IP RAN構(gòu)筑LTE發(fā)展基石

　　由于移動智能終端的成熟、HSPA的規(guī)模商用和無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資費的下降，移動對固定業(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的快速發(fā)展期。無線寬帶的快速發(fā)展加劇了運營商的競爭，也加速了LTE的商用節(jié)奏。分析認(rèn)為，2010年～2011年為全球移動市場LTE Trail期，2012年LTE將會有一定規(guī)模商用。

　　MBB（移動寬帶）從技術(shù)上可以分為傳統(tǒng)式、跳躍式、替換式與中國特定式四類技術(shù)演進路線，最終都會使用LTE無線技術(shù)進行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)是一個長期的規(guī)劃，必須考慮3~5年。移動寬帶是全球運營商發(fā)展的主旋律，寬帶化過程中運營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，以滿足LTE部署建設(shè)的承載要求，確保運營商在新一輪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)計到2012年，全球手機用戶總數(shù)將達到49.9億”。從目前的第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)向第三代和第四代移動通信系統(tǒng)發(fā)展是必然的趨勢。移動終端用戶對移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求日益強烈，運營商也希望能提供更多的移動話音之外的增值服務(wù)。移動互聯(lián)網(wǎng)將會成為未來移動網(wǎng)發(fā)展的主流。沃達豐研究指出，移動互聯(lián)網(wǎng)將對移動網(wǎng)絡(luò)承載帶來巨大帶寬沖擊。

　　向移動用戶提供多媒體業(yè)務(wù)，將是未來十年內(nèi)移動通信發(fā)展的主要潮流。手持終端的功能將不斷完善和增強，為多種移動應(yīng)用的發(fā)展開辟了廣闊空間。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在iPhone等智能手機的推動下，移動互聯(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LTE時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。

　　隨著無線技術(shù)的快速發(fā)展，全球范圍內(nèi)移動寬帶業(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)在無線接入層擴建更多的線纜或微波連接。與此同時，與話音相比，在現(xiàn)行資費體系下，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)及維護成本不相適應(yīng)。因此，隨著移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所占比重的逐漸增加，網(wǎng)絡(luò)投入與運營收入之間的矛盾已成為運營商所面臨的越來越緊迫的問題。

　　當(dāng)前移動網(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、易于管理維護等特點，是移動傳送網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要的優(yōu)勢。然而，對于移動數(shù)據(jù)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(yīng)用成為驅(qū)動傳送網(wǎng)分組化的重要因素。移動運營商因此紛紛尋求建設(shè)面向IP的傳送網(wǎng)，以應(yīng)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(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，往往會被運營商所忽視。

　　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時代，特別是在熱點地區(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，同時用WiFi卸載的方式分流移動數(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，在保證帶寬的同時達到最優(yōu)的覆蓋效果。語音時代流量模型比較單一，通過布放宏基站就可以基本實現(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。移動網(wǎng)絡(luò)的接入部署為了應(yīng)對多樣的數(shù)據(jù)接入要求，覆蓋方式以多層覆蓋來滿足不同場景的帶寬接入要求。

　　從移動承載網(wǎng)絡(luò)來看，移動承載網(wǎng)絡(luò)需要滿足移動不同部署場景多層覆蓋的要求。如由于移動基站部署位置不同，帶來承載資源的限制。這些不同部署場景的傳輸要求，要求移動承載網(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，縮短市場響應(yīng)時間。

　　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)整合到一個解決方案中，以充分解決運營商站點資源獲取的問題，縮短海量基站部署時間，有效降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護成本。

　　LTE/SAE扁平化架構(gòu)需要引入動態(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進行處理，用戶面使用SGW和PGW進行處理。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邏輯接口進行手機切換的控制和用戶緩存數(shù)據(jù)的傳送。這樣的設(shè)計，主要用于支持UE 在整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動性，保證用戶的無縫切換。

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

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

　　2G/3G的基站會長期存在，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)整都需要在移動承載網(wǎng)絡(luò)建筑中進行考慮。

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

　　移動承載網(wǎng)絡(luò)能夠支持L2/L3 VPN點到多點、多點到多點的能力，滿足LTE X2邏輯連接的連通性需求

　　需具備PWE3能力進行傳統(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態(tài)組網(wǎng)的演進能力

　　傳統(tǒng)移動承載網(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)接入的移動基站、室內(nèi)/熱點基站的海量部署，基站需要定期進行歸屬調(diào)整，以完成移動容量負載均衡調(diào)整和異地冗余備份。在匯聚/城域核心采用動態(tài)路由型組網(wǎng)可以充分發(fā)揮IP網(wǎng)靈活性，實現(xiàn)帶寬的彈性共享，提高效率。同時，引入動態(tài)路由組網(wǎng)可以簡便的滿足LTE組網(wǎng)中X2邏輯接口的連通性。運營商應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的移動網(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，3GPP在業(yè)務(wù)的QoS要求進行了定義。從業(yè)務(wù)QoS分解移動承載網(wǎng)絡(luò)的QoS指標(biāo)上，需要滿足移動業(yè)務(wù)對時延、抖動、丟包率、誤碼率等質(zhì)量參數(shù)的嚴(yán)格要求。

　　這就要求移動承載網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)Σ煌渴饒鼍跋碌幕?，基站?nèi)業(yè)務(wù)等進行差異化的QoS控制。而且在E2E的移動承載網(wǎng)絡(luò)中，包含接入、匯聚、城域核心網(wǎng)絡(luò)中進行E2E QoS控制。多基站、多業(yè)務(wù)的多層QoS保證驅(qū)動移動承載網(wǎng)絡(luò)提供H-QoS保證能力。

　　LTE同步要求承載網(wǎng)絡(luò)提供全面時鐘傳送方案

　　在LTE場景下同步分為FDD與TDD，不同制式的LTE對時鐘的要求不一樣。TDD制式的LTE在需要頻率同步的同時，也需要時間同步。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 -增強型多媒體廣播多播業(yè)務(wù)、COMP等，也會需要時間同步。

　　目前，業(yè)界基于分組網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步主流技術(shù)包括IEEE 1588v2、同步以太，ACR，ATR, NTR和差分時鐘技術(shù)?？紤]不同媒介與不同的組網(wǎng)形式，要求移動承載網(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鐘能力，滿足移動網(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也帶來安全的威脅。安全問題需要從以下幾個方面重點考慮：

　　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)若不進行加密容易被惡意人員查看或者篡改

　　IP化的移動網(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)的機密性與完整性

　　3GPP綜合考慮各種威脅，定義運營商可在eNB與S-GW/MME之間使用IPSec Tunnel保證數(shù)據(jù)的機密性與完整性。IPSec Tunnel在eNB中直接啟用，保證移動數(shù)據(jù)在第一個接入點的安全；而后在移動承載網(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等安全機制。

　　海量基站的部署對IP運維提出更高要求

　　移動承載網(wǎng)絡(luò)運維，主要由海量站點的安裝和升級、端到端業(yè)務(wù)配置、網(wǎng)絡(luò)故障定位組成?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)從TDM向IP轉(zhuǎn)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OPEX的一半。如何對IP網(wǎng)絡(luò)進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(xiàn)在用戶面前，故障定位時間節(jié)省95%以上。

　　全球范圍來看，LTE商用在即，移動承載網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求已經(jīng)提上各大綜合運營商的日程，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LTE發(fā)展的基石。