基于分组承载网的LTE业务需求分析

2接口流量主要考虑在U-Plan面的流量，通过用户在不同eNode之间的切换来对其流量进行统计，通过设定在某一个时间段内，估计占LTE网络总流量3%左右，即基于X2接口的三层流量并不是LTE网络中的主要组成部分，LTE网络中的大部分流量仍然以二层业务为主；其次，如图3示出了eNode网络拓扑结构，为了避免eNode基于MESH组网时基站之间流量交互过于频繁，在LTE网络中，一般采用六边形基站组网方案，即一个eNode基站最多与周边六个eNode基站进行通信，这样可以大大降低eNode基站之间，即X2接口的信息流量。

图3. LTE网络eNode基站之间X2连接示意图

2）需求2：单独一个eNode基站通过S1接口与多个S-GW和P-GW互通

在eUTRAN网络中，为了保证网络流量冗余和多网元之间的负载分担，同一个eNode基站需要与多个不同S-GW和P-GW进行互通，为了实现在不同GW之间的连接，S1接口必须要支持基于三层IP寻址的路由功能，在eNode和不同GW之间建立相应的业务路由通道。由于给每个基站建立多条单独的路径归属到不同S-GW和P-GW会导致连接数量的急剧增加，导致高昂成本。因此需要在承载网中引入IP路由转发功能（L3 VPN）

在城域层面，S1接口对于汇聚环和核心环，因此需要在汇聚核心环中，增加路由器等三层设备，满足S1接口三层IP路由寻址功能的需要。

图4. LTE网络汇聚层示意图

3）需求3：S-GW和P-GW对于VLAN能力处理较弱需要三层功能的支持

在3G基站回传网络中，由于RNC对于二层VLAN处理能力很弱，限制了接入层基站接入的数量，在基站接入数量规模较大的情况下，通用做法是在RNC之前增加两台CE路由器，一方面终结二层基站回传业务，另一方面，开启三层路由功能，满足网络规模增加的要求。

这个问题在LTE网络中仍然存在，即S-GW和P-GW对于二层处理功能根本无法满足eNode规模较大时的需要，必须通过增加路由器设备对网络进行扩展。在LTE基站回传网络中，CE路由器的设置可以有两种选择，第一种方案选择是与3G基站回传网络类似，如图5所示，在S-GW和P-GW前面以负载分担的方式放置CE路由器，第二种方案选择是考虑到S2接口三层路由功能的需要，如图6所示，直接采用路由器在核心环部署一个三层网络，每一个路由器之间采用全MESH组网方案，实现业务流的动态灵活建立。

图5. 在S-GW前面放置CE设备方案示意图（方案1）

图6. 核心层路由器MESH组网方案示意图（方案2）

方案1更贴近于3G基站回传网络，网络部署难度不大，但在网络规模较大时，CE路由器上的负载较重，即使目前这种双备份组网方案，一旦路由器设备出现问题，会严重影响上层LTE网络的运行，方案2网络更加可靠安全，但由于是全连接组网模型，网络可靠可管理能力较弱，而且建设成本很高。

4、传输组网带宽分析

在进行分组承载网络容量规划时，一般考虑保证传输速率即可，假设一个LTE单基站带宽为100M，则根据目前经验，如表1所示，在接入层、汇聚层和核心层分别所需要的带宽容量：

表1. 接入层、汇聚层和核心层的带宽容量需求

5、传输性能分析

在LTE网络中，时延对于用户体验感知影响非常大。由于业务需要通过底层承载网进行传输，承载设备之间的转发和存储是LTE业务时延的主要原因。在设计承载网时，必须保证在承载网中传输的时延小于LTE业务所能允许的最大时延。表2列出了LTE网络中各类业务的时延要求。

表2. LTE网络中各类业务的时延需求

表3至表6列出了分组传送设备、OTN设备和路由器设备在传送以太网业务时，不同数据包封装大小对应的单设备时延，由此可以看出，对于以太网业务，分组传送设备时延一般在40-50us左右，OTN设备延时一般在60us左右，路由器设备由于需要处理三层功能，时延稍大，但也在200-300us左右。

表3. 分组传送设备时延表

表4. OTN设备时延表

表5. 路由器设备时延表

6、结束语

随着移动通信技术演进至LTE时代，网络的扁平化和诸多新型接口的出现对底层承载技术提出了如三层业务承载能力、基站带宽和时延抖动等新的需求。这也标志着承载网正向着分组IP化的方向发展。

IPRAN可以提供端到端的动态三层组网，具备L2VPN，L3VPN，PWE3等业务承载能力，能够满足未来LTE的需求。