LTE向LTE-A过渡时传输接入层组网方案浅析

（中国移动通信集团设计院有限公司四川分公司，四川 成都 610045）

1 引言

根据GSA（Global Mobile Suppliers Association）2014年6月份的报告，目前全球已经有104个国家的288个LTE网络可以商用，已有140个国家的497个网络运营商承诺要进行LTE网络建设[1]。中国有36张LTE TDD网络在24个国家进行商用，其中包括中国移动、中国联通、中国电信。据估计到2014年第1季度，全球将有2.4亿LTE用户。

截止2014年5月，中国移动4G无线网络一期工程共计划在29省313个城市建设26万座基站，基站开通率99.01%，基站开通数达25.7万。另外，中国移动也在积极地加快4G二期工程的建设和4G三期工程的规划工作。

LTE R10协议中规定通过载波聚合、多输入多输出技术（MIMO）、多点协作传输、中继、异构网干扰协调等技术可使下行峰值速率达到3Gbps，上行峰值速率达到1Gbps[2]。2013年7月韩国移动运营商SK Telecom和LG Uplus宣布，旗下LTE-A网络已经部署完毕并将开始运营。除此之外，美国、日本等国的一些运营商也将部署LTE-A网络提上日程。可以预见，更高效的无线网络服务即将成为今后的主流无线商用网络。然而如何组建过渡时期的传输基础网络也显得尤为重要。本文将以中国移动四川省某城市（下文简称A市）使用的中兴PTN网络现状为背景进行分析。

2 传输承载网分析

中国移动的LTE业务由PTN网络/PTN+OTN网络的方式进行承载，组网结构分为核心层、汇聚层、接入层。核心层的规划因目前4G用户的消费习惯，LTE业务的承载带宽容量暂时可以按照用户数量进行测算。汇聚层的带宽规划可根据接入层所承载的LTE站点数进行收敛测算。在业务流量较大或距离较远时可采用PTN+OTN的方式进行业务的回传。

根据2014年中国移动通信集团公司的规划指导原则，LTE单站在站型为S111时，宏站流量以80M进行估算；LTE单站在站型为S222时，宏站流量以160M进行估算，并为每个接入环预留360MHz的峰值带宽。考虑到PTN网络利用率达到75%就需要扩容的网络建设原则，每个GE接入环就只能提供4个S111站型的LTE基站的接入，只能提供2个S222站型的LTE基站的接入（每个环为G网、TD及其它业务预留80MHz的带宽）。根据2013年和2014年PTN网络建设为LTE业务接入所做的准备工作，已经将现网具备条件的接入层网络全部改造成单接入环市区6~8个网元，农村8~12个网元的组网结构。因此，为满足LTE的技术发展和演进需求，以及根据传输网建设适当超前的建设原则，需要及时对现有PTN网络/PTN+OTN网络进行扩容改造以满足未来几年LTE网络平滑升级为LTE-A的需求。

3 接入层升级方案分析

LTE-A网络在频谱带宽100MHz时，下行速率为1Gbps，上行速率为500Mbps[4]，下行峰值速率为3Gbps，上行峰值速率为1Gbps。根据前文的分析，A市接入层网络已全部改造成单接入环市区6~8个网元，农村8~12个网元的网络结构。在LTE向LTE-A过渡时，为实现PTN网络的连续覆盖，PTN网络现网的接入能力不满足承载需求，需要对现网进行升级或者改造。

PTN网络/PTN+OTN网络的核心层和汇聚层可以新上大交叉能力的设备组建40GE/100GE环路，扩容改造较为简单，因此本文着重讨论PTN网络接入层的组网方案。

提升PTN网络接入层环路容量有如下3种方案，具体如图1所示。

图1 接入层环路容量升级方案

方案一，GE环升级为10GE环。按照近期的业务发展和中期LTE-A的网络建设需要，若将现网的接入环GE环升级为10GE环，能基本满足LTE-A网络部署的需要（只要环上的LTE-A不同时到达峰值速率）。此方案需要现网设备具备升级为10GE环路的能力，可满足中期需求，网络相对稳定。仅需要扩容10GE板件，不需要替换设备和新增光缆，但需进行业务割接和调整。

方案二，GE环改成双GE环。需设备支持，要具备光纤资源。部署简单，不需业务割接和调整（若接入环上现有LTE基站数超过4个，仍需进行业务割接调整），但可能造成维护管理混乱，需要设备网管具有分端口管理的能力，可短期满足需求，不能满足LTE-A的需求。若考虑将GE环改成双GE环，则每端设备需要新增1对GE光口，新环路搭建需要新的光纤资源。部署相对简单，但需要进行业务调整，维护不方便，有可能每个物理站所承载的业务不均衡造成两个GE环上的业务不均衡或者在要求流量均衡的情况下，单站的业务分部在两个GE环上，造成维护和管理困难。另外LTE网络升级为LTE-A，叠加的GE环带宽将不能满足需求，仍需升级为10GE环路，这会造成业务的二次割接。

方案三，GE环裂环或跳点组环。需网络改造，要具备光纤资源，仅能满足过渡到LTE的承载需求，不能满足LTE-A的需求。若考虑GE环裂环或跳点组环，GE环路上网元数越少，故障点就越多（光缆跳纤点增加）。裂环需要有到汇聚节点的光纤资源，跳点组环每个中继段需要新的4芯纤芯资源。此方案能满足近期的容量需要，但是由于较多的故障点，使网络维护较方案二更加困难。当网络升级为LTE-A，仍需升级为10GE环路。

4 投资成本分析

下面以100个GE环为例，对这3种组网方式按照成本现值分析方法进行投资分析。

投资分析以A市中兴厂家现有PTN网络为基本模型以及《四川移动2014年A市城域传送网接入层系统扩容工程》[5]工程造价为原型进行分析，因为上述的3种方案在未来较近的时间内均会部署10GE接入环路。若直接升级，则考虑在2015年完成，方案二和方案三考虑在未来某年升级成10GE环。因此，在考虑100个GE环路进行改造的情况下，其投资现值按照投资收益率10%进行折现计算，在3种不同的组网方案下，其投资成本现值情况如图2所示：

图2 3种不同方案成本现值图

从图2的投资成本现值分析可以看出，若中国移动计划在2017年之前部署LTE-A网络或者LTE网络大面积采用S222的站型（采用S222站型时，采用方案二和方案三改造后的PTN网络接入层带宽不能满足需求），将现有的接入环直接升级为10GE环路更节省投资。若在2018年部署LTE-A网络或者LTE网络使用载波聚合技术，采用GE环跳点组环的方式比GE叠加环的成本低。若在2020年部署LTE-A网络，方案三的成本最低。

另外，根据无线网络的发展建设规律，用户的发展规律和网络的建设顺序一般是按照发达密集城区、密集城区、一般城区、县城区、郊区、乡镇的顺序进行逐步建设的。因此，接入层的网络建设也应该按照网络的发展顺序进行升级改造。

5 结束语

从本文的分析可知，LTE向LTE-A过渡时期的PTN承载网接入层采用何种方式进行升级扩容以满足网络的承载需求和提高用户感知，应基于业务需求、网络规划建设和业务发展需求进行统一规划。采用分步实施的方式，既能满足网络发展的需求，又能满足传输网络建设适当超前，节约成本的目的。

[1] EBSCO. GSA: Operators commit to deploy LTE networks in 150 countries[EB/OL]. (2014-05-20). http://www.tianfusoftwarepark.com/en/news/industry-news/23314-gsa-operators-commit-to-deploy-lte-networks-in-150-countries.

[2] Jeanette Wannstrom. LTE-Advanced[Z]. 2013.

[3] 于贵丽. 运营商LTE-A网络布局抬头[EB/OL]. (2013-07-25). http://www.cnii.com.cn/wireless/2013-07/25/content_1190625.htm.

[4] Erik Dahlman, Stefan Parkvall. 4G: LTE/LTE-Advanced宽带移动通信技术[M]. 南京: 东南大学出版社, 2012.

[5] 唐帮云. 四川移动2014年A市城域传送网接入层系统扩容工程[Z]. 2014.