LTE组网与PTN技术

张克刚

【摘要】 随着移动用户对数据流量的巨大需求以及LTE的建設，现网中的SDH网络已经很难满足其需求，因此需要对现网进行扩容升级。PTN网络采用分组技术可以提供大容量的传输网络从而支持LTE网络的组建。

【关键词】 LTE网络 L3 PTN 组网原则

LTE作为4G移动技术在为用户提供高速率接入和丰富业务应用的同时，对传输承载网络的组网和业务传送入如：新布接入传输节点（布点）、扩容网络带宽容量（容量）、解决LTE核心网元集中化部署，大面积、长距离的LTE基站业务的回传（组网、技术）、构建业务分类管理和QoS质量保障策略和支撑手段（管理、手段）提出了更新、更高的要求。PTN是基于全IP化分组内核的新一代传送网技术，继承了SDH端到端连接、高性能、高可靠、易部署、好维护的传送特性，具有良好的网络管理能力；多业务承载平台和强大的QoS管理机制为全业务发展提供了高效可靠的保证；高精度时间同步技术提供地面传送能力，摆脱了对GPS的依赖，提高网络安全性；PTN分层的网络体系架构，能够很好地契合中国移动网络和业务发展的需求。

一、LTE及PTN基本原理

LTE网络架构主要由无线侧和核心网侧两部分构成：（1）无线侧eNodeB除具有原NodeB功能外，还承担了RNC的大部分功能；（2）核心网侧主要包括4种功能实体：MME（Mobility Management Entity，移动管理实体）、S-GW（Serving Gateway，服务网关）、P-GW（PDN Gateway，分组数据网网关）和HSS（Home Subscriber Server 归属签约用户服务器）。

LTE RAN的主要连接接口包括：（1）相邻eNodeB之间的接口-X2接口；（2）每个eNodeB与核心网元之间接口-S1接口，引入S1-Flex功能与多个MME/SGW相连。

TD-LTE的无线回传网（RAN）需要解决LTE基站与多个核心网元（SGW/MME）S1接口业务和信令互联，同时疏导LTE基站间的X2接口流量。为满足LTE建设所带来的流量需求，基于现网状况采用PTN网络进行组网。

PTN网络是IP/MPLS、以太网和传送网三种技术相结合的产物，具有以下技术特点： （1）基于全IP分组内核； （2）采用优化的面向连接的增强以太网、IP/MPLS传送技术，通过PWE3仿真适配多业务承载，包括以太网帧、MPLS（IP）、ATM、PDH、FR（Frame Relay）等； （3）为L3（Layer3）/L2（Layer2）乃至L1（Layer1）用户提供符合IP流量特征而优化的传送层服务，可以构建在各种光网络/L1/以太网物理层之上； （4）具有电信级的OAM能力和完善的QoS保障能力。

PTN解决LTE的相关需求：

S1接口承载需求：S1-flex实现eNB和pool中的多个MMEs and SGWs连接；引入IP路由转发功能方便完成不同基站到不同SGW的灵活转发。

X2接口承载需求：eNB通过X2接口和相临的eNBs的信令转发，需引入L3灵活转发功能，以避免相邻基站之间因X2连接而产生的N平方连接问题。

灵活调度运维需求：引入L3功能方便基站归属调整、减少开通工作量、降低基站维护工作量等。如果在核心、汇聚、接入层都引入L3功能，一方面网络改造量大、投资成本高，另一方面还会导致网络复杂，无法发挥MPLS-TP的管理维护优势。仅在核心层引入L3功能，汇聚接入层仍保持L2 VPN，既发挥MPLS-TP的优势又有L3灵活转发的优点。

在核心层引入L3 PTN方案：PTN的汇聚层和接入层设备不变，在核心层PTN设备引入L3功能，由PTN设备完成S1和X2横向流量转发。

L3 PTN的技术特征如表1所示。

表1 L3 PTN技术特征

二、LTE传输网组网原则

相较于GSM或者TD-SCDMA，LTE的站点密度和单个基站的带宽需求均成倍增加，如何“充分利用传输现网资源，合理补网、扩容建设”满足LTE网络建设要求，是传输网络规划建设面临的重大挑战。

如何从“传输技术上和组网上”解决“点到多点”的LTE基站业务转发和长距离、大容量跨城域基站业务回传是传输组网面临的重大挑战。 如何从“传输技术上、业务管理策略上和网管支撑手段上”解决LTE对业务的分类管理和质量保障，是传输网络高效支撑LTE业务运营面临的重大挑战。

2.1接入环建设原则

1）接入环按照80%利用率计算，统计环上LTE、TD、2G、专线各类业务带宽需求 ；2）LTE站点绝大多数可共址站点，新增接入设备和光缆较少；主要以扩容为主；3）需求为2*GE的，通过拆环方式实现LTE基站接入；4）需求为3*GE及以上的，通过环升级到10GE方式解决LTE基站接入 ；5）在城区，PTN接入环应以单层环或环带链结构为主，单个GE接入环接入的基站站址数建议为6-8个。

TD-LTE基站接入环扩容调整可采用两种方案：

1）跳点组环：保持原有结构不变，通过多用一对纤芯，跳点组环。主要用于有剩余纤芯的场景； 2）裂环组环：充分利用主干接入光缆重新组环或按照主干接入光缆规划新建光缆，减少环上节点连通组环。主要用于无剩余纤芯的场景。

2.2汇聚环建设原则

1）汇聚层按照80%利用率，统计2G/TD/LTE/专线带宽需求，全部业务按照75%收敛估算； 2）汇聚环节点数为3-5个的环，需要2-3个10GE通道，通过现有汇聚环扩容1个10GE通道； 3）汇聚环节点数为6-8个的环，需要4个10GE通道，通过部署汇聚层OTN实现承载；4）LTE基站业务回传传输网应首选利用已建PTN网络接入，容量不足升级改造；不具备PTN接入网的LTE基站，应新建PTN网络；5）现阶段，PTN系统建设应以GE 接入环为主，不建议规模引入10GE接入环；面向TD-LTE、重点集团客户等需求，应优先通过调整接入环节点数量满足带宽需求； 6）汇聚环的节点数量（不包括核心节点）建议控制在4-6个。

2.3网络保护

1）PTN汇聚环、接入环应采用双挂结构，并对所有电路配置1：1或1+1保护； 2）对于PTN与业务节点之间的保护： 3）核心层基站业务落地节点应采用基于手工捆绑或静态捆绑方式的LAG保护； 4）在单厂家组网情况下可按需引入双归保护机制实现对核心节点保护； 5）为提升网络抗多点失效能力，在单厂家组网情况下可逐步引入环网保护。

三、总结

PTN是基于全IP化分组内核的新一代传送网技术，继承了SDH端到端连接、高性能、高可靠、易部署、好维护的传送特性，具有良好的网络管理能力，PTN分层的网络体系架构，能够很好地契合中国移动网络和业务发展的需求。利用PTN组网从而更好的支持LTE的组网建设，促进LTE的加快推广应用。

参 考 文 献

[1] 徐荣. 移动基站回传：MSTP将向PTN演进.通信产业报 2008.12.08

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[4] 余少华. 城域网多业务传送理论与技术 人民邮电出版社 2004.1

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