PTN承載網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃及性能提升探討

中國移動(dòng)廣東有限公司規(guī)劃技術(shù)部 | 李學(xué)敏

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)智能終端的普及，促使消費(fèi)者希望能在移動(dòng)設(shè)備上也享受到和家庭寬帶一樣的高帶寬無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。為了給消費(fèi)者提供更高質(zhì)量、更大帶寬和不限時(shí)間、地點(diǎn)的極速體驗(yàn)，并且在未來的市場競爭中保持優(yōu)勢(shì)，中國移動(dòng)開始從TD-SCDMA向TD-LTE（以下簡稱LTE）演進(jìn)。

然而，LTE時(shí)代網(wǎng)絡(luò)的承載模式和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對(duì)于GSM/TD-SCDMA時(shí)代都發(fā)生了巨大變化。LTE采用分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，進(jìn)一步扁平化。業(yè)務(wù)流向由以前的單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)模式，向多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)模式（包括S1和X2流量）演進(jìn)。由于LTE時(shí)代的無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)帶寬、接口、時(shí)延、QoS、安全性、運(yùn)維管理等均有更高的需求，如何構(gòu)建一張高效的承載網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)GSM/TDSCDMA/LTE統(tǒng)一承載，降低CAPEX和OPEX，成為LTE承載網(wǎng)建設(shè)最關(guān)鍵的問題。

為了解決以上問題，在PTN網(wǎng)絡(luò)核心層引入靜態(tài)L3 VPN技術(shù)，同時(shí)為了滿足網(wǎng)絡(luò)的健壯性及安全性，還需要部署豐富的保護(hù)功能，如PW FPS、LSP APS、VRRP、BFD for StaticRoute等。由此在整個(gè)LTE部署中，PTN承載網(wǎng)絡(luò)的前期規(guī)劃，包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、帶寬需求、安全性等多方面就顯得尤為重要。

本文重點(diǎn)論述了在LTE時(shí)代移動(dòng)承載網(wǎng)的前期規(guī)劃原則，并對(duì)當(dāng)前PTN作為移動(dòng)承載網(wǎng)如何實(shí)現(xiàn)性能提升的問題進(jìn)行探討。

圖1 異廠家互通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

PTN承載網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

1.LTE承載網(wǎng)端到端架構(gòu)

在整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上根據(jù)全省核心網(wǎng)機(jī)房部署情況，分為是否有SGW和MME，或者只有其一的情況。各地市的X2流量，在各自區(qū)域內(nèi)的L3 VPN或是L2設(shè)備上進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)；S1流量在地市有SGW和MME情況下，通過本地L3 VPN在本地核心網(wǎng)設(shè)備落地交換；沒有SGW和MME的地市，則通過骨干網(wǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)度，落地到擁有SGW和MME的地市。同廠家情況下：各地市內(nèi)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)按照L2+L3VPN的方式進(jìn)行部署；異廠家情況下：考慮到S1流量互不相通，只存在X2流量的跨區(qū)域轉(zhuǎn)發(fā)，因此在核心層直接對(duì)接SGW，并在L3VPN內(nèi)，通過UNI接口進(jìn)行對(duì)接，使用跨板LAG保護(hù)（如圖1）。

2.LTE帶寬規(guī)劃

LTE網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)帶寬需求上與GSM/TDSCDMA有很大區(qū)別，高帶寬是其顯著地特點(diǎn)。

峰值帶寬：依據(jù)無線空口最大速率（影響因素包括但不限于頻譜資源、編碼方式、MIMO等），當(dāng)前無線LTE給出的每基站峰值帶寬為450M；

平均帶寬：依據(jù)無線經(jīng)驗(yàn)值，平均帶寬=峰值帶寬/3；

收斂比：依據(jù)當(dāng)前TD-SCDMA/HSPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)值，收斂比為1:2或1:3；

流量規(guī)劃原則：單頻段基站按照120M、雙頻段基站按照300M的流量進(jìn)行帶寬規(guī)劃；接入環(huán)不需要考慮收斂比，按照接入環(huán)所帶站點(diǎn)數(shù)進(jìn)規(guī)劃。

3.LTE數(shù)據(jù)規(guī)劃

按照現(xiàn)有組網(wǎng)方案，考慮LTE基站大規(guī)模部署，及后續(xù)擴(kuò)容的需求，采用基站（圖2）。

● 基站IP地址分配，采用私有地址段，如10.XX.XX.XX；

● 通常大城市以15000個(gè)基站數(shù)為基準(zhǔn)，估算IP地址資源需求；

● 統(tǒng)一管理PTN L3網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃，保證基站IP地址在全網(wǎng)的唯一性，便于統(tǒng)一管理，以及便于后續(xù)擴(kuò)容需求，建議采用表1位段規(guī)劃IP地址。

表1 位段規(guī)劃IP地址

需要說明：

1.后16位IP地址用于基站地址及L3的VLAN子接口地址；

2.10 位子網(wǎng)號(hào)，當(dāng)前每個(gè)子網(wǎng)采用下掛16個(gè)基站的規(guī)劃原則；

3.6 位基站號(hào)（26位掩碼），并預(yù)留擴(kuò)容能力，扣除L3的VLAN子接口IP地址需求，每個(gè)網(wǎng)段共有61個(gè)IP地址可以使用。

通常L2進(jìn)L3端口采用10GE端口，按照每一個(gè)網(wǎng)段下掛16個(gè)基站，每個(gè)基站120M，采用1:3收斂來計(jì)算，每個(gè)10GE端口最多不超過16個(gè)網(wǎng)段：(10G×3)/(120M×16)=16?？紤]到未來擴(kuò)容需求，建議單端口不超過12個(gè)網(wǎng)段。

4.LTE 端到端保護(hù)規(guī)劃

在LTE部署中，為提升承載可靠性，PTN承載網(wǎng)需提供端到端的保護(hù)策略（如圖2所示）：

● 在接入層到核心層L3VPN入節(jié)點(diǎn)，采用二層業(yè)務(wù)配置，采用PW FPS+VRRP保護(hù)；

● L3VPN核心設(shè)備到SGW/MME設(shè)備采用VRRP或靜態(tài)路由（均勻負(fù)載分擔(dān)）保護(hù)；

● L3VPN內(nèi)部采用VPN FRR保護(hù)。

5.LTE 時(shí)鐘規(guī)劃

中國移動(dòng)的TD-SCDMA、LTE都存在對(duì)時(shí)間同步的需求，目前只有GPS或者IEEE 1588V2可以滿足要求。但GPS存在安裝難、維護(hù)難、成本高特點(diǎn)，如果全網(wǎng)采用GPS則意味著投資的上升，而且地下及室內(nèi)基站幾乎使用不了GPS，基站的頻率和時(shí)間同步需要承載網(wǎng)來傳遞，此時(shí)IEEE 1588 V2是必須的。

中國移動(dòng)可以同時(shí)使用GPS和1588V2地面同步技術(shù)，或使用1588V2技術(shù)在GPS失效時(shí)提供同步保護(hù)方案，保障電信基礎(chǔ)設(shè)施的安全性。

為了保證PTN網(wǎng)絡(luò)承載1588V2的精度和可靠性，建議全網(wǎng)PTN設(shè)備均支持1588V2功能，并進(jìn)行端到端部署。

PTN性能提升

PTN作為LTE時(shí)代的承載網(wǎng)，與GSM/TDSCDMA時(shí)代的組網(wǎng)方案上有著明顯的差異，從而帶來了新的業(yè)務(wù)配置模型，L3 VPN和各種保護(hù)方式，對(duì)PTN業(yè)務(wù)配置效率、可部署性、可維護(hù)性帶來了新的挑戰(zhàn)。下文將從幾個(gè)方面來優(yōu)化業(yè)務(wù)配置模型，提升PTN網(wǎng)絡(luò)性能。

1.端到端拉通L2/L3業(yè)務(wù)配置

LTE時(shí)代，承載網(wǎng)業(yè)務(wù)配置不再是簡單的點(diǎn)到點(diǎn)的匯聚模型，而是多點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)狀模型，業(yè)務(wù)配置更為復(fù)雜。L3 VPN的引入，使得整個(gè)PTN端到端配置需要分為L2和L3兩個(gè)部分。在后續(xù)業(yè)務(wù)模型優(yōu)化上，需要采用上層網(wǎng)管逐步優(yōu)化配置界面、步驟與流程，拉通整個(gè)L2/L3業(yè)務(wù)端到端配置，使得PTN端到端的業(yè)務(wù)配置更加便利和高效。

2.保護(hù)配置統(tǒng)一化，管理界面統(tǒng)一化

由于LTE方案中，PTN承載部分部署了多種保護(hù)方式，保護(hù)配置統(tǒng)一化將使得整個(gè)配置更加清晰便捷。OAM配置在統(tǒng)一界面中進(jìn)行，提升容錯(cuò)性，減少由于多段、多點(diǎn)配置導(dǎo)致的人為數(shù)據(jù)配置錯(cuò)誤。

管理界面圖形化、統(tǒng)一化也為性能提升帶來便利?；诮y(tǒng)一化的保護(hù)管理界面，能夠提供端到端的業(yè)務(wù)保護(hù)狀態(tài)查詢與操作，使后續(xù)維護(hù)工作更加方便快捷，能夠有效的支撐業(yè)務(wù)故障快速定位與排除，大幅提升網(wǎng)絡(luò)故障處理效率。

3.業(yè)務(wù)故障檢測功能準(zhǔn)確，豐富

LTE部署方案中，PTN承載網(wǎng)使用的是靜態(tài)L3 VPN，相比于GSM/TD-SCDMA時(shí)代的業(yè)務(wù)模型更為復(fù)雜，故障定位難度也相應(yīng)增加。在1731協(xié)議全網(wǎng)切換后，基于OAM的多種管理報(bào)文為PTN網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控提供了更為豐富的故障告警與提示信息，加強(qiáng)了PTN網(wǎng)絡(luò)故障定位能力和手段，實(shí)現(xiàn)了L2到L3的端到端一鍵式快速故障定位，提升了整個(gè)PTN承載網(wǎng)絡(luò)的安全性和可維護(hù)性。

綜述

隨著LTE部署進(jìn)程的加快，作為承載網(wǎng)的PTN網(wǎng)絡(luò)也在面臨相當(dāng)多的困難，但隨著產(chǎn)業(yè)鏈的完善，應(yīng)用的深化，PTN網(wǎng)絡(luò)必將與時(shí)俱進(jìn)，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、安全性、易部署與維護(hù)等方面繼續(xù)深入探討與優(yōu)化，使PTN網(wǎng)絡(luò)更加強(qiáng)有力地推動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)出勃勃生機(jī)之勢(shì)。

圖2 LTE 端到端保護(hù)規(guī)劃