4G LTE時代：LTE技術(shù)對PTN的影響

　　中國及世界其他地區(qū)正全速進(jìn)入嶄新的4G/LTE時代。 PTN作為一項(xiàng)移動回傳技術(shù)，即便經(jīng)過了多年的演變及成熟，仍將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。其中一些技術(shù)上的變化巨大到足以引發(fā)一場PTN技術(shù)的革命。本文兼顧了宏基站及微基站的部署，回顧了LTE回傳技術(shù)與當(dāng)前3G部署相比，其間的變更及面臨的挑戰(zhàn)。

　　2G/3G回傳

　　首先介紹目前部署的2G及3G基礎(chǔ)設(shè)施。現(xiàn)今的PTN網(wǎng)絡(luò)是取代電路交換SDH網(wǎng)絡(luò)，由2G向3G過渡的結(jié)果。2G/3G基站流量由位于基站的匯聚設(shè)備進(jìn)行匯聚，傳送到名為RNC（射頻網(wǎng)絡(luò)控制器）或者M(jìn)SC（移動交換中心）的中心點(diǎn)。流量在該中心點(diǎn)得到進(jìn)一步處理，并且轉(zhuǎn)發(fā)。

　　2G/3G回傳的一個關(guān)鍵點(diǎn)在于hub或是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——基站的流量在基站處由交換機(jī)或路由器進(jìn)行匯聚，然后通過點(diǎn)到點(diǎn)連接傳送回中心點(diǎn)。這種點(diǎn)到點(diǎn)連接很容易在二層網(wǎng)絡(luò)（如PTN）上利用偽線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

　　LTE 回傳

　　運(yùn)營商轉(zhuǎn)向LTE技術(shù)以應(yīng)付日益增長的移動流量。顯然，回傳網(wǎng)絡(luò)需要提升性能來適應(yīng)LTE的數(shù)據(jù)傳輸率。但是，除了更高的性能之外，LTE 回傳技術(shù)還需要解決其他一些問題。

　　圖1 LTE回傳網(wǎng)絡(luò)圖示

　　從二層到三層

　　LTE采用了扁平化IP的結(jié)構(gòu)，其中RNC或中央控制器將不復(fù)存在。基站出來的流量不需要全部流到同一個中心點(diǎn)。取而代之的是，LTE基站或eNodeB可以將流量發(fā)到多個接入網(wǎng)關(guān)。基站之間也可以互相進(jìn)行流量輸送。3G的 hub模型已經(jīng)為IP網(wǎng)格式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所取代。隨之而來的結(jié)果是需要將回傳網(wǎng)絡(luò)從L2 PTN升級為L3 PTN，以支持路由的功能。

　　引入三層網(wǎng)絡(luò)后，回傳設(shè)備需要增加更多的功能，比如在二層和三層上都能實(shí)現(xiàn)VPN、OAM和同步。

　　3G/4G 共處

　　部署LTE的方式多種多樣，可以創(chuàng)建新的LTE基站，也可以與2G及3G基站一起安裝在現(xiàn)有的基站塔上。另外，3G基站也可以通過射頻頭和軟件更換升級為LTE。不論采取那種方式，運(yùn)營商都面臨著4G基站與現(xiàn)有2G及3G基站的共處共管問題。如果同一款基站匯聚設(shè)備既能支持LTE回傳，也能支持2G/3G回傳的話，就可以大大節(jié)省運(yùn)營商的資本支出。為了要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，此類基站匯聚設(shè)備必須能夠支持多業(yè)務(wù)功能。該匯聚設(shè)備需要具備以太網(wǎng)端口以及支持LTE回傳所需的服務(wù)。同時，還需要為2G/3G回傳提供基于T1/E1的TDM接口及TDM偽線功能。多業(yè)務(wù)功能至關(guān)重要，可以讓運(yùn)營商的投資收益最大化。

　　LTE微基站

　　微基站概念的引進(jìn)對回傳也有巨大影響。許多LTE運(yùn)營商正在考慮的部署方案是在一個LTE宏基站周圍布置若干（從二到十個不等）微基站，增加的這些微基站可以提升吞吐量及覆蓋。在該模式中，宏基站的流量通過基站處的匯聚設(shè)備進(jìn)行回傳。微基站的流量利用最方便的方式回傳到附近的一個宏基站或基站匯聚設(shè)備。微波及寬帶連接是用于微基站回傳的兩項(xiàng)頗具潛力的技術(shù)。

　　LTE微基站給回傳網(wǎng)帶來了更多的流量及用戶。這使得回傳網(wǎng)絡(luò)不光需要提升性能，還要增加許多規(guī)格。比如說，用戶的數(shù)量、轉(zhuǎn)發(fā)列表的大小、OAM會話數(shù)等等都需要彈性擴(kuò)展，以便滿足微基站個數(shù)的增加。

　　由于運(yùn)營商面臨著用于移動用戶及基站的IPv4地址不足的問題，LTE微基站還加速了中國IPv6的部署。

　　對于設(shè)備供應(yīng)商而言，他們需要開發(fā)出資源更為豐富、全面提供IPv6功能的新型設(shè)備。

　　同步及 IEEE 1588

　　IEEE 1588 及同步以太網(wǎng)是用于移動回傳的兩項(xiàng)重要同步技術(shù)。同步以太網(wǎng)是用于頻率同步，而1588則是用于相位或TOD（當(dāng)前時間）同步。

　　顯然，LTE回傳的變化還帶來了時間及同步方面的挑戰(zhàn)。

　　大量的LTE微基站或1588客戶端設(shè)備為1588服務(wù)器或主時鐘帶來了巨大負(fù)擔(dān)。LTE宏基站或基站匯聚設(shè)備要求具備邊界時鐘能力，來減少1588服務(wù)器負(fù)擔(dān)。

　　將L3引入回傳網(wǎng)絡(luò)給1588包文的傳輸增加了更多延遲和延遲變化，這會劣化1588性能。對邊界時鐘或透明時鐘的支持對LTE回傳的交換機(jī)或路由器變得至關(guān)重要。

　　IPv6/UDP上承載1588面臨更多一項(xiàng)挑戰(zhàn)。為了在IPv6和UDP上負(fù)載1588，交換機(jī)或路由器上1588的實(shí)現(xiàn)都必須要能實(shí)時更新UDP校驗(yàn)和。這就可能意味著回傳設(shè)備需要硬件上的更新。

　　回傳網(wǎng)絡(luò)中的寬帶接入

　　LTE微基站要求采用最方便普及的無線或者有線連接來進(jìn)行回傳。微波及寬帶接入介質(zhì)如DSL或PON成為顯而易見的候選。

　　假設(shè)在微基站與1588服務(wù)器之間存在一個DSL或PON鏈接。微基站運(yùn)行1588 SLAVE模式，試圖從服務(wù)器恢復(fù)TOD。這原本是一個非?；镜呐渲?，但不幸的是，這種配置是無效的。原因在于DSL 和PON的延遲非常大，更糟糕的是，兩者在上行和下行的延遲還不對稱。這就一定會徹底阻礙1588正常工作。

　　運(yùn)營商正在搜尋能在寬帶接入上支持1588的解決方案。目前有幾個途徑來解決這個問題，都需要在PON或DSL的設(shè)計(jì)上增加特殊的功能以支持1588的運(yùn)作。

　　LTE 及SDN （軟件定義網(wǎng)絡(luò)）

　　LTE的大規(guī)模部署——尤其是LTE微基站——還將為運(yùn)營商管理、運(yùn)營回傳網(wǎng)絡(luò)帶來巨大困難。運(yùn)營商非常急切地想要找到一種解決方案，既能簡化網(wǎng)絡(luò)管理，也能降低運(yùn)營費(fèi)用。SDN通過集中化控制平面，并提供了一種開放式的標(biāo)準(zhǔn)方法來配置及管理回傳設(shè)備的數(shù)據(jù)平面，因此是回傳領(lǐng)域一項(xiàng)深具潛力的技術(shù)。

　　為了支持SDN，設(shè)備供應(yīng)商需要在其控制平面及其網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中支持諸如OpenFlow的協(xié)議。此外，還需要更新數(shù)據(jù)平面，使之與OpenFlow兼容。

　　總結(jié)

　　LTE對回傳技術(shù)如PTN產(chǎn)生了重大影響，包括扁平化IP結(jié)構(gòu)、微基站的引入及3G/LTE基站的共處等。運(yùn)營商在搜尋一種針對LTE優(yōu)化的嶄新的回傳設(shè)備，以降低資本投入。同時采用包括SDN在內(nèi)的新型網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)來節(jié)省運(yùn)營支出。