李志東 林 慰 吳海權(quán)

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淺談4G載波聚合技術(shù)引入對分組傳輸網(wǎng)絡(luò)的容量及結(jié)構(gòu)

李志東1林 慰1吳海權(quán)2

1.廣東宜通世紀(jì)科技股份有限公司，廣東 廣州 510630 2.中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510635

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，通信技術(shù)的發(fā)展也是日新月異。簡要介紹了4G載波技術(shù)的發(fā)展，以及對分組傳輸網(wǎng)絡(luò)的影響。

載波聚合技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)；分組傳輸

1 載波聚合技術(shù)簡介

我們當(dāng)今所提倡的4G網(wǎng)絡(luò)，在給人們提供便利的同時，也有更多與之相關(guān)的新技術(shù)浮出水面，比如載波聚合（Carrier Aggregation）[1]。

從LTE到LTE-Advanced系統(tǒng)的演進(jìn)過程中，頻譜越寬，傳輸?shù)乃俣鹊雀鱾€方面都會得到更快的體現(xiàn)。以鏈接其他頻譜或者修復(fù)的形式彰顯自身的優(yōu)勢。載波聚合技術(shù)還能很好地滿足LTE和LTE-Advanced系統(tǒng)頻譜兼容性的要求，可以重復(fù)使用LTERel-8的解決方案，在加快原有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能的基礎(chǔ)之上，也可以讓LTE設(shè)備性能得到最大體現(xiàn)中國移動也正在進(jìn)行載波聚合測試，包括基于2.6GHz的D頻段、F+D頻段的載波聚合，以及室內(nèi)的E頻段，速率已經(jīng)達(dá)到220Mbps。

從LTE到LTE-Advanced演進(jìn)過程中，更寬頻譜的需求是影響演進(jìn)的最重要因素，為此3GPP標(biāo)準(zhǔn)提出了載波聚合技術(shù)。

通俗來講，它可以給系統(tǒng)內(nèi)部帶來更多的方便，不僅可以把許多不同的頻譜放在一起組成一個寬頻的譜，也可以粘結(jié)一些斷裂的頻譜，能很好地滿足LTE、LTE-Advanced系統(tǒng)頻譜兼容性的要求，不僅能加速標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，還能最大限度地利用現(xiàn)有LTE設(shè)備和頻譜資源。在這個基礎(chǔ)之上，我們的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣雀?，掉包的概率也會大幅度降低，中國移動已?jīng)很好地證明了這一點，除此之外，載波之間的組合可以幫助我們更好地保障網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，讓彼此之間的交互更加完善，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)和在較重的情況下，這種優(yōu)勢更加明顯[2]。

2 4G業(yè)務(wù)的需求分析

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由演進(jìn)型NodeB（eNodeB）和aGW兩部分構(gòu)成，LTERAN的主要連接接口包括：（1）相鄰基站之間的接口——X2接口，eNodeB之間出現(xiàn)用于切換的邏輯連接X2接口；（2）每個基站與aGW之間接口—S1接口，eNodeB直接和核心網(wǎng)連接，引入S1-Flex功能而需要與多個MMF/SGW相連。LTE基站部署對傳輸帶寬需求劇增，短期需求約200Mb/s，保證均值帶寬（CIR）達(dá)到100Mb/s。各運營商現(xiàn)有分組傳輸網(wǎng)接入層容量基木為GE接入環(huán)，少量密集城區(qū)采用10GE；匯聚層以上容量均為Nx10GE，部分發(fā)達(dá)省會城市開始試點升級支持40GE和100EE分組傳輸設(shè)備。從2015年開始，各運營商陸續(xù)提出4G載波聚合技術(shù)，用戶最大接入帶寬由現(xiàn)有的110Mb/s提升一倍至220Mb/s，由此對分組傳輸網(wǎng)的承載帶寬需求將呈現(xiàn)集合式增長，現(xiàn)有的GE/10GE環(huán)網(wǎng)將無法應(yīng)對，應(yīng)盡快采取升級系統(tǒng)容量、減少環(huán)網(wǎng)節(jié)點數(shù)量或疊加新建環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)等方式，提升系統(tǒng)容量并優(yōu)化環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

3 4G業(yè)務(wù)承載網(wǎng)技術(shù)介紹

目前，4G業(yè)務(wù)承載網(wǎng)的建設(shè)主要有IPRAN和PTN兩種技術(shù)其中：

（1）IPRAN（無線網(wǎng)接入IP化，Internet Protocol Radio Access Network）：指以路由器方案承載無線接入網(wǎng)（RAN）的技術(shù)。IPRAN技術(shù)利用現(xiàn)有IP/MPLS協(xié)議族，MPLS是基于標(biāo)記的IP路由選擇方法，在此基礎(chǔ)上對網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、OAM、網(wǎng)管等功能進(jìn)行擴(kuò)展，標(biāo)準(zhǔn)成熟度較好，設(shè)備互通性好、IPRAN網(wǎng)絡(luò)上聯(lián)城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制點，可實現(xiàn)對包括基站回傳、電路仿真、寬帶接入、二三層VPN/VPDN業(yè)務(wù)、組播等多種業(yè)務(wù)的綜合接入和承載。

（2）PTN（分組傳送網(wǎng)，Packet Transport Network）：指基于MPLS轉(zhuǎn)發(fā)平面，具有端到端OAM，QOS、端到端保護(hù)、類SDH管理等功能的分組傳送技術(shù)、從標(biāo)準(zhǔn)上看，PTN（MPLS-TP）是傳統(tǒng)MPLS的傳輸升級版本，是MPLS的子集；從功能上看，PTN與IPRAN具備相同的2層業(yè)務(wù)功能，IPRAN同時具備3層業(yè)務(wù)功能；從設(shè)備實現(xiàn)上看，PTN與IPRAN具備基本相同的體系架構(gòu)，但各有特點，IFRAN基于路由器模式，功能更強(qiáng)，PTN結(jié)構(gòu)簡化，成本更低，同時，隨著4G基站S1電路基于IP地址的3層路由轉(zhuǎn)發(fā)功能的承載要求，PTN網(wǎng)絡(luò)的核心層也已具備3層業(yè)務(wù)功能、IFRAN和PTN都具備向承載大容量需求的4G基站業(yè)務(wù)升級40/100GE的能力[3]。

4 分組傳輸網(wǎng)改造建議

把SDN技術(shù)和目前使用的傳輸網(wǎng)絡(luò)連接到一起，讓信息的各項操作都能實現(xiàn)真正意義上的分離，用智能化的手段實現(xiàn)各項重要的服務(wù)，并實施全程的監(jiān)控。城域網(wǎng)核心層分組傳輸設(shè)備應(yīng)積極升級40/100GE，匯聚層應(yīng)基于現(xiàn)有IOGE系統(tǒng)[4]，并根據(jù)實際業(yè)務(wù)發(fā)展需求規(guī)劃，并結(jié)合現(xiàn)有分組傳輸設(shè)備情況，合理選擇升級方式，可平滑升級40GE時，應(yīng)建設(shè)40GEPTN系統(tǒng)，如原分組傳輸設(shè)備不支持升級40GE的能力，應(yīng)優(yōu)先考慮疊加建設(shè)NxlOGE系統(tǒng)、骨干層分組傳輸設(shè)備應(yīng)采用大容量、支持L2-L3轉(zhuǎn)換功能，根據(jù)卜掛基站數(shù)按需進(jìn)行L2/L3分組傳輸設(shè)備的建設(shè)，并在每個核心節(jié)點成對配置支持L3功能的大容量分組傳輸設(shè)備，交叉容量應(yīng)不低于640G，大城市應(yīng)不低于1T。同時，應(yīng)優(yōu)化完善城域核心層L3分組傳輸系統(tǒng)建設(shè)；持續(xù)開展接入環(huán)優(yōu)化改造，快速提升站址IP化覆蓋率，確保LTE基站快速接入。

分組傳輸網(wǎng)新建接入環(huán)容量建議仍以GE為主，但具備平滑升級10GE能力；載波聚合4G基站集中區(qū)域以及以S222站型為主、集團(tuán)客戶專線接入密集等區(qū)域，當(dāng)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備支持組建10GE接入環(huán)時，優(yōu)先考慮組建10GE接入環(huán)。當(dāng)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備不支持組建10GE接入環(huán)時，應(yīng)通過插板擴(kuò)容或跳點方式組建雙GE接入環(huán)。接入環(huán)以單層環(huán)或環(huán)帶短支鏈結(jié)構(gòu)為主，單個接入環(huán)上的基站站址數(shù)控制在6～8個，最大不超過10個。鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村區(qū)域最大不超過15個[5]。

分組傳輸網(wǎng)應(yīng)積極啟用流量統(tǒng)計復(fù)用功能，根據(jù)業(yè)務(wù)QoS優(yōu)先級提供差異化服務(wù)，實現(xiàn)帶寬收斂，對業(yè)務(wù)電路進(jìn)行CIR（保證帶寬）和PIR（峰值帶寬）配置，超出CIR但低于PIR的流量可在網(wǎng)絡(luò)擁塞時限制轉(zhuǎn)發(fā)。

另外，還應(yīng)及時清理SDH傳輸系統(tǒng)離散電路，對閑置電路進(jìn)行資源整合，協(xié)同分組傳輸網(wǎng)規(guī)劃使用，提高整個傳輸系統(tǒng)電路利用率，也要統(tǒng)籌考慮機(jī)房布局、業(yè)務(wù)歸屬，合理部署節(jié)點設(shè)備、完善管道、光纜建設(shè)；梳理城域傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提升業(yè)務(wù)承載效率和網(wǎng)絡(luò)安全。

[1]葉亞偉.4G載波聚合技術(shù)引入對分組傳輸網(wǎng)絡(luò)的容量及結(jié)構(gòu)改造分析[J].通訊世界月刊，2015（11）：10-11.

[2]劉海林，華程，陳震.多載波技術(shù)在LTE網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用策略[J].電信快報：網(wǎng)絡(luò)與通信，2014（10）：22-25.

[3]楊本臣，汪洋.基于比例公平的下行聯(lián)合分組調(diào)度算法[J].計算機(jī)工程，2013（6）：138-141.

[4]邵琪萍，葛萬成.LTE-A系統(tǒng)中比例公平調(diào)度算法的改進(jìn)[J].通信技術(shù)，2014（11）：1300-1303.

[5]劉瑩，鄭黎，黎遠(yuǎn)松.認(rèn)知無線電傳感器網(wǎng)絡(luò)CSMA協(xié)議中主用戶和次用戶的性能分析[J].電信科學(xué)，2016（4）：33.

Introduction to 4G Carrier Aggregation Technology is Introduced into the Capacity and Structure of the Packet Transmission Network

LiZhidong1LinWei1WuHaiquan2

1.Guangdong Yi-Century Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630 2.China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou Branch, Guangdong Guangzhou 510635

With the rapid development of electronic technology, communication technology development is also changing. This paper briefly introduces the development of 4 g carrier technology, and its influence to the packet transmission network.

carrier aggregation technology; Network; packet transmission

TN929.5

A

1009-6434(2016)07-0066-02