基于IPRAN的移动基站综合承载方案

罗金花 江西省萍乡市电信分公司 萍乡市 337000

钟翠明 江西省邮电规划设计院有限公司 南昌市 330000

0、背景

近年来，随着智能手机和移动互联网的普及、3G网络的大规模部署，以及LTE发牌建设及商用，使移动宽带数据业务呈现爆发式增长，在未来5年内还将以66%的年增长率继续增长。网络业务经营模式已经从话务量经营转向数据流量经营，以移动数据业务为主的高速率、低时延、大吞吐量的用户体验需求，对传统的MSTP传输网络提出新的挑战。

2013年底4G牌照正式发放，标志我国4G基站建设将全面启动并进入新的高潮。在4G建设中，LTE高频段、高速率、低时延的网络特性决定了基站数量远多于3G，对无线承载网在带宽、时延、同步等方面提出了更高的要求。原有MSTP传输网络已经不适应4G网络发展，已不具备高效便捷组网、低成本扩容建设、快速业务开通能力；承载网IP化正成为LTE网络发展中最大的一个趋势，为此采用IPRAN承载4G数据业务，成为当前4G网络建设的重中之重。1、承载业务需求分析

1.1、流量需求

1.1.1、LTE基站

LTE基站带宽承载需求由S1-U、S1-MME、OM和X2接口需求构成，其中S1-U用户面带宽需求占比超过90%，计算时主要考虑S1接口。LTE的网络结构图如下图示：

图1 LTE无线网系统结构

依牌照发放情况，运营商将可能建设TDD、FDD两张无线网，共一个IPRAN承载。根据全球商用LTE网络的运营情况及国内LTE试验网的实际流量，对于FDD在配置20MHz带宽、2X2MIMO的单小区的峰值速率下行可达150Mbps，上行可达50Mbps；实际频率效率下行为1.7bps/Hz、上行为0.7bps/Hz，这样下行平均吞吐量为下行为34 Mbps，上行可达14Mbps，合计约为50 Mbps，当单站点配置S111三小区站型时，FDD单站数据流量将达到150 Mbps。当FDD与TDD共站址时，还应考虑TD-LTE的需求，可按FDD的70%估算，可见LTE对承载网流量需求非常巨大。具体见下表：

表1 LTE基站流量需求估算表

实际组网时应根据BBU组网方式、频带宽度、扇区数和MIMO方式等参数，结合市场资费策略、用户行为、覆盖区域内的业务密度等因素统筹考虑。

1.1.2、CDMA基站

由于LTE站间距小，基本上可利旧现有的CDMA基站站址，为此对于这部分利旧站址，还需要考虑CDMA的1X和DO的承载流量需求，以实现2G、3G、4G共承载网，以优化网络结构，提升运维效率。

现网CDMA基站承载带宽情况，见下表：

表2 CDMA基站流量需求估算表

IP化改造前，3G基站语音、数据、监控业务均通过1～28个2M接入BSC。其带宽需求一般可按城区30Mbps、农村10Mbps来考虑；具体到实际带宽需要根据IP化改造区域内的具体站型及业务负荷来综合考虑。IP化改造后，基站语音与数据业务通过1～2个FE，动环监控用1个FE接入。

1.2、时钟同步需求

TD-LTE无线网需要严格的时间同步要求，新建基站时间同步以卫星信号为主用、1588v2备用，对于安装GPS或北斗困难的基站可采用1588v2时间同步。

LTE FDD基站应优先选择从承载网或同步网提取时钟同步，包括从TDM传输链路提取时钟同步，以及BITS时钟源同步、同步以太网同步，GNSS时钟源同步，PTP（IEEE1588）同步。

从稳定和安全因素考虑，基站可从位于站址的GPS或北斗直接接入同步信号，同时也需要承载网传送备份同步信号，因此要求IPRAN各层设备具备支持1588v2和以太同步的功能。

1.3、组网需求

每个带BBU的宏基站、分布式基站、微基站需要1台A类设备。即一个带BBU的物理站点的TD-LTE、LTE FDD、动环监控（若利旧C网站点，还应包括1X、DO），均接入同一台A类设备；对于室内分布系统，当同一站址有多套室分系统信源/BBU时，可接入一套A类设备。LTE基站要求提供GE接口，具体端口的数量根据该物理站点的RRU及载扇数、业务流量进行配置。

BBU—IPRAN间(S1接口)应采用环型接入方式或采用不同物理路由光缆的双上联保护机制。每个带BBU物理站点要求接入2芯光纤，接入层要求环型组网。对于新建站点，要求接入光缆纤芯在12芯以上；对于BBU池的站点，建议光缆纤芯按规划需拉远的RRU数进行配置。

BBU—RRU间(CPRI接口)应充分利用接入光缆网，采用星形拓扑，对重要基站采用不同物理路由光缆双上联保护机制。当采用BBU池方案对CPRI接口光纤需求量非常大，则可以采用双纤单向、单纤双向两种方式。

◎ 在BBU与RRU共站设置时，采用双纤单向，通过野战光缆直接连接。

◎ 在BBU与RRU拉远设置时，在光缆资源紧张的区域，采用单纤双向方式。

2、IPRAN组网方案

2.1、移动承载网现状

CDMA网络在核心层电路域(BSC-MGW-MSCe)、分组域(PCF-PDSN)均已经IP化，主要是在基站接入层（BTS-BSC）间仍基于MSTP组网，基本上还未进行IP化改造。其承载网结构现状如下图示：

图2 现有CDMA承载网结构图

2.2、综合承载策略

作为全业务运营商，有移动、宽带、政企等众多业务及网络，实现综合业务共承载网络将是未来的目标。结合4G网络建设，在LTE部署区域做好2G3G无线网的IP化改造工作，并规划预留政企客户组网型业务需求，以提高综合承载效率，逐步实现2G、3G、4G共网承载，部署一张扁平、高效、智能的移动综合承载网。

由于LTE网络部署先城区、后乡镇农村，有一个逐步向外覆盖建设的过程。因此，IPRAN综合承载策略的实现应分阶段进行，应与LTE部署、业务发展、网络演进保持同步。总体上分为2个阶段。

2.2.1、第1阶段：MSTP与IPRAN共存

在LTE的IPRAN部署区域，CDMA的1X和DO业务全部割接至IPRAN承载。在LTE未部署区域，CDMA的1X和DO业务仍由原MSTP承载。

图3 第1阶段IPRAN与MSTP共存承载网络结构图

2.2.2、第2阶段：IPRAN统一承载

根据LTE网络发展及部署进度，全网已经部署LTE。CDMA的1X和DO业务全部割接至IPRAN统一承载，实现所有C网基站由IPRAN完全承载。

图4 第2阶段IPRAN综合承载网络结构图

2.3、IPRAN组网方案

2.3.1、建设模式

在建设IPRAN网络，逐步替代MSTP承载基站回传的过程中，根据IPRAN的部署规模，可选择全区模式和片区模式两种建设模式。

◎ 全区模式：指在市区（含县城）建立一张全覆盖的IPRAN网络，一次性将基站回传由MSTP网络割接至IPRAN。全区模式主要适用于大规模IP化改造3G基站或LTE规模部署的本地网。

◎ 片区模式：指在市/县区的一个区域新建IPRAN网络，将本区域内的基站回传由MSTP网络割接至IPRAN。片区模式主要适用于LTE部署前MSTP扩容压力较大，基站IP化改造规模不大的本地网。

2.3.2、组网结构

IPRAN网络分为IPRAN核心层、汇聚层、接入层，核心层直接与BSC或IP骨干网相连，不再依托和接入原有城域网，IPRAN网络的组网设备也全部采用IPRAN A类和B类设备组成。实现网络的扁平化、综合业务承载。

图5 IPRAN综合承载网组网图

3、C网IP化改造方案

3.1、基站侧改造

1）基站侧BBU的主控板已经具备FE接口。基本上无硬件改造，只需增加1根从BBU至IPRAN的A设备的网线。动环监控需要采用FE接口，除增加1根网线外，对于不具备FE接口的动环监控设备需要增加相应的FE接口协议转换器。

2）时钟同步改造：CDMA站点仍使用现有的GPS。与CDMA共站的LTE系统，原则上不与CDMA共GPS，按LTE系统数各新建1套GPS。后期新建站点的时间同步以GPS卫星信号为主用、1588v2备用，对于安装GPS或北斗困难的基站可采用1588v2时间同步。

3.2、BSC侧改造

BSC/PCF侧改造方案如下：

1）新建1对 BSC CE，实现与本地网ER的口字型互联。

2）扩容增加相应的IP化Abis接口板卡,接口形式可以为GE或FE。

3）BSC/PCF的IP化软件升级。

4）BSC/PCF及基站IP地址规划及路由协议配置等数据配置。

IP化改造前后的组网结构图，如下：

图6 CDMA网络IP化改造组网结构图

4、结束语

随着国内 LTE商用进程的加速，对IPRAN承载网的建设需求是巨大的。传统的MSTP承载模式将难以适应未来网络发展，IPRAN网络具有承载效率高，支持点到多点通信，扩展性好等优点，适合作为LTE基站的回传网，IPRAN承载模式已成为移动网络建设的必然选择。同时进行CDMA基站接入层IP化改造，实现2G、3G、4G多网共承载的综合承载网，以优化网络结构，提高运维效率。

［1］陈运清.IPRAN实现：面向LTE规模运营的移动基站回传综合承载指引.电子工业出版社，2013.

［2］程鸿雁等.LTE FDD网络规划与设计.人民邮电出版社，2013.