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全球LTE進(jìn)入快車道，業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛
GSA（Global Mobile Suppliers Association）2013年4月7日更新了其《LTE演進(jìn)（Evolution to LTE）》報(bào)告，確認(rèn)全球已有67個(gè)國家共163張LTE商用網(wǎng)絡(luò)，包含15張TDD LTE網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)到2013年底全球商用的LTE網(wǎng)絡(luò)總數(shù)將增至87個(gè)國家，共248張LTE網(wǎng)絡(luò)。
截至13年Q1，全球LTE用戶超過8900萬，環(huán)比Q4增長(zhǎng)27%，近4個(gè)季度來看，LTE用戶數(shù)以每季度近2千萬的速度增長(zhǎng)。從運(yùn)營商角度來看，除美日韓外，澳大利亞Telstra、沙特Mobily、俄羅斯Yota用戶數(shù)超100萬。終端方面，全球有97家制造商已推出了821款LTE終端，包含261款手機(jī)和67款平板電腦。
可以預(yù)測(cè)全球LTE將進(jìn)入青壯年期，預(yù)計(jì)到2016年，全球eNodeB發(fā)貨量將達(dá)到1百萬每年，全球LTE用戶數(shù)將達(dá)到八億一千七百萬（817 Million)，全球無線數(shù)據(jù)流量的46%將來源于LTE網(wǎng)絡(luò)。因此，對(duì)于承載網(wǎng)來說必須做好準(zhǔn)備，滿足LTE業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展的各種需求。
LTE業(yè)務(wù)變化對(duì)承載網(wǎng)提出新的需求
承載網(wǎng)作為電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，其規(guī)劃和建設(shè)應(yīng)先于電信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，才能有效支撐業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和演進(jìn)。因此，在LTE實(shí)際商用之前，面向LTE的分組承載網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)就顯得重要和緊迫。
1、IP業(yè)務(wù)承載能力是LTE承載網(wǎng)絡(luò)的基本要求
LTE網(wǎng)絡(luò)，一般由eNBs（演進(jìn)型eNodeB），MME（移動(dòng)管理實(shí)體），SGW（服務(wù)網(wǎng)關(guān)）等實(shí)體組成，相比3G網(wǎng)絡(luò)省去了RNC層，eNBs直接接入MME/SGW，網(wǎng)絡(luò)更加扁平化，以提升業(yè)務(wù)傳送效率，降低時(shí)延，且全部基于IP進(jìn)行業(yè)務(wù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)。如圖5所示，LTE網(wǎng)絡(luò)在接口方面引入了S1和X2邏輯接口，前者是eNBs與MME/SGW pool之間的接口，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)均衡負(fù)載和容災(zāi)，后者為相鄰eNBs之間的接口，用于實(shí)現(xiàn)流量切換等功能，并且到LTE-A階段時(shí)可用來實(shí)現(xiàn)基站間協(xié)同通信(CoMP)。由此可見，承載網(wǎng)需要提供的是多點(diǎn)到多點(diǎn)的連接及IP轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，IP業(yè)務(wù)處理及轉(zhuǎn)發(fā)能力是承載網(wǎng)的基本要求。
圖5 LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及邏輯接口
2、承載網(wǎng)H-QoS能力是2G/3G/LTE多種業(yè)務(wù)SLA的重要保障
從2G/3G到LTE時(shí)期，90%以上的無線站址會(huì)重用，而2G/3G又將長(zhǎng)期與LTE共存，這就決定了傳送網(wǎng)必須在滿足無線技術(shù)各階段業(yè)務(wù)承載需求的基礎(chǔ)上，能夠提供層次化QoS能力。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的情況下，保障重點(diǎn)業(yè)務(wù)的QoS質(zhì)量。
基站承載QoS有兩個(gè)關(guān)鍵需求：一個(gè)是保障高等級(jí)的業(yè)務(wù)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，這是傳統(tǒng)Differ-Serv的概念，另一個(gè)是保障在發(fā)生擁塞時(shí)重要基站業(yè)務(wù)可用（如災(zāi)難或者重大事件發(fā)生時(shí)，政府機(jī)關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校等重要區(qū)域的基站）。這就要求承載網(wǎng)能夠支持層次化QoS(H-QoS)處理能力，能針對(duì)不同基站和不同業(yè)務(wù)執(zhí)行層次化的隊(duì)列調(diào)度能力，確保重要基站永不掉線。
3、LTE 時(shí)代視頻業(yè)務(wù)成為主流，承載網(wǎng)需開啟IP組播傳送eMBMS業(yè)務(wù)
隨著LTE時(shí)代的到來，LTE高帶寬、低時(shí)延的特性將促進(jìn)視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，為人們用視頻溝通、分享、獲取信息提供了更大的空間，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮�。其中，廣播視頻業(yè)務(wù)因其在新聞性、及時(shí)性和低成本方面的優(yōu)勢(shì)被業(yè)界所關(guān)注。業(yè)內(nèi)對(duì)2G/3G/LTE不同技術(shù)接入時(shí)的用戶流量進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖6所示，2G/3G時(shí)用戶以Web瀏覽為主，而LTE時(shí)代用戶更喜歡使用視頻業(yè)務(wù)。
3GPP自R9 版本起對(duì)MBMS做了持續(xù)演進(jìn)，2010年就推出了基于LTE的eMBMS技術(shù)，該技術(shù)具備一對(duì)多的傳輸優(yōu)勢(shì)，可以更高效地利用現(xiàn)有頻譜和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，向用戶傳送更高質(zhì)量的內(nèi)容，給視頻業(yè)務(wù)打開了新的局面。圖7展示了LTE eMBMS業(yè)務(wù)的整體邏輯框圖，其中eNB與MBMS網(wǎng)關(guān)的虛線鏈接為M1接口，主要用于視頻組播業(yè)務(wù)的傳送，3GPP TS36.440中明確指出M1接口必須使用IP組播技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此要求承載網(wǎng)要支持IP組播傳送。
4、LTE無線接入需要承載網(wǎng)具備高性能安全加密方案
LTE網(wǎng)絡(luò)向以IP為中心的架構(gòu)轉(zhuǎn)移，且與2G/3G不同的，其回程網(wǎng)絡(luò)中沒有無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)，LTE業(yè)務(wù)報(bào)文都是基于明文進(jìn)行傳送的，意味著LTE網(wǎng)絡(luò)更易受到來自公共網(wǎng)絡(luò)和承載網(wǎng)絡(luò)(RAN)的IP安全攻擊和竊聽，如圖8所示。攻擊者可以訪問未加密的用戶流量或網(wǎng)絡(luò)控制信令，這為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)帶來了新的安全風(fēng)險(xiǎn)，也為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商帶來了從未有過的安全挑戰(zhàn)，需要用新的方法來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。
圖8 LTE明文傳送存在的安全隱患
隨著公共接入微蜂窩基站部署的增加，LTE網(wǎng)絡(luò)面臨更多的安全風(fēng)險(xiǎn)，這些公共接入微蜂窩基站的部署主要為了增加購物中心、公用辦公室等其他公共場(chǎng)所的本地容量。這些安置在公共區(qū)域的小型設(shè)備面向公眾，不能像傳統(tǒng)基站那樣采用物理保護(hù)方法，這使攻擊者很容易從這些點(diǎn)突破來攻擊網(wǎng)絡(luò)。受到侵害的eNodeB 基站會(huì)被利用來訪問和攻擊移動(dòng)管理實(shí)體(MME)，從而影響整個(gè)核心服務(wù)。eNodeB 可以連接多個(gè)位于不同分組核心網(wǎng)的移動(dòng)管理實(shí)體，這意味著攻擊者可以通過一個(gè)受到攻擊的基站到達(dá)位于不同核心網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)管理實(shí)體。
IPSec加密技術(shù)是3GPP向移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商建議的標(biāo)準(zhǔn)，IPSec部署具備高擴(kuò)展性和高可用性，可以滿足LTE流量和寬帶需求的預(yù)期增長(zhǎng)需要真正的運(yùn)營商級(jí)吞吐能力，并符合最新的3GPP安全標(biāo)準(zhǔn)。
LTE承載網(wǎng)具備IP Sec能力，可以確保LTE無線接入的安全。LTE業(yè)務(wù)經(jīng)eNodeB加密后經(jīng)承載網(wǎng)傳送，在承載核心設(shè)備上解密，再傳送給LTE核心EPC。即使eNodeB數(shù)量規(guī)模增加，這種在承載核心層部署IP Sec的方案也能很好的滿足加密性能快速高漲的需求，避免了在EPC側(cè)集中處理IP Sec加密時(shí)存在的性能問題。
結(jié)束語
綜上所述，LTE給各個(gè)運(yùn)營商帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，承載網(wǎng)必須提前做好相應(yīng)準(zhǔn)備，除了提供更大的帶寬容量、三層處理轉(zhuǎn)發(fā)能力、層次化QoS等基本能力外，也要具備三層組播、IP Sec加密能力，才能長(zhǎng)期穩(wěn)定的滿足LTE業(yè)務(wù)發(fā)展要求。
作者：華為技術(shù)有限公司 張雪松
