LTE承载需求（精选七篇）
LTE承载需求 篇1
近年来, 随着通信行业的迅速发展, 原有的EDGE/HSDPA技术已经无法满足高带宽业务的需求, 特别是高分辨率的图像以及高清的视频业务。与3G相比, LTE的主要优势在于其高速率数据传输、小延迟、广域覆盖以及分组传送。LTE业务和网络将全面实现IP化, 带宽需求将会大大提升, 因此对承载网提出了新的要求。
二、LTE承载网络需求问题分析
和2G/3G相比, 结构有明显变化, LTE网络架构趋于扁平化, 主要由e Node B和接入网关 (a GW) 两部分构成。如图1所示。
和2G、3G网络比较, LTE网络少了RNC。e Node B除具有原Node B功能外, 还承担了RNC的大部分功能。a GW作为核心网的一部分, 包括三种功能实体:MME (Mobility Management Entity, 移动管理实体) 、SGW (Service Gateway, 服务网关) 和PGW (PDN Gateway, 分组数据网网关) 。
2.1X2和S1接口承载需求
在新的架构下, 引入了两个关键的接口, 分别为X2接口和S1接口。这就需要在原有的承载网基础上, 提高业务的灵活调度能力。X2接口和S1接口承载需求架构如图2所示。
X2接口是相邻e Node B之间的分布式接口, 主要用于相邻小区间交互和移动性管理, 降低转发时延, 提高网络性能。X2接口要求在相邻基站之间建立逻辑连接, 并且需要承载网支持一部分的Mesh架构。X2是典型的多对多业务模式, 其数量随着e Node B数量的增加而增加。
S1接口是e Node B与SGW/MME间的业务接口, 主要用于提高网络利用率和可靠性。按照承载业务的不同, 它可以分为S1-C和S1-U两种接口, S1-C连接e Node B和MME, 主要承载控制面的数据;而S1-U连接e Node B和SGW, 主要承载用户面的数据。
2.2时延和带宽需求分析
LTE承载时延要求最高的是S1-U接口, 其带宽占总带宽90%以上, 允许传输时延为5ms;S1-MME允许传输时延为100ms;X2允许传输时延为10ms。因此, S1-U接口对时延的要求是网络设计的重点。
2.3同步及Qo S需求分析
LTE FDD对时间同步的需求为4μs, 而TDD为3μs, LTE的频率同步需求为0.05ppm。考虑到LTE受频点影响, 而且在覆盖能力上不如2G/3G, 意味着部署时需要更多的基站来补充覆盖能力的不足;所以, 若采用满足LTE同步需求的GPS技术, 部署的成本将会上升。因此, LTE承载网适合采用地面传送同步技术, 时间同步上选择IEEE 1588v2技术, 频率同步上选用同步以太网技术。以上两种技术是目前应用较为成熟的地面传送技术, 适用于LTE承载网络设备需求和功能, 并能降低成本。
对于LTE承载的Qo S需求, LTE根据不同的报文时延和优先级, 将业务质量识别分成9类。其中对于LTE基站承载Qo S有两个关键需求:首先在发生拥塞时, 保证重要基站业务可用;其次, 需要保障高等级的业务优先进行转发。因此, 要求承载网能够支持层次化Qo S (H-Qo S) 处理能力, 能针对不同基站和不同业务执行层次化的队列调度能力, 以此确保重要基站一直可用。
三、解决LTE承载需求问题的策略
通过前面的需求分析可知, LTE-RAN承载相比3G业务的承载, 最大的变化在于下面两点: (1) S1接口需要灵活的调度能力, 可以灵活归属到不同的MME/AGW; (2) 在基站之间有X2接口的承载需求。对于第一点, 因为给每个基站建立多条单独的路径归属到不同a GW会导致连接的数量急剧增加, 对PTN的处理能力要求也急剧增加, 传统PTN几乎不可能完成, 所以需要动态路由转发来解决。动态路由转发部署应控制在核心层完成, 这样可以把路由域的规模控制得比较小, 提高网络的可扩展性和安全性。
基于这两点考虑, 解决LTE的承载需求问题主要包括以下几个方面: (1) 纯PTN解决方案。所谓纯PTN解决方案是指从末端接入到核心层全部采用PTN设备。纯PTN组网有以下两种实现方式:第一种是纯L2方式, 第二种方式接入、汇聚PTN设备采用L2静态隧道 (PW、VPLS等) 。由于纯L2方式存在的缺陷比较明显, 因此在采用端到端PTN组网时, 一般都指第二种方式, 即接入、汇聚层设备采用L2 PTN设备, 核心层PTN设备支持简化L3VPN, 提供IP转发能力。 (2) CE路由器+PTN解决方案。本方案仍以PTN设备为主, 实际上是对端到端LPTN解决方案的一种引申。接入、汇聚、核心PTN设备均维持L2静态隧道 (PW、VPLS等) , L3VPN功能由新引入的CE负责, 核心PTN设备通过CE路由器实现L3路由转发, 将X2接口信息按照IP地址转发相邻基站, 将S1接口信息按照IP地址转发给SGW/MME或SGW/MME pool中相应的SGW、MME, 以实现多归属需求。需要注意的是, 这里CE是指客户边缘路由器。
对于核心网多机房组网应用, 还需考虑机房、局站间的通信实现。此时, 只需要将各个核心机房之间的CE路由器连通即可。
虽然这种方案运维较简单, 适合大规模组网, 很可能是LTE承载应用主流之一, 但是不容忽视的问题是引入CE路由器可能带来新的安全隐患, 如果CE发生故障则会造成整个通信网络的瘫痪, 为尽量降低网络的风险, 在核心层采用一对CE和PTN设备对接可以在一定程度上解决这个问题。
四、结语
总之, 随着全球移动通信业的迅猛发展, 运营商、设备制造商的用户规模不断增加, 资金实力不断增强, 国际交往合作不断加深, 将不断促进LTE承载网络的实现、应用及推广, 满足LTE承载网络需求的技术将会大大加快下一代移动通信网络的发展。但同时, LTE承载网络在设备平滑演进、相关技术的创新革命以及实现成本上还有很大的提升空间。
摘要：随着我国移动通信技术不断发展, LTE作为一种新型的通信技术, 由于具有网速快、运用灵活、应用范围广等优势, 从而在移动网络中得到了广泛的应用。文章主要结合笔者的工作经历, 阐述了LTE承载的需求及特点, 在此基础上, 提出了解决LTE承载需求问题的策略。
关键词：LTE承载网,需求分析,解决策略
参考文献
[1]程华意.浅谈承载网的架构[J].移动通信, 2011 (21) .
LTE承载网建设方案 篇2
LTE (Long Term Evolution, 长期演进) 项目是3G的演进, 但是LTE并不是4G技术, 而是3G与4G技术之间的主流技术演进, 是3.9G的全球标注, 增强了3G接入技术, 将带动移动网络进入真正的移动宽带时代。LTE超越了2G/3G传统化技术, 通过网络结构改变现实扁平网络结构, IP全宽带高, 网络安全保护更加全面能够提升网络的性能, LTE技术具有实用化是承载网的新需求, 可以保证业务更好的传输。
二、LTE网络结构
LTE与以往2G/3G网络相比, LTE网络包含很重要的部分。目前, 我们网络通讯出现的移动化、宽带化和IP化的趋势, 但是LTE网络的目标是:如网络延时的减少、加快用户数据速率、系统容量提高、覆盖面更广、降低运营的成本, 它省去了BSC/RNC (基站控制器/无线网络控制器) 网络设备, 接入网主要由NodeB (eNodeB, 简称e NB) 和接入网关 (Access Gateway, 简称AGW) 两个部分构成, e NodeB不仅具有原来的NodeB的功能外, 还能让RNC的大部分功能分散到e NB和a GW中。作为核心网络的一部分, aGW包括MME (Mobility Management Entity) 提供了用于LTE接入网络的主要控制, 有网络移动性管理。和SGM (Service Gateway) 用户平面数据传送转发和路由切换, 以及PGW (PDN Gateway) 管理用户设备和外部分组数据网络连接的三大功能, LTE对承载网络的各个方面都有相对的新要求, 包括X2与S1接口的承载、延时和宽带需求, LTE的主要接口组成包括S1与S2两部分, LTE使网络整体结构变的简化与便捷。
三、LTE时代的承载网
不过与3G相比, LTE对承载网提出了更高更全面的要求。通过了解和相关数据调查, 了解到LTE技术带来三方面的变化, 具体内容为:
首先就是高宽带, 与3G相比, LTE宽带更宽, 支持更多宽带需求的业务, 根据统计OVUM数据显示, 2010年的基站单扇区宽带为10～160M, 到了2015年将增长到100～300M。其次是降低用户网络延迟, 取消无线网络控制器, 采用扁平网络结构。LTE采用了IP化结构网络, 用e NodeB替代原有的RNC NobdeB结构, 各网络节点之间的接口使用传输, 核心网则演进到EPC。通过IMS承载综合业务, 把原有UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载。建立增加接口, 使相邻基站之间进行连接。
因此, 在考虑承载网的变化时, 在3G承载网包含了不同层次的网元, 在这基础上, LTE承载网所要考虑上网问题主要是:3G承载网将如何过渡到LTE, 如何不断提高网络技术。所以, 怎么样将传统的2G/3G技术发展到LTE技术是我们共同发展的目标, 这就需要我们运用科学、有效的方法制定出良好运营战略。3G承载网是运营商从运营方面的推动新概念, 我们还要做好维护的管理需求, 减少对运营系统维护管理的冲突, 运营方面也对PTN技术更全面更新的发展空间, 这就需要我们去适应LTE时代的承载网, 促进PTN技术不断发展与完善, 将其更好的应用于网络建设之中。
四、PTN技术发展
随着LTE的发展越来越近, 中国移动、中国联通、中国电信三大运营商也在不断努力后推进了LTE承载网技术的研究和落实工作。目前, 中国移动正在研究包括PTN之上增加三层路由功能在内的多种方案, PTN已近大规模的广泛应用, 成为城域网的主力技术, 中国电信对于LTE承载测试, L3的功能PTN在端到端管理技术和保护方面有很多优势网络演进等方面也具备了较大的优势, 但是我们还是要网络管理和互动通讯等方面来解决遗留的问题, 中国联通也在研究PTN和IP RAN技术解决方案。其中, 中国移动在LTE承载网的建设方案的研究上是比较领先的, 早期, 中国移动组织中兴、烽火网络、华为等厂商探讨可行的承载方案, 经过厂商业务内部充分交流和研究, 中国移动和厂商在方案策划方面达成共识, 目前PTN承载LTE解决方案采用L2 VPN+L3 VPN组网, L3的功能是不同于以往的构架, 整个无线网络分成两部分, 分布至e NodeB和SGW/MME这两部分。S1作为e NodeB与SGE/MME之间的接口, X2作为相邻基站之间的接口, S1作为e NodeB和不同SGW/MME之间的接口, 整个流量被细分为S1-U、S1-C和X2, 进行网络传送, PTN引入L3VPN, 对PTN网络设备构造有很好的保护, 能良好的更近其他业务, 设备功能也能提升L3的功能, 提高PTN设备对IP业务的承载能力。而相对L3VPN的技术L2VPN的技术简单性有技术上的优势。L3VPN的技术虽然有复杂性但是能确保承载网络的技术性。通过网络与CE设备相连可以不用新增部署或扩容CE设备, 能够很好的保障中国移动承载网络和技术体制的演进, 降低建网成本, 提高承载网的成本和LTE共同创建出更好的网络。
五、中兴提供领先方案
面对运营商全业务发展, 中兴通讯提供如下先进承载网方案:大容量集群技术, 支撑网络扁平化需求;GM-PLS及统一平台技术, 支撑网络融合;40G/100G OTN及接口技术, 支撑网络宽带;MPLS-TP及高精度时钟同步技术, 支撑传送分组化;DPI精确检测技术及动态资源管控技术, 支撑运营精细化;完善的全程端到端平滑演进的IPv6关键技术, 支撑向IPv6演进, 中兴通讯LTE提供领先解决方案, 不断的提升网络的性能, 从宏观和微观、纵向和横向等不同角度为运营商打造了一个有竞争力的LTE网络平台。而且, 中兴通讯产品也极大地提高了节能环保理念, 中兴处于业界领先地位, LTE承载网作为无线技术的主要标准, 在LTE全面推广的同时, 面向LTE的承载网络的演进也是非常重要的, 让运营商能够更好的推进承载网建设。
六、结语
综合上述, 结合我国的实际发展状况, 我们现在所使用的承载网方案是由PTN+L3VPN以及P TN+CE这两个重要部分组成的。但是, 不同的承载方案都会存在一定的优点与不足, 工程建设中可根据现网设备能力、业务开通数量、维护人员素质等实际情况进行选择, 对于新建网络建议采用PTN+L3VPN承载方案。但从长远发展的角度, PTN技术会越来越成熟, PTN技术将逐步增加L3功能, 满足LTE基站间横向转发业务需求。
参考文献
[1]陈晓明, 高军诗, 李勇.TD-LTE RAN承载网技术方案研究[J].电信工程技术与标准化.2010.11:13-15
[2]胡恒杰, 赵旭凇, 徐德平, 张华, 张炎炎.TD-LTE无线网络规划若干问题探讨[J].电信工程技术与标准化.2010.11:27-29
[3]杜洁.基于智能电网的LTE系统设计[J].云南电力技术.2010.06:18-20
[4]乔.LTE及其回传网解决方案综述[J].中国新通信.2010.09:26-28
[5]孙震强, 赵冬, 芒戈.LTE面临的挑战与对策[J].移动通信.2012.07:24-25
面向LTE的传送网承载方案 篇3
1.1 LTE网络架构
LTE回传网络结构模型见下图:
与传统3G网络相比, LTE网络结构更加扁平化、网络结构功能也更加复杂。省去了RNC一层, 原有RNC部分功能上移至EPC设备, 而另外一部分功能则下移至e Node B设备。这种架构使得e Node B承担了原有RNC的部分控制功能, 网络资源分配, 网络切换直接由e Node B完成, 并定义了几个新的接口。从图中可见, 本地承载传送网针对LTE网络需要承载的业务主要包括:
1) eNode B到MME的S1-MME控制面接口业务;
2) eNode B到S-GW的S1-U用户名接口业务;
3) eNode B到O&M系统的管理控制信息;
4) eNode B之间的X2 接口业务, 包括X2_C (控制面) 、X2_U (用户面) 。
1.2 带宽需求
LTE网络提供比2/3G网络更多种类、更高带宽的数据业务, 因此LTE网元所需传输带宽大大增加。以现有LTE基站为例, S111 站型e NB传输带宽配置至少在115~240M左右, 而随着载波聚合 (CA) 、OFDM、多路MIMO等技术的发展, e NB传输带宽需求将达到1G以上。
1.3 基站回传接口要求
1.3.1 S1接口
S1 接口是连接e Node B与EPC之间的接口。S1 接口分为控制面和用户面, 用户面接口为S1-U, 控制面接口为S1-MME。一个e Node B可以同时连接到多个MME和SGW, 这种灵活的组网方式称为S1-flex。为满足LTE的呼通率、服务质量, S1 接口的单向传输时延要求10ms以内。
1.3.2 X2 接口
X2 接口为e Node B之间的互联接口。X2 接口分为用户面接口X2-U和控制面接口X2-C。为满足用户业务的小区切换需求, X2 接口的单向传输时延要求20ms以内。
1.4 同步需求
LTE网络对频率和时间同步有着很高的要求, 同步可通过两种方式实现, 一是安装GPS获取时钟信号;二是通过传输设备传递时钟信号。现阶段部署GPS则需要较高的成本, 有的地点甚至无法安装, 无疑通过传输设备提取时钟是最佳解决方案。
各种制式无线通信网络对同步精度的要求。
1.5 网络保护
LTE需要承载网提供高可靠性的电信级保护, 倒换小于50ms。
1.6 CPRI接口
BBU与RRU之间互联采用CPRI接口。CPRI接口为光接口, 并为BBU与RRU间提供同步信息。CPRI最大容忍传输时延小于200us, 据此计算, CPRI最大传输距离是40km。BBU与RRU之间通过CPRI接口的传输频率抖动应不超过 ±0.002ppm。若存在多级RRU级联的情况, BBU到最后一级RRU之间传输的频率抖动也不能超过±0.002ppm。CPRI接口对带宽、时延、抖动等要求较严格, 目前只宜采用光纤直驱方式。
1.7 LTE网络规模
随着LTE的深度覆盖, LTE节点将是现网2/3G节点的2-3 倍。微基站做为市区热点补充盲点和吸收流量将会大量出现。
二、传送网承载方案
2.1 分组传送网特点
分组传送网结合SDH和IP的优点, 具有以下特点: (1) 分组传送网具备大容量电信级分组交换核心, 灵活的组网, 支持多业务接口, 能应对LTE高带宽低时延要求。 (2) 具备L3 能力, 支持路由、组播等一系列功能, 为S1 及X2 接口的传输实现提供有效的承载解决方案。 (3) 支持层次化的Qo S, 提供流量分类、流量监控、拥塞管理、队列调度、流量整形等处理;支持分层的OAM, 增强故障定位和准确的性能管理。 (4) 支持电信级保护, 支持网内的线性保护 (LSP1:1) 及环网保护 (Wrapping) , 也支持与其他网络互通的双规保护 (LAG) 。 (5) 支持1588V2 功能, 为LTE完美的提供时钟信号。
基于以上特点, 分组传送网可以很好的解决LTE的回传。
2.2分组传送网网络结构
分组传送网采用分层结构, 分为核心汇聚层和边缘接入层。网络参考结构详见下图:
核心层主要负责业务转发和与其他网络的互连, 汇聚层主要负责边缘接入层业务汇集和转发以及就近业务接入。
1、核心层网络结构。核心节点数量原则上应为2-4 个, 不宜过多。核心节点之间宜采用网状网结构, 提高业务转发效率。为保证核心设备的转发容量, 核心设备应尽量配置高速率高密度接口, 尽量避免通过核心设备配置大量GE及以下低速率接口与业务网互联, 可在核心节点配置扩展设备与业务网互联。
2、汇聚层网络结构。汇聚层网络结构采用双星型、口字形结构与核心节点相连。对于规模较大的本地网, 汇聚层可设置为一级汇聚和二级汇聚, 二级汇聚可根据光缆网结构采用口子形或者环形与一级汇聚节点相连。
3、边缘接入层网络结构。边缘接入层采用与汇聚层单节点互联或双节点互联方式。边缘接入层在与汇聚层双节点互联组网时, 应选择同一汇聚环上的两个相邻汇聚节点, 不宜在一个汇聚环内跨汇聚节点双节点互联或跨汇聚环双节点互联。边缘接入层网络采用环形结构, 光缆网不具备环形条件而采用链型结构时, 避免3 个节点以上的长链结构。
2.3 业务承载
1、S1、X2 承载。根据LTE对网络需求, 分组承载传送网主要是对S1, X2 口流量进行承载。LTE基站是纯IP基站, 业务类型属于以太网业务。方案 (a) , 采用层次化L3VPN的方式, 直接为基站提供IP L3VPN接入。此时在相同接入环内的相邻基站X2 接口流量直接在本接入环中转发。方案 (b) , 采用PW+L3VPN的方式, LTE基站业务以以太网专线 (E-Line) 的方式接入, 并在汇聚层通过L2/L3 桥接进入L3VPN。此方案相邻基站X2 接口流量需要在汇聚环中转发。方案 (a) 和方案 (b) 均可以满足LTE S1/X2 接口对带宽和时延的要求。
2、光纤直驱。当基站机房安全性较差, 装机条件较差等原因无法安装分组承载传送设备时, 可采用光纤直驱方式接入最近的分组承载传送网接入设备。光纤直驱接入方式仅限在网络末端、链型接入。
2.4 网络容量
1、收敛比。LTE回传网络的X2 接口和S1 接口均是纯IP接口。分组承载传送网具备对分组数据流量统计复用的特点。在承载分组业务时, 对网络流量的预期和网络规划应在单站配置接入带宽的基础上, 在不同的层面设置合适的收敛比。考虑到基站当前无线配置及未来无线扩容、大客户接入等带宽需要, 边缘接入层环网应按各站均值带宽测算, 按不小于2:1 收敛比进行容量规划, 汇聚层上联带宽应按各站均值带宽测算, 按不小于4:1 收敛比进行容量规划。
2、网络组织方式。已建成边缘接入层网络, 应结合网络目标架构要求, 基于流量监测和分析, 合理评估接入环容量, 确定网络优化、扩容、升速方案。仅从容量规划角度, 当现网GE接入环上基站数不超过15 个 (含链节点) 时, 可暂不考虑对GE接入环进行扩容升级。通过流量监测, 当接入环双向流量达到环总容量的80% 时 (汇聚设备连接GE环的两汇聚端口流量和达到800M) , 应考虑容量扩容或结构优化。考虑网络容量、安全等因素, GE环路规划期末节点总数不超过8 个;应避免3 个节点以上的长链结构。
2.5 BBU集中和RRU级联
1、BBU集中。BBU集中放置便于管理, 维护方便;基带资源池RRU共享, 可有效解决各RRU话务不均问题, 提高网络资源利用率。BBU与RRU之间采用光纤连接, 节省配套费用, 虽对光缆资源需求较大, 但目前光缆价格便宜, 使用寿命长, 综合折旧成本低。BBU适当集中化部署是无线网络发展趋势, BBU集中设置地点应结合本地网基础网络架构综合考虑。分组承载传送网在规划时应根据本地网络特点, 兼顾BBU集中化组网方式的发展需求, 确定网络的容量、大小。光纤直驱方式耗费大量光纤, 在被选择作为BBU集中点机房, 应充分考虑出局光缆、管道的路由布局、容量, 与接入主干光缆网络统一规划使用。
2、RRU级联。采用RRU级联功能可以有效节省光纤资源、减少进出局站的光缆、降低建设成本。
2.6 PON+ 分组回传
Pon+ 分组回传移动业务组网结构如下图所示:
经过测试pon+ 分组可满足LTE移动业务回传, 但是此方案存在如下问题:1、PON网络1588 时钟同步方案和能力欠缺, 需要对现网OLT和ONU换板卡升级。2、可运维性, 丧失了全程全网运维能力, 在数据规划, 业务发放, 故障定位, 性能监控, 降低了效率, 增加了运维成本。3、可靠性及安全性不及全程分组方式。
故此方案适用于以下场景:
1、PON覆盖区域的偏远LTE新选址站且无潜在部署分组设备的场景。
2、覆盖范围较小的室分站、微基站以及未来可能引入的Femto基站场景
三、结束语
分组传送网做为LTE的承载网, 在LTE建设中具有至关重要的作用。分组传送网应结合网络架构构建核心、汇聚、边缘接入层网络层次清晰、大容量、可持续发展的网络, 同时pon做为分组传送网的补充, 解决一些重要级别不是很高的LTE基站业务回传。
摘要：LTE网是目前运营商重点建设网络, 如何建设一个大带宽、低成本、可扩容的LTE传输承载网至关重要。本文从LTE网的特点和传输需求入手, 探讨LTE承载传输方式和传送网网络建设方案。
关键词：LTE,分组,光纤拉远,BBU集中,pon回传
参考文献
[1]中国联通2013年本地传送网络建设指导意见.2013年2月
LTE对承载网的技术要求 篇4
一、产生的背景
随着3G业务的全面开展,业务从传统的单一个人语音接入拓展为语音、视频、数据业务的综合性信息服务。运营商不仅要面对建设投资成本、新兴频段的利用等方面的挑战,还要面对数据业务剧增导致的巨大带宽需求。随着无线网络新技术的成熟与带宽需求的推动,运营商已经做好大规模商用LTE的准备,而在整个网络建设的投资中,传送网则不足1 0%。由于投资的巨大差异,运营商很少会因传送网的I P化而去改造现有2G/3G基站,只会要求传送网具备多业务传送能力。
二、对承载网的关键技术要求
LTE是随着3G网络演进而来的网络,业务类型已由原有的语音业务向以太网业务演进,MPLS技术的成熟使得新设备在承载业务类型方面不仅要具备原有网络的稳定、安全同时要求承载效率更高效。为此LTE作为从3G演化而来的网络,对承载网产生以下几点需求:带宽、接口支持、同步、安全性及保护、Qo S。
2.1高带宽
LTE帧结构是基于正交频分复用OFDM技术的,LTE网络用到的频率带宽有1.4M、3.0MHz、5MHz、10MHz、15MHz以及20MHz。每频段内又划分多个子载波来传输信号。据TD-LTE的实验室测试结果,TD-LTE的实际下行峰值速率约82Mbps,实测最高数据为下行70Mb/s。TD-LTE基站的传输带宽需求是现有TD-SCDMA的至少10倍。
2.2同步时钟
LTE网络对承载网的时间和时钟同步要求相当严格,特别是TDD LTE制式的时分双工系统。针对LTE网络的时间同步以及数据传输需求,承载网在承载数据包基础上提出了1588V2协议。1588V2基于包交换网,容易在IP网上实现同步,能达到亚微秒级的同步精度,可同时提供频率同步和时间同步。
2.3接口
与传统2G/3G网络不同,LTE要求承载网不仅提供物理接口以太网化,同时要求承载网节点设备IP化,即要求承载网的接入汇聚层采用具有分组交换功能的传输设备,同时要求设备在传输数据的过程中具备选路/建路的功能。目前运营商倾向比较明显的组网方案有PW+L3MPLS或者CE+L3MPLS。
2.4Qo S
根据3GPP规定,UE至PDN-GW单向时延最严格为50ms。LTE网络对业务的时延、丢包率、优先级都有严格的要求,业务类型主要分为实时类和非实时类,时延要求最高不超过300ms。
2.5网络安全性及保护
LTE网络要求承载网在二层具有PPTP、L2TP等协议,在三层具有严格的网络安全协议。目前承载网在二层数据链路层已采用隧道协议,隧道协议含PPTP、L2TP等。在第三层IP层主要采用IPSEC协议。
承载网中二层隧道协议与三层隧道协议的比较如下:(1)应用范围:PPTP、L2TP主要用在远程客户机访问局域网方案中;IPSec主要用在网关到网关或主机方案中,不支持远程拨号访问。(2)安全性:PPTP提供认证和加密功能,但安全强度低;L2TP提供认证和对控制报文的加密,但不能对传输中的数据加密;IPSec提供了完整的安全解决方案。
三、结束语
未来的移动承载网络,要求提供更高的带宽资源满足未来数据业务爆炸式增长需求,并具备良好的可维护性与可扩展性。良好的网络扩展性可以帮助运营商减少网络替换成本,保护现有投资,有助于控制网络建设的总成本。只有选择适配业务网络发展的承载网技术,才能在未来的网络发展中占据有利位置。
参考文献
[1]杜伟.解读LTE对承载网的需求《移动通信》.2009年23期
TD-LTE网络承载及优化 篇5
1 TD-LTE技术特征及承载需求
与2G、3G网络相比, TD-LTE网络具有扁平化、All IP、Mesh化特点。2G、3G网络中的BTS/BSC或者Node B/RNC, 在TD-LTE网络中统一由e Node B实现, HLR和AUC统一由e Node B实现, HLR和AUC统一由HSS实现, S-GW和P-GW可以由a GW统一实现, 这种扁平化结构使网络更为简化, 网元层次的减少也减小了网络延时。TD-LTE网络中只有PS (分组交换) 域而没有CS (电路交换) 域, All IP化的EPC兼容各种技术的统一接入, e Node B可以同时归属于多个MME/a GW, e Node B之间也通过X2接口相互连接, 形成Mesh形的网络结构, 这样的结构使UE能在整个网络中自由移动, 保证无缝切换。
TD-LTE网络的上述技术特性则要求传输网必须满足高带宽、低时延、灵活的业务调度和H-Qo S保障 (高频谱利用率) 。
(1) 高带宽:相比于BTS/Node B几兆到几十兆的传输带宽要求, e Node B对承载网络的高带宽要求, 单宏基站的峰值带宽要求为640Mbps。
(2) 低时延:S1-U接口的时延要求为5ms, X2接口时延要求为10ms, S1-C接口的时延要求为100ms, 可见S1-U对时延的要求最为严格, 是网络设计保障的重点。
(3) 灵活的业务调度:X2接口的引入使得移动业务回传从多点对点模式转变为多点对多点模式, 而且X2接口的数量随着e Node B数量的增加是呈指数上升的;另外, S1-flex接口的引入, 使得e Node B和MME/a GW交界处的路由随时都可能发生变化;所有这些都要求传送网络必须具有更加灵活的业务调度能力。
(4) H-Qo S保障:TD-LTE将促进诸如交互类、流媒体类、视频类等业务的迅猛发展, Qo S等级划分也更加细致, 因此要求传送网具备层次化Qo S保障能力, 针对不同等级业务提供不同的Qo S服务。e Node B承载有两个关键的要求;一是保障高等级业务优先转发;二是保障拥塞发生时重要基站业务的可用性。
目前, 最有效的TD-LTE网络建设方式是通过现有TD-SCDMA设备升级改造来实现TD-LTE快速建网。从目前的在网运营设备状态来看, 通过F频段升级优势明显。
(1) F频段具备先天无线频率特征, 路损小, 可有效提高TD-LTE广度和深度覆盖效率;
(2) 现网有大量F频段RRU设备, 采用软件升级可实现网络快速部署;
(3) 不涉及工程改造, 简单易行, 可共享天面资源, 仅需增加BBU-RRU光缆、BBU机柜、主控板、电源模块;传输接口板共享, 仅需增加LTE基带板。
TD-LTE网络规划时应着重遵循TD-SCDMA/TD-LTE网络协同发展总体原则。
(1) F频段:1880-1920MHz, 主要用于TD-SCDMA平滑升级, 实现网络快速部署;
(2) D频段:2570-2620MHz, 作为TD-LTE网络的补充频段, 满足网络扩容需求;
(3) E频段:2320-2370MHz, TD-LTE以F频段广覆盖为主, 室内以E频段为主;
(4) A频段:2010-2025MHz, 维持TD-SCDMA网络发展应用, 关注网络资源利用率。
2 网络融合是发展方向
网络移动化、宽带化、智能化是电信业的发展趋势。LTE是业界最先进的无线通讯技术, 与UMTS制式相比, LTE的超高速化可以更好地满足用户对移动宽带服务的要求。移动通讯网络不断演进必然导致多种网络运营制式同时存在, 如何在MBB时代, 采用LTE技术把GSM和UMTS的存量设备资源和用户资源更好地利用起来, 形成GSM/UMTS/LTE多种网络运营制式协同共存的局面, 是无线网络融合的必然趋势。另一方面, 宽带的建设不仅需要通过新兴技术革新, 资源的挖掘也是移动宽带发展的重要手段, 频谱是无线技术发展不可或缺的资源也是制约其发展的瓶颈。
2.1 网络融合面临的挑战
目前, LTE网络部署的最大挑战就是如何整合现网的无线接入设备, 对于架构设计和网络规划而言是相当大的挑战。同时, 从具体实施的角度分析, 这也将是LTE网络部署过程中技术实现最为复杂的一部分。主要体现在:LTE网元设备规模部署时如何合理利用现有的站点基础设施;多网络共存时如何消除多制式间的相互干扰, 如何均衡网络间的业务负载, 如何减少频繁的移动切换次数, 降低切换时延;海量的接入网元、多种网络制式共存, 必然存在不同厂商设备之间的互操作需求, 必须确保在最低的OPEX下实现不同厂商设备网络之间的无差异体验, 即“多层网络, 同一感受”。
这要求底层网络的技术变化不影响上层业务的连续性。LTE网络在部署初期, 覆盖还远远不能达到移动业务的连续性要求, 网络间不可避免地存在频繁的切换, 实现GSM/UMTS/LTE互操作, 保证业务连续性是网络融合的必然要求。然而, 业务的连续性必然涉及移动性管理及GSM/UMTS/LTE切换, 根据现有网运经验, 融合网络需要确保业务在不同的制式间切换成功率达99%以上, 业务中断延时控制在1s以内才能真正实现“一张网络”的业务体验。
2.2 跨制式互操作技术解决融合问题
互操作移动性管理涉及入网、驻留、重选、切换等动作, 其中切换技术又包含重定向、语音业务切换、数据业务切换等, 且无线窗口包含丰富的互操作动作出发策略, 以便不同制式网络融合后能充分提供统一的业务体验。
其中, 入网驻留与重选技术支持基于频率优先级、小区优先级及小区覆盖的驻留及重选策略, 终端入网遵循网络优先级, SIM卡预设PLMN优先级的策略。
业务重定向技术, 确保在终端不支持异系统切换场景下, 保障跨异系统的上层业务重定向到另一个网络, 以最小的中断时间换取上层业务的连续性, 并且以此保证LTE建网初期能够用GSM/UMTS网络来保证LTE用户的业务连续性。
业务切换支持基于CSFB、SRVCC、3GPP标准的语音业务连续性技术以及PS平滑切换技术, 同时结合特殊的算法, 如Flash CSFB、基于LAI的CSFB等进一步优化业务体验。业务切换功能进一步减少了用户对制式之间互操作的感知, 使用户体验更加平滑。
丰富的切换触发算法支持基于不同无线覆盖、负载均衡、频率优先级上行链路质量、业务优先级、距离、S1故障、e Node B过载等触发连接态移动性管理, 进一步保障融合后的业务体验。
3 TD-LTE网络承载的统一调度与优化
3.1 基于PTN技术的网络承载方式
根据TD-LTE网络的承载需求, 主流的承载网组网方案有:IP RAN路由方案、a GW路由方案、PTN+CE方案和PTN核心层支持L3 VPN方案。
IP RAN路由方案是一种端到端的路由器解决方案。该方案的可扩展性差, 对运维要求高, 网络规模受限, 且路由器网络的保护能力, OAM能力比PTN网络差, 不适用于大规模的网络。a GW路由器方案中, 传送网采用端到端L2 PTN网络, 利用L2 VPN (二层虚拟专用网) 实现X2接口业务转发, 利用a GW的集成L3功能实现S1接口业务的灵活调度。该方案中a GW执行IP路由处理和S1接口高度, 这势必严重影响其业务处理能力, 且需要对EPC进行扩容, 成本较高。PTN+CE和L3 PTN是中国移动重点关注的两种TD-LTE承载组网方案, 他们很好地利用了已有的PTN网络, 有利于PTN网络向TD-LTE传送网的平滑演进, 同时具有很强的扩展性和安全性。
3.2 承载网的统一调度和多层优化
当前大型运营商的骨干承载网主要由IP骨干网络和光传输骨干网络组成。IP网络负责数据分组的转发, 而光传输网络负责大容量数据传输, 为IP网络提供光通道。两张网络是分层规划和独立运维管理的。
IP数据流量已经占到承载网流量的绝大部分, 特别是低价值Internet流量飞速增长。因此, 承载网的主要挑战是IP骨干网络越来越大的扩容压力, 以及增量不增收的运营压力。
3.3 承载网的多层优化思考
一些国外大型运营商级相关研究机构研究发现, 经过核心路由器的IP流量中, 60%以上流量只需要路由器进行流量转发而无需IP层处理, 大量路由器资源被浪费了。因此, 如果能使IP中转流量不经过核心路由器的转发, 即旁路核心路由器, 能够有效降低IP网络的投入。
承载网多层优化是指通过统一调度IP网络和光网络的流量和通道, 来优化承载网的传输能力和效率。它的一个主要功能是能够实现上述的旁路中转核心路由器, 将一些IP流量旁路到光层来传输。统一调度的主要目的是将IP网络的LSP (标签交换路径) 和光网络的光通道统一调度匹配, 将IP流量调度到光通道上, 旁路掉中转核心路由器, 直接将IP流量转发给目的地路由器。
另外, 承载网多层优化在OAM和网络保护方面也能提高承载网的整体性能。
3.4 承载网多层优化方案
规划工具系统统一 (静态或动态的) 计算IP网络和光网络的LSP通道, 然后通过 (网管系统) 静态配置或 (GMPLS信令) 动态配置方式建立IP LSP和光通道 (光层LSP) , 并将两个通道进行匹配联系, 这样IP LSP就可以通过光通道直接将IP流量传输到目的路由器, 而不需要经过中间的核心路由器进行MPLS的标签交换来转发了。
为了实现IP网络和光网络的统一调度, 还需要解决以下几个关键技术问题:
(1) IP网络与光网络的控制面信令互通问题
IP网络当前主要采用基于MPLS-LTE的控制面, 而光网络采用基于GMPLS控制面。现在要使两个网络的控制层面进行信息和信令互通来达到统一调度的需要。主流方案是采用GMPLS作为承载网的同一控制面, 采用GMPLS叠加模型, 通过GMPLS UN1来完成两个网络的信令交互, 可以通过一次GMPLS呼叫来完成IP LSP和光层LSP的建立和匹配。
(2) IP网络和光网络的LSPS规划和计算问题
在IP网络上部署MPLS-TE流量工程时, 一般都采用独立集中式的规划工具系统, 进行全网的LS带宽规划和资源全局优化。IETF标准化路径计算功能体以及它和其它设备的通信方式, 定义了路径计算单元PCE (Path Computation Element) 。目前, 主流方案是部署独立集中式PCE, 支持LSP的动态实时计算, 作为规划工具系统中的一个核心部件。
(3) 光网络的通道粒度和匹配问题
光传输网主要负责大容量的数据传输, 因此光通道的带宽粒度比较大。光通道可以分为两种:波长级光通道和子波长级光通道。IP LSP和光通道匹配方式主要有3种:波长方式、WLAN方式和通道化OT方式。
3.5 如何部署承载网多层优化
承载网多层优化解决方案的部署原则是, 根据运营商的实际承载网网络构架和网络管理体系, 分阶段和有针对性的部署;尽量少改动当前的网络运营系统和网络设备配置。在开始阶段, 尽量减少对I网络的影响, 强化实现光网络承载IP流量的能力, 重点实现光网络旁路承载IP流量的能力。
城域网间IP流量原先是经由城域网核心路由器, 通过国干IP网上的核心路由器中转来传输的。
承载网多层优化方案中, 城域网核心路由器直接国干光网络上的OTN设备, 城域网核心路由器间建立旁路直连通道。这样, 两个城域网间的IP流量就不需要经过国干IP网络, 通过旁路直连通道直接传输了。
该方案对IP网络的影响很小, 对于城域核心路由器, 部署前后端口总带宽变化不大, 对于国干网核心路由器, 少了被旁路掉的IP流量, 减轻了扩容压力。
3.6 统一调度和多层优化是运营商承载网的一个演进方向
承载网多层优化通过统一调度IP网络和光网络, 将大量IP流量旁路到光层来传输, 来优化承载网的传输能力和效率。它为运营商骨干承载网的演进提供了一个新的思路和方案。
通过将IP网络的协议和控制技术进行扩展应用到光网络, 光网络变得将和IP网络一样“智能”, 使两个网络的统一控制和调度优化成为可能。承载网多层优化方案在技术和标准上已经基本成熟, 这也意味着光传输网和IP网的管理和运营有融合的趋势。
4 结束语
LTE是全球高速移动通信系统的发展方向, TD-LTE是LTE的一个重要分支, TD-LTE网络引进了全新的S1接口和X2接口, 也对承载网络提出了前所未有的高带宽、低时延以及灵活的业务转发和调度能力的要求。PTN网络拥有完善的业务承载、Qo S和统计复用功能, 能够满足TD-LTE网络的高带宽、低时延要求, 其强大的OAM能力和静态L3功能可满足S1、X2接口业务的灵活调度需求, 是TD-LTE承载网络的重要解决方案。相比于PTN+CE方案, L3 PTN方案在PTN设备上集成简化L3功能实现端到端的IP化LTE承载, 具有明显的优势, 尤其对于已经建成大量PTN承载网的网络建议采用。
摘要：无线网络规划是网络建设的基础, 网络规划方案直接决定网络建成后的质量。TD-LTE基于业务与资源的业务调度管理, 满足固网移动的统一承载;在运网络技术演进与网络优化为运营商降低投资和运营成本、带来持续增值, 为后续的移动宽带等业务的快速部署提供坚实的网络基础。
关键词：TD-LTE,网络规划,业务承载,网络优化
参考文献
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LTE承载需求 篇6
关键词：LTE,IP RAN,A设备,B设备,RAN ER
随着3G无线数据流量增长和LTE牌照发放, 数据业务已成为承载主体, 其对带宽的需求增长迅猛。传统SDH/MSTP网络由于业务承载扩展性差、不支持流量统计复用、承载效率低, 无法有效承载LTE大突发流量及基站间多点到多点业务, 分组化的承载网建设已成为一种不可逆转的趋势。
近几年, 国内各大通信企业纷纷积极探索IP RAN作为综合承载技术的可行性, 三大运营商中, 中国电信从2009年就开始试点部署IP RAN承载网络, 并于2011年初在国内多个城市进行了IP RAN网络的规模试商用, IP RAN的大规模组网能力在现网得到了综合验证。2013年12月4日, 国家正式发放4G牌照, 三家运营商开始了大规模的LTE无线网络建设, 为了满足移动基站回传业务需求, 同步也启动了IP RAN承载网络的建设。
1 LTE对承载网的需求分析
步入LTE时代, 无线宽带规模发展, 基站带宽需求激增。根据3GPP标准, LTE对承载网在以下几方面提出了新的需求:
1) 接入带宽。LTE基站的接入带宽为150~200Mb/s, 部分达300Mb/s, 分组承载网需支持流量统计复用和带宽扩展, 满足大带宽业务的承载需求。
2) 网络规模。LTE网要实现深度覆盖, 组网更为密集, 节点数将会达到现在2G、3G基站数量的2~3倍。
3) 统一承载。承载技术需考虑2G、3G网和LTE长期共存的现实, 支持多场景统一接入。
4) S1和X2。S1为e Node B和EPC核心网之间的逻辑接口, 占空口总流量的90%以上;X2为e Node B之间的接口, 占空口总流量的3-5%。
5) 网络可靠性。承载IP化同样要求网络具备高可靠性, 故障切换小于50ms。
6) 网络Qo S。能提供端到端的Qo S策略服务, S1时延要求<25ms, X2时延要求<20ms, 比2G、3G承载需求更为严格。
7) 时间同步。能提供时钟同步 (包括时间同步和频率同步) , 满足3G和LTE基站的时钟同步需求。
2 IP RAN技术特点
IP RAN的意思是“无线接入网IP化”, 是指为满足基站回传等承载需求而建设的基于IP协议的传送网, 具有承载效率高, 支持点到多点间通信, 扩展性好等优点, 可纳入城域网网管统一管理。它是以IP/MPLS协议及关键技术为基础, 满足基站回传承载需求的一种二层、三层技术结合的解决方案, 也可用于政企客户VPN、互联网专线等多种基于IP化的业务承载。此外, IP RAN还针对无线接入承载需求, 增加了时钟同步功能, 增强了OAM能力, 具有如下技术特点:
1) 支持路由协议。IPRAN设备具备以路由器架构为基础的硬件结构, 具有丰富的三层路由能力, 能更好地支持多业务的承载。
2) 支持MPLS VPN技术。IPRAN设备支持MPLS流量工程, 可实现网络节点负载均衡和网络资源的高效利用, 向客户提供不同服务质量等级的服务, 保证各种业务的承载质量。
3) 支持网络多样化保护技术。IPRAN设备支持从接入层、汇聚层、核心层、落地层面的多种网络保护方式, 支持多点故障的保护倒换, 倒换时间满足电信级要求, 支持路由快速收敛, 做到保护倒换系统无感知。
4) 支持精确同步技术。同步包括频率同步和时间同步, 频率同步通过同步以太技术完成, 时间同步通过1588V2完成。
5) 能提供基于MPLS和以太网的OAM, 提升了故障定位的精确度和故障恢复能力。
3 IP RAN网络架构
为更好地满足多业务的承载需求, 实现多业务承载时的资源统一协调和控制层面统一管理, 建议IP RAN网络在本地网采用核心层、汇聚层和接入层的三层网络架构。其中, 核心层设备直接与BSC或LTE EPC相连, 采用大容量路由器 (定义为RAN ER设备) 构建, 要求具备高密度端口和大流量汇聚能力;接入层设备为面向基站等业务接入的路由器 (定义为A设备) ;汇聚层设备用于汇聚和转发来自接入层的流量 (定义为B设备) 。
4 IP RAN组网原则
4.1 A-A设备的组网
根据前述定义, A设备指直接与基站相连的接入路由器设备。对于室外基站, 一套A设备接入一个室外基站;对于室分系统, 同一站址有多套室分系统信源/BBU时, 可将多套BBU接入同一A设备, 或综合建设多台A设备, BBU分别接入不同A设备。考虑到带宽需求的扩展性, 建议A设备下挂的BBU数量不大于3台。链路带宽按业务流量测算综合考虑, LTE基站以GE链路为主, 3G基站以FE链路为主, 原则上不允许基站侧以E1链路接入A类设备。
A设备的组网需结合光缆资源进行组网, 优先组环接入, 个别单点基站树形或链形接入;核心区域A设备接入环不超过3个, 非核心区域不超过4个。
4.2 A-B设备的组网
A与B设备间可采取三种互连组网方式, 包括:环形互连方式, 树形双归互连方式, 和链式互连方式。
A设备应优先以组环接入B设备, 在光纤资源无法组环或双归的情况下可选择链式互连方式, 允许在环形互连或树形互连的某个A设备下链接一级A设备, 不推荐A设备单链接入单台B设备。
采用环形互连方式时, 建议A-B设备间链路带宽初期以GE链路为主, 未来随着LTE业务的大规模部署和发展, 少数大汇聚场景可随流量增加扩容到10GE链路。采用树形双归互连或链式互连方式时, A-A设备及A-B设备间链路带宽建议为GE链路, 业务量较大节点A设备可采用树形双挂B设备接入。
通常, 建议一对B设备下挂组环数不超过10个, 下挂A设备不超过40个。
4.3 B-B设备的组网
B设备建议部署在核心机楼或一般机楼侧, 采用成对部署。在光纤资源许可前提下, 综合考虑接入环覆盖范围、光纤组网等实际情况, 同对B设备应尽量就近部署在不同的物理机楼或机房。条件不允许须在同一机房部署同对B设备时, 优选具备不同出局光缆路由的机房。
为实现故障冗余和保障业务快速恢复, 同对B设备之间须配置物理直连链路。为防止不同B设备对之间的相互影响, 不同对B设备之间不建议直接互联, 应通过ER设备实现对不同B设备对之间互通。
链路带宽应依据实际组网流量测算确定, 大型城市核心区域以10GE链路为主, 非核心区域或者中小型城市初期以GE链路为主, 后期根据业务发展情况可扩展到10GE链路;B类设备间带宽预留为B类设备上联至ER间带宽的50%。
4.4 B-ER设备的组网
建议在每个本地网部署一对RAN ER设备作为IP RAN的核心设备, 原则上RAN ER与BSC同址部署, 部署在地市的核心机房。在建设初期, ER端口配置建议按1:6收敛比考虑, 即ER上行带宽配置为汇聚的B设备带宽的1/6。
每对B设备口字型就近接入2台RAN ER设备。一对B设备接入超过50个基站时, 建议B设备采用10GE链路上行RAN ER, 业务量较少的B设备可采用GE或n*GE链路上联。同对B设备间的互联链路带宽应不小于B设备上联链路带宽。
如若受限于光纤资源, B设备无法成对部署时, 建议B设备双归上联到两台RANER, 两条链路使用不同光缆路由。
4.5 组网与接入光缆的协同
IPRAN设备组网时, 应尽量与本地网接入光缆网的物理结构匹配, 兼顾建设成本和组网安全, 做好两者的协同规划。参考原则如下:
1) B设备应尽量部署在光纤资源丰富、路由方向多的机楼和光缆汇聚点。B设备之间的纤芯需求根据所带接入环数量而定, 一般在10-20芯左右。
2) 初期A设备占用1对光纤组环。组环的A设备应尽量不跨接接入主干光缆环, 并应使用环上的公共纤, 避免使用独占纤。
3) 对于不具备光缆组环条件的非重要基站, A设备可以采用链型单归, 就近接入另一台A设备, 但应严格控制设备级联级数。
4) 对于现有接入光缆网纤芯容量、结构不满足IPRAN组网需求的, 应结合IPRAN的部署进行扩容改造, 并在后续规划中结合LTE、IPRAN、宽带网、政企客户接入组网等需求统筹规划、建设接入光缆网。
5 结语
为满足LTE时代业务大带宽、高品质和差异化的业务接入需求, 传统的SDH/MSTP网无论从容量还是技术上都无法满足移动回传的要求, 移动回传网向IP RAN演进势在必行。IP RAN组网技术能够实现更高的带宽, 满足未来数据直线式增长的需求, 支持LTE的综合承载业务, 这些优点都将使得IP RAN成为LTE承载网建设的首选。
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LTE承载需求 篇7
LTE系统取消了CS,采用了基于全分组的承载架构进行IP分组包的传输。为了给用户不断增强的数据业务需求提供更好的支持,提高数据传输速率,LTE的标准化进程中,在物理层(层1)、空中接口协议结构层(层2)和网络结构方面采纳了一系列先进技术和创新理念。为了确保EPS系统可以充分发挥自身的技术优势,LTE/SAE在用户平面引入了多种承载及处理机制,实现了高数据率、低延时、基于全分组的设计目标,提高了系统容量和覆盖范围。
1 用户平面承载的介绍
为了保证上行50 Mbit/s下行100 Mbit/s的峰值速率,为用户提供各种多媒体业务,LTE系统沿用了UMTS系统中端到端的QoS架构[1]。当UE通过eNodeB连接到核心网时,如果S5/S8接口是基于GTP,用户面承载利用EPS承载提供PDN连接业务;如果S5/S8接口是基于PMIP,用户面承载利用EPS承载和IP承载传输各种业务数据流。EPS承载包括EPS无线承载和EPS接入承载,EPS无线承载业务保证UE和eNodeB之间的不同QoS的承载业务数据单元的正确传输,并且利用PDCP实体进行IP头压缩、用户平面加密功能,MAC实体为UE提供映射及复用信息;EPS接入承载保证MME与eNodeB之间不同QoS的EPS承载业务数据单元的正确传送[2]。EPS承载引入默认承载、专用承载等概念,替代了PDP上下文的概念,为用户要求的差异化服务提供了QoS保证。一个EPS承载对应相同QoS的多个SDF的集合体,EPS承载中的业务里模板(TFT)是和该EPS承载关联的全部分组过滤器的集合。每个过滤器都有唯一的过滤器标识,每个SDF按照优先级映射到传输流模板(TFT)中的一个数据包过滤器[3]。数据流映射到EPS承载的过程如图1所示。
2 LTE和UMTS承载QoS参数比较
在R8的EPS系统中,QoS控制的基本粒度是承载。映射到同一个EPS承载中的所有业务将受到相同的数据传输待遇,比如相同的调度策略、相同的队列管理策略、相同速率调整策略,或者同一种RLC配置等。EPS系统的QoS机制在UMTS系统端到端QoS保证的基础上进行了诸多增强与改进。EPS系统和UMTS系统的参数映射[4,5]如表1所示。
由表1可见,LTE系统较UMTS系统的QoS参数进行了优化,运营商将QoS参数提前配置在eNodeB中,由QCI值进行推导,在信令中只传输QCI值。e NodeB根据QCI值得到其他QoS参数,对分组采取相应的转发方式。消息中参数的冗余将影响信令的传输时延,这里假设UMTS系统中由QCI推导的每个参数时延等于QCI参数时延,并且其他参数的传输时延相等,由表1可得出式(1)和式(2)。式(1)表示LTE系统包含QoS参数信令的传输时延(DLTTlte),式(2)表示UMTS系统包含QoS参数信令的传输时延(DLTTumts)。
由式(1)和式(2)可知,LTE系统包含QoS参数信令的传输时延较UMTS系统缩短了(7TQCI-TAMBR),缩短率为(7TQCI-TAMBR)/DLTTUMTS。
3 LTE系统中EPS承载的设计
3.1 网络端承载控制模式
UMTS系统采用UE控制承载的模式,由于UE无法为不同业务配置准确的QoS参数,UE和网络之间会进行QoS协商,延长业务建立时延。LTE系统取消了UMTS系统中复杂的QoS协商机制,采用网络承载控制模式[6](见图2),根据PCC规则建立满足不同业务的承载,UE只能接受QoS参数,不能进行协商,这样大大缩短了业务建立时延。
图3为UMTS系统采用的UE承载控制模式的流程图[5],图4为LTE系统采用的网络端承载控制模式的流程图[4]。
由图3～4可得出式(3)～(4)。每个过程的延迟时间(Delay Time,DLT)由消息传输时间和消息处理时间组成,这里假定系统对各个消息处理时间和传输时间相等。式(3)表示UMTS系统中承载激活过程的延迟时间(DLTAUMTS),式(4)表示LTE系统中承载激活过程的延迟时间(DLTALTE)。
由式(3)～(4)可见,LTE系统的承载激活过程的延迟时间缩短了(TNREQ+TDL),前面介绍LTE系统包含QoS参数信令的传输时延较UMTS系统缩短了(7TQCI-TAMBR),缩短率为(7TQCI-TAMBR+TNREQ+TDL)/DLTTUMTS。
3.2 EPS承载的详细设计方案
EPS系统中定义了分组数据网络(PDN)连接业务的概念,PDN连接业务是指EPS网络在UE与一个PLMN的外部PDN之间提供的IP连接。位于控制平面的ESM实体控制着EPS承载,开机附着过程中同时在UE和PDN之间建立了一个默认承载,真正实现了用户的“永远在线”。图5为在SDL环境中进行PDN连接建立默认承载MSC仿真图[4,7,8]。
4 小结
通过对比LTE和UMTS系统的QoS机制和承载控制模式,可以看出,LTE系统大大缩短了信令建立和传输时延。EPS承载的具体设计中,在保证PDN建立连接的前提下对流程进行了一定的改进,把NAS信令封装在AS信令中使流程更加简洁。随着处理器处理速度的不断提升,将更凸显本方案的实用性。由于LTE系统需要和UMTS系统进行切换,在以后的设计中还要考虑两种系统间QoS等参数的映射,实现多种无线接入技术的无缝切换。
摘要：LTE系统取消了QoS协商机制,采用网络端承载控制模式。用户平面引入EPS承载进行IP分组包的传输。研究并设计出满足LTE系统QoS机制的EPS承载,针对未来数据业务具有高速、突发性的特征,基于EPS承载传输IP分组包的应用,真正实现了用户的“永远在线”,提高了业务的数据速率。
关键词：ESM,默认承载,专用承载,AMBR,QCI,TFT
参考文献
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