面向TD-LTE的城域传送网核心层组网探讨

（中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，合肥 230041）

LTE是我国拥有自主知识产权的TD-SCDMA后续演进技术。相比于TD-SCDMA，TD-LTE在系统性能上有了跨越式提升，能够为用户提供更加丰富的移动业务。对于承载TD-LTE的传送网核心层，中国移动已明确将采用L3 VPN PTN进行组网建设。但鉴于各地网络规模、维护力量、核心网元局址设置、城域传送网架构的不同，城域传送网核心层的具体实施方案还有许多值得探讨的问题。

1 TD-LTE对城域传送网核心层的需求分析

1.1 网络架构扁平化，引入X2和S1-flex接口，要求城域核心层更灵活

TD-LTE网络架构主要由eNode B和接入网关aGW两部分构成，趋于扁平化。eNode B除具有原Node B功能外，还承担了RNC的大部分功能，为了保证用户终端在不同eNode B之间漫游时，用户数据可以直接在eNode B之间直接进行交换，降低转发时延，TD-LTE增加了X2接口，X2接口为相邻eNode B之间的接口。X2接口的出现，要求城域传送网除了满足自下而上集中型业务的流向需求之外，还必须具备一定程度上横向流量的疏导能力（X2接口带宽一般为整个RAN带宽的3%左右）。虽然X2接口是相邻eNode B之间的接口，但从传送网组网角度出发，X2电路实际上是需要经过汇聚层、核心层来调度，而非只涉及接入层。

S1是eNode B和MME/SGW之间的接口。在TD-LTE网络中，由于引入了SGW-Pool和MMEPool功能，对S1接口提出了Flex的要求，要求eNode B和MME/SGW之间创建多条S1连接并采用多归方式，从而使eNode B可以同时归属于多个不同的MME、SGW，与多个MME、SGW建立连接，实现无线网络负载分担、容灾备份的目的，进一步提高网络的利用率和可靠性。S1-Flex接口的出现，要求城域传送网核心层具有灵活的业务调度能力和数据交换功能，能够根据eNode B归属的改变动态调整电路的局向。

由此可见，不论是X2还是S1接口，都要求城域传送网核心层更加灵活。

1.2 核心层TD-LTE传输带宽需求

根据TD-LTE基站各小区的空口带宽，再考虑75%的传输封装效率，可以计算出各种不同站型对接入层传输带宽的要求，具体如表1所示。

表1 各种TD-LTE站型的接入层传输带宽需求(Mbit/s)

按照平均带宽进行接入层带宽规划。由于TD-LTE主要承载的是数据业务，数据业务可以进行统计复用，因此对PTN网络引入带宽收敛方案。如果接入、汇聚和核心层分别按照100%:75%:50%的收敛比进行考虑，则表1中的各站型对传输各层面的平均带宽需求如表2所示。

表2 各种TD-LTE站型对传输各层面的平均带宽需求(Mbit/s)

核心层按照50%进行带宽收敛的合理性，可以从交换专业那里得到进一步验证：以S111基站为例，交换专业预测基站每个载频可附着的终端为200个，每个终端的平均带宽为500 kbit/s，终端的业务并发率为10%，所以S111基站的平均带宽为30 Mbit/s。由此可见，这一结果与城域传送网核心层规划40 Mbit/s带宽的结论是吻合的。

2 TD-LTE核心网设置方案

各省统一部署TD-LTE核心网，核心网元MME和SGW的设置有两种不同方案：

方案1：MME/SGW集中设置在省中心；

方案2：MME/SGW分散设置在各地市。

方案1中需要省干承载的是eNode B与MME/SGW之间的S1电路，方案2中需要省干承载的是MME/SGW与CMNET省网出口间的Gi电路，两种方案需占用省干长途传输资源相当。但方案2分散设置增加了网元数量，降低了利用率，因此现阶段推荐采用方案1。

尽管上述各省集中设置核心网元的方案可能在大规模建设后会有所改变，但在建网初期会按照TD-LTE核心网元集中设置进行部署。

3 城域传送网核心层组网方案

根据城市类别、传送网架构、核心网元局址设置不同，可大致将城市分为以下几种场景，如表3所示。

表3 城市场景分类

3.1 小型非省会城市核心层组网方案

小型城市均非省会城市，核心层组网需要考虑城域传送网和省干两部分。核心层组网方案如图1所示，其中图(a)为最简化结构，与接入汇聚层相连的一对L3 PTN同时承担L2/L3桥接和L3交换的功能，而图(b)则将这两个功能分摊到2对L3 PTN上。

考虑到城域传送网PTN有可能与省干PTN异厂家，所以城域传送网核心层PTN与省干PTN之间采用UNI接口，终结L3 VPN。

3.2 大中型非省会城市核心层组网方案

因为大中型非省会城市的城域传送网按照分区汇聚的原则组建，所以跨汇聚区的X2电路需要通过L3 PTN核心层调度，同时S1电路需要通过省干调度，如图2所示，其中核心机房A和核心机房B的L3 PTN设置与小型非省会城市一致。由此可见，大中型非省会城市核心层组网方案是小型非省会城市核心层组网方案的升级版，当图1中小型非省会城市的网络规模逐步扩大、核心机房逐步增多时，只需在所有核心机房之间组建L3 PTN核心层，即可平滑演进到图2的结构。

3.3 省会城市核心层组网方案

省会城市核心层组网方案如图3所示，多个核心机房之间通过IP over OTN的方式建立高速的网状连接，在设置了SGW/MME核心网元的核心机房，通过PTN-TM与之相连。为示意方便，图中各核心机房的核心层PTN和PTNTM只体现一对，但根据网络的复杂情况以及TD-LTE基站规模，也可同时建设几对进行负荷分摊。

在图3中，多个核心机房之间组建的L3 PTN核心层是相对稳定的结构，它受核心网元设置局址变化的影响较小。当核心网元局址发生变化时，只需在核心机房新建若干对PTN-TM；当eNode B与SGW/MME的归属发生变化时，也只需对核心层PTN的地址配置进行修改，而不用改变整个核心层组网结构。

这种稳定的结构还有利于下层的汇聚、接入层的网络组织，因此城域传送网可以按照自身的规律和原则进行组建，而不用过多考虑核心网元在哪里，eNode B与SGW/MME的归属会不会变。

图1 小型非省会城市核心层组网示意图

图2 大中型非省会城市核心层组网示意图

图3 省会城市核心层组网示意图

4 结束语

城域传送网作为各类业务的统一承载平台，其结构应相对稳定，并且能够根据后期业务发展实现平滑演进。在TD-LTE网络建设之前，各地已经建成了较为完备的城域传送网PTN网络，为了满足TD-LTE对传送网的新要求，需要对城域传送网核心层PTN启用L3功能，对核心层组网结构进行优化，而汇聚、接入层的组网结构基本维持不变。本文通过对不同场景下，面向TD-LTE的城域传送网核心层组网方案的探讨，希望可以对即将大规模展开的TD-LTE传送网建设有一定参考作用。

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