功能才能疏导LTE流量。（3）高带宽。由于LTE需要为用户提供高带宽业务服务，因此对承载网的带宽有更高的要求。LTE接入带宽最高可以达到200Mb/s。（4）高可靠性。实现承载网全IP化需要保证网络高可靠性，故障切换小于50ms。（5）统一承载要求。由于考虑承载网多场景（2G/3G/LTE）统一接入，现有承载网应该向分组网络平滑演进。（6）网络QoS。时延要求小于20ms。
二、LTE承载网络需求问题分析
2.1接口需求
LTE中有两个重要的接口：S1和X2接口，他们均是基于IP寻址，多点之间的连接需引L2-VPN或L3-VPN技术。和UMTS相比，X2和Iur接口类似，Sl和Iu接口类似，不过均有比较大的简化以及功能上的改变。
S1接口是eNodeB（基站）与SGW/MME间的业务接口，又可细分为S1-MME（S1-C）和S1-U接口，实现负载分担和冗余保护，提供可靠、灵活的网络对接保护方案。S1-MME承载控制面板数据，连接eNodeB和MME；S1-U承载用户面数据，连接eNodeB和SGW。在E-UTRAN中还引入了Sl-flex技术，即若干组MME/S-GW组成资源池（Pool），提供容灾备份功能，S1电路可归属到池内的不同的MME/S-GW。
X2接口应用于相邻eNodeB之间，主要功能是支持LTE-ACTIVE状态下的UE的移动性及无线资源管理，如小区间的负载均衡、干扰协调、交互和移动性管理、降低时延、提高网络性能等。X接口在它的接入层形成Mesh网络架构，需要承载网的支持。
所以S1和X2接口需要LTE的承载网具备L3的功能，在核心、汇聚层加载L3功能是最实际也最合适的解决方案。
2.2承载时延需求
和传统3G网络相比，LTE对传输质量尤其是时延、抖动等指标提出了更高的要求。特别对时延指标要求较高。
S1接口：业务体验端到端时延要小于25ms，3GPP定义中则是时延小于10ms，而理想状态是时延小于5ms；而S1-U接口的传输时延要小于5ms，其带宽超过总带宽的90%。S1-MME则为100ms。
X2接口：业务移动性时延50ms到100ms，3GPP定义中时延小于20ms，理想状态中时延小于10ms。
由此可以看出，LTE的承载网对于S1接口的承载时延要求更加严格，必须能够达到电信级的承载水平。
2.3网络同步需求和Qos需求
时间同步方面，LTE要求的精度较高，但由于受到频点影响，相比起传统的2G/3G，其覆盖能力上要弱，所以需要建设和部署更多的基站来弥补覆盖的不足。两种地面传送技术：时间同步上采用1588v2技术、频率同步上采用以太网技术，这两种地面传送技术适合于LTE承载网络设备需求和功能，也使成本降低。
QoS需求方面，将业务质量识别分成九类，主要是根据LTE不同的报文时延和优先级。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中有两个需求比较关键，分别是：a、在发生拥塞时，保证重要基站（如政府机关、医院、军事基地等）业务可用；b、高等级的业务的优先转发保障。所以，承载网为保持重要基站可用，必须支持层次化QoS处理能力，具有对不同基站、不同业务执行层次化的队列的调度能力。
三、LTE承载需求的应对方式
对于TE承载需求的应对方式，要做到以下：（1）大带宽、低时延、多业务：提升100G平滑演进能力，使用大缓存路由型设备，进行环网树形改造，实施路由型方案。（2）点到多灵活组网：实现IP/MPLS网络结构扁平化，搭建L3到核心的S1接口以及L3到边缘的X2接口。（3）维护超大规模基站：设计L3自适应网络，实现可视化基站接入设备运维。（4）相位同步新需求：实现频率同步、相位同步以及进行环网自动补偿。
四、LTE承载网络技术的发展走向
数据显示，从2010年到2015年，全球移动数据流量将从0.24EB/月增加至6.3EB/月，同比增长26倍。在数据流量迅猛增长的移动网络运营商驱动不断升级。为了跟上移动网络发展潮流，过去几年间，运营商就开始着手全面推进移动回传网络的IP化。但是就移动回传技术，网络业界出现了两种声音――PTN和IPRAN，随着承载网络持续演进，争论之声不绝于耳。
4.1PTN
PTN在传送网的基础上引进路由器的MPLS交换，保持了原本的面向连接业务配置、保护和修复等特点，成为传送网分组化的首个里程碑。进入LTE时代后，运营商网络所面临的最大变化是如何满足所造成的扁平化S1和X2业务，这是承载网络LTE演进方向和目标网络负载的需要。针对TD-LTE的承载需求，PTN需要在以下几个方面进行完善和提高。
（1）流量问题。作为新的一种网络架构，LTE单站网络流量的带宽开销量较大，需要未来在核心汇聚层引进40GE或者更高速率的接口，在接入层引入小型化、低成本的10GE接口。（2）流向问题。LTE取消了之前的RNC层，添加S1和X2接口和引入PTNL3功能的核心层，使用L3VPN做辅导。（3）同步问题。用于时间同步要求的TDD的网络系统更加严格，需要推动IEEE1588v2地面传送时间同步的应用。同时，PTN组网方式有两种：首先采用PTN全程组网，打开三个功能；其次是采用PTN+CE的组网方式，通过叠加路由来避免PTN的一些技术弱点。
应该指出的是，虽然有一定的PTN技术的不足，但是，通过推进整个产业链，综合承载能力已得到国内外运营商的认可，并在现网中得到了很大规模的应用。
4.2IPRAN
IPRAN是基于路由器为基础的进化到基于分组的传输网络。IPRAN保留大部分的路由器的特点，并且从传统的传送网引进精准时间同步、传送网的电路管理等特点，其直接面向具备三层功能与业务灵活控制的全业务承载。因此，IPRAN承载被业界认为是最好的解决方案。IPRAN技术因其灵活性、为未来LTE技术支持和满足FMC业务承载等优势而被多家国际运营商使用，其便于扩展网络规模，统一的承载网络能够有效简化网络结构。然而，从分组技术的发展来看，IPRAN技术的成熟有待改善，市场仍处于培育期，而且对比国内大规模普及的PTN来说，其规模仍然不足。
有专家认为，随着逐步部署的LTE/4G以及全业务承载商业模式及建网思路的逐步清晰，分组传送网的功能、性能的要求将逐渐清晰，PTN和IPRAN网络形态将出现逐渐融合的演进。PTN将作出更有活力、更灵活、并为发展方向的三大功能提供更好的支持以及IPRAN将是更容易维护、更友好便捷、更环保、更具有低成本效益的发展方向，两者在具体功能的实现方式上不一样，但是在功能以及运维方式上的差异将会变小。
五、结语
随着全球移动通信业的迅猛发展，运营商、设备制造商的用户规模不断增加，资金实力不断增强，国际交往合作不断加深，将不断促进LTE承载网络的实现、应用及推广，满足LTE承载网络需求的技术将会大大加快下一代移动通信网络的发展。但同时，LTE承载网络在设备平滑演进、相关技术的创新革命以及实现成本上还有很大的提升空间。
参考文献：
[1]赵光磊.LTE承载网应对的挑战还有哪些[J].通信世界，2010（19）.
[2]金晓聪.面向LTE时代的分组承载网[J].邮电设计技术，2012（6）：69-71.
论文作者:安清普
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/1
标签：网络论文; 接口论文; 需求论文; 业务论文; 技术论文; 时延论文; 基站论文; 《基层建设》2015年17期供稿论文;