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4G LTE时代：LTE技术对PTN的影响

发布日期：2015-07-29 12:41

中国及世界其他地区正全速进入崭新的4G/LTE时代。 PTN作为一项移动回传技术，即便经过了多年的演变及成熟，仍将面临严峻挑战。其中一些技术上的变化巨大到足以引发一场PTN技术的革命。本文兼顾了宏基站及微基站的部署，回顾了LTE回传技术与当前3G部署相比，其间的变更及面临的挑战。

2G/3G回传

首先介绍目前部署的2G及3G基础设施。现今的PTN网络是取代电路交换SDH网络，由2G向3G过渡的结果。2G/3G基站流量由位于基站的汇聚设备进行汇聚，传送到名为RNC（射频网络控制器）或者MSC（移动交换中心）的中心点。流量在该中心点得到进一步处理，并且转发。

2G/3G回传的一个关键点在于hub或是星型拓扑结构——基站的流量在基站处由交换机或路由器进行汇聚，然后通过点到点连接传送回中心点。这种点到点连接很容易在二层网络（如PTN）上利用伪线技术来实现。

LTE 回传

运营商转向LTE技术以应付日益增长的移动流量。显然，回传网络需要提升性能来适应LTE的数据传输率。但是，除了更高的性能之外，LTE 回传技术还需要解决其他一些问题。

LTE回传网络图示

从二层到三层

LTE采用了扁平化IP的结构，其中RNC或中央控制器将不复存在。基站出来的流量不需要全部流到同一个中心点。取而代之的是，LTE基站或eNodeB可以将流量发到多个接入网关。基站之间也可以互相进行流量输送。3G的 hub模型已经为IP网格式拓扑结构所取代。随之而来的结果是需要将回传网络从L2 PTN升级为L3 PTN，以支持路由的功能。

引入三层网络后，回传设备需要增加更多的功能，比如在二层和三层上都能实现VPN、OAM和同步。

3G/4G 共处

部署LTE的方式多种多样，可以创建新的LTE基站，也可以与2G及3G基站一起安装在现有的基站塔上。另外，3G基站也可以通过射频头和软件更换升级为LTE。不论采取那种方式，运营商都面临着4G基站与现有2G及3G基站的共处共管问题。如果同一款基站汇聚设备既能支持LTE回传，也能支持2G/3G回传的话，就可以大大节省运营商的资本支出。为了要实现这一点，此类基站汇聚设备必须能够支持多业务功能。该汇聚设备需要具备以太网端口以及支持LTE回传所需的服务。同时，还需要为2G/3G回传提供基于T1/E1的TDM接口及TDM伪线功能。多业务功能至关重要，可以让运营商的投资收益最大化。

LTE微基站

微基站概念的引进对回传也有巨大影响。许多LTE运营商正在考虑的部署方案是在一个LTE宏基站周围布置若干（从二到十个不等）微基站，增加的这些微基站可以提升吞吐量及覆盖。在该模式中，宏基站的流量通过基站处的汇聚设备进行回传。微基站的流量利用最方便的方式回传到附近的一个宏基站或基站汇聚设备。微波及宽带连接是用于微基站回传的两项颇具潜力的技术。

LTE微基站给回传网带来了更多的流量及用户。这使得回传网络不光需要提升性能，还要增加许多规格。比如说，用户的数量、转发列表的大小、OAM会话数等等都需要弹性扩展，以便满足微基站个数的增加。

由于运营商面临着用于移动用户及基站的IPv4地址不足的问题，LTE微基站还加速了中国IPv6的部署。

对于设备供应商而言，他们需要开发出资源更为丰富、全面提供IPv6功能的新型设备。

同步及 IEEE 1588

IEEE 1588 及同步以太网是用于移动回传的两项重要同步技术。同步以太网是用于频率同步，而1588则是用于相位或TOD（当前时间）同步。

显然，LTE回传的变化还带来了时间及同步方面的挑战。

大量的LTE微基站或1588客户端设备为1588服务器或主时钟带来了巨大负担。LTE宏基站或基站汇聚设备要求具备边界时钟能力，来减少1588服务器负担。

将L3引入回传网络给1588包文的传输增加了更多延迟和延迟变化，这会劣化1588性能。对边界时钟或透明时钟的支持对LTE回传的交换机或路由器变得至关重要。

IPv6/UDP上承载1588面临更多一项挑战。为了在IPv6和UDP上负载1588，交换机或路由器上1588的实现都必须要能实时更新UDP校验和。这就可能意味着回传设备需要硬件上的更新。

回传网络中的宽带接入

LTE微基站要求采用最方便普及的无线或者有线连接来进行回传。微波及宽带接入介质如DSL或PON成为显而易见的候选。

假设在微基站与1588服务器之间存在一个DSL或PON链接。微基站运行1588 SLAVE模式，试图从服务器恢复TOD。这原本是一个非常基本的配置，但不幸的是，这种配置是无效的。原因在于DSL 和PON的延迟非常大，更糟糕的是，两者在上行和下行的延迟还不对称。这就一定会彻底阻碍1588正常工作。

运营商正在搜寻能在宽带接入上支持1588的解决方案。目前有几个途径来解决这个问题，都需要在PON或DSL的设计上增加特殊的功能以支持1588的运作。

LTE 及SDN （软件定义网络）

LTE的大规模部署——尤其是LTE微基站——还将为运营商管理、运营回传网络带来巨大困难。运营商非常急切地想要找到一种解决方案，既能简化网络管理，也能降低运营费用。SDN通过集中化控制平面，并提供了一种开放式的标准方法来配置及管理回传设备的数据平面，因此是回传领域一项深具潜力的技术。

为了支持SDN，设备供应商需要在其控制平面及其网络管理系统中支持诸如OpenFlow的协议。此外，还需要更新数据平面，使之与OpenFlow兼容。

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