4G LTE時(shí)代：LTE技術(shù)對(duì)PTN的影響

中國(guó)及世界其他地區(qū)正全速進(jìn)入嶄新的4G/LTE時(shí)代。 PTN作為一項(xiàng)移動(dòng)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(chǎng)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?，F(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(dòng)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(gè)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(yíng)商轉(zhuǎn)向LTE技術(shù)以應(yīng)付日益增長(zhǎng)的移動(dòng)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?；境鰜淼牧髁坎恍枰苛鞯酵粋€(gè)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(gè)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(jí)為L(zhǎng)3 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(jí)為L(zhǎng)TE。不論采取那種方式，運(yùn)營(yíng)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(yíng)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(shí)，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(yíng)商的投資收益最大化。

LTE微基站

微基站概念的引進(jìn)對(duì)回傳也有巨大影響。許多LTE運(yùn)營(yíng)商正在考慮的部署方案是在一個(gè)LTE宏基站周圍布置若干(從二到十個(gè)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(gè)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(huì)話數(shù)等等都需要彈性擴(kuò)展，以便滿足微基站個(gè)數(shù)的增加。

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

對(duì)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(dòng)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(shí)間)同步。

顯然，LTE回傳的變化還帶來了時(shí)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(shí)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(shí)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(huì)劣化1588性能。對(duì)邊界時(shí)鐘或透明時(shí)鐘的支持對(duì)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(shí)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(gè)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(gè)非?；镜呐渲茫恍业氖?，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(duì)稱。這就一定會(huì)徹底阻礙1588正常工作。

運(yùn)營(yíng)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(gè)途徑來解決這個(gè)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(yíng)商管理、運(yùn)營(yíng)回傳網(wǎng)絡(luò)帶來巨大困難。運(yùn)營(yíng)商非常急切地想要找到一種解決方案，既能簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，也能降低運(yùn)營(yíng)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(duì)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(yíng)商在搜尋一種針對(duì)LTE優(yōu)化的嶄新的回傳設(shè)備，以降低資本投入。同時(shí)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(yíng)支出。