1 引言
LTE(LONg Term Evolution,長期演進)是由3GPP(第三代合作伙伴計劃組織)制定的移動通信體系最新標準。實際上,，LTE本身也在不斷發(fā)展演進中,，當前已定義的LTE并非人們普遍理解的4G技術，而是一種3.9G或準4G標準,，其所對應的R8標準已正式凍結。它以OFDM(正交頻分復用),、MIMO(多進多出)等先進的物理層技術為核心,，改進并增強了3G空中接口技術，在2×2MIMO,，20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的理論峰值速率(在采用4×4MIMO時,，下行峰值速率甚至可達326Mbit/s);支持FDD(頻分復用技術)和TDD(時分復用技術)兩種工作方式，并支持高達500km/h的高速移動;R10是R8的增強版本,，其理論峰值速率分別達到了下行1Gbit/s,，上行500Mbit/s的水平，因此被稱為LTE-Advanced/LTE-A,，也就是所謂4G技術,。目前，R10正在制定中。
LTE將是今后全球最主要的廣域?qū)拵б苿油ㄐ畔到y(tǒng),，未來所有的2G/3G/3.5G技術都將殊途同歸,，統(tǒng)一演進到LTE/LTE-A階段。但由于各國運營商2G/3G網(wǎng)絡發(fā)展情況不同,，對于LTE的演進路線是不同的,，目前有如下4種LTE演進路線：
(1)最傳統(tǒng)方式演進。即從2G到3G,，再向LTE長期演進發(fā)展的思路,。如Orange是這種穩(wěn)健策略的典型代表，其主要思路是堅定2G/3G發(fā)展戰(zhàn)略,，LTE則作為長期演進目標,。
(2)跳躍式演進。即從2G直接演進到LTE階段,。T-Mobile是這種思路的典型代表,，其主要發(fā)展策略是限制對3G/HSPA的投資，跳過HSPA+,，2010年直接上LTE,。
(3)不同體制間(3GPP/3GPP2)切換演進。如Verizon從2010年開始啟動從CDMA2000/EV-DO到LTE的商用進程,。
(4)從TD-SCDMA向LTE演進,。這是中國移動特定的演進思路，目前其已明確了要積極推動TD-LTE產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大思路,。
2010年國外電信運營商已開始啟動首輪商用,，北美(Verizon)、歐洲(TMO),、日本(DoCoMo)等運營商均已開始進行商用網(wǎng)的部署;歐洲的FT,，Telefonica，VDF也已宣布2011年將啟動第二輪商用,。相對而言,，我國的LTE尚處于技術啟動階段，離百萬用戶以上的大規(guī)模商用還需5年左右,。特別是近兩年在3G方面投資巨大,，故短時間內(nèi)再次發(fā)放LTE牌照的可能性不大。因此,，這兩年將主要以測試,、試驗網(wǎng)及試商用網(wǎng)建設為主。
2 LTE對承載網(wǎng)絡的要求
2.1 LTE網(wǎng)絡的新變化
LTE的無線接入網(wǎng)命名為演進型UMTS陸地無線接入網(wǎng)(E-UTRAN),，核心網(wǎng)則為演進型分組核心網(wǎng)(EPC),。與2G/3G網(wǎng)絡相比,，LTE網(wǎng)絡最顯著的新變化主要有：
(1)網(wǎng)絡結構全IP化。核心網(wǎng)取消了CS(電路域),，全IP的EPC支持3GPP,，非3GPP各類技術統(tǒng)一接入，實現(xiàn)固網(wǎng)和移動融合(FMC),。EPC主要由MME(移動管理實體),，SGW(服務網(wǎng)關)，PGW(分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關)等幾個主要的功能實體組成,。其中,，MME主要負責用戶及會話管理的所有控制功能，相當于2G/3G的SGSN控制平面,。SGW主要負責用戶平面的數(shù)據(jù)傳送,、轉(zhuǎn)發(fā)以及路由切換等，相當于2G/3G的SGSN用戶平面;PGW是所有外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡接入的錨點,，類似2G/3G的GGSN功能,。
(2)網(wǎng)絡架構扁平化。傳統(tǒng)的3GPP接入網(wǎng)由Node B和RNC兩層節(jié)點構成,，而LTE中省去了RNC這一層,，eNB(演進型NodeB)直接接入EPC設備，因此E-UTRAN主要由eNB構成,，采用這種扁平化結構的目的在于簡化網(wǎng)絡結構,、減小網(wǎng)絡延遲。
(3)引入了兩個新的接口,。一是支持S1接口的靈活組網(wǎng)方式,，即所謂S1-flex功能。S1是eNB和MME/SGW之間的接口,，2G/3G網(wǎng)絡中RNC只能和一個核心網(wǎng)元連接,，但S1-flex允許一個eNB連接到多個MME/SGW POOL(池)，實現(xiàn)負載均衡,、冗災等,。每個eNB支持最多16個S1接口;另一個重要變化是X2接口，即相鄰eNB間的分布式接口,，主要用于移動性管理(切換)和相鄰小區(qū)干擾抑制，每個eNB可定義32個X2接口,，實際部署時相鄰基站數(shù)量由覆蓋情況決定,。
2.2 LTE對承載網(wǎng)的要求
(1)傳輸帶寬。LTE基站的接入帶寬相對3G網(wǎng)絡有了非常顯著的提高,。根據(jù)經(jīng)驗估算,，以TD-LTE
S111站型為例,，eNB的傳輸帶寬至少在440~590M左右。如果采用S222站型,，傳輸帶寬將加倍,，即880~1180M左右，這幾乎是3G基站帶寬的10~20倍,。
(2)LTE網(wǎng)絡結構的變化對承載網(wǎng)也有較大影響,，S1flex和X2接口的引入打破了原有2G/3G匯聚型組網(wǎng)架構，這就要求承載網(wǎng)在原有的基礎上,，具有靈活的業(yè)務調(diào)度能力,。
(3)LTE對于QoS和時延的要求比2G/3G嚴格。LTE將提供比3G更多種類的數(shù)據(jù)業(yè)務(多媒體,、視頻,、交互類等)，3GPP詳細規(guī)范了各類業(yè)務的端到端時延和丟包率要求,，因此要求承載網(wǎng)具有較強的QoS調(diào)度能力;3GPP建議S1/X2接口單向時延為2~15ms,，NGMA(下一代移動聯(lián)盟)則要求承載網(wǎng)端到端最大時延小于10ms，特殊區(qū)域應滿足時延不超過5ms的要求,。
LTE將實現(xiàn)深度覆蓋,，eNB節(jié)點數(shù)將是現(xiàn)有基站數(shù)量的2~3倍，承載網(wǎng)規(guī)模應適應這種組大網(wǎng)的需要;LTE將和2G,，3G網(wǎng)絡共存,，要求承載網(wǎng)不僅具備IP分組業(yè)務承載能力，而且也應考慮TDM和IP多業(yè)務統(tǒng)一接入的需求;當然,，承載IP化同樣要求網(wǎng)絡保證高可靠性,，LTE保護需求類似于2G/3G承載網(wǎng)的保護，故障切換小于50ms;同時,，LTE也具備對于頻率同步和時間同步的要求,。
3 LTE承載解決方案及分析
由于EPC是實現(xiàn)了全IP化的核心網(wǎng)，因此IP骨干網(wǎng)是各主要核心網(wǎng)元之間的惟一承載網(wǎng),。這里的IP骨干網(wǎng),，對中國電信而言是CN2，對中國移動則是IP專網(wǎng),。故核心網(wǎng)的承載方案已無懸念,，IP over WDM/OTN是滿足當前及未來發(fā)展趨勢的最佳骨干層解決方案。因此,，E-UTRAN承載方案就成為LTE承載網(wǎng)的研究重點,。
一般情況下，E-UTRAN承載網(wǎng)也被稱為LTE回傳網(wǎng),，主要是指城域傳送/承載網(wǎng)部分(只有少部分流量需經(jīng)過IP骨干網(wǎng)),。其解決方案應滿足LTE高帶寬,、靈活的業(yè)務調(diào)度、組大網(wǎng),、多業(yè)務承載,、高可靠性和QoS、低時延,、時間同步等方面的要求,。根據(jù)這些需求，業(yè)界從不同角度提出多種解決方案,。
3.1 端到端PTN解決方案(見圖1)
圖1 全PTN方案
這是中國移動大規(guī)模采用的方案,。進一步分，端到端的PTN方案有兩種實現(xiàn)方式：第一種是純L2方式,，現(xiàn)有PTN無需支持復雜的L3協(xié)議,，至上而下采用L2通道;第二種方式需要核心層設備升級支持L3VPN。
純L2方式下設備實現(xiàn)最簡單,，對于運維人員要求低,，利用靜態(tài)的LSP解決S1flex和X2分布式接口需求，但存在的缺陷主要是浪費標簽的資源,，因為這種方式必須從基站到多歸屬的網(wǎng)關之間預先建立多個LSP,。雖然采用多段PW/LSP嵌套可從一定程度上節(jié)省標簽浪費的問題，但總的來說對業(yè)務調(diào)度的靈活性較差;核心層引入L3的方式可較好地解決純L2方式的缺陷,，即節(jié)省了標簽資源,，又可實現(xiàn)業(yè)務的靈活調(diào)度，即由核心層L3VPN實現(xiàn)S1
flex或X2等其他調(diào)度業(yè)務,。
3.2 PTN外掛CE路由器的解決方案(見圖2)
圖2 PTN外掛CE的方案
這種方案仍以PTN為主,，實際是對端到端L2 PTN方案的一種引申。即PTN仍維持端到端的L2功能,，L3VPN功能由新引入的CE負責,，實現(xiàn)S1 flex，X2等動態(tài)IP業(yè)務,。需要注意的是,，這里CE是指客戶邊緣路由器(CuSTomer Edge Router)。
3.3 端到端路由器解決方案(見圖3)
從核心到接入全網(wǎng)采用動態(tài)路由協(xié)議承載IP類業(yè)務，采用PWE3管道方式承載TDM/ATM等傳統(tǒng)業(yè)務,。顯然此方案處理LTE的動態(tài)業(yè)務具有天然的優(yōu)勢，具有端到端靈活業(yè)務調(diào)度能力,，無需像L2那樣需要預先建立很多的通道,。但全路由器方案存在的最大問題就是建網(wǎng)成本相對較高、設備功耗較大,、另外在組網(wǎng)規(guī)模上受限,。此外，這種大規(guī)模動態(tài)網(wǎng)絡對于運維要求最高,，且當前路由器的網(wǎng)絡保護,、OAM能力相比PTN設備要弱。因此,，這種方案適合規(guī)模較小的網(wǎng)絡,，對于國內(nèi)運營商這種大規(guī)模的網(wǎng)絡適用性較差。
3.4 路由器+IAN/PTN/CE混合組網(wǎng)解決方案(見圖4)
圖4 路由器+PTN/IAN/CE
這種方案的核心/匯聚層采用路由器,，接入層采用IAN/PTN/CE,，此處CE指電信級以太網(wǎng)交換機。進一步可擴展為3種方式：
(1)路由器+PTN的方式,。
(2)路由器+CE的方式,。
這兩種方式本質(zhì)上都是核心/匯聚層支持L3路由，接入維持靜態(tài)L2功能,。只是PTN(MPLS-TP)和CE(PBT或VPLS)采用的技術體制不同,。
(3)核心/匯聚層采用路由器，接入層采用IAN,。IAN即綜合接入節(jié)點設備,，是中國電信新定義的一種結合了MPLS-TP和IP/MPLS功能的數(shù)據(jù)設備。這種方式比較適合擁有豐富IP城域骨干網(wǎng)資源的運營商,，在實現(xiàn)LTE業(yè)務承載的基礎上,，還可實現(xiàn)對大客戶專線及組播等高品質(zhì)精品業(yè)務的綜合承載。
目前看來,，對于路由器+CE,，CE在OAM方面的能力相對較弱;采用路由器+PTN方案，則從某種程度上存在端到端的管理,，異質(zhì)網(wǎng)絡互通等問題,，并出現(xiàn)需要數(shù)通和傳輸專業(yè)共同維護無線回傳網(wǎng)的情況;采用路由器+IAN方案，LTE回傳網(wǎng)均由端到端的數(shù)通產(chǎn)品組網(wǎng),，并統(tǒng)一由數(shù)通專業(yè)運維,，故此方案對于固網(wǎng)資源豐富的運營商吸引力較大。
4 結束語
LTE回傳網(wǎng)目前存在端到端的PTN,，PTN+CE(客戶邊緣路由器),，端到端的路由器,，路由器+IAN/PTN
/CE(電信級以太網(wǎng)交換機)等幾種解決方案。其中,，前兩種解決方案均以PTN為主,，而后兩種解決方案以數(shù)據(jù)設備為主。從技術可行性來講以上這些方案均可滿足LTE回傳網(wǎng)需求,，主要區(qū)別在于L3路由的起點,。實際上，引入L3功能的原因是在合適的位置提供靈活的業(yè)務調(diào)度能力,，理想的狀況是既希望網(wǎng)絡具備很高的靈活及可靠性,，又要做到簡單易維護，但這兩個方面往往是較難統(tǒng)一的,。通常一個較小規(guī)模的網(wǎng)絡靈活性相對較大,，而國內(nèi)運營商網(wǎng)絡規(guī)模往往都很大，故更需要關注可靠性和維護能力,。因此,，在考慮LTE承載方案選擇時，需要找到合適的平衡點,。由于網(wǎng)絡資源狀況不同,，各運營商的方案選擇往往存在差異。
從目前國內(nèi)的發(fā)展情況看,，以PTN為主的解決方案已實現(xiàn)大規(guī)模商用,，故成熟性最好;路由器+IAN這種以數(shù)據(jù)網(wǎng)為主的解決方案創(chuàng)新性較強，適合擁有豐富IP城域網(wǎng)資源的運營商,，但實際工程應用較少,，成熟性有待進一步驗證。
盡管LTE在我國大規(guī)模商用尚待時日,，但各大主流基礎網(wǎng)絡設備提供商均已推出相關承載網(wǎng)產(chǎn)品,。烽火通信作為國內(nèi)知名的信息通信產(chǎn)品及解決方案提供商，其PTN產(chǎn)品已相繼服務于黑龍江,、遼寧,、山東、河北,、湖北,、湖南、江蘇等全國多個省市的移動承載網(wǎng)建設,。在傳統(tǒng)光網(wǎng)絡產(chǎn)品向分組化轉(zhuǎn)型的過程中,，烽火通信將繼續(xù)以客戶需求為己任，通過不斷的技術和產(chǎn)品創(chuàng)新為處于轉(zhuǎn)型中的電信運營商帶來更加全面的解決方案，滿足未來不同應用場景下對于LTE承載網(wǎng)絡建設的需求,。