四种LTE移动回传承载方案分析比较

SecurityLevel:2011-8-23案移动LTE承载方案方案--方案研讨和比较承载解决方案研讨LTE承载解决方案研讨•LTE承载网络需求分析•四种LTE承载解决方案比较LTE网络架构NodeRNCSGSNGGSNGGSNMSC2G/3G网络架构LTE网络架构CNEPCPDN-GWCSPSCNBNNIu-CsIu-PsMcGnMGWSGSNServerMMES-GWS-GWeNodMMES/IubIurRNCRNCS1-UeNodeBeNodeBS1-MMERANRANdeB/PGWNodeBNodeBNodeBeNodeBX2扁平架构有助于减少延时和简化维护、降低成本:CS核心网消失，LTE只有PS域GGSN-业务网关（S-GW/PDN-GW)SGSN-网络控制器（MME）UMTSRNC消失，RNC的功能转移到了eNodeB之中eNodeB直接和核心网连接S1、eNodeB之间出现用于切换的逻辑连接X2。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage3LTE网络各网元逻辑连接GERANHLR/HSSSGSNGERANUTRANPCRFS7OperatorsIPServicesRx+SGiNBX2PDNGWS1-CS10S6aS3S4S7InternetSGiS2LTE-UbeNBeNBX2X2X2MMEPDNGWMMES1-US11S5Non3GPPIPAccessS2()()eNBServingGWG(G)G(G)SSG(S)G(S)••MME(MobilityManagementEntity)MME(MobilityManagementEntity)••PDNGW(3GPPanchor)PDNGW(3GPPanchor)••SS--GW(Servinggateway)GW(Servinggateway)HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage4S1/X2接口S1/X2用户面eNB、SGW的数据传送基于IP/UDP/GTP-UGTP-UUDPGTP-UUDPS1控制面业务启动、调整、释放3GPP、LTE切换调度IPL2L1IPL2L1调度信令传送故障指示和重启漫游和区域限制UE更eNBSGWeNBS1-UX2-UUE更正MME负载均衡位置报告RAN信息管理S1/X2-APSCTPS1/X2-APSCTP过载管理。。。X2控制面IPL2L1IPL2L1用户通道控制切换控制上传管理故障处理L1L1eNBMMEeNBS1-CX2-CHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage5POOL化以提高可靠性和灵活性S-GWPoolS-GWS-GWS-GWMMEMMEMMEPoolMMEeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBE-UTRANS1-Flex支持MME/SGWPOOL增强可靠性MME/SGWPOOL简化网络复杂性HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage6LTE网络SONLTESON(SelfOrganizedNetwork)网络简化网络规划部署优化和运维LTESON(SelfOrganizedNetwork)网络简化网络规划、部署、优化和运维承载网络主要关注网络部署自动化基站接入认证–可选，主要面向未来的不安全部署环境，如Femtocell。LTE宏基站可以不考虑基站参数自动分配–承载网主要处理DHCPHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage7安全性IPSec设计（可选）安全性考虑eNB接入需要认证保护用户特殊会话IPSec需求3GPP建议支持隧道模式.保护用户特殊会话经过不信任网络如果传送网可信，可以不需要IPSecMMES-GWMMES-GWIPsecIPsecSEGSecuritygatewayIPseceNBIPseceNBIPseceNBIPseceNBIPseceNBIPseceNBIPsecBackhaulNetworkBackhaulNetwork隧道模式传送模式HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage8LTE基站数量增加2～3倍HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage9TDLTE带宽需求和开销（理论上）ProtocollayerGTP-UUDPOverhead(bytes)128SCTPS1/X2ControlplaneGTP-UUDPS1/X2UserPlaneProtocollayerandoverheadUDPIPv4/IPv6IPSec(tuunelmode)IPSec(transportmode)VLANMAC820/405030418IPDatalinklayerUDPIPDatalinklayerS1/X2承载开销MACPhysicallayer1820PhysicallayerPhysicallayerHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage10流量特征S1/X2TrafficX23%时延带宽S197%E2E业务体验需要50ms网络E2E时延10msS1流量占据RAN97%S13GPPTRR3.018业务移动性需要切换时间50～100ms网络20ms,理想情况10ms3GPPTRR3.018X2流量占据3%X2LTE对于承载网络时延的要求更为严格–S1单向时延5ms整网流量以S1为主–97%的流量HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage11LTE业务承载质量要求QCIResourceTypePriorityPacketDelayBudgetPacketErrorLossRateExampleServices12100ms10-2ConversationalVoice1GBR2100ms10ConversationalVoice24150ms10-3ConversationalVideo(LiveStreaming)35300ms10-6Non-ConversationalVideo(BufferedStreaming)Streaming)4350ms10-3RealTimeGaming51100ms10-6IMSSignalingNon-GBR67100ms10-3Voice,Video(LiveStreaming),InteractiveGaming76Video(BufferedStreaming)LTE由于带宽能力得到提升支持的业务种类能够和固定网络看齐300ms10-688TCP-based(e.g.,)99(ExcerptedfromTS23.203)LTE由于带宽能力得到提升，支持的业务种类能够和固定网络看齐LTE将业务质量标识分为9类，分别对应承载网的不同优先级和报文时延HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage12LTE承载需求小结EvolvedPacketCore(SAE)EvolvedPacketCore(SAE)1.接入带宽：LTE基站的接入带宽最高可达90M~150Mb/s或更高，分组承载网需支持带宽扩展aGW1aGWnaGW2…..aGWPoolaGW1aGWnaGW2…..aGWPool持带宽扩展；2.网络规模：LTE实现深度覆盖，网络节点数将是现有基站数量的2－3倍；S1-flexS1-flex3.统一承载：LTE和2G、3G网络共存，承载网考虑多场景统一接入。现有承载网应具备向分组网络平滑演进的需求；4S1和X2S1为NB与SGW/MME之间的eNBeNBeNBeNBeNBeNBeNBeNBeNB4.S1和X2：S1为eNB与SGW/MME之间的接口，X2为eNB基站之间的连接；5.S1Flex：网络需要支持eNB归属于不同的SGW/MME；eNBeNBEvolvedRAN(LTE)X2eNBeNBeNBeNBEvolvedRAN(LTE)X2的SGW/MME；6.网络可靠性：承载IP化同样要求网络保证高可靠性，故障切换小于50ms7网络QSE2E时延要求20比2GLTE网络的承载需求7.网络QoS：E2E时延要求20ms，比2G、3G需求更严格；8.时钟同步：LTE部分业务需要时间同步。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage13LTE承载解决方案研讨LTE承载解决方案研讨•LTE承载网络需求分析•四种LTE承载解决方案比较4种可能的LTE承载网方案方案三、四：PTN与L3混业务和终端IP化。方案一：PTN+CE方案方案二：IPRAN方案业务和终端IP化业务和终端IP化。方案三、四：PTN与L3混合组网方案对PTN网络升级，汇聚/核心节点具备L3能力（方案三）。在PTN网络中的汇聚/核采用PTN等设备以静态管道方式（如PW，VPLS等）承载管道型的IP业务（如2G/3G业务等）。采用动态IP技术构建承载网络，承载IP业务。采用PWE3管道方式承载TDM/ATM等传统业务。心节点引入L3路由器，并且L3路由器具备PTN设备能力（方案四）。动/静结合，使用PTN静采用PTN等设备以静态PWE3管道方式承载传统TDM/ATM业务。在PTN网络上外挂CE设备，TDM/ATM等传统业务。大规模动态网络，对于运维要求高。动/静结合，使用PTN静态管道或者动态转发承载业务。网络运维复杂，大规模组网复杂在PTN网络上外挂CE设备，实现X2、S1-flex等动态IP业务。适合大规模组网，运维优化组网复杂。化。PTN+L3IP业务IP业务IPRANCEPTNL3IP终端动/静结合IP网络IP终端IP业务静态IP网络IP终端IP业务动态IP网络PTN传统业务传统业务IP业务传统业务HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidentialPage15LTE承载解决方案研讨LTE承载解决方案研讨•LTE承载网络需求分析•四种LTE承载解决方案比较方案一：PTN+CE方案方案：C方案方案二：IPRAN方案静方案三：PTN+L3（静态）方案方案四：PTN+L3（动态）方案小结方案描述保持PTN回传网主体。使用PTN承载传统的2G/3G业务，以及LTE阶段非交换(例如S2)或非多归属（例如S1-flex）业务非多归属（例如S1flex）业务。在PTN网络汇聚/核心节点和无线主设备（如BSC、RNC、S-GW等）之间引入CE设备，用CE设备实现交换或者多归属业务的灵活调度。PTN网络沿用当前方案实现高性能承载CE设备使用IP转发或者L3VPN转发跨PTN网络沿用当前方案，实现高性能承载。CE设备使用IP转发，或者L3VPN转发。跨区域的流量，可以通过CE间的IP承载网实现承载。PTN内部、PTN与CE间，以及CE和无线主设备采用分布式保护，从而实现了端到端的无缝覆盖保护同时保护方式高效灵活维护分工界面清晰对于单归保护延用现网缝覆盖保护。同时，保护方式高效灵活，维护分工界面清晰。对于单归保护，延用现网的PTN保护方案。对于双归保护，引入PWAPS等系列化技术方案。当前PTN内部、PTN和CE间，以及CE设备间，使用分段式O