IP RAN规模建设助跑移动互联网宽带化

现实需求促进移动互联网宽带化

    近两年，OTT（Over The Top）高清视频已经显示出强大的生命力。OTT视频使人们能够自由地欣赏到个性化的娱乐节目，这个趋势将会更进一步地发展。

    移动网络进一步增强了用户的自由度——任何时间、任何地点、体验任何应用。智能终端和应用的增长互相促进，互相生长的特性更加推进移动网络宽带化。

    2011年上半年，全球移动数据增长77%，其中移动视频增长超过85%。Coda Research预测，2015年移动互联网视频应用占比68%以上，网页浏览占20%，话音业务仅占1%左右。高清视频通话将会是无线领域的一个重要应用，需要网络提供大带宽。

    从调研来看，承载基站业务MSTP网络仅适合于2G和3G初期的承载。MSTP网络无法应对LTE阶段的大量视频应用，也无法满足LTE要求的X2接口本地交换及S1-Flex的需求。

    无线应用和智能终端的多样化，将带来更多的应用模式和流量，例如：智能照相机、智能汽车、各种智能传感器（物联网应用)、智能高清无线监控等。多样化的需求需要承载网络更加灵活、具有更好的扩展性和普适性。

面向宽带化移动互联网的承载方案

    为达到节约投资和降低运维成本的目的，运营商倾向于构建IP RAN综合承载网，用于承载无线、NGN AG、大客户业务。IP RAN主要面向LTE时代和3G成熟期，因此满足LTE承载需求是放在第一位的。

LTE与3G业务承载方案

    LTE阶段，无线网络扁平化，取消了BSC节点，无线功能分别纳入eNB和MME之中，新增X2、S1接口（见图1）。LTE阶段的承载需求如下。

    ● eNB单站带宽，初期>150Mbps，Adv阶段>1000Mbps，需要承载网具有带宽扩展能力；

    ● X2接口本地交换要求eNB邻居间逻辑全互联，要求本地网络能够转发；

    ● S1-Flex要求网络设备根据IP地址选择不同的EPC网元；

    ● eMBMS业务要求承载网支持组播。

    为满足上述需求，必须进行IP RAN建设。IP RAN具体组网模型见图2。

    LTE和3G承载方案统一采用PW+L3 VPN的模式：

    ● 接入设备Acc到汇聚设备Agg统一采用PW，外层LSP采用LDP/TE动态建立；

    ● Agg到CE建立L3 VPN，外层LSP采用LDP/TE动态建立；

    ● Agg设备作为PW到L3 VPN的桥节点。

    IP RAN基于路由器平台建网，满足X2、S1-Flex接口的承载需求。IP RAN网络接入层提供GE/10GE组网，满足数据承载需求。在LTE初期，全部为上网数据流量，数据的收敛比可按照城域网设置，如1:5；成熟期，智能终端对于视频的需求大增，此时收敛可以设为1:2。

    IP RAN灵活带宽扩展机制支撑LTE阶段流量经营的快速发展，又能帮助拓展其他营收渠道。在eMBMS系统的辅助下，运营商可以开展电视直播、广告和信息推送业务。eMBMS网络部署图见图3。

    M1接口采用组播方式发送多媒体流。多媒体流到达eNB后，eNB通过MBSF（Multicast Broadcast Single Frequency）广播出去，UE即可接收到多媒体信号。eMBMS业务需要设定相关的eNB存在于同一个MBSFN同步区域。

    开展eMBMS业务，要求基站间进行时间同步。LTE TDD/FDD的同步需求如表1所示。

    GPS/BDS方案和地面授时方案是两种可选的同步方案。GPS方案存在安装困难、增加成本、安全等问题。因此，通过IP RAN网络授时成为了重要的选项。

    IP RAN开启Sync-E和1588v2协议将同步信息传递给eNB，从而实现基站间频率和时间同步。

    通过IPRAN授时可解决基站无法安装GPS的难题，eNB室内站大量覆盖时意义较大，并可节省约2000元/站的设备及安装费用，节省投资。

多业务综合承载方案

    大客户对带宽的需求逐步从E1/10M向FE/GE迁移。大客户业务模型包括点到点业务、点到多点以及多点到多点业务。

    IP RAN网络经过测试和商用完全满足窄带、宽带，以及不同业务模型的大客户承载的需求，并已经成功实践。

    多业务融合承载已经成为业界共识，其能够明显降低网络建设CAPEX和维护成本OPEX，帮助运营商获取经营利润。

中兴通讯IP RAN创新解决方案

    中兴通讯在IP RAN规模建设的基础上，总结经验，通过认真研究与思考用户需求来理解未来的移动网络宽带化，适时推出相关解决方案。

100G/400G超大带宽方案

    移动互联网数据高速发展，要求IP RAN网络提供可持续的大带宽方案。中兴通讯超大带宽方案的接入层采用10GE端口，汇聚核心层采用100G/Slot，400G Ready方案应对LTE超大流量。该方案提供高密度接入能力，节约机房空间，绿色节能。

    灵活的大带宽应对方案能够保证现网设备的持续经营，保护现网投资，为网络能力的逐步开放提供了坚实的基础。

IPv6承载方案

    远期，eNB要求IP RAN网络具有转发IPv6承载能力，实现端到端的无障碍访问。采用现行方案，接入层不需要做任何改动，汇聚核心层支持6VPE即可完成对IPv6的承载。

    PW+L3VPN+6VPE方案能够最大程度地降低基站、大客户IPv6接入带来的改造复杂度，从而大大降低OPEX成本。

IPSec分布式安全方案

    eNB到EPC数据包为明文传输，存在安全风险，MME和SGW成为DoS潜在攻击目标。因此，在eNB到LTE核心网采用IPSec安全传输用户数据成为重要需求。

    LTE核心网网元既要处理S1/S5等接口，又要处理IPSec认证、加密、解密等功能，在性能、容量上存在限制。作为可行方案，在IP RAN的可信任区域的边缘，部署分布式IPSec隧道端点，减轻核心网压力。

    中兴通讯IP RAN汇聚核心设备通过扩展业务单板，提供IPSec功能，为LTE的网络安全提供有力保障。

极致的接入层虚拟化方案

    LTE阶段，eNB数量是目前3G基站的2~4倍，大量末端接入设备的部署是件消耗时间和人力的事情。接入层虚拟化可以降低末端部署复杂度，节省大量人力和时间。具体方案原理如图4所示。

    虚拟化组由Acc设备和Agg设备组成，接入层设备作为Agg设备拉远的单板，所有业务仅在Agg设备上配置，省去Acc到Agg之间配置IGP、PW、LDP、RSVP-TE等协议的复杂度。

    虚拟化可以显著降低操作维护成本和设备成本，是未来大量末端接入设备的发展趋势。

服务全球运营商

    在国内，中兴通讯IP RAN方案在中国电信、中国联通大规模商用。在中国电信，中兴通讯凭借39%的市场份额，成为中国电信最大的IP RAN方案供应商。中兴通讯承建的IP RAN网络遍及东部、南部发达省份，被业界视为IP RAN网络建设的标杆。在中国联通，中兴通讯一举获得40%市场份额，再次证明了中兴通讯在IP RAN规模建设领域的能力。

    中国电信温州局是国内最大的IP RAN商用局，覆盖整个温州地市，是一张最完整、最稳定、业务加载种类最多、业务规模最大的IP RAN多业务网络。温州局通过IP RAN网络建设，得到了切实的利益。

    ● 基站接入带宽从早期的5个E1提升到现在的FE/GE，提升基站接入用户能力，显著提升了用户的上网体验。

    ● IP RAN网络面向未来LTE，采用GE/10GE组网，100GE预留，满足业务扩展和网络扩展的需求。

    ● 依托于IP RAN的自动化寻路的机制，新建基站承载、基站调整、无线小区分裂等运维难题迎刃而解。

    ● 全IP化的网络架构促使温州电信非IP专业人员成功实现了知识转型。

    在国际，中兴通讯IP RAN方案应用于香港CSL、越南Viettel、Vodafone、新加坡Starhub、印度Airtel、马来西亚TM等主流运营商，成为国际IP RAN方案提供领域的主要供应商。

    由于行业应用更加快速地成长，用户需求激增和市场竞争加剧，LTE将会加速部署，移动流量持续增加。用户和应用相互影响，促使移动互联网宽带化趋势加速确立；原有MSTP网络将会加速退出，而IP RAN的规模建设将会逐渐加快。

    IP RAN综合承载网的规模部署将进一步促进无线应用、行业应用的发展，崭新的应用生态环境将会极大地丰富和改变人们的生活。