LTE-Fi 应用及规划组网方案研究

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随着 LTE 网络建设规模和覆盖范围的逐步扩大，终端普及率短期较低成为制约 LTE 迅速发展的重要瓶颈之一。同时，WLAN 网络在部分区域缺乏有效的回传手段，造成建设和部署困难。LTE-Fi 作为 LTE 网络和 WLAN 网络的纽带，可以充分发挥网络协同优势，同时解决 LTE 终端匮乏和 WLAN 回传困难等问题，在一定时期可有效促进各网的良性发展。

1  LTE-Fi 的产品定位及应用场景

LTE-Fi 设备同时具备 WLAN 接口和 LTE 接口网络设备，对用户终端展现 AP 特征，通过 WLAN 接口与用户终端相连 ；对于 LTE 网络展现终端特征，通过 LTE 接口与 4G 网络相连。LTE-Fi 作为运营级网络设备，主要用于公众 WLAN 热点的建设，为用户提供WLAN 接入。

LTE-Fi 与常见的 Mi-Fi、LTE CPE 的定位及区别如表 1 所示。

LTE-Fi 设备适用场景一般具有以下 3 个要素。
（1）具备 TD-LTE 网络覆盖。
（2）不具备有线回传资源或有线资源部署难度很大。
（3）潜在用户多且存在碎片时间上网需求。

具备以上特点的 WLAN 热点场景主要如下。

（1）移动场景 ：如公交车、城轨等。

（2）室外覆盖场景 ：如旅游景点、公共广场、商业街区等。

（3）临时部署场景 ：如临时会议、体育赛事、大型展览等。

2  LTE-Fi 网络结构

LTE-Fi 系统的网络结构图如图 2 所示。

图2  LTE-Fi网络结构示意图

LTE-Fi 系统主要由以下主要部分组成。

（1）LTE-Fi 设备：包括用户终端接入模块（AP 端）和数据回传模块（LTE 端），通过用户终端接入模块完成终端的 WLAN 接入，通过数据回传模块将用户数据回传至移动通信网络。

（2）移动通信网络 ：TD-LTE 网络包括 eNode B、SGW、PGW 等网络设备；TD-SCDMA 网络包括 Node B、RNC、SGSN、GGSN 等网络设备。

（3）接入控制器（AC）：作为控制接入点设备的控制器，完成对 AP 设备的管理和配置，实现负载均衡，动态信道分配等功能。同时 AC 作为接入终端的控制节点，完成相应的认证和计费辅助功能。

（4）Portal 服务器 ：配合接入设备完
成 Web 方式下用户的认证。

（5）RADIUS 认证服务器 ：接受来自AC 的用户认证服务请求，对 WLAN 用户进行认证，并将认证结果通知 AC。

（6）网管系统 ：主要完成对远端设备的配置更新、网络管理、故障诊断、状态监视等功能。

3  LTE-Fi 组网方案

根据 AC 设备部署位置、IP 地址分配方式的不同，LTE-Fi 主要有 4 种可选组网方案，需要综合考虑各方案对现网的改造要求、配置复杂度、设备支持情况等因素，选择实施简单、对现网影响小的组网方案。

3.1 方案 1 ：AC 与 PGW 同局址，用户 IP 地址由 AC 分配场景特点：AC 与 PGW 同局址部署，具备直连条件，AC 与 PGW 可通过光纤直连。方案 1 网络拓扑示意图
如图 3 所示。

图3  方案1网络拓扑示意图

网络部署配置 ：

（1）LTE-Fi 的 IP 地址由 PGW 分配 ；用户 IP 地址由 AC 分配。分配私网 IP 地址或公网IP 地址均可。

（2）LTE-Fi 的用户终端接入模块（AP端）与 AC 之间通过 CAPWAP 隧道连接；AC 负责用户接入、认证、控制管理。

3.2 方案 2 ：AC 与 PGW 异局址，用户 IP地址由 AC 分配

场 景 特 点 ：AC 与 PGW 不 在 同 一局址部署，不具备直连条件。PGW 通过 CMNET 与 AC 相连，中间可能经过Firewall，CE等设备。方案2网络拓扑示意图如图4所示。

图4  方案2网络拓扑示意图

网络部署配置 ：

（1）LTE-Fi 的 IP 地址由 PGW 分配 ；用户 IP 地址由 AC 分配。

（2）分配私网 IP 地址或公网 IP 地址均可。

（3）LTE-Fi 的用户终端接入模块与 AC 之间通过CAPWAP 隧道连接 ；AC 仍负责用户接入、认证、控制管理。

（4）AC 侧 CE 与 PGW 侧 Firewall 之间建立 GRE隧道，以保证 LTE-Fi 用户终端接入模块与 AC 之间可建立 CAPWAP 隧道，AC 可以有效管理 LTE-Fi 的用户终端接入模块。

3.3 方案 3 ：AC 与 PGW 异局址，用户地址由 LTE-Fi 分配

场景特点 ：AC 透过 CMNET 与 PGW 相连，中间可能经过 Firewall，CE 等设备。方案 3 网络拓扑示意图如图 5 所示。

图5  方案3网络拓扑示意图

网络部署配置 ：

（1）PGW 为 LTE-Fi 分配私网 IP 地址 ；LTE-Fi设备为用户分配分配私网 IP 地址。

（2）LTE-Fi 设备需定制开发 DHCP、NAT 等功能。

（3）需对 AC 设备升级改造，支撑支持两私网地址（用户地址、LTE-Fi 地址）的绑定控制功能。

3.4 方案 4 ：AC 与 PGW 异局址，LTE-Fi 设备配置两个IP 地址

场景特点 ：AC 透过 CMNET 与 PGW 相连，中间可能经过 Firewall，CE 等设备。方案 4 网络拓扑示意图与图 5 相同。

网络部署配置 ：

（1）PGW 为 LTE-Fi 网 络 侧 IP 地 址，AC 为LTE-Fi 用户侧分配 IP 地址。

（2）AC 与 PGW 网段往往不同，需要在两网之间做负责的 NAT 转换。

各组网方案的优缺点如表 2 所示。

综合以上优劣势分析，建议在局房条件允许的情况下，主要采用方案 1 进行组网建设 ；在局房条件不具备的情况下，采用方案 2 进行组网建设。

另外，以上方案均基于 AC 集中转发方案，对于本地转发方案，需对 LTE-Fi 设备进行改造，使 LTE-Fi支持对用户的认证和 NAT 转换，网络改造难度大，实现成本高。由于 LTE-Fi 总数据量不大，因此，不建议采用本地转发模式，建议统一采用集中转发模式。

4  LTE-Fi 设备特殊要求

基于 LTE-Fi 的应用场景和使用环境，LTE-Fi 应具备与普通 LTE 终端或 WLAN AP 设备不同的一些特殊要求 ：

（1）支持 TD-LTE/TD-SCDMA 接入切换 ：在LTE 网络建设初期，有可能会出现 LTE 覆盖不连续的区域，为了保证实现 LTE-Fi 的无缝接入，LTE-Fi 需要具备 TD-LTE/TD-SCDMA 切换功能，在无 LTE 覆盖区域切换到 TD-SCDMA 网络，保障设备在线和用户体验。

（2）SIM 卡防盗 ：LTE-Fi 主要安装在公众热点区域，需要考虑设备及 SIM 卡的防盗功能，避免 SIM 卡被盗后，盗用者无偿使用网络资源。

（3）供电方式 ：LTE-Fi 的一个典型应用场景是公交车等公共交通工具，因此 LTE-Fi 除具备通常的220V 供电外，对于车载型 LTE-Fi，应支持从机动车电瓶处直接取电。

（4）断电自动下线 ：针对车载型 LTE-Fi 的供电特殊性，需具备检测公交车钥匙控制开关 ACC 信号电路，检测公交车是否熄火功能。并能够在检测到车辆熄火后，启动拆链工作，实现自动下线。

（5）抗震能力 ：车载 LTE-Fi 需提升抗震能力的要求，应对车辆运行期间的频繁颠簸。

5  总结

LTE-Fi 作为 LTE 网络和 WLAN 网络的纽带，在一定时期对促进两网的良性发展有着积极的作用。

（1）LTE-Fi 主 要 应 用 在 具 备 TD-LTE/TD-SCDMA 覆盖、不具备有线回传资源或有线资源敷设难度大、用户存在 WLAN 上网需求的场景，为公众提供公共 WLAN 接入服务。

（2）LTE-Fi 组网建议采用集中转发模式，在 AC与PGW、GGSN同局址情况下，AC与PGW、GGSN直连；如 不 具 备 同 局 址 条 件，AC 透 过 CMNET 与 PGW、GGSN 相连，AC 与 PGW、GGSN 之间需建立 GRE 隧道。

（3）根据 LTE-Fi 的使用环境，LTE-Fi 应具备支持 TD-LTE/TD-SCDMA 接入切换、SIM 卡防盗、抗震等特殊功能。

delperio

LTE-FI现在是运营商很好的一个由于终端限制，快速发展4G的思路。学习了！