基于SDN的移動回傳網絡：LTEHaul
來源：《華為技術》
作者：孫新武
摘要： LTE/LTE-A的規模商用帶來了一系列新技術的誕生。3GPP對無線新技術的定義和發展，從R11開始，關鍵是CoMP、eMBMS等。CoMP（Coordinated Multiple Points ）是指包括服務小區和相鄰小區在內的多個站點天線，以一種協作的方式進行接收/發射，用來改善用戶的接收信號質量，降低小區之間的干擾，提升小區邊緣用戶吞吐量以及小區平均吞吐量的新技術。eMBMS（Evolved Multimedia Broadcast/Multicast Service）具備一對多的傳輸優勢，以此來更高效地利用現有頻譜和移動網絡，給用戶提供更高質量、更大帶寬內容的技術，同時提升同頻的網絡傳送效率，變干擾為增益。
Abstract：
Key words :
LTE/LTE-A的規模商用帶來了一系列新技術的誕生。3GPP對無線新技術的定義和發展，從R11開始，關鍵是CoMP、eMBMS等。CoMP（Coordinated Multiple Points ）是指包括服務小區和相鄰小區在內的多個站點天線，以一種協作的方式進行接收/發射，用來改善用戶的接收信號質量，降低小區之間的干擾，提升小區邊緣用戶吞吐量以及小區平均吞吐量的新技術。eMBMS（Evolved Multimedia Broadcast/Multicast Service）具備一對多的傳輸優勢，以此來更高效地利用現有頻譜和移動網絡，給用戶提供更高質量、更大帶寬內容的技術，同時提升同頻的網絡傳送效率，變干擾為增益。
我們知道，傳統GSM/UMTS移動回傳網絡中，所有的基站業務必須先匯聚到BSC/RNC，由BSC/RNC去分揀和決定不同類型業務的處理。這在物理位置上割裂了Backhaul和Core，形成一個網絡拓撲的裂谷。從用戶帶寬維度來分析，GSM/UMTS基站帶寬的最高吞吐率只有42Mbps，從而使網絡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帶來的新技術提供了超寬帶、零等待和無處不在的連接，從而為用戶帶來高速、高質量以及簡單自由分享的業務體驗。LTEHaul從網絡架構上拉通了FrontHaul、Backhaul和Core，跨越了傳統GSM/UMTS的架構和帶寬的瓶頸；同時，通過SDN技術實現承載和控制分離，遠端海量的CSG（Cell Site Gateway）和SCSG（Small-cell Cell Site Gateway）可在ASG（Aggregation Site Gateway）上實現集中管理和業務自動配置，不但大幅簡化了管理和運維難度，而且幫助運營商節省超過60%的OPEX，并可實現新業務的快速布放
LTEHaul架構的變化
MBB流量的持續增長及LTE大帶寬的特征（150Mbps/eNB，中國某移動運營商規劃數據），決定了在密集城區，高頻譜無線網絡（2.6/3.5GHz）成為必然選擇。高頻的LTE基站覆蓋能力遠小于當前的GSM/UMTS基站，這意味著需要更多的基站來補充覆蓋，站點數量因此會線性增長10倍。同時，高頻譜無線網絡在帶來大帶寬業務的同時（峰值帶寬相比3G增長10倍），也產生了熱點和盲點，FrontHaul的場景產生了。
如圖1所示，相比傳統的GSM/UMTS架構，LTEHaul網絡架構有兩點變化：FrontHaul位于Backhaul之前；BSC/RNC節點消失，在架構上拉通了Backhaul和Core
FrontHaul＝室內熱點＋室外熱點
FrontHaul的場景發生在傳統GSM/UMTS的Backhaul之前，可細分為室內熱點和室外熱點兩個場景。而室內熱點覆蓋又分為 Wi-Fi場景和 Small cell場景。
Wi-Fi移動回傳場景主要集中在移動辦公區、咖啡廳、機場等場所。由于用戶移動性不強，且有GSM/UMTS網絡覆蓋，這些場景的共同需求是：保證大量數據業務的質量，不考慮語音覆蓋及漫游。該場景存在回傳介質的多樣性（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程POE供電就顯得尤為重要。另外，大量的遠端節點需要維護，OPEX成本高。這就要求回傳網絡必須具備易安裝（即插即用）、免維護（接入虛擬化）的軟能力，同時具備更小體積、更低功耗的硬能力。
Small cell回傳的場景主要集中在購物中心等區域，它的特點是用戶移動性強、覆蓋區域廣，同時有大量的語音和數據業務接入。在這些場景下，不僅要保證用戶語音和數據的業務體驗，還要保證業務的快速部署。這就要求回傳網絡不僅具備任意媒介的接入能力和RRU的遠程供電能力，還要有較強的H-QoS調度能力，同時，易安裝、免維護、即插即用是TCO成本降低的基本要求。
室外熱點覆蓋主要指Small cell 的室外場景，大多分布在繁華的步行街、城市廣場、露天咖啡廳等區域。這些區域具有人流量大、話務量高、話務呈帶狀分布等特征，其主要特點是站點部署環境復雜（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，站點部署環境復雜要求回傳設備具備“0站址”的全室外設備接入能力，同時具備友好性，且方便隱蔽、防水防雷、環境適應能力強。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，這就要求回傳設備支持任意媒介的接入能力和任意媒介時鐘同步能力。對于沒有有線資源可用的場景，全室外微波是唯一選擇，且具有快速部署（球面微波快速對焦）、快速開通（USB配置）、免維護等特性是基本要求
Backhaul CSG：從末端節點到匯聚的演進
傳統GSM/UMTS的Backhaul的CSG節點是最后一公里，但是在LTEHaul的架構中，Backhaul變成了小匯聚點，熱點小站覆蓋的流量最終匯聚到Backhaul CSG節點。網絡架構的改變要求電信級的1＋1 10GE環網保護能力、雙主控備份、抗多點故障成為基本能力要求。
隨著VoLTE語音解決方案的成熟和商用部署，GSM/UMTS的頻點都將向LTE Refarming演進。無線側Blade RRU解決方案支持7頻4模的LTE Refarming，這就要求回傳的CSG節點具備多板位業務接入（6個業務板位）、大容量（120G交換容量）、平滑支持LTE-A（當前已商用的LTE-A每基站吞吐率已經達到400Mbps，后續會達到1Gbps）演進和升級能力。同時，VoLTE語音業務要求CSG具備H-QoS的多業務調度和質量保證能力。
另一方面，CSG與無線BBU共物理位置，這就要求CSG設備能與BBU共機柜、共電源、共網管，且能即插即用，配合無線基站的進度進行快速部署。
Backhaul ASG：FMC的融合起點，共OLT/SDH接入機房
隨著基站IP化的演進和數據流量的迅猛增長，FMC的IP承載網絡節點下移到OLT/SDH傳統的接入機房位置。接入機房機柜的典型特點是300mm深，移動流量和固定流量在這里完成聚合。這就要求ASG的節點設備具備大容量（不低于480G）、300mm深（可利舊現網站點資源），能和OLT/SDH共機柜、共電源、共網管，實現成本節省和快速部署，同時也要求能夠實現BRAS/SR/VPN PE融合的FMC業務處理能力和面向未來的新業務演進能力（eMBMS要求組播/L3/IPv6等特性）。
由于LTEHaul網絡規模龐大、業務復雜，給運維管理帶來較大壓力。當宏站和小站流量匯聚到ASG節點后，ASG節點也承擔著管理遠端海量CSG SDN的職責：遠端模塊集中智能管理（Remote-module Centralized Intelligent Management）的功能。引入遠端模塊集中智能管理后，不僅簡化了業務的配置和管理，也承擔了故障告警、保護倒換的運維能力，大幅降低了OPEX成本。
Core：LTE專屬PE保證業務E2E快速發放和運維
傳統GSM/UMTS的移動回傳網絡架構中，BSC/RNC割裂了Backhaul和Core。在LTEHaul網絡架構中，BSC/RNC的網絡功能部分下移到eNB，部分上移至EPC，因此，eNB和EPC的業務發放、保護倒換、故障定位等特性需要端到端的拉通。傳統背靠背方式Option A的建網模式，不能滿足業務50ms跨域保護倒換的需求。LTE專屬PE Labeled BGP+HVPN的解決方案，解決了這一問題。
同時，LTE/LTE-A大帶寬的特征，也解決了移動運營商企業專線業務的最后一公里資源匱乏的難題，使企業專線成為LTE/LTE-A的現金牛業務。在傳統Option A的網絡架構下，分段的業務配置導致了企業專線業務的發放時間長，而且由于缺乏E2E的故障定位能力，很難保證業務的快速恢復。Labeled BGP+HVPN的解決方案解決了eNB和EPC連接N2可擴展性難題，同時也滿足了企業VPN業務的快速發放和故障定位等需求。
SDN的演進：統一無線和承載解決方案的控制平面
LTEHaul SDN架構的演進分為三個步驟：第一，構建基于NP（Network Processor）的All IP架構是邁向SDN的基石；第二，遠端模塊集中智能管理，簡化了運維和業務配置，解決LTE/LTE-A新業務帶來的挑戰；第三步，統一控制平臺，拉通無線側SON（Self Optimization Network）、SRC（Single Radio Controller）控制平面，構建E2E的解決方案。
隨著LTE/LTE-A的規模商用，未來的移動承載網絡需要承載更多新的業務，支持更多應用場景，同時也給現有的承載網絡帶來了更多新的挑戰。華為的LTEHaul解決方案，將助力運營商跨越移動回傳裂谷，面向LTE-A平滑演進。
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