LTE-SAE体系结构及性能剖析

网络拓扑结构与部署

由于LTE被定义为支持FDD和TDD系统各频段中从低于5MHz到最高20MHz的灵活的载波带宽，运营商既可以使用新的频段也可以使用现有频段引入LTE。在网络部署初期，最简便的方法是部署10到20MHz的载波（例如，IMT 2000 Extension或高级无线业务所使用的频段），但LTE最终将在所有蜂窝频段上部署。

LTE终端设备和网络从一开始就能最多支持4个频段，这意味着可以使用多个频段对其进行全球部署。

目前，大多数商用蜂窝系统使用的是FDD技术。通常而言，与TDD相比，FDD的终端和网络设备的数量更多。但TDD是FDD的一个良好补充，例如，用于填补FDD上下行链路之间的中心间距（centrum gap）。如果系统的LTE硬件与FDD和TDD硬件相同（除了滤波器），TDD运营商最终将能受益于FDD产品的规模经济。

LTE还是惟一可在成对频谱和非成对频谱上使用同一平台的技术，可帮助运营商实现规模经济。LTE可在同一基站平台上用于成对频谱（FDD）和非成对频谱（TDD），这可以使运营商能在不同频段情况下灵活使用LTE技术，并从最优化的全球LTE解决方案中受益。例如在2008年1月，爱立信首次在同一基站平台上演示了频分双工（FDD）和时分双工（TDD）模式的长期演进（LTE）技术。LTE-TDD模式演示涵盖了多项应用，并展示了采用2x2MIMO（多输入多输出）技术的下行链路超过90Mbps的速度。此前曾以下行链路160 Mbps的速度展示FDD模式下的LTE技术。

在定义LTE-SAE体系结构时，3GPP特别注重支持灵活的网络配置和提供极高的业务可用性。例如，在核心网中，将控制功能（MME）与用户平面分离增加了网络部署的灵活性。

为了对分组数据业务的处理进行优化，运营商可以将网关节点分布部署在网络的多个站点，以减少传输资源的使用量（图4）。这种方法还能最大程度缩短时延，而短时延是开展IMS多媒体语音通信、高峰值速率宽带数据接入等实时业务的一个重要先决条件。

图4 网络拓扑结构举例

Local ip:本地IP连接

Centralized:用于提供移动性、安全性等功能的集中式服务器群

Gateway:网关

Local p2p:本地P2P连接

此外，该体系结构还能实现MME功能的集中部署，MME功能为LTE提供核心网控制。为降低运营成本，可以将MME功能部署在中心站点，这些站点与其它控制节点共址于服务器群中。

LTE-SAE体系结构通过核心网节点池实现高可用性。在实际运行中，如果某个核心网节点发生故障，基站可以连接至节点池中其它任意核心网节点。简而言之，LTE-SAE可提供极高的业务可用性。

运营商在WCDMA/HSPA网络中部署LTE-SAE体系结构和功能的一个有效方法是升级现有的网络节点。这种方法尤其适合早期部署，因为WCDMA/HSPA网络中此时的多余容量可用于支持LTE。例如，运营商可以运行一个WCDMA/HSPA和LTE通用核心网，同时共享可用的控制容量和净荷处理容量，以提升容量的整体利用率，并降低LTE早期部署的运营支出和资本支出。

与此类似，cdma2000运营商也可以通过演进核心网架构实现对SAE的支持。

总结

LTE-SAE解决方案可实现高于100Mbps的下行峰值速率和低于10毫秒的往返时间，并能极大简化网络操作和维护工作。该体系结构针对移动宽带业务进行了优化。LTE-SAE解决方案还可与GSM、WCDMA/HSPA和cdma2000系统高效集成。

理想的可以平滑过渡的基站和核心网产品系列应该均能升级至LTE-SAE，目前主流公司正在为一些新的网络部署项目开发一整套LTE基站产品。不仅如此， LTE移动平台也为开发各种不同类型的终端和设备-包括宽带模块、固定和移动通信终端设备-打下了一个坚实的基础。结合上述技术优势，LTE-SAE将能为全球各地的用户实现移动宽带业务。

在LTE TDD/FDD方面取得的最新成果，继续为全球在此领域开展重要研究推波助澜。与此同时，TDD也继续在中国等市场上发挥其国际作用，例如爱立信已着手与中国的大唐集团开展研究合作。

据预测，LTE移动平台将出现在各类终端设备中。LTE-SAE将受益于GSM和WCDMA/HSPA网络强劲的发展势头和庞大的生态系统，将规模经济延伸到各类终端、设备和网络设备中。

总之，LTE-SAE的强大性能和灵活的系统架构，加上业界对LTE-SAE的广泛支持，确保了LTE-SAE未来在全球市场拥有规模经济效益和光明的前景。

参考文献

1）Per Beming、Lars Frid、Göran Hall、Peter Malm、Thomas Noren、Magnus Olsson和Göran Rune, LTE/SAE architecture, Ericsson Review;

2）3GPP TR 25.913 "Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN (EUTRAN)".