扩展LTE网络

作者：博通公司基础设施和网络集团副总裁兼首席技术官  Nick Ilyadis

对于网络开发者而言，只要稍稍关注一下4G/LTE通信的需求现状即可对未来发展趋势了然于胸。根据近期预测，到2018年，移动数据流量将增长11倍1。在流经无线网络的190 EB数据中，将有一半以上将经由4G/LTE网络传输。



为了大规模的普及更为快速的4G/LTE服务，无线服务提供商必须通过加大对回程及核心网络基础架构的投资，来实现更大的带宽和更快的速度，而这也是预计2018年无线互联设备增至100亿件以上的必要条件。扩展4G/LTE网络会影响无线网络开发的多个方面，包括网络以太网交换、蜂窝基站高性能处理器、改进后的回传系统、网络控制器以及企业无线LAN的开发。

云计算极有可能被列入到无线服务提供商的网络扩容计划中。Markets & Markets研究公司在2014年的一份报告中预测，2013至2016年间的云计算支出将增加6,770亿美元。据了解，2013年全球IT支出总额高达3.7万亿美元。运营商将大幅依赖云级别网络来满足市场需求。为促进这种转变，一系列重要且具创新性的技术目前正在开发中。

作为一系列新兴技术中的佼佼者，网络功能虚拟化（Network Function Virtualization, NFV）是一种虚拟多个网络节点以便大规模提供通信服务的服务器虚拟化变体。为提高以太网网络的可扩展性、灵活性及效率，NFV将网络功能从专属设备（如路由器与交换机）转移到了运行虚拟化技术的通用型服务器。

演进的分组核心网（Evolved Packet Core, EPC）与虚拟演进的分组核心网技术（Virtualized Evolved Packet Core, vEPC）也是重要的新兴创新技术。、EPC代表的是广泛应用的3GPP核心网络架构的下一代演进。EPC能够使用互联网协议更快地在网络中传输数据包，而非使用电路交换域。vEPC技术在无线网络中将EPC功能进行了虚拟化，使其更多地以云服务的形式获得交付。

在回程网络中，传输提供商在满足日益增长的4G/LTE网络带宽需求方面将面临相当大的挑战。提供商必须确保数据包网络的时效性与同步性均精确无误，并对流量进行智能管理。增强回程的关键在于通常所说的综合无线接入网（ Consolidated Radio Access Network, CRAN ） 。CRAN技术支持开发更大型的基站，将多个远程射频头与发射塔合并至单一处理池。但要实现这一点则取决于更高性能处理器的集成。

除了回程需要升级，去程网络容量也必须扩展，以便传输从射频头到基站的通用公共射频接口（Common Public Radio Interface, CPRI）流量。作为射频头到基站的行业标准接口规范，CPRI已使这一规范成为了一个完美接口，并且是大部分射频基站产品的主要通道。

此外，即将到来的4G/LTE网络也将利用毫米波技术来扩大数据管道。毫米波（MM）是60 GHz及以上的无线频率，这一频率的带宽与数据速度可达到MHz频率的200倍。毫米波技术提供了从基站到无线接入网的关键链接，并能够在到达无线接入网（Radio Access Network, RAN）之前将多个基站菊链在一起。毫米波还可以直接向CRAN传输通用公共射频接口流量。

相关开发包括针对微波链路的4K QAM、领先的提高网络调幅的方式以及广泛应用的光纤回程网络与蜂窝基站间10GbE的连接（替代1GbE连接），所有这些均有助于实现最佳性能，但还将取决于集成的高性能处理器。

要想加快网络速度，人们还必须大幅提升基站处理器能力，利用基站中的多核处理器、MIMO技术、基站数字信号处理（DSP）以及Fabric网络等创新技术，为数据包提供多个通道，缓解网络拥堵。



综合使用上述网络创新技术将提高4G/LTE网络的速度、容量以及安全性，以便运营商能够提供稳健的新型设备应用、更快速的连通能力以及更好的总体用户体验。从消费者的角度而言，4G/LTE有望通过更快的下载与上传、更少的哑点以及更连续的数据流来大幅提升用户体验。此外，LTE更快的速度也能让应用开发商们更游刃有余地构建更佳的移动游戏、银行业务、社交与购物等新体验。通过扩展4G/LTE网络，服务提供商将能够提高客户忠诚度、减少用户流失并增加收入。

资料来源：
1 Cisco Systems: Visual Networking Index，2014年6月

关于作者：
Nick Ilyadis是博通（Broadcom）公司基础设施和网络部门副总裁兼首席技术官，他负责为包括网络交换、以太网控制器、无线局域网、SerDes、PHY、处理器和安全等技术在内的一系列芯片产品制定产品策略和跨产品线组合方案。Nick Ilyadis涉及的细分市场包括数据中心、服务运营商、无线基础设施和企业网络。在加入博通公司之前，他在北电网络公司担任负责企业数据产品工程的副总裁。他还在美国数字设备公司（DEC）和 Itek 公司担任过工程方面的职务。

Nick Ilyadis拥有新罕布什尔州大学电子工程硕士学位和罗切斯特理工学院的电子工程学士学位。