【無線射頻通信】-基于SDN的移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)：LTEHaul

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----基于SDN的移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)：LTEHaul2023年是全球LTE蓬勃進(jìn)展的一年，也是LTE商用進(jìn)程中最重要的一年。GSA最新數(shù)據(jù)顯示：截至2023年12月底，全球已有145張LTE商用網(wǎng)絡(luò)，用戶數(shù)超過4370萬，LTE已步入快速進(jìn)展新時(shí)期。隨之，移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)也需要承載更多新業(yè)務(wù)，支持更多應(yīng)用場景，挑戰(zhàn)應(yīng)運(yùn)而生。

LTE/LTE-A的規(guī)模商用帶來了一系列新技術(shù)的誕生。3GPP對無線新技術(shù)的定義和進(jìn)展，從R11開頭，關(guān)鍵是CoMP、eMBMS等。CoMP（CoordinatedMultiplePoints）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/放射，用來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（EvolvedMultimediaBroadcast/MulticastService）具備一對多的傳輸優(yōu)勢，以此來更高效地利用現(xiàn)有頻譜和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，給用戶供應(yīng)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，全部的基站業(yè)務(wù)必需先匯聚到BSC/RNC，由BSC/RNC去分揀和打算不同類型業(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?。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(wǎng)絡(luò)的帶寬力量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(shù)供應(yīng)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(zhì)量以及簡潔自由共享的業(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SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)承載和掌握分別，遠(yuǎn)端海量的CSG（CellSiteGateway）和SCSG（Small-cellCellSiteGateway）可在ASG（AggregationSiteGateway）上實(shí)現(xiàn)集中管理和業(yè)務(wù)自動(dòng)配置，不但大幅簡化了管理和運(yùn)維難度，而且關(guān)心運(yùn)營商節(jié)約超過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)增長及LTE大帶寬的特征（150Mbps/eNB，中國某移動(dòng)運(yùn)營商規(guī)劃數(shù)據(jù)），打算了在密集城區(qū)，高頻譜無線網(wǎng)絡(luò)（2.6/3.5GHz）成為必定選擇。高頻的LTE基站掩蓋力量遠(yuǎn)小于當(dāng)前的GSM/UMTS基站，這意味著需要更多的基站來補(bǔ)充掩蓋，站點(diǎn)數(shù)量因此會(huì)線性增長10倍。同時(shí)，高頻譜無線網(wǎng)絡(luò)在帶來大帶寬業(yè)務(wù)的同時(shí)（峰值帶寬相比3G增長10倍），也產(chǎn)生了熱點(diǎn)和盲點(diǎn)，F(xiàn)rontHaul的場景產(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)消逝，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)場景。而室內(nèi)熱點(diǎn)掩蓋又分為Wi-Fi場景和Smallcell場景。

Wi-Fi移動(dòng)回傳場景主要集中在移動(dòng)辦公區(qū)、咖啡廳、機(jī)場等場所。由于用戶移動(dòng)性不強(qiáng)，且有GSM/UMTS網(wǎng)絡(luò)掩蓋，這些場景的共同需求是：保證大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的質(zhì)量，不考慮語音掩蓋及漫游。該場景存在回傳介質(zhì)的多樣性（P2P光纖、PON、銅線等），RRU取電困難等問題，因此，任意媒介接入的力量和遠(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)必需具備易安裝（即插即用）、免維護(hù)（接入虛擬化）的軟力量，同時(shí)具備更小體積、更低功耗的硬力量。

Smallcell回傳的場景主要集中在購物中心等區(qū)域，它的特點(diǎn)是用戶移動(dòng)性強(qiáng)、掩蓋區(qū)域廣，同時(shí)有大量的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入。在這些場景下，不僅要保證用戶語音和數(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力量和RRU的遠(yuǎn)程供電力量，還要有較強(qiáng)的H-QoS調(diào)度力量，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)掩蓋主要指Smallcell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(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)境簡單（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)境簡單要求回傳設(shè)備具備"0站址'的全室外設(shè)備接入力量，同時(shí)具備友好性，且便利隱藏、防水防雷、環(huán)境適應(yīng)力量強(qiáng)?；貍髻Y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力量和任意媒介時(shí)鐘同步力量。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(hù)等特性是基本要求。

BackhaulCSG：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)是最終一公里，但是在LTEHaul的架構(gòu)中，Backhaul變成了小匯聚點(diǎn)，熱點(diǎn)小站掩蓋的流量最終匯聚到BackhaulCSG節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的轉(zhuǎn)變要求電信級(jí)的1＋110GE環(huán)網(wǎng)愛護(hù)力量、雙主控備份、抗多點(diǎn)故障成為基本力量要求。

隨著VoLTE語音解決方案的成熟和商用部署，GSM/UMTS的頻點(diǎn)都將向LTERefarming演進(jìn)。無線側(cè)BladeRRU解決方案支持7頻4模的LTERefarming，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)力量。同時(shí)，VoLTE語音業(yè)務(wù)要求CSG具備H-QoS的多業(yè)務(wù)調(diào)度和質(zhì)量保證力量。

另一方面，CSG與無線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，協(xié)作無線基站的進(jìn)度進(jìn)行快速部署。

BackhaulASG：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，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)約和快速部署，同時(shí)也要求能夠?qū)崿F(xiàn)BRAS/SR/VPNPE融合的FMC業(yè)務(wù)處理力量和面對將來的新業(yè)務(wù)演進(jìn)力量（eMBMS要求組播/L3/IPv6等特性）。

由于LTEHaul網(wǎng)絡(luò)規(guī)模浩大、業(yè)務(wù)簡單，給運(yùn)維管理帶來較大壓力。當(dāng)宏站和小站流量匯聚到ASG節(jié)點(diǎn)后，ASG節(jié)點(diǎn)也擔(dān)當(dāng)著管理遠(yuǎn)端海量CSGSDN的職責(zé)：遠(yuǎn)端模塊集中智能管理（Remote-moduleCentralizedIntelligentManagement）的功能。引入遠(yuǎn)端模塊集中智能管理后，不僅簡化了業(yè)務(wù)的配置和管理，也擔(dān)當(dāng)了故障告警、愛護(hù)倒換的運(yùn)維力量，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、愛護(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OptionA的建網(wǎng)模式，不能滿意業(yè)務(wù)50ms跨域愛護(hù)倒換的需求。LTE專屬PELabeledBGP+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)營商企業(yè)專線業(yè)務(wù)的最終一公里資源匱乏的難題，使企業(yè)專線成為LTE/LTE-A的現(xiàn)金牛業(yè)務(wù)。在傳統(tǒng)OptionA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，而且由于缺乏E2E的故障定位力量，很難保證業(yè)務(wù)的快速恢復(fù)。LabeledBGP+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)也滿意了企業(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)一無線和承載解決方案的掌握平面

LTEHaulSDN架構(gòu)的演進(jìn)分為三個(gè)步驟：第一，構(gòu)建基于NP（NetworkProcessor）的AllIP架構(gòu)是邁向SDN的基石；其次，遠(yuǎn)端模塊集中智能管理，簡化了運(yùn)維和業(yè)務(wù)配置，解決LTE/LTE-A新業(yè)務(wù)帶來的挑戰(zhàn)；第三步，統(tǒng)