IP RAN構筑LTE發(fā)展基石

　　由于移動(dòng)智能終端的成熟、HSPA的規模商用和無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)資費的下降，移動(dòng)對固定業(yè)務(wù)的替代也從語(yǔ)音蔓延到寬帶領(lǐng)域，現在是全球無(wú)線(xiàn)寬帶市場(chǎng)的快速發(fā)展期。無(wú)線(xiàn)寬帶的快速發(fā)展加劇了運營(yíng)商的競爭，也加速了LTE的商用節奏。分析認為，2010年～2011年為全球移動(dòng)市場(chǎng)LTE Trail期，2012年LTE將會(huì )有一定規模商用。

　　MBB（移動(dòng)寬帶）從技術(shù)上可以分為傳統式、跳躍式、替換式與中國特定式四類(lèi)技術(shù)演進(jìn)路線(xiàn)，最終都會(huì )使用LTE無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行MBB部署。從承載網(wǎng)絡(luò )的容量上看，無(wú)線(xiàn)接入容量要求隨著(zhù)LTE的部署將成倍增加，2012年承載網(wǎng)絡(luò )容量將是目前的3倍。

　　承載網(wǎng)絡(luò )的建設是一個(gè)長(cháng)期的規劃，必須考慮3~5年。移動(dòng)寬帶是全球運營(yíng)商發(fā)展的主旋律，寬帶化過(guò)程中運營(yíng)商面臨的主要壓力在于承載網(wǎng)絡(luò )帶寬和收益的矛盾。急需高傳輸資源利用率、低維護成本、支持大帶寬的網(wǎng)絡(luò )承載解決方案，以滿(mǎn)足LTE部署建設的承載要求，確保運營(yíng)商在新一輪MBB發(fā)展高潮中獲得有利地位。

　　大帶寬需求與IP化改造，冰山上的可見(jiàn)需求

　　Ovum最新分析認為，“預計到2012年，全球手機用戶(hù)總數將達到49.9億”。從目前的第二代數字移動(dòng)通信系統向第三代和第四代移動(dòng)通信系統發(fā)展是必然的趨勢。移動(dòng)終端用戶(hù)對移動(dòng)數據業(yè)務(wù)的需求日益強烈，運營(yíng)商也希望能提供更多的移動(dòng)話(huà)音之外的增值服務(wù)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將會(huì )成為未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)發(fā)展的主流。沃達豐研究指出，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將對移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )承載帶來(lái)巨大帶寬沖擊。

　　向移動(dòng)用戶(hù)提供多媒體業(yè)務(wù)，將是未來(lái)十年內移動(dòng)通信發(fā)展的主要潮流。手持終端的功能將不斷完善和增強，為多種移動(dòng)應用的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊空間。統計數據顯示，在iPhone等智能手機的推動(dòng)下，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在3G業(yè)務(wù)占比為88.2％，而普通手機的15％比例。手機電視等業(yè)務(wù)的開(kāi)通，用戶(hù)帶寬需求急劇增加，HSDPA下行帶寬峰值從2006年3.6M增加到現在14.4M，租用E1從2條增加到16條。預計LTE時(shí)代手機的帶寬能夠達到100M，單eNB的承載帶寬需求將達450M，承載網(wǎng)絡(luò )的帶寬要求將大大增加。

　　隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的快速發(fā)展，全球范圍內移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的應用也步入了嶄新的階段?？焖倏罩薪涌诩夹g(shù)如EV-DO、HSDPA/HSUPA和LTE的部署帶來(lái)了巨大的帶寬需求，由此將引發(fā)在無(wú)線(xiàn)接入層擴建更多的線(xiàn)纜或微波連接。與此同時(shí)，與話(huà)音相比，在現行資費體系下，這些消耗大量帶寬的數據流量所帶來(lái)的收入卻處于較低的水平，與高額的網(wǎng)絡(luò )建設及維護成本不相適應。因此，隨著(zhù)移動(dòng)數據業(yè)務(wù)所占比重的逐漸增加，網(wǎng)絡(luò )投入與運營(yíng)收入之間的矛盾已成為運營(yíng)商所面臨的越來(lái)越緊迫的問(wèn)題。

　　當前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中已建成的RAN傳送網(wǎng)，主要是基于TDM/SDH技術(shù)而構建的。SDH的高可靠性、高穩定性、易于管理維護等特點(diǎn)，是移動(dòng)傳送網(wǎng)絡(luò )至關(guān)重要的優(yōu)勢。然而，對于移動(dòng)數據的傳送，SDH傳送網(wǎng)存在帶寬利用率低下、擴展困難、配置不夠靈活等弊端。IP承載的成熟應用成為驅動(dòng)傳送網(wǎng)分組化的重要因素。移動(dòng)運營(yíng)商因此紛紛尋求建設面向IP的傳送網(wǎng)，以應對業(yè)務(wù)發(fā)展和競爭的壓力。

　　眾多潛藏在冰山下的LTE承載需求

　　對應LTE的部署，IP化承載改造與高帶寬的提供僅僅是承載網(wǎng)絡(luò )建設冰山上的可見(jiàn)部分，潛藏在冰山下的LTE承載需求，往往會(huì )被運營(yíng)商所忽視。

　　MBB覆蓋多層化需要任意媒介協(xié)同接入承載

　　以前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )主要解決的是廣覆蓋問(wèn)題，所以采用宏基站部署，后來(lái)為解決語(yǔ)音業(yè)務(wù)的室內覆蓋，增加微基站部署，發(fā)展到MBB時(shí)代，特別是在熱點(diǎn)地區，需要提供更大的容量和更多的數據業(yè)務(wù)，引入Femto和Pico基站，同時(shí)用WiFi卸載的方式分流移動(dòng)數據業(yè)務(wù)。

　　從網(wǎng)絡(luò )架構上來(lái)看，基站覆蓋逐漸呈現層次化趨勢，在保證帶寬的同時(shí)達到最優(yōu)的覆蓋效果。語(yǔ)音時(shí)代流量模型比較單一，通過(guò)布放宏基站就可以基本實(shí)現廣泛覆蓋；但MBB階段數據業(yè)務(wù)占主導，流量模型日趨多樣化。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的接入部署為了應對多樣的數據接入要求，覆蓋方式以多層覆蓋來(lái)滿(mǎn)足不同場(chǎng)景的帶寬接入要求。

　　從移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )來(lái)看，移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )需要滿(mǎn)足移動(dòng)不同部署場(chǎng)景多層覆蓋的要求。如由于移動(dòng)基站部署位置不同，帶來(lái)承載資源的限制。這些不同部署場(chǎng)景的傳輸要求，要求移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)絡(luò )具有任意媒介接入能力。只有充分利用各種接入媒介，才能夠有效的整合盡可能多的物理資源，縮短市場(chǎng)響應時(shí)間。

　　銅纜、微波還是光纖、甚至是PON都有可能用來(lái)支持基站接入，它們的帶寬特性、質(zhì)量特性有所不同，應合理進(jìn)行綜合利用。以往這些技術(shù)分屬于不同領(lǐng)域，由不同廠(chǎng)家提供不同的設備，整合成本很高。這就要求移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )能夠協(xié)同任意媒介，將多種接入承載技術(shù)整合到一個(gè)解決方案中，以充分解決運營(yíng)商站點(diǎn)資源獲取的問(wèn)題，縮短海量基站部署時(shí)間，有效降低網(wǎng)絡(luò )建設和維護成本。

　　LTE/SAE扁平化架構需要引入動(dòng)態(tài)三層組網(wǎng)能力

　　3GPP定義的LTE網(wǎng)絡(luò )架構結構變得扁平化，無(wú)線(xiàn)RNC/BSC 消失，只有eNodeB?？刂泼媸褂肕ME進(jìn)行處理，用戶(hù)面使用SGW和PGW進(jìn)行處理。相比GSM和UMTS，在邏輯接口上定義了S1/X2邏輯接口。eNB之間底層采用IP傳輸，在邏輯上通過(guò)X2接口互相連接。相鄰eNodeB使用X2邏輯接口進(jìn)行手機切換的控制和用戶(hù)緩存數據的傳送。這樣的設計，主要用于支持UE 在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )內的移動(dòng)性，保證用戶(hù)的無(wú)縫切換。

　　LTE網(wǎng)絡(luò )的這些特點(diǎn)促使承載網(wǎng)絡(luò )要有更強的承載能力。相比2G/3G的移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )，需要移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )從單純的點(diǎn)到點(diǎn)管道型網(wǎng)絡(luò )，向點(diǎn)到多點(diǎn)/多點(diǎn)到多點(diǎn)的承載網(wǎng)絡(luò )發(fā)展。同時(shí)在進(jìn)行移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )的部署時(shí)，需要考慮幾個(gè)因素：

　　LTE要求基站間X2邏輯連接，移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )需滿(mǎn)足partially-mesh的邏輯連通性

　　2G/3G的基站會(huì )長(cháng)期存在，承載網(wǎng)絡(luò )需要滿(mǎn)足2G/3G/LTE共承載的需求

　　從GSM到UMTS基站大約會(huì )增加3～5倍；從UMTS到LTE基站又增加了3～5倍，海量的基站和基站歸屬的調整都需要在移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )建筑中進(jìn)行考慮。

　　考慮這些建網(wǎng)因素，移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )的組網(wǎng)具有以下功能：

　　移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )能夠支持L2/L3 VPN點(diǎn)到多點(diǎn)、多點(diǎn)到多點(diǎn)的能力，滿(mǎn)足LTE X2邏輯連接的連通性需求

　　需具備PWE3能力進(jìn)行傳統TDM/ATM的承載

　　在具備可靜態(tài)組網(wǎng)能力的同事提供向動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的演進(jìn)能力

　　傳統移動(dòng)承載網(wǎng)路經(jīng)等是預先配置好的，調度不夠靈活，效率和安全性都比較低。隨著(zhù)HSPA/LTE等高速數據接入的移動(dòng)基站、室內/熱點(diǎn)基站的海量部署，基站需要定期進(jìn)行歸屬調整，以完成移動(dòng)容量負載均衡調整和異地冗余備份。在匯聚/城域核心采用動(dòng)態(tài)路由型組網(wǎng)可以充分發(fā)揮IP網(wǎng)靈活性，實(shí)現帶寬的彈性共享，提高效率。同時(shí)，引入動(dòng)態(tài)路由組網(wǎng)可以簡(jiǎn)便的滿(mǎn)足LTE組網(wǎng)中X2邏輯接口的連通性。運營(yíng)商應當根據自身的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)、LTE部署計劃，在接入、匯聚或者城域核心引入動(dòng)態(tài)的三層組網(wǎng)。
業(yè)務(wù)種類(lèi)的增多需要支持端到端差異化QoS保證

　　相比2G/3G, LTE部署中業(yè)務(wù)的種類(lèi)更多。為了提供更好的用戶(hù)體驗，3GPP在業(yè)務(wù)的QoS要求進(jìn)行了定義。從業(yè)務(wù)QoS分解移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )的QoS指標上，需要滿(mǎn)足移動(dòng)業(yè)務(wù)對時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率、誤碼率等質(zhì)量參數的嚴格要求。

　　這就要求移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )能夠對不同部署場(chǎng)景下的基站，基站內業(yè)務(wù)等進(jìn)行差異化的QoS控制。而且在E2E的移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )中，包含接入、匯聚、城域核心網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行E2E QoS控制。多基站、多業(yè)務(wù)的多層QoS保證驅動(dòng)移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )提供H-QoS保證能力。

　　LTE同步要求承載網(wǎng)絡(luò )提供全面時(shí)鐘傳送方案

　　在LTE場(chǎng)景下同步分為FDD與TDD，不同制式的LTE對時(shí)鐘的要求不一樣。TDD制式的LTE在需要頻率同步的同時(shí)，也需要時(shí)間同步。FDD制式的LTE僅需要頻率同步，但根據未來(lái)需要部署的業(yè)務(wù)和技術(shù)，如eMBMS -增強型多媒體廣播多播業(yè)務(wù)、COMP等，也會(huì )需要時(shí)間同步。

　　目前，業(yè)界基于分組網(wǎng)絡(luò )的時(shí)鐘同步主流技術(shù)包括IEEE 1588v2、同步以太，ACR，ATR, NTR和差分時(shí)鐘技術(shù)?？紤]不同媒介與不同的組網(wǎng)形式，要求移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )解決方案完善支持上述主流技術(shù)，提供端到端高精度分組時(shí)鐘能力，滿(mǎn)足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )需求。

　　IP化下安全威脅對承載網(wǎng)絡(luò )安全要求

　　LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的部署帶來(lái)100Mbps的用戶(hù)接入，承載網(wǎng)IP化帶來(lái)靈活高效的傳送同時(shí)也帶來(lái)安全的威脅。安全問(wèn)題需要從以下幾個(gè)方面重點(diǎn)考慮：

　　基站IP化使得非大眾化的TDM/ATM E1接口，轉變?yōu)榇蟊娀腇E/GE接口

　　移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )多層部署難以保證基站物理安全，惡意人員容易破壞移動(dòng)和承載網(wǎng)絡(luò )

　　LTE架構的扁平化導致原基站控制器的空口終結功能下移到eNB，用戶(hù)數據若不進(jìn)行加密容易被惡意人員查看或者篡改

　　IP化的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )與承載網(wǎng)絡(luò )，IP數據的安全性，無(wú)論在自建的承載網(wǎng)絡(luò )還是租用第三方網(wǎng)絡(luò )，都不能保證數據的機密性與完整性

　　3GPP綜合考慮各種威脅，定義運營(yíng)商可在eNB與S-GW/MME之間使用IPSec Tunnel保證數據的機密性與完整性。IPSec Tunnel在eNB中直接啟用，保證移動(dòng)數據在第一個(gè)接入點(diǎn)的安全；而后在移動(dòng)承載網(wǎng)匯聚/核心側終結，保證端到端的數據安全。這就要求移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )即要支持IPSec網(wǎng)關(guān)功能，還要在接入的承載設備上有防止非法接入的能力，如802.1x等安全機制。

　　海量基站的部署對IP運維提出更高要求

　　移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )運維，主要由海量站點(diǎn)的安裝和升級、端到端業(yè)務(wù)配置、網(wǎng)絡(luò )故障定位組成?；A網(wǎng)絡(luò )從TDM向IP轉型之后，舊有的運維方式發(fā)生了變更，網(wǎng)絡(luò )故障定位占了整個(gè)OPEX的一半。如何對IP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行故障定位是決定能否有效降低IP網(wǎng)絡(luò )OPEX的關(guān)鍵能力。

　　目前比較領(lǐng)先的IP故障定位工具，可對IP業(yè)務(wù)進(jìn)行逐跳故障定位和定界，效率已能媲美TDM網(wǎng)絡(luò )。最新技術(shù)在故障呈現手法上采用GUI優(yōu)化用戶(hù)界面，一改傳統的命令行模式，可提供物理連接拓撲、邏輯連接拓撲、業(yè)務(wù)連接拓撲等多層次的IP網(wǎng)絡(luò )可視化能力，讓故障定位清晰的呈現在用戶(hù)面前，故障定位時(shí)間節省95%以上。

　　全球范圍來(lái)看，LTE商用在即，移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò )的建設需求已經(jīng)提上各大綜合運營(yíng)商的日程，LTE承載網(wǎng)絡(luò )建設需要在網(wǎng)絡(luò )現狀基礎上考慮網(wǎng)絡(luò )長(cháng)期發(fā)展需求。LTE承載網(wǎng)絡(luò )的IP化已經(jīng)成為必然，在IP化和大帶寬的需求外還需要考慮諸如組網(wǎng)、同步、安全等方面的要求，IP RAN將成為L(cháng)TE發(fā)展的基石。