承載LTE的省干PTN組網(wǎng)及保護(hù)淺析

呂潮波

【摘要】 中國(guó)移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正規(guī)模開展，作為承載網(wǎng)絡(luò)的PTN網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)從本地網(wǎng)延伸到省干層面，本文對(duì)承載LTE的省干PTN網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和保護(hù)進(jìn)行了一些探討。

【關(guān)鍵詞】 省干傳輸 長(zhǎng)期網(wǎng)絡(luò)演進(jìn) 分組傳送網(wǎng)

伴隨網(wǎng)絡(luò)IP化進(jìn)程，PTN在本地網(wǎng)已經(jīng)得到規(guī)模應(yīng)用，主要提供2G/3G基站到BSC/RNC的電路匯聚以及少量本地集團(tuán)客戶專線連接。

中國(guó)移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)正進(jìn)行規(guī)模建設(shè)，考慮投資效益等因素，LTE網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)元SGW/MME等在建網(wǎng)初期將集中設(shè)置（一般設(shè)置在省會(huì)城市），產(chǎn)生LTE基站流量在地市和省會(huì)城市之間的需求，也即省干傳輸?shù)男枨?。該部分流量在省干傳輸層面有多種解決方案，考慮全程全網(wǎng)的維護(hù)便利性以及投資效益，通過(guò)省干PTN網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決是一種較合理的方式，可以實(shí)現(xiàn)從基站至SGW/MME間的全程PTN承載[1]。

本文主要就LTE跟2G/3G網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳輸需求的差異、省干PTN組網(wǎng)方案和省干PTN保護(hù)機(jī)制這幾個(gè)方面進(jìn)行分析，并提出省干PTN組網(wǎng)的相關(guān)建議。

一、LTE網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)需求差異

對(duì)于現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)，PTN網(wǎng)絡(luò)主要解決本地基站到BSC/RNC的電路匯聚，一般基站側(cè)提供FE接口，到核心/匯聚機(jī)房提供GE接口（通過(guò)VLAN區(qū)分不同基站的數(shù)據(jù)流），物理上是點(diǎn)到多點(diǎn)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，邏輯上是點(diǎn)到點(diǎn)的電路需求，與本地PTN專線基本一致。BSC/RNC往上屬于核心網(wǎng)范疇，地市出口流量通過(guò)IP承載網(wǎng)進(jìn)行疏導(dǎo)。

LTE網(wǎng)絡(luò)流量主要分2塊：X2流量和S1流量。

X2接口是eNodeB之間的接口，主要是用戶在基站間切換時(shí)產(chǎn)生的信令以及一部分業(yè)務(wù)流量，占所有業(yè)務(wù)流量的比例一般而言不超過(guò)3%。該部分流量屬于本地網(wǎng)內(nèi)流量，由于每個(gè)eNodeB跟所有相鄰基站（由于基站的呼吸效應(yīng)以及網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整，相鄰基站會(huì)有所變化）均有X2流量，而傳輸層面對(duì)所有相鄰基站建直達(dá)電路并不經(jīng)濟(jì)（現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)只要解決基站到BSC/RNC之間的需求即可），因此在本地網(wǎng)層面必然有3層PTN設(shè)備對(duì)相鄰基站建X2流量進(jìn)行路由、疏導(dǎo)。至于是新建L3 PTN核心層還是現(xiàn)有核心層從L2升級(jí)到L3，不在本文討論范圍。

S1接口是eNodeB和核心網(wǎng)元SGW/MME間的接口，幾乎所有的業(yè)務(wù)流量都經(jīng)過(guò)S1接口，由于建網(wǎng)初期處于降低建設(shè)成本以及網(wǎng)絡(luò)扁平化考慮核心網(wǎng)元SGW/MME會(huì)集中設(shè)置（一般設(shè)置在省會(huì)城市），所以S1流量（跟全網(wǎng)流量基本相同）需通過(guò)省干PTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載。為網(wǎng)絡(luò)的安全性考慮，核心網(wǎng)元SGW/MME考慮組建POOL（初期可能獨(dú)立組網(wǎng)），所以eNodeB并不是確定對(duì)應(yīng)某一個(gè)核心網(wǎng)元，這也需要PTN網(wǎng)絡(luò)具備L3路由功能。

因此，對(duì)于PTN組網(wǎng)來(lái)說(shuō)，2G/3G網(wǎng)絡(luò)跟LTE網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別在于電路需求從點(diǎn)到點(diǎn)的匯聚型需求變成網(wǎng)狀MESH型的需求，PTN網(wǎng)絡(luò)需要L3功能進(jìn)行支持。

二、承載LTE的省干PTN組網(wǎng)方案

考慮現(xiàn)網(wǎng)本地網(wǎng)PTN廠家情況、維護(hù)界面、投資等因素，承載LTE的省干PTN組網(wǎng)主要有以下2種方案：

方案一：省干PTN單廠家組網(wǎng)，見圖1。

方案一與目前的SDH組網(wǎng)類似，省干PTN采用單一廠家設(shè)備組網(wǎng)，在省中心機(jī)房和地市樞紐機(jī)房均設(shè)置成對(duì)的省干PTN設(shè)備，設(shè)置在地市的省干PTN設(shè)備與本地網(wǎng)核心層PTN設(shè)備間通過(guò)UNI接口互聯(lián)。省干PTN網(wǎng)絡(luò)是一張獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。

方案二：省干PTN多廠家互聯(lián)，見圖2。

方案二根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)本地網(wǎng)PTN設(shè)備選用的廠家情況，在省中心機(jī)房設(shè)置對(duì)應(yīng)廠家的PTN設(shè)備，同廠家的省中心PTN和地市核心層PTN設(shè)備間通過(guò)NNI接口互聯(lián)，省中心異廠家的PTN設(shè)備間通過(guò)UNI口互聯(lián)[2]。本地和省干組建了更大范圍的一張PTN網(wǎng)，無(wú)法嚴(yán)格區(qū)分本地網(wǎng)和省干PTN網(wǎng)絡(luò)，異廠家間還是相對(duì)獨(dú)立。

方案對(duì)比

承載LTE的兩種省干PTN組網(wǎng)方案各有特點(diǎn)，單廠家方案維護(hù)界面清晰，多廠家方案可實(shí)現(xiàn)單一廠家范圍內(nèi)從本地網(wǎng)接入到省中心落地端到端的一體化調(diào)度。下面從投資、安全可靠性、維護(hù)的難易程度、對(duì)本地網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)PTN設(shè)備廠家的要求等進(jìn)行對(duì)比分析，如表1：

從上表分析可以看出，采用哪種組網(wǎng)方案跟本地網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)PTN采用的廠家以及組網(wǎng)模式，側(cè)重節(jié)省投資或可維護(hù)性密切相關(guān)。如省內(nèi)有本地網(wǎng)PTN采用的廠家設(shè)備不能支持L3功能，或在單一本地網(wǎng)內(nèi)就有多個(gè)廠家的PTN設(shè)備，則不宜采用多廠家方案。

三、省干PTN保護(hù)機(jī)制

在省干PTN采用多廠家方案時(shí)（本地網(wǎng)核心層設(shè)備NNI接口上聯(lián)省中心PTN設(shè)備），本質(zhì)上是在單廠家范圍內(nèi)組建了一張跨地市的大本地網(wǎng)，該保護(hù)機(jī)制請(qǐng)參考本地網(wǎng)PTN保護(hù)機(jī)制相關(guān)研究，本文主要討論省干PTN采用單廠家方案時(shí)的保護(hù)機(jī)制。

承載LTE的省干PTN保護(hù)機(jī)制各廠家基本一致，都是本地網(wǎng)成對(duì)PTN設(shè)備與省干設(shè)置在地市成對(duì)PTN設(shè)備之間做“口字型”互聯(lián)，采用IP FRR保護(hù)機(jī)制。省干PTN網(wǎng)內(nèi)采用LSP APS保護(hù)鏈路故障，采用VPN FRR保護(hù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)故障。與核心網(wǎng)SGW/MME間采用主備路由/主備端口（VRRP）保護(hù)方式。若MME支持ECMP，則落地的成對(duì)省干PTN設(shè)備可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的負(fù)載分擔(dān)。下面分非負(fù)載分擔(dān)和負(fù)載分擔(dān)兩種情況，說(shuō)明在各種故障情境下，省干PTN網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)機(jī)制和業(yè)務(wù)路徑。

非負(fù)載分擔(dān)，如圖3所示。

各種故障情境下啟用的保護(hù)機(jī)制及業(yè)務(wù)迂回路徑如表2所示：

負(fù)載分擔(dān)，如圖4所示。

各種故障情境下啟用的保護(hù)機(jī)制及業(yè)務(wù)迂回路徑如表3所示：

四、結(jié)語(yǔ)

具備L3路由功能的PTN設(shè)備才剛開始在傳輸組網(wǎng)中得到應(yīng)用，中國(guó)移動(dòng)在省干層面也是首次大規(guī)模建設(shè)PTN網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范還不是非常完善，各廠家的實(shí)現(xiàn)方式，包括保護(hù)倒換的機(jī)制等都不盡相同，尤其是在接入節(jié)點(diǎn)到匯聚（L2進(jìn)L3）這一部分以及L2的雙節(jié)點(diǎn)互聯(lián)部分。

而承載LTE的省干PTN網(wǎng)絡(luò)在故障排查、業(yè)務(wù)迂回路徑判斷、IP地址規(guī)劃等方面需要本地傳輸和省干傳輸維護(hù)人員更多的配合，以及與核心網(wǎng)、無(wú)線等相關(guān)專業(yè)更多的協(xié)調(diào)工作，對(duì)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理都提出了更高的要求。

由于各省本地PTN網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)組網(wǎng)方式的差異、采用的設(shè)備廠家的不同，以及對(duì)于投資和維護(hù)界面的權(quán)衡，需要綜合考慮相關(guān)的因素，才能組建一張合理的省干PTN網(wǎng)絡(luò)。