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烽火通信联通LTE承载解决方案:IP RAN分层VPN

2014-05-10 10:09
魏丁小陆
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  自2009年全球首个LTE网络商用以来,LTE在全球市场取得了快速发展。据GSA统计,截至2013年8月,全球76个国家已经部署200张LTE网络。GSA主席艾伦海登说:“106张LTE网络在过去的12个月投入商业运行,代表了112%的年增长率。”LTE是一种主流的移动宽带技术,是发展最快的移动通信系统技术。

  在用户数量上,根据统计,在2013年内,LTE覆盖人口达到全球人口的22%,其发展速度远高于3G网络部署之初。

  2013年12月4日,工业和信息化部将TDD-LTE牌照分配给三家电信运营商:中国移动、中国电信以及中国联通。此前,中国联通就要求各分组本地网要为LTE的引入做好传输储备,在获取LTE牌照后的三个月要具备商用能力,并在浙江、广东等地开始建设FDD LTE 4G试验网络。这也就意味着,300多张分组本地网都面临着从3G承载到3G、LTE统一承载的转变。如何在现有分组本地网上承载LTE业务是我们亟须关注和解决的问题。

  LTE对承载技术的要求

  3GPP将LTE的无线接入网定义为EUTRAN(演进的无线接入网),将核心网定义为EPC(演进的分组核心网)。

  EPC主要由移动管理实体(Mobility Management Entity,MME)、服务网关(Serving Gateway,SGW)、分组数据网关(Packet Date Network Gateway,PGW)等几个主要的功能实体组成。

  EPC架构秉承了控制与承载分离的理念,将2G/3G分组域中SGSN的移动性管理、信令控制功能和媒体转发功能分离出来,分别由两个网元来完成。其中MME负责移动性管理、信令处理等功能,S-GW负责媒体流处理及转发等功能,P-GW则仍承担GGSN的职能。

  与2G/3G网络相比,LTE网络最显著的新变化主要有:

  ●网络结构全IP化:核心网取消了CS(电路域),全IP的EPC支持3GPP、非3GPP各类技术统一接入,实现固网和移动融合(FMC),灵活支持VoIP及基于IMS多媒体业务。

  ●网络架构扁平化:取消了之前定义的RNC,eNB(演进的基站)直接接入EPC,从而降低用户可感知的时延,大幅提升用户的移动通信体验。

  ●引入了两个接口:X2是相邻eNB间的分布式接口,主要用于用户移动性管理;S1是从eNB到EPC的动态接口。

  其中,网络结构全IP化,意味着核心网内、核心网与无线网之间的接口均可基于IP承载。

  网络结构扁平化,意味着要建立eNB到MME和SGW之间的IP连通性。X2主要用于移动性管理(切换)和相邻小区干扰抑制,只在终端从一个eNB移动到另一个相邻eNB时使用,且每个eNB可定义多达32个X2接口,实际部署时相邻基站数量由覆盖情况决定。S1接口具备灵活组网方式,即所谓S1-flex功能。S1-flex允许一个eNB连接到多个MME/SGW POOL(池),主要目的是实现负载均衡和网络冗余,且每个eNB支持最多16个S1接口。上述分析表明,无论S1还是X2都存在着点对多点的流量。

  分组本地网面临的挑战

  当前,分组本地网采用MPLS L3VPN对IP化的3G PS报文进行可靠封装,基于路由信息进行选路,从而建立解决点多点通信模型。当RNC与基站之间的归属关系调整时,承载网不会感知,从而为运维实现了真正意义上的无线和承载的解耦合。

  对于LTE业务,存在着两种业务流向,一种是端到端的、向上汇聚的S1业务,一种是本地交换的X2业务。

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