基于SDN的移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)：LTEHaul
來(lái)源：《華為技術(shù)》
作者：孫新武
摘要： LTE/LTE-A的規(guī)模商用帶來(lái)了一系列新技術(shù)的誕生。3GPP對(duì)無(wú)線新技術(shù)的定義和發(fā)展，從R11開始，關(guān)鍵是CoMP、eMBMS等。CoMP（Coordinated Multiple Points ）是指包括服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)在內(nèi)的多個(gè)站點(diǎn)天線，以一種協(xié)作的方式進(jìn)行接收/發(fā)射，用來(lái)改善用戶的接收信號(hào)質(zhì)量，降低小區(qū)之間的干擾，提升小區(qū)邊緣用戶吞吐量以及小區(qū)平均吞吐量的新技術(shù)。eMBMS（Evolved Multimedia Broadcast/Multicast Service）具備一對(duì)多的傳輸優(yōu)勢(shì)，以此來(lái)更高效地利用現(xiàn)有頻譜和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，給用戶提供更高質(zhì)量、更大帶寬內(nèi)容的技術(shù)，同時(shí)提升同頻的網(wǎng)絡(luò)傳送效率，變干擾為增益。
Abstract：
Key words :
LTE/LTE-A的規(guī)模商用帶來(lái)了一系列新技術(shù)的誕生。3GPP對(duì)無(wú)線新技術(shù)的定義和發(fā)展，從R11開始，關(guān)鍵是CoMP、eMBMS等。CoMP（Coordinated Multiple Points ）是指包括服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)在內(nèi)的多個(gè)站點(diǎn)天線，以一種協(xié)作的方式進(jìn)行接收/發(fā)射，用來(lái)改善用戶的接收信號(hào)質(zhì)量，降低小區(qū)之間的干擾，提升小區(qū)邊緣用戶吞吐量以及小區(qū)平均吞吐量的新技術(shù)。eMBMS（Evolved Multimedia Broadcast/Multicast Service）具備一對(duì)多的傳輸優(yōu)勢(shì)，以此來(lái)更高效地利用現(xiàn)有頻譜和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，給用戶提供更高質(zhì)量、更大帶寬內(nèi)容的技術(shù)，同時(shí)提升同頻的網(wǎng)絡(luò)傳送效率，變干擾為增益。
我們知道，傳統(tǒng)GSM/UMTS移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)中，所有的基站業(yè)務(wù)必須先匯聚到BSC/RNC，由BSC/RNC去分揀和決定不同類型業(yè)務(wù)的處理。這在物理位置上割裂了Backhaul和Core，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牧压取挠脩魩捑S度來(lái)分析，GSM/UMTS基站帶寬的最高吞吐率只有42Mbps，從而使網(wǎng)絡(luò)的帶寬能力和用戶的帶寬需求之間也形成了明顯的裂谷。
而LTEHaul跨越裂谷的核心，就是LTE/LTE-A帶來(lái)的新技術(shù)提供了超寬帶、零等待和無(wú)處不在的連接，從而為用戶帶來(lái)高速、高質(zhì)量以及簡(jiǎn)單自由分享的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。LTEHaul從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上拉通了FrontHaul、Backhaul和Core，跨越了傳統(tǒng)GSM/UMTS的架構(gòu)和帶寬的瓶頸；同時(shí)，通過(guò)SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)承載和控制分離，遠(yuǎn)端海量的CSG（Cell Site Gateway）和SCSG（Small-cell Cell Site Gateway）可在ASG（Aggregation Site Gateway）上實(shí)現(xiàn)集中管理和業(yè)務(wù)自動(dòng)配置，不但大幅簡(jiǎn)化了管理和運(yùn)維難度，而且?guī)椭\(yùn)營(yíng)商節(jié)省超過(guò)60%的OPEX，并可實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速布放
LTEHaul架構(gòu)的變化
MBB流量的持續(xù)增長(zhǎng)及LTE大帶寬的特征（150Mbps/eNB，中國(guó)某移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商規(guī)劃數(shù)據(jù)），決定了在密集城區(qū)，高頻譜無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（2.6/3.5GHz）成為必然選擇。高頻的LTE基站覆蓋能力遠(yuǎn)小于當(dāng)前的GSM/UMTS基站，這意味著需要更多的基站來(lái)補(bǔ)充覆蓋，站點(diǎn)數(shù)量因此會(huì)線性增長(zhǎng)10倍。同時(shí)，高頻譜無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在帶來(lái)大帶寬業(yè)務(wù)的同時(shí)（峰值帶寬相比3G增長(zhǎng)10倍），也產(chǎn)生了熱點(diǎn)和盲點(diǎn)，F(xiàn)rontHaul的場(chǎng)景產(chǎn)生了。
如圖1所示，相比傳統(tǒng)的GSM/UMTS架構(gòu)，LTEHaul網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有兩點(diǎn)變化：FrontHaul位于Backhaul之前；BSC/RNC節(jié)點(diǎn)消失，在架構(gòu)上拉通了Backhaul和Core
FrontHaul＝室內(nèi)熱點(diǎn)＋室外熱點(diǎn)
FrontHaul的場(chǎng)景發(fā)生在傳統(tǒng)GSM/UMTS的Backhaul之前，可細(xì)分為室內(nèi)熱點(diǎn)和室外熱點(diǎn)兩個(gè)場(chǎng)景。而室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋又分為 Wi-Fi場(chǎng)景和 Small cell場(chǎng)景。
Wi-Fi移動(dòng)回傳場(chǎng)景主要集中在移動(dòng)辦公區(qū)、咖啡廳、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所。由于用戶移動(dòng)性不強(qiáng)，且有GSM/UMTS網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這些場(chǎng)景的共同需求是：保證大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的質(zhì)量，不考慮語(yǔ)音覆蓋及漫游。該場(chǎng)景存在回傳介質(zhì)的多樣性（P2P光纖、PON、銅線等），RRU取電困難等問題，因此，任意媒介接入的能力和遠(yuǎn)程POE供電就顯得尤為重要。另外，大量的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)，OPEX成本高。這就要求回傳網(wǎng)絡(luò)必須具備易安裝（即插即用）、免維護(hù)（接入虛擬化）的軟能力，同時(shí)具備更小體積、更低功耗的硬能力。
Small cell回傳的場(chǎng)景主要集中在購(gòu)物中心等區(qū)域，它的特點(diǎn)是用戶移動(dòng)性強(qiáng)、覆蓋區(qū)域廣，同時(shí)有大量的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入。在這些場(chǎng)景下，不僅要保證用戶語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，還要保證業(yè)務(wù)的快速部署。這就要求回傳網(wǎng)絡(luò)不僅具備任意媒介的接入能力和RRU的遠(yuǎn)程供電能力，還要有較強(qiáng)的H-QoS調(diào)度能力，同時(shí)，易安裝、免維護(hù)、即插即用是TCO成本降低的基本要求。
室外熱點(diǎn)覆蓋主要指Small cell 的室外場(chǎng)景，大多分布在繁華的步行街、城市廣場(chǎng)、露天咖啡廳等區(qū)域。這些區(qū)域具有人流量大、話務(wù)量高、話務(wù)呈帶狀分布等特征，其主要特點(diǎn)是站點(diǎn)部署環(huán)境復(fù)雜（需要安裝在墻壁、燈桿、電線桿等上面）和回傳資源的多樣性。
其中，站點(diǎn)部署環(huán)境復(fù)雜要求回傳設(shè)備具備“0站址”的全室外設(shè)備接入能力，同時(shí)具備友好性，且方便隱蔽、防水防雷、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。回傳資源多樣性是指街邊柜資源存在P2P光纖、銅線、GPON等多種接入資源，這就要求回傳設(shè)備支持任意媒介的接入能力和任意媒介時(shí)鐘同步能力。對(duì)于沒有有線資源可用的場(chǎng)景，全室外微波是唯一選擇，且具有快速部署（球面微波快速對(duì)焦）、快速開通（USB配置）、免維護(hù)等特性是基本要求
Backhaul CSG：從末端節(jié)點(diǎn)到匯聚的演進(jìn)
傳統(tǒng)GSM/UMTS的Backhaul的CSG節(jié)點(diǎn)是最后一公里，但是在LTEHaul的架構(gòu)中，Backhaul變成了小匯聚點(diǎn)，熱點(diǎn)小站覆蓋的流量最終匯聚到Backhaul CSG節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的改變要求電信級(jí)的1＋1 10GE環(huán)網(wǎng)保護(hù)能力、雙主控備份、抗多點(diǎn)故障成為基本能力要求。
隨著VoLTE語(yǔ)音解決方案的成熟和商用部署，GSM/UMTS的頻點(diǎn)都將向LTE Refarming演進(jìn)。無(wú)線側(cè)Blade RRU解決方案支持7頻4模的LTE Refarming，這就要求回傳的CSG節(jié)點(diǎn)具備多板位業(yè)務(wù)接入（6個(gè)業(yè)務(wù)板位）、大容量（120G交換容量）、平滑支持LTE-A（當(dāng)前已商用的LTE-A每基站吞吐率已經(jīng)達(dá)到400Mbps，后續(xù)會(huì)達(dá)到1Gbps）演進(jìn)和升級(jí)能力。同時(shí)，VoLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)要求CSG具備H-QoS的多業(yè)務(wù)調(diào)度和質(zhì)量保證能力。
另一方面，CSG與無(wú)線BBU共物理位置，這就要求CSG設(shè)備能與BBU共機(jī)柜、共電源、共網(wǎng)管，且能即插即用，配合無(wú)線基站的進(jìn)度進(jìn)行快速部署。
Backhaul ASG：FMC的融合起點(diǎn)，共OLT/SDH接入機(jī)房
隨著基站IP化的演進(jìn)和數(shù)據(jù)流量的迅猛增長(zhǎng)，F(xiàn)MC的IP承載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)下移到OLT/SDH傳統(tǒng)的接入機(jī)房位置。接入機(jī)房機(jī)柜的典型特點(diǎn)是300mm深，移動(dòng)流量和固定流量在這里完成聚合。這就要求ASG的節(jié)點(diǎn)設(shè)備具備大容量（不低于480G）、300mm深（可利舊現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)資源），能和OLT/SDH共機(jī)柜、共電源、共網(wǎng)管，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)省和快速部署，同時(shí)也要求能夠?qū)崿F(xiàn)BRAS/SR/VPN PE融合的FMC業(yè)務(wù)處理能力和面向未來(lái)的新業(yè)務(wù)演進(jìn)能力（eMBMS要求組播/L3/IPv6等特性）。
由于LTEHaul網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大、業(yè)務(wù)復(fù)雜，給運(yùn)維管理帶來(lái)較大壓力。當(dāng)宏站和小站流量匯聚到ASG節(jié)點(diǎn)后，ASG節(jié)點(diǎn)也承擔(dān)著管理遠(yuǎn)端海量CSG SDN的職責(zé)：遠(yuǎn)端模塊集中智能管理（Remote-module Centralized Intelligent Management）的功能。引入遠(yuǎn)端模塊集中智能管理后，不僅簡(jiǎn)化了業(yè)務(wù)的配置和管理，也承擔(dān)了故障告警、保護(hù)倒換的運(yùn)維能力，大幅降低了OPEX成本。
Core：LTE專屬PE保證業(yè)務(wù)E2E快速發(fā)放和運(yùn)維
傳統(tǒng)GSM/UMTS的移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，BSC/RNC割裂了Backhaul和Core。在LTEHaul網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，BSC/RNC的網(wǎng)絡(luò)功能部分下移到eNB，部分上移至EPC，因此，eNB和EPC的業(yè)務(wù)發(fā)放、保護(hù)倒換、故障定位等特性需要端到端的拉通。傳統(tǒng)背靠背方式Option A的建網(wǎng)模式，不能滿足業(yè)務(wù)50ms跨域保護(hù)倒換的需求。LTE專屬PE Labeled BGP+HVPN的解決方案，解決了這一問題。
同時(shí)，LTE/LTE-A大帶寬的特征，也解決了移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商企業(yè)專線業(yè)務(wù)的最后一公里資源匱乏的難題，使企業(yè)專線成為L(zhǎng)TE/LTE-A的現(xiàn)金牛業(yè)務(wù)。在傳統(tǒng)Option A的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，分段的業(yè)務(wù)配置導(dǎo)致了企業(yè)專線業(yè)務(wù)的發(fā)放時(shí)間長(zhǎng)，而且由于缺乏E2E的故障定位能力，很難保證業(yè)務(wù)的快速恢復(fù)。Labeled BGP+HVPN的解決方案解決了eNB和EPC連接N2可擴(kuò)展性難題，同時(shí)也滿足了企業(yè)VPN業(yè)務(wù)的快速發(fā)放和故障定位等需求。
SDN的演進(jìn)：統(tǒng)一無(wú)線和承載解決方案的控制平面
LTEHaul SDN架構(gòu)的演進(jìn)分為三個(gè)步驟：第一，構(gòu)建基于NP（Network Processor）的All IP架構(gòu)是邁向SDN的基石；第二，遠(yuǎn)端模塊集中智能管理，簡(jiǎn)化了運(yùn)維和業(yè)務(wù)配置，解決LTE/LTE-A新業(yè)務(wù)帶來(lái)的挑戰(zhàn)；第三步，統(tǒng)一控制平臺(tái)，拉通無(wú)線側(cè)SON（Self Optimization Network）、SRC（Single Radio Controller）控制平面，構(gòu)建E2E的解決方案。
隨著LTE/LTE-A的規(guī)模商用，未來(lái)的移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)需要承載更多新的業(yè)務(wù)，支持更多應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)也給現(xiàn)有的承載網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了更多新的挑戰(zhàn)。華為的LTEHaul解決方案，將助力運(yùn)營(yíng)商跨越移動(dòng)回傳裂谷，面向LTE-A平滑演進(jìn)。
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