基于分組承載網(wǎng)的LTE業(yè)務需求分析
摘要:在LTE網(wǎng)絡的演進過程中,網(wǎng)絡的扁平化和諸多新型接口的出現(xiàn)對底層承載技術提出了新的需求,本文主要從三層業(yè)務承載能力、基站帶寬、時延抖動等幾個方面分析了LTE網(wǎng)絡對于分組承載網(wǎng)的要求。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/154821.htm1、前言
隨著全球3G技術的大規(guī)模商用部署,特別是增強型3G技術HSPA/HSPA+的普及和推廣,大大的推動了移動多媒體業(yè)務和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。用戶對移動數(shù)據(jù)業(yè)務需求的劇烈增加,直接導致了3G網(wǎng)絡容量以及業(yè)務承載壓力的猛增。為此,大部分運營商和3GPP開始全力推動下一代新一代寬帶無線技術LTE的發(fā)展。
在LTE的推動過程中,承載網(wǎng)作為電信網(wǎng)的基礎,其規(guī)劃和建設應該優(yōu)先于業(yè)務的發(fā)展和演進。承載網(wǎng)的分組化是未來網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢,另一方面,移動業(yè)務的需求變化也決定了網(wǎng)絡的演進方式。本文將對基于分組承載網(wǎng)的LTE業(yè)務需求進行分析。
2、LTE網(wǎng)絡承載要求
LTE的網(wǎng)絡演進對于分組承載網(wǎng)提出了更高的要求,網(wǎng)絡扁平化、X2接口的引入、S1接口的多樣性均提出了不同的承載需求。在LTE環(huán)境下,無線網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結構模型如圖1所示。與傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡相比,LTE網(wǎng)絡結構更加扁平化、網(wǎng)絡結構功能也更加復雜。
圖1. LTE網(wǎng)絡架構圖
在LTE網(wǎng)絡環(huán)境下,出現(xiàn)了三個新型的結構分別為:
1) S1接口:連接eUTRAN和ePC之間的接口,具有較強的開放性,負責用戶UE的高清視頻點播、高清視頻監(jiān)控、實時RGB在線游戲、音樂下載和移動電視、高速上網(wǎng)等用戶業(yè)務的連接承載。移動網(wǎng)絡運營商可以根據(jù)需要,采用不同廠家設備構架eUTRAn和ePC,從而提高了LTE網(wǎng)絡的靈活性。為了支持網(wǎng)絡冗余和跨網(wǎng)元間的流量負載分擔,每一個eNode可以通過S1接口與不同S-GW或者PDN-GW相連。
2) X2接口:實現(xiàn)eNode基站之間的互聯(lián)互通,X2接口的引入可以進一步激發(fā)LTE設備制造商的競爭,用戶在不同基站之間的切換更加頻繁,網(wǎng)絡的可擴展性和可升級性能力大大增強。為了保證不同基站之間的互通,X2接口需要引入三層路由功能,從而實現(xiàn)在基站群之間基于IP地址的尋址和路由。當UE設備處于激活模式下,X2接口可以支持LTE無線系統(tǒng)內(nèi)部的移動性,具體包括:源eNode到目的eNode之間的上下報文傳遞;源eNode到目的eNode之間用戶平面隧道的控制;不同eNode之間的切換;上行負載管理;一般管理和錯誤處理功能。
3) LTE-Uu接口:eUTRAN和UE之間的無線接口,Uu是UE設備接入到系統(tǒng)的固定部分的接口,是eUTRAN中最為重要的接口之一,但由于不涉及到底層承載方面的需求,對于分組承載的影響不大。
總體來說,X2接口,定位于改善用戶跨基站移動切換時的體驗。當切換完成后,業(yè)務還是要經(jīng)過S1進行傳輸。由于切換只發(fā)生在相鄰基站之間,因此在X2接口設計上,主流運營商明確要求僅允許相鄰基站之間存在邏輯連接,而非相鄰基站不允許互通。從避免一個基站故障擴散到其他基站的角度考慮,避免所有基站全MESH互通也是合理的。
與傳統(tǒng)3G/B3G相比,LTE是一個全新的網(wǎng)絡結構,網(wǎng)絡的扁平化和諸多新型接口的出現(xiàn)對底層承載技術提出了新的需求,主要從業(yè)務承載、基站帶寬、時延抖動、時間同步等幾個方面對分組承載網(wǎng)絡有著新的要求。
3、業(yè)務承載能力分析
傳統(tǒng)3G/B3G網(wǎng)絡基本上需要底層承載網(wǎng)提供二層能力即可,即通過基于MAC地址的轉發(fā)就可以滿足上層移動網(wǎng)絡業(yè)務回傳的需要。從NodeB到RNC之間,通過某種特定的承載技術,配置一條二層交換通道,實現(xiàn)基站業(yè)務的回傳,如果采用MSTP技術,直接通過VC交換,采用剛性管道方式。
但在LTE網(wǎng)絡中,S1和X2接口的引入對于底層承載提出了三層交換的需求,單純的傳統(tǒng)基于MAC地址轉發(fā)的二層交換能力無法滿足S1/X2接口的多樣性,即無法實現(xiàn)eNode與多個S-GW和P-GW之間的互通以及多個eNode基站之間的互通。
具體來說,LTE網(wǎng)絡對于三層交換能力的需求主要體現(xiàn)在:
1)需求1:多個eNode基站之間通過X2接口進行互通
X2接口的引入是LTE網(wǎng)絡一大特色之一,但為了保證在多個基站之間的靈活切換,在基站池中,需要將每一個eNode基站看做一個帶有獨立IP地址的物理通訊單元,X2接口之間的業(yè)務流需要采用三層路由轉發(fā)功能,實現(xiàn)在不同eNode基站之間的路由功能,從而提高整個eNode基站池的靈活性。
在城域網(wǎng)層面,不同eNode基站需要通過接入環(huán)接入到承載網(wǎng)中,從理論上分析,為了實現(xiàn)X2接口的傳輸,接入環(huán)上的傳輸設備需要支持三層功能,這是最為簡單易行的組網(wǎng)方案,但成為較為昂貴,并不是最佳選擇。
圖2. LTE網(wǎng)絡中S1和X2接口示意圖
雖然X2接口在LTE網(wǎng)絡環(huán)境中很重要,但其對于三層路由功能的緊迫性并不是非常明顯,主要體現(xiàn)在:
首先,經(jīng)分析,X2接口流量主要考慮在U-Plan面的流量,通過用戶在不同eNode之間的切換來對其流量進行統(tǒng)計,通過設定在某一個時間段內(nèi),估計占LTE網(wǎng)絡總流量3%左右,即基于X2接口的三層流量并不是LTE網(wǎng)絡中的主要組成部分,LTE網(wǎng)絡中的大部分流量仍然以二層業(yè)務為主;其次,如圖3示出了eNode網(wǎng)絡拓撲結構,為了避免eNode基于MESH組網(wǎng)時基站之間流量交互過于頻繁,在LTE網(wǎng)絡中,一般采用六邊形基站組網(wǎng)方案,即一個eNode基站最多與周邊六個eNode基站進行通信,這樣可以大大降低eNode基站之間,即X2接口的信息流量。
圖3. LTE網(wǎng)絡eNode基站之間X2連接示意圖
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