LTE发展及对承载网的关键需求分析

全球LTE进入快车道，业务发展迅猛

GSA（Global Mobile Suppliers Association）2013年4月7日更新了其《LTE演进（Evolution to LTE）》报告，确认全球已有67个国家共163张LTE商用网络，包含15张TDD LTE网络，预计到2013年底全球商用的LTE网络总数将增至87个国家，共248张LTE网络。

截至13年Q1，全球LTE用户超过8900万，环比Q4增长27%，近4个季度来看，LTE用户数以每季度近2千万的速度增长。从运营商角度来看，除美日韩外，澳大利亚Telstra、沙特Mobily、俄罗斯Yota用户数超100万。终端方面，全球有97家制造商已推出了821款LTE终端，包含261款手机和67款平板电脑。

可以预测全球LTE将进入青壮年期，预计到2016年，全球eNodeB发货量将达到1百万每年，全球LTE用户数将达到八亿一千七百万（817 Million)，全球无线数据流量的46%将来源于LTE网络。因此，对于承载网来说必须做好准备，满足LTE业务迅猛发展的各种需求。

LTE业务变化对承载网提出新的需求

承载网作为电信网络的基础，其规划和建设应先于电信业务网络的发展，才能有效支撑业务网络的发展和演进。因此，在LTE实际商用之前，面向LTE的分组承载网络的演进就显得重要和紧迫。

1、IP业务承载能力是LTE承载网络的基本要求

LTE网络，一般由eNBs（演进型eNodeB），MME（移动管理实体），SGW（服务网关）等实体组成，相比3G网络省去了RNC层，eNBs直接接入MME/SGW，网络更加扁平化，以提升业务传送效率，降低时延，且全部基于IP进行业务处理与转发。如图5所示，LTE网络在接口方面引入了S1和X2逻辑接口，前者是eNBs与MME/SGW pool之间的接口，实现业务均衡负载和容灾，后者为相邻eNBs之间的接口，用于实现流量切换等功能，并且到LTE-A阶段时可用来实现基站间协同通信(CoMP)。由此可见，承载网需要提供的是多点到多点的连接及IP转发服务，IP业务处理及转发能力是承载网的基本要求。

图5 LTE网络架构及逻辑接口

2、承载网H-QoS能力是2G/3G/LTE多种业务SLA的重要保障

从2G/3G到LTE时期，90%以上的无线站址会重用，而2G/3G又将长期与LTE共存，这就决定了传送网必须在满足无线技术各阶段业务承载需求的基础上，能够提供层次化QoS能力。在网络发生拥塞的情况下，保障重点业务的QoS质量。

基站承载QoS有两个关键需求：一个是保障高等级的业务优先转发，这是传统Differ-Serv的概念，另一个是保障在发生拥塞时重要基站业务可用（如灾难或者重大事件发生时，政府机关、医院、学校等重要区域的基站）。这就要求承载网能够支持层次化QoS(H-QoS)处理能力，能针对不同基站和不同业务执行层次化的队列调度能力，确保重要基站永不掉线。

3、LTE 时代视频业务成为主流，承载网需开启IP组播传送eMBMS业务

随着LTE时代的到来，LTE高带宽、低时延的特性将促进视频业务的发展，为人们用视频沟通、分享、获取信息提供了更大的空间，市场发展潜力巨大。其中，广播视频业务因其在新闻性、及时性和低成本方面的优势被业界所关注。业内对2G/3G/LTE不同技术接入时的用户流量进行分类统计，结果如图6所示，2G/3G时用户以Web浏览为主，而LTE时代用户更喜欢使用视频业务。

3GPP自R9 版本起对MBMS做了持续演进，2010年就推出了基于LTE的eMBMS技术，该技术具备一对多的传输优势，可以更高效地利用现有频谱和移动网络，向用户传送更高质量的内容，给视频业务打开了新的局面。图7展示了LTE eMBMS业务的整体逻辑框图，其中eNB与MBMS网关的虚线链接为M1接口，主要用于视频组播业务的传送，3GPP TS36.440中明确指出M1接口必须使用IP组播技术来实现。因此要求承载网要支持IP组播传送。

4、LTE无线接入需要承载网具备高性能安全加密方案

LTE网络向以IP为中心的架构转移，且与2G/3G不同的，其回程网络中没有无线网络控制器(RNC)，LTE业务报文都是基于明文进行传送的，意味着LTE网络更易受到来自公共网络和承载网络(RAN)的IP安全攻击和窃听，如图8所示。攻击者可以访问未加密的用户流量或网络控制信令，这为LTE网络带来了新的安全风险，也为移动网络运营商带来了从未有过的安全挑战，需要用新的方法来保护网络。

图8 LTE明文传送存在的安全隐患

随着公共接入微蜂窝基站部署的增加，LTE网络面临更多的安全风险，这些公共接入微蜂窝基站的部署主要为了增加购物中心、公用办公室等其他公共场所的本地容量。这些安置在公共区域的小型设备面向公众，不能像传统基站那样采用物理保护方法，这使攻击者很容易从这些点突破来攻击网络。受到侵害的eNodeB 基站会被利用来访问和攻击移动管理实体(MME)，从而影响整个核心服务。eNodeB 可以连接多个位于不同分组核心网的移动管理实体，这意味着攻击者可以通过一个受到攻击的基站到达位于不同核心网络的移动管理实体。

IPSec加密技术是3GPP向移动网络运营商建议的标准，IPSec部署具备高扩展性和高可用性，可以满足LTE流量和宽带需求的预期增长需要真正的运营商级吞吐能力，并符合最新的3GPP安全标准。

　　LTE承载网具备IP Sec能力，可以确保LTE无线接入的安全。LTE业务经eNodeB加密后经承载网传送，在承载核心设备上解密，再传送给LTE核心EPC。即使eNodeB数量规模增加，这种在承载核心层部署IP Sec的方案也能很好的满足加密性能快速高涨的需求，避免了在EPC侧集中处理IP Sec加密时存在的性能问题。

结束语

综上所述，LTE给各个运营商带来了机遇和挑战，承载网必须提前做好相应准备，除了提供更大的带宽容量、三层处理转发能力、层次化QoS等基本能力外，也要具备三层组播、IP Sec加密能力，才能长期稳定的满足LTE业务发展要求。

作者：华为技术有限公司 张雪松