谈谈LTE 4G技术(by quqi99)

作者：张华  发表于：2014-01-06
版权声明：可以任意转载，转载时请务必以超链接形式标明文章原始出处和作者信息及本版权声明

http://blog.csdn.net/quqi99 )

昨天下午在家花了半天时间结合已有的网络知识搜索学习并思考了4G LTE技术的本质,如下,也不一定对,今后随着认识的深入再进一步深化吧.
4G是什么呢?最初是基于电路交换的电话网,采用基本的时分复用,为了同时更多的用户并发,那每个用户的带宽就只能少,如语音是4khz即可.但现在慢慢发展到用手机不仅要打电话,
还要上网啊,所以需要把带宽加大,于是4G在L1物理层上采用正交复用和多天线的空分复用的的结合,L2层用移动通信特有的链路控制协议,L3层从以前的电路交换改成基于IP的分组交换.
所以仅从技术角度讲的话,4G中的基站实际上就是:
１,　基站就是一个使用无线接入的路由器(三层采用标准的IP协议,一二层采用移动接入)
２,　各个基站也就是路由器之前通过X2口走东西流量,看看挺像openstack里运行了multi-host的计算节点吧.　显然,基站参与路由,应该基站就使用单独的子网,并采用一个vlan号进行二层的广播隔离.
３,　基站可以和多个核心网节点相连(控制节点有一个叫MMB的负责用户相关的,一个叫S-GW的负责类似于openstack中的l3-agent的外部路由.

三层以上和以太网是一样的,4G就是移动接入这部分,因为是移动接入的,所以一层二层用了移动通信特有的协议,显然,如果这三层协议改由软件来实现的话,那么用一台普通的PC机再加上接收无线电的射频前端的硬件,支持4G的手机上是有LTE拨号硬件的,核心网中的MMB和S-GW也可以改由软件实现运行在PC机上.这样就可以不用和运营商的LTE网络相连了,当然,远端也得有同样的一套东西.这样做对个人没什么意义,因为个人完全可以通过skype等打ip电话嘛.但为什么又不用超级wifi呢,我觉得超级wifi为了传输路离大,就是波长长,频率低,频率低了带宽也就低了,同样移动性也就不好了,信号也容易受墙挡住.4G作为接入部分强就强在安全性及移动性两方面吧,当然运营商在超级wifi上无法找到赚钱的商业模式应该也是一个重要原因.

既然三层以上和以太网是一样的,那它的网络拓扑实际上是和数据中心是一模一样的,这些都不属于4G的一部分,完全是我自己的设想,不一定对.拓扑如下:
１,　６个基站(路由器)之间通过光纤两两相连,上接汇聚路由器(汇取路由器也通过光纤环相连),每个基站使用不同的内网子网网段及不同的vlan号(如10.0.1.0/24, 10.0.2.0/24),每个汇聚路由器也同样使用不同的内网子网网段(如172.16.0.0/24).
    注意到了没,即使使用ipv4的内网地址,子网数也不一定能满足4G的用户容量数.
　可以在基站之间运行RIP协议,汇聚路由器之间运行OSPF内部网关协议.
2, 汇聚路由器也再通过光纤到省一级核心网络的核心路由器,各省之间的核心路由器建立vpn遂道,且需将用作vpn遂道端点的外网ip重分发到公网中.(使用vpn遂道较节省外网ip地址,也可以使用NAT路由器的,但需要较多的外网ip作浮动ip池且将路由分发到BGP路由中,但只能从内网中发出连接,内网中出来的数据包会在NAT路由器处留下:内网ip到浮动ip的映射,如果需要从外网连子网的机器,那先将一个浮动ip池中的外网ip和内部机器作DNAT映射即可)

但是,想到一个问题,vpn连接的两端的子网是不能重的,那么,对于像移动和联通,它们的内网子网是有可能一样的,那需要怎么连接呢?可能在手机进行接入的时候,　MMB就控制数据帧在未进三层之前就已经通过手机号码来判断运营商从相应的关口局出去了,然后路由到相应的网关,这块没想清楚.

2014.01.16添加:

上面的网络拓扑实际上和数据中心的是一模一样的,和openstack neutron的网络拓扑也差不多,如上,要想实现两个数据中心互联的话,首先得物理连通,其次要保证每个路由节点上的子网不同,这样限制的使用范围.这也是google b4的实现方式;　另外一种更主流,采用SDN,不仅依赖ip地址进行路由,还以软件方式结合数据中心的标识进行路由(这也意味着不同数据中心的虚机的ip可以相同,你用之前的动态路由的方式ip肯定是不能相同的),但采用SDN,意味着得有一个中心化的控制器知道全网的相关信息,可以通过各种方式进行学习得到,这就有得类似vxlan了.