面向LTE的PTN網(wǎng)絡(luò)二三層橋接方案研究

遲柏洋

【摘 要】本文通過對PTN網(wǎng)絡(luò)各種保護(hù)技術(shù)分類研究，對各種保護(hù)技術(shù)原理進(jìn)行分析、對比，總結(jié)了其優(yōu)缺點、適用場景。結(jié)合運營商在PTN網(wǎng)絡(luò)配置方面的實際需求，提出了有針對性的技術(shù)選擇與配置建議。

【關(guān)鍵詞】 橋接；PTN；環(huán)回；VPN；VRF；廣播風(fēng)暴

【中圖分類號】 C931.6【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A【文章編號】1672-5158（2013）07-0010-02

概述

LTE時代eNB與基站控制器整合，網(wǎng)絡(luò)逐漸扁平化，PTN網(wǎng)絡(luò)需要具備更高的靈活性和擴展性，網(wǎng)絡(luò)需要引入L3轉(zhuǎn)發(fā)功能，業(yè)務(wù)的端到端配置分成了二層和三層兩部分，因此二三層橋接技術(shù)成為LTE承載的關(guān)鍵技術(shù)，如何配置二三層橋接設(shè)備才能使網(wǎng)絡(luò)更加靈活、高效成為網(wǎng)絡(luò)成功的基礎(chǔ)。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和移動智能終端的普及，促使消費者希望能在移動設(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)。為了給消費者提供更高質(zhì)量、更大帶寬和不限時間、地點的極速體驗，并且在未來的市場競爭中保持優(yōu)勢，中國移動開始從TD-SCDMA向TD-LTE（以下簡稱LTE）演進(jìn)。

本文將重點論述面向LTE承載的二三層橋接技術(shù)， 并對當(dāng)前PTN設(shè)備二三層橋接技術(shù)、方案進(jìn)行深入探討。

二三層橋接技術(shù)關(guān)鍵性分析

LTE時代，為減少時延去掉了RNC設(shè)備，并將其大部分功能整合進(jìn)eNB，一個eNB將同時歸屬于多個S-GW/MME；eNB之間通過X2接口相連，流量呈MESH狀。

由圖1可見，LTE業(yè)務(wù)主要接口有S1和X2兩大類型，其中S1接口主要承載用戶控制面及用戶業(yè)務(wù)面數(shù)據(jù)流量，X2接口為eNB之間接口，僅在基站切換時發(fā)生，且不承載具體的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，因此X2流量所占的比例很小，僅有3%左右。整體上LTE業(yè)務(wù)仍然是匯聚架構(gòu)。

由于整體上仍然是匯聚架構(gòu)，且X2流量很小，因此L3層VPN沒有必要在接入層就引入，在網(wǎng)絡(luò)接入和匯聚層通過L2層VPN完成業(yè)務(wù)接入和匯聚，在核心層引入L3層VPN，這樣既可以滿足L3轉(zhuǎn)發(fā)需求，又降低了設(shè)備復(fù)雜度，對現(xiàn)有的2G＼3G業(yè)務(wù)接入的影響也較小，設(shè)備后期配置、維護(hù)的難度也降低，運營商建網(wǎng)成本大大降低。

此種方案要求核心節(jié)點支持內(nèi)部終結(jié)L2VPN，然后橋接到L3VPN，實現(xiàn)業(yè)務(wù)在L2VPN和L3VPN之間的轉(zhuǎn)發(fā)。

由此可見L2與L3的橋接技術(shù)對于S1接口多歸屬及X2接口靈活調(diào)度起到十分關(guān)鍵的作用。

二三層橋接方案

二三層橋接的核心目的是在1臺設(shè)備上同時集成L2VPN和L3VPN，實現(xiàn)L2VPN到L3VPN的映射及邏輯隔離，同時終結(jié)L2層VLAN。二三層橋接配置方案將對PTN網(wǎng)絡(luò)VLAN劃分及IP規(guī)劃產(chǎn)生直接影響，如何配置才能使網(wǎng)絡(luò)安全、高效又易于維護(hù)呢？本文給出三種橋接方案，并針對各種方案的特點給出有針對性的選擇建議。

1、PW與IP子接口一對一方案

如圖2所示，該方案配置原則為1條2層PW對應(yīng)一個IP子接口。

方案優(yōu)點：該方案對每個PW對應(yīng)一個IP子接口，邏輯清晰；每個基站可分配獨立的業(yè)務(wù)VLAN，不存在廣播風(fēng)暴問題，且故障定位明確。

方案缺點：由于每個PW對應(yīng)一個IP子接口，在二三層橋接設(shè)備上需要配置大量的IP子接口地址，基本上每個基站就需要對應(yīng)一個IP子接口，設(shè)備配置非常復(fù)雜；由于每個基站一個VLAN，在IP地址分配時只能使用30位掩碼進(jìn)行分配，比較浪費IP地址資源，IP地址資源實際利用率僅有50%。

適用范圍：該方案由于配置復(fù)雜，且較為浪費IP地址資源，僅適合LTE實驗網(wǎng)階段應(yīng)用，或在業(yè)務(wù)規(guī)模小，僅有幾百個基站接入需求的小地市部署。IP地址不連續(xù)問題。

2、PW與IP子接口多對一方案

如圖3所示，該方案配置原則為多條2層PW對應(yīng)一個IP子接口，PW終結(jié)后采用VSI將業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚收斂，并對應(yīng)相應(yīng)的IP子接口。

方案優(yōu)點：該方案將多個PW對應(yīng)一個IP子接口，大大節(jié)省了IP地址資源，降低了配置復(fù)雜度和后期維護(hù)難度；在基站在IP地址分配時，多個基站劃分在同一網(wǎng)段內(nèi)，并歸屬同一VLAN，有利于IP地址規(guī)劃的連續(xù)性、擴展性；由于IP地址容易做到連續(xù)，也減少了VRF路由表條目，提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率。

方案缺點：由于多個基站在同一VLAN內(nèi)，因此該方案無法避免二層廣播的泛濫，但如果將VLAN內(nèi)的基站數(shù)量控制的比較少，如 10到20個基站1一個VLAN，二層廣播風(fēng)暴問題也不是一個十分突出的問題。

適用范圍：由于該方案配置復(fù)雜度較低，且節(jié)省IP地址資源，因此很適合在中型甚至大型LTE網(wǎng)絡(luò)中采用，但在具體配置時應(yīng)嚴(yán)格控制VLAN中的基站數(shù)量，限制廣播風(fēng)暴。

3、PW與IP子接口多對一VLAN匯聚方案

如圖4所示，該方案配置原則為多條2層PW對應(yīng)一個IP子接口；一個基站采用一個獨立的VLAN，避免廣播，在L2/L3橋節(jié)點把多個VLAN匯聚后，配置1個IP子接口。

方案優(yōu)點：該方案將多個PW對應(yīng)一個IP子接口，大大節(jié)省了IP地址資源，降低了配置復(fù)雜度和后期維護(hù)難度；在基站在IP地址分配時，多個基站采用子VLAN相互隔離不存在廣播風(fēng)暴的問題；匯聚VLAN內(nèi)的不同基站可分配在一個網(wǎng)段內(nèi)，有利于IP地址規(guī)劃的連續(xù)性、擴展性。

方案缺點：每個基站在不同的VLAN內(nèi)，基站間互通必須通過匯聚VLAN轉(zhuǎn)發(fā)，且配置起來每個基站都需配置在不同子VLAN中，較方案二復(fù)雜。

適用范圍：該方案即節(jié)省IP地址，也不存在廣播風(fēng)暴額為難題，特別適合大型LTE網(wǎng)絡(luò)中采用。

L2/L3橋接環(huán)回方案

1、 外部環(huán)回

如圖5所示：PW終結(jié)后，通過外部端口光纖換回到另外端口，進(jìn)入L3VPN的VRF進(jìn)行處理，良妃設(shè)備端口資源，且以光纖環(huán)回本身也增加了故障機率，承載效率低。在現(xiàn)有設(shè)備端口資源使用率高的情況下，無法平滑升級到L3VPN，不利于保護(hù)投資。

2、 內(nèi)部實接口環(huán)回

該方案本質(zhì)與外部環(huán)回方案類似，是假的內(nèi)部橋接，橋接端口采用交換網(wǎng)的實接口，不需要外部光纖，用于內(nèi)部環(huán)回的實接口對應(yīng)的槽位無法再提供相應(yīng)的外部端口，同樣浪費交換網(wǎng)的端口資源，承載效率低，現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備資源利用率搞的情況下，無法平滑升級到L3VPN。（見圖6）

3、 內(nèi)部實接口環(huán)回

如圖7所示：設(shè)備內(nèi)部完成PW終結(jié)處理，并通過虛接口橋接到L3VPN的VRF處理，不浪費設(shè)備端口資源，現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備可以平滑升級到L3VPN，不管現(xiàn)網(wǎng)端口資源是否已經(jīng)用盡，都可以實現(xiàn)L2業(yè)務(wù)側(cè)和L3業(yè)務(wù)側(cè)的橋接，無橋時的VLAN限制，目前是最搞笑、靈活的橋接方式。目前大部分PTN廠家均已支持此種方案，但現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備還需根據(jù)實際情況而定。

結(jié)束語

隨著LTE部署進(jìn)程的加快，全國各省市都將新部署或擴容PTN網(wǎng)絡(luò)，PTN網(wǎng)絡(luò)二三層橋接方案在不同城市、不同規(guī)模的LTE業(yè)務(wù)需求下，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況靈活選擇橋接方案，做到網(wǎng)絡(luò)的簡潔、高效和易于維護(hù)。在PNT網(wǎng)絡(luò)擴容、及設(shè)備配置方面，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備及新增設(shè)備的環(huán)回方式，合理分析端口及板卡需求。