一种可用于智慧社区快速部署4G网络的方案

董晓丹 郑雪芳 蔡友宏

摘 要：智慧社区的构建，需要有底层网络的保障。4G网络具有更高速率、可移动性、更好的覆盖、频谱灵活性等优点，作为智慧社区的最佳选择。本文提出的LTE网络部署方案，充分利用了运营商xPON等接入设备、LTE承载网PTN等设备、LTE核心网设备，只需要增加AP、安全网关等设备可快速部署4G网络。此种方案具有的低成本、易部署、自配置、自优化、可控制、与宏网络紧耦合等特点，适合智慧社区的快速部署。

關键词：智慧社区；底层网络；LTE；AP；安全网关

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A

城市社区作为大多数居民生活的基本依托，日益成为基层社会事务管理和服务的中心，服务于居民群众等方面具有举足轻重的作用。智慧社区的建设可提升每个社区居民的生活质量、提供社区管理者科学决策的数据支撑、优化社区周边商家的经营。

通信网络是智慧社区的重要的基础设施，结合三大运营商4G网络的部署，充分利用运营商原有通信设备，满足智慧社区信息发布、数据采集、视频共享等的需求，需要一种具有全覆盖、高速率、低成本等特点的快速部署方案。

一种快速的LTE部署方案，需要增加接入的无线设备AP（小基站）、接入的安全网关SFGW和接入网关AGW，配合运营商已经部署好的xPON网络、LTE承载网的PTN设备、LTE核心网设备来构建。

一、网络构成

与普通的LTE组网相比，本部署方案增加了两个主要设备，安全网关SFGW和接入网关AGW，而AP即所谓的小基站，作用类似于普通的eNB，如图1所示。

（一）外网部分

AP通过运营商的宽带网络的ONU设备接入，经OLT和城域网到达BAS服务器，其中AP需要分配公网的IP地址，此IP地址与BAS服务器的接口IP地址在同一网段。

BAS服务器与内部网络相连接的时候，为加强网络的安全性能，可以添加防火墙FW设备，设置防火墙两段IP地址为不同网段的IP地址。设置SFGW与防火墙FW相连的接口地址，设置SFGW对AP暴露的公网地址，此地址也是作为AP的网关地址，由于这个IP地址不是真实存在的，需要防火墙FW配置NAT，安全网关对AP暴露的公网IP转换为安全网关公网局向的接口IP地址。

（二）内网部分

内网部分包含了SFGW、AGW、层三PTN、LTE核心网、层三交换机组成，其中SFGW、AGW和层三PTN通过层三交换机相连，层三PTN连接至LTE核心网。

安全网关SFGW的主要功能是为外网的AP设备提供内网的IP地址，确保了内部和外部网络的隔离，加强了网络的安全性能。将安全网关SFGW需为AP配置内网IP地址池，地址池的数量可以随着AP数量的增加而增加。

接入网关AGW的主要功能：

1）相对于AP来说，AGW就相当于普通LTE组网的MME/SGW设备；

2）相对于MME/SGW来说，AGW就相当于普通的eNB。这样做的好处是AGW可以管理多个AP设备，而对于MME/SGW来说一个AG设备相当于普通的一个eNB。

AGW需要配置两个偶联地址和两个用户面地址，分别为AP局向的偶联地址和CN局向的偶联地址，对应设置AP局向的用户面地址为和CN局向的用户面地址。

二、数据流程

（一）AP至MME/SGW

AP将数据信息通过ONU、OLT、城域网、BAS服务器发送至防火墙FW，防火墙FW查看IP包中的目的IP地址，通过NAT转换将其转换成安全网关公网局向的IP地址，接着为其分配内网IP地址，并与源地址有一对一的映射关系，同时安全网关将此数据包的目的IP地址设置为AGW的AP局向偶联地址（如是控制信息）或AGW的AP局向用户面地址（如是业务信息）。安全网关发送的信息经层三交换机至接入网关AGW设备，接入网关AGW设备汇接多个AP设备发送过来的数据包后，将所有数据包发送至核心網MME/SGW设备，完成单向的数据或控制信息的传送。

（二）MME/SGW至AP

MME/SGW下发数据信息至接入网关AGW，AGW根据信息可识别出此数据包的目的AP，并将数据包转发至安全网关SFGW，SFGW通过AP内网地址和AP公网地址的一对一的映射关系，可告知防火墙FW将目的地址转换成公网的IP地址，最后通过BAS服务器、OLT、ONU发送至AP设备。

三、总结

此种借助于原有网络部署的4G方案，符合我国建设智慧社区提出的节约型建设需求，也在一定程度上解决了无线流量室内室外不均衡的情况。结合其快速部署的特点，在加快智慧社区的基础设施建设和改造，最终为实现智慧社区的通信保障。

参考文献：

[1] 李富强.无线接入网小区中断补偿方法[D].北京邮电大学，2012.

[2] 刘晓峰.LTE组网技术及测试简析[J].现代电信科技，2015（11）.

[3] 孙鹏，刘险峰.移动无线接入网的LTE组网思考[J].电子制作，2015（11）.

基金项目：

江苏省高校品牌专业建设工程资助项目（PPZY2015B190），无锡市科协软科学研究资助课题（KX16-A-03），院品牌专业建设。