IP RAN構(gòu)筑LTE發(fā)展基石

　　由于移動(dòng)智能終端的成熟、HSPA的規(guī)模商用和無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資費(fèi)的下降，移動(dòng)對(duì)固定業(yè)務(wù)的替代也從語音蔓延到寬帶領(lǐng)域，現(xiàn)在是全球無線寬帶市場(chǎng)的快速發(fā)展期。無線寬帶的快速發(fā)展加劇了運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)，也加速了LTE的商用節(jié)奏。分析認(rèn)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(guī)模商用。

　　MBB（移動(dòng)寬帶）從技術(shù)上可以分為傳統(tǒng)式、跳躍式、替換式與中國(guó)特定式四類技術(shù)演進(jìn)路線，最終都會(huì)使用LTE無線技術(shù)進(jìn)行MBB部署。從承載網(wǎng)絡(luò)的容量上看，無線接入容量要求隨著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(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的規(guī)劃，必須考慮3~5年。移動(dòng)寬帶是全球運(yùn)營(yíng)商發(fā)展的主旋律，寬帶化過程中運(yùn)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(hù)成本、支持大帶寬的網(wǎng)絡(luò)承載解決方案，以滿足LTE部署建設(shè)的承載要求，確保運(yùn)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，冰山上的可見需求

　　Ovum最新分析認(rèn)為，“預(yù)計(jì)到2012年，全球手機(jī)用戶總數(shù)將達(dá)到49.9億”。從目前的第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)向第三代和第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展是必然的趨勢(shì)。移動(dòng)終端用戶對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求日益強(qiáng)烈，運(yùn)營(yíng)商也希望能提供更多的移動(dòng)話音之外的增值服務(wù)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)成為未來移動(dòng)網(wǎng)發(fā)展的主流。沃達(dá)豐研究指出，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)承載帶來巨大帶寬沖擊。

　　向移動(dòng)用戶提供多媒體業(yè)務(wù)，將是未來十年內(nèi)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(qiáng)，為多種移動(dòng)應(yīng)用的發(fā)展開辟了廣闊空間。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在iPhone等智能手機(jī)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(jī)的15％比例。手機(jī)電視等業(yè)務(wù)的開通，用戶帶寬需求急劇增加，HSDPA下行帶寬峰值從2006年3.6M增加到現(xiàn)在14.4M，租用E1從2條增加到16條。預(yù)計(jì)LTE時(shí)代手機(jī)的帶寬能夠達(dá)到100M，單eNB的承載帶寬需求將達(dá)450M，承載網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求將大大增加。

　　隨著無線技術(shù)的快速發(fā)展，全球范圍內(nèi)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的應(yīng)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的部署帶來了巨大的帶寬需求，由此將引發(fā)在無線接入層擴(kuò)建更多的線纜或微波連接。與此同時(shí)，與話音相比，在現(xiàn)行資費(fèi)體系下，這些消耗大量帶寬的數(shù)據(jù)流量所帶來的收入?yún)s處于較低的水平，與高額的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及維護(hù)成本不相適應(yīng)。因此，隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所占比重的逐漸增加，網(wǎng)絡(luò)投入與運(yùn)營(yíng)收入之間的矛盾已成為運(yùn)營(yíng)商所面臨的越來越緊迫的問題。

　　當(dāng)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(gòu)建的。SDH的高可靠性、高穩(wěn)定性、易于管理維護(hù)等特點(diǎn)，是移動(dòng)傳送網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要的優(yōu)勢(shì)。然而，對(duì)于移動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送，SDH傳送網(wǎng)存在帶寬利用率低下、擴(kuò)展困難、配置不夠靈活等弊端。IP承載的成熟應(yīng)用成為驅(qū)動(dòng)傳送網(wǎng)分組化的重要因素。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商因此紛紛尋求建設(shè)面向IP的傳送網(wǎng)，以應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的壓力。

　　眾多潛藏在冰山下的LTE承載需求

　　對(duì)應(yīng)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(shè)冰山上的可見部分，潛藏在冰山下的LTE承載需求，往往會(huì)被運(yùn)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題，所以采用宏基站部署，后來為解決語音業(yè)務(wù)的室內(nèi)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(qū)，需要提供更大的容量和更多的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

　　從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上來看，基站覆蓋逐漸呈現(xiàn)層次化趨勢(shì)，在保證帶寬的同時(shí)達(dá)到最優(yōu)的覆蓋效果。語音時(shí)代流量模型比較單一，通過布放宏基站就可以基本實(shí)現(xiàn)廣泛覆蓋；但MBB階段數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占主導(dǎo)，流量模型日趨多樣化。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的接入部署為了應(yīng)對(duì)多樣的數(shù)據(jù)接入要求，覆蓋方式以多層覆蓋來滿足不同場(chǎng)景的帶寬接入要求。

　　從移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)來看，移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)需要滿足移動(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(yīng)時(shí)間。

　　銅纜、微波還是光纖、甚至是PON都有可能用來支持基站接入，它們的帶寬特性、質(zhì)量特性有所不同，應(yīng)合理進(jìn)行綜合利用。以往這些技術(shù)分屬于不同領(lǐng)域，由不同廠家提供不同的設(shè)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(yùn)營(yíng)商站點(diǎn)資源獲取的問題，縮短海量基站部署時(shí)間，有效降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本。

　　LTE/SAE扁平化架構(gòu)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(gòu)結(jié)構(gòu)變得扁平化，無線RNC/BSC 消失，只有eNodeB?？刂泼媸褂肕ME進(jìn)行處理，用戶面使用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X2接口互相連接。相鄰eNodeB使用X2邏輯接口進(jìn)行手機(jī)切換的控制和用戶緩存數(shù)據(jù)的傳送。這樣的設(shè)計(jì)，主要用于支持UE 在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動(dòng)性，保證用戶的無縫切換。

　　LTE網(wǎng)絡(luò)的這些特點(diǎn)促使承載網(wǎng)絡(luò)要有更強(qiáng)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)需滿足partially-mesh的邏輯連通性

　　2G/3G的基站會(huì)長(zhǎng)期存在，承載網(wǎng)絡(luò)需要滿足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(diào)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，滿足LTE X2邏輯連接的連通性需求

　　需具備PWE3能力進(jìn)行傳統(tǒng)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(tǒng)移動(dòng)承載網(wǎng)路經(jīng)等是預(yù)先配置好的，調(diào)度不夠靈活，效率和安全性都比較低。隨著HSPA/LTE等高速數(shù)據(jù)接入的移動(dòng)基站、室內(nèi)/熱點(diǎn)基站的海量部署，基站需要定期進(jìn)行歸屬調(diào)整，以完成移動(dòng)容量負(fù)載均衡調(diào)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(xiàn)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)便的滿足LTE組網(wǎng)中X2邏輯接口的連通性。運(yùn)營(yíng)商應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、LTE部署計(jì)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)的種類更多。為了提供更好的用戶體驗(yàn)，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(biāo)上，需要滿足移動(dòng)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率、誤碼率等質(zhì)量參數(shù)的嚴(yán)格要求。

　　這就要求移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)Σ煌渴饒?chǎng)景下的基站，基站內(nèi)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(qū)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(duì)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(jù)未來需要部署的業(yè)務(wù)和技術(shù)，如eMBMS -增強(qiáng)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，滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求。

　　IP化下安全威脅對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)安全要求

　　LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的部署帶來100Mbps的用戶接入，承載網(wǎng)IP化帶來靈活高效的傳送同時(shí)也帶來安全的威脅。安全問題需要從以下幾個(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(zhuǎn)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(gòu)的扁平化導(dǎo)致原基站控制器的空口終結(jié)功能下移到eNB，用戶數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的安全性，無論在自建的承載網(wǎng)絡(luò)還是租用第三方網(wǎng)絡(luò)，都不能保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性與完整性

　　3GPP綜合考慮各種威脅，定義運(yùn)營(yíng)商可在eNB與S-GW/MME之間使用IPSec Tunnel保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性與完整性。IPSec Tunnel在eNB中直接啟用，保證移動(dòng)數(shù)據(jù)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(cè)終結(jié)，保證端到端的數(shù)據(jù)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(shè)備上有防止非法接入的能力，如802.1x等安全機(jī)制。

　　海量基站的部署對(duì)IP運(yùn)維提出更高要求

　　移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維，主要由海量站點(diǎn)的安裝和升級(jí)、端到端業(yè)務(wù)配置、網(wǎng)絡(luò)故障定位組成?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)從TDM向IP轉(zhuǎn)型之后，舊有的運(yùn)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(duì)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(duì)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(xiàn)手法上采用GUI優(yōu)化用戶界面，一改傳統(tǒng)的命令行模式，可提供物理連接拓?fù)?、邏輯連接拓?fù)?、業(yè)務(wù)連接拓?fù)涞榷鄬哟蔚腎P網(wǎng)絡(luò)可視化能力，讓故障定位清晰的呈現(xiàn)在用戶面前，故障定位時(shí)間節(jié)省95%以上。

　　全球范圍來看，LTE商用在即，移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求已經(jīng)提上各大綜合運(yùn)營(yíng)商的日程，LTE承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要在網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上考慮網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)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(zhǎng)TE發(fā)展的基石。