TD-LTE回传网络和时间同步解决方案研究

1 引言

TD-LTE作为IMT-Advance主流技术之一，将使得移动网络真正进入移动宽带时代。相比现有2G，3G移动通信系统，TD-LTE对回传网络在高带宽、低时延、横向转发、时间同步地面传送等方面提出了更高要求。

●首先，带宽需求由2G/3G时期的几兆、几十兆发展到LTE时期的几百兆。

●其次，LTE需要提供灵活的QoS和更严格的端到端时延，根据3GPP规定，对时延要求最严格的实时游戏类业务，从用户终端到服务器的端到端单向时延为50ms，其间传输时延需要在10ms以内。

●第三，LTE引入了相邻基站间互联（X2接口）和基站多归属（S1-Flex）需求，导致回传网络由点到点的汇聚型网络转变为点到多点或多点到多点的路由型网络，现有2G/3G回传网络已无法满足这种横向转发需求。

●第四，TD-LTE空中接口需要高精度时间同步，要求不同小区间空口同步偏差不大于3?s，因此需要在TD-LTE回传网络中传送高精度的时间同步信号。

分组传送网（PTN）能够提供高效率的多业务承载，具备强大的保护，OAM和网管功能，灵活的统计复用和QoS能力，满足TD-LTE高带宽、低时延的要求，还可为TD-LTE系统提供精确时间和频率同步信息传送，因此中国移动已选择PTN作为TD-LTE回传主要解决方案。另一方面，TD-LTE时期，OTN设备可能逐渐下沉至城域汇聚机房，需进一步推进OTN支持1588v2时间同步技术，实现OTN+PTN的时间同步地面传送组网。

本文面向TD-LTE回传网络需求，提出了各项关键问题解决方案：

●首先，为满足高带宽需求，提出PTN向更大容量、更高速率接口方向发展。

●其次，为满足横向转发的需求，PTN提供核心层增强L3功能和核心层对接CE路由器两种解决方案。

●第三，为满足TD-LTE回传组网需求，提出PTN在业务，OAM，保护，QoS和同步实现全面互通。

●第四，为满足高精度时间同步的需求，提出OTN和PTN共同组网提供时间同步地面传送方案。中国移动已在以上4方面开展了大量的研究、测试和试点工作。

2 高速接口PTN引入分析

TD-LTE时期假设每基站保证带宽和峰值带宽分别为120M和450M，每接入环6节点、每汇聚环6节点，每汇聚节点带6个接入环，则汇聚环带宽总需求为6×6×（6×120M+330M）=37.8G，现有10GE接口速率PTN无法满足需求。对于40G/100G接口技术，可从标准、产品成熟度和成本三方面衡量其成熟度。

●在国际标准方面

2010年6月，针对40G/100G以太网技术的IEEE 802.3ba标准获得IEEE通过，该标准规定了4×40GBased LR4即40G传输10km的具体要求，4×100GBased-ER4和4×100GBased-LR4即100G传输40km和10km的具体要求，对于40G传输40km的标准，暂时没有相应的国际标准规范。据悉，多个单位均在着力推进4×40GBased ER4即40G传输40km的国际标准。

●在产品成熟度方面

40GE推出时间普遍要早于100GE，主要原因是在芯片、光模块、系统架构等方面，40GE较100GE更易于实现。

●在成本方面

100GE接口价格需等一个较长周期后才能成为市场接受的价格。此外，在具体考虑影响40G/100G应用的因素时，还需要着眼于网络的全局，除了传输网络设备外，还有客户端设备、核心网设备等，同时要考虑对现有网络的兼容性。

鉴于以上分析，40G系统可满足TD-LTE初期汇聚层带宽需求，且近期100G系统技术成熟度较低、成本较高，因此初步建议下一代大容量PTN设备首先引入40G接口。

目前，PTN设备40G接口技术主要有3种，即4×10GE端口聚合，40GE（并联、串联）和40G OTU3方式。4×10GE端口聚合方式从原理上就决定了无法提供理想的速率倍增，并且消耗光纤资源；40G OTU3方式价格偏高，与OTN下沉至汇聚层方案相比，优势不大；而40GE方式在以太网功能、传输距离、成本方面具有一定优势。综合考虑，40GE接口更易于与低速率PTN设备组网，且成本较低，当前应推动40km传输标准和技术成熟。

3 基于PTN的TD-LTE回传方案

为满足LTE时期相邻基站间X2接口互联和基站多归属（S1-Flex）的需求，PTN提供了核心层增强L3功能（PTN L3）和核心层对接CE路由器两种解决方案，核心层增强L3功能的方案中由PTN完成横向流量的转发，核心层对接CE路由器的方案由CE路由器完成横向流量的转发。3.1 核心层PTN增强L3功能技术方案L3 PTN实现TD-LTE回传组网图1所示。L3 PTN方案中，PTN汇聚接入设备仍沿用现有的L2网络，仅在核心设备引入简化L3功能，通过静态L3 VPN承载S1和X2业务。

图1　核心层PTN增强L3方案承载TD-LTE组网示意图

PTN核心设备引入的L3功能包括L2~L3的桥接功能和静态L3路由功能。L2~L3桥接功能是指PTN设备终结L2 PW，并通过IP地址网段划分，对相同网段内的PW进行收敛，再通过静态