TD-LTE網(wǎng)絡(luò)PTN傳輸承載方案設(shè)計(jì)

楊永昌，岑曉軍

（中國移動通信集團(tuán)重慶有限公司，重慶 400000）

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)PTN傳輸承載方案設(shè)計(jì)

楊永昌，岑曉軍

（中國移動通信集團(tuán)重慶有限公司，重慶 400000）

PTN網(wǎng)絡(luò)將成為中國移動的下一代光傳送網(wǎng)絡(luò)。文章將從TD-LTE的傳輸承載需求、建網(wǎng)思路、組網(wǎng)規(guī)劃原則和LTE承載方案四個方面，并結(jié)合中國移動TD-LTE網(wǎng)絡(luò)華為PTN回傳技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際部署情況，對華為PTN的TD-LTE回傳承載網(wǎng)絡(luò)解決方案進(jìn)行簡析。

TD-LTE；PTN；傳輸承載

中國移動經(jīng)過幾年的PTN基礎(chǔ)傳送網(wǎng)絡(luò)和TDLTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力和PTN基礎(chǔ)傳送網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)初具規(guī)模。根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)部署效果來看，PTN傳送網(wǎng)絡(luò)的確滿足作為替代SDH技術(shù)成為下一代傳送網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)要求。

1 TD-LTE承載需求分析

1.1 S1接口承載要求

圖1 S1接口傳輸承載需求示意圖

S1是eNodeB和aGW之間的接口，如圖1所示，包括：

1）S1-U接口：連接eNodeB和SGW，用于承載用戶面數(shù)據(jù)。

2）S1-C接口：連接eNodeB和MME，用于承載控制面數(shù)據(jù)。

1.2 X2接口承載要求

如圖2所示，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)引入了X2接口，X2接口為相鄰eNodeB間的邏輯接口。支持UE在不同eNodeB間漫游時，業(yè)務(wù)流可以在eNode B之間直接進(jìn)行交換，降低轉(zhuǎn)發(fā)時延。

1.3 承載時延需求

1）要滿足LTE的呼通率、服務(wù)質(zhì)量，S1邏輯連接的承載延時要求2～20ms。

2）要滿足用戶業(yè)務(wù)的小區(qū)切換需求，X2連接的承載延時要求10～20ms。

1.4 同步要求

LTE網(wǎng)絡(luò)除了頻率同步要求外，還需要時間同步，精度要求為±1.5us。

1.5 承載帶寬需求

1）S1接口帶寬

基站使用單頻段時平均帶寬約為86M,峰值帶寬為136M；雙頻基站平均帶寬為172M，峰值帶寬為272M。 在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)時，PTN接入層、匯聚層、核心層PTN傳輸帶寬可按比例適當(dāng)收斂。

2）X2接口帶寬一般為S1接口的5%。

2 整體建網(wǎng)思路

在網(wǎng)絡(luò)接入?yún)R聚層仍然采用PTN L2VPN的組網(wǎng)技術(shù)，對LTE業(yè)務(wù)進(jìn)行分流；在核心PTN節(jié)點(diǎn)上終結(jié)L2，接入L3。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)PTN整體建網(wǎng)如圖3所示。

LTE接口流量如圖4所示，對于S1接口，通過接入?yún)R聚層的管道送到核心層PTN設(shè)備，核心層PTN設(shè)備再通過L3VPN轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的SGW/MME，包括本地的和遠(yuǎn)端的。對于X2接口，先通過接入?yún)R聚層的管道送到核心層PTN設(shè)備，核心層PTN再通過L3VPN轉(zhuǎn)發(fā)到接入?yún)R聚層的管道，向下傳送到目的基站。

3 組網(wǎng)規(guī)劃原則

3.1 本地市部署SGW/MME

圖5 EPC下沉?xí)rPTN組網(wǎng)示意圖

EPC下沉?xí)rPTN組網(wǎng)如圖5所示，此時PTN采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：接入層、匯聚層、核心層。接入、匯聚層采用環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，環(huán)之間采用雙節(jié)點(diǎn)接入。

1）對于業(yè)務(wù)量小的區(qū)域，可以組建GE環(huán)，對于業(yè)務(wù)量較大區(qū)域可以直接組建10GE環(huán)或?qū)υ蠫E環(huán)進(jìn)行裂環(huán)、疊環(huán)或環(huán)升級。

2）核心層:核心層PTN采用L3VPN組網(wǎng)。當(dāng)核心層節(jié)點(diǎn)多于4個時，建議設(shè)置2個核心節(jié)點(diǎn)，對核心層進(jìn)行組網(wǎng)和連接。匯聚核心節(jié)點(diǎn)與核心節(jié)點(diǎn)間采用口字型互連。若SGW/MME部署了跨機(jī)房備份，則可以部署兩對核心節(jié)點(diǎn)，核心節(jié)點(diǎn)間采用口字型互連。核心節(jié)點(diǎn)也可以同時作為匯聚核心點(diǎn)，下掛匯聚環(huán)。

3.2 SGW/MME省市集中部署

在LTE的建設(shè)中，由于規(guī)模及集中考慮，SGW/MME可能會集中部署在省會/中心城市，其他地市需要跨城域訪問SGW/MME如圖6所示，此場景下：

1）接入節(jié)點(diǎn)、接入?yún)R聚節(jié)點(diǎn)：規(guī)劃原則與本地市有SGW/MME場景一致。

2）核心層：核心層PTN采用L3VPN組網(wǎng)，支持城域內(nèi)X2流量調(diào)度，部署一對核心PTN，作為城域出口與SGW/MME互連，并用來進(jìn)行流量/端口匯聚及S1流量調(diào)度。

核心PTN與跨城域分組傳送網(wǎng)間可使用口字型互連，業(yè)務(wù)層面使用Native IP背靠背對接。

4 LTE承載方案

4.1 轉(zhuǎn)發(fā)

4.1.1 本地市部署SGW/MME

場景一：核心PTN節(jié)點(diǎn)直連SGW/MME

圖7 LTE業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)示意圖1

圖7、圖8簡單示意了LTE業(yè)務(wù)以太報文的處理過程。主要涉及三個部分：

1）LTE的報文在PTN接入?yún)R聚層，使用以太專線業(yè)務(wù)。

2）在核心節(jié)點(diǎn)上，以太專線業(yè)務(wù)終結(jié)在L2VE接口上，再通過L3VE接口進(jìn)入L3VPN轉(zhuǎn)發(fā)。

3）核心節(jié)點(diǎn)間，通過L3VPN轉(zhuǎn)發(fā)。4.1.2 SGW/MME在異地

SGW/MME在異地，核心PTN通過跨城域分組傳送網(wǎng)連接SGW/MME。核心PTN與跨城域分組傳送網(wǎng)間使用Native IP背靠背對接。具體以太報文處理過程與5.1.1相同，不再贅述。

4.2 規(guī)劃

IP規(guī)劃參考示意圖如圖10所示，建議如下：

1）基站IP地址需要和承載網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃和分配。

2）推薦S1，X2，OM業(yè)務(wù)采用同一個IP(源）地址。多種業(yè)務(wù)不做隔離，網(wǎng)絡(luò)只需要配置一個VPN實(shí)例，運(yùn)維簡單。也可以S1/X2使用一個IP，OM使用一個IP，此時需要部署兩個L3VPN實(shí)例。

3）一組基站分配一個網(wǎng)段， 基站可采用26位網(wǎng)段IP地址。實(shí)際部署中，前幾個IP分配給網(wǎng)關(guān)及預(yù)留。推薦從后往前使用IP。

4）通常SGW/MME會配置邏輯IP，因此需要在核心PTN節(jié)點(diǎn)上為SGW/MME配置靜態(tài)路由。

5）如果基站配置邏輯IP，則需要在L3PTN上為每基站配置靜態(tài)路由，邏輯IP的配置和維護(hù)復(fù)雜，不推薦使用。

6）雙歸L3VE子接口上IP、相同MAC，作為eNodeB的網(wǎng)關(guān)。

7）L3VE子接口可以支持批量終結(jié)VLAN功能，因此多個ETH PW終結(jié)后可接入同一個L3VE子接口，這樣一個L3VE子接口可做為多個eNodeB的網(wǎng)關(guān)，節(jié)省IP的同時也減少了L3VE子接口的配置。

4.2.2 VLAN規(guī)劃

在LTE承載中，VLAN已經(jīng)不具備端到端意義，僅僅是業(yè)務(wù)的局部標(biāo)識。VLAN規(guī)劃給無線基站帶來配置和維護(hù)的負(fù)擔(dān)，因此不推薦無線與承載網(wǎng)端到端規(guī)劃VLAN。下面分四種方案分別介紹：

1）所有LTE基站帶相同VLAN

PTN通過VLAN映射PW，適用于3G、LTE共端口接入。

PTN通過端口映射PW。

3）每基站每VLAN

繼承3G VLAN規(guī)劃方式。承載網(wǎng)與無線統(tǒng)一規(guī)劃。

4）每基站每業(yè)務(wù)每VLAN來承載主備PW；匯聚核心PTN間部署一條LSP，用來承載DNI PW。DNI PW需要配置LSP APS 1:1保護(hù)。

核心層：根據(jù)L3的連接關(guān)系部署匯聚核心/核心節(jié)點(diǎn)間 LSP，每一條LSP部署APS 1:1保護(hù)。核心層PTN節(jié)點(diǎn)間部署了多條物理鏈路時，則需要在每鏈路上逐條創(chuàng)建LSP，并通過隧道策略配置，將流量引導(dǎo)至多條LSP上。

4.2.4 QoS規(guī)劃

圖14 VLAN規(guī)劃示意圖4

S1/X2共用一個VLAN，OM用一個VLAN,不同的基站使用不同的VLAN 。

方案一、方案三、方案四：對應(yīng)配置接口封裝類型：802.1Q；業(yè)務(wù)分界標(biāo)簽：Service；PW類型：Raw。

方案二：對應(yīng)配置接口封裝類型：Null；業(yè)務(wù)分界標(biāo)簽：User；PW類型：Raw。4.2.3 LSP規(guī)劃

LSP規(guī)劃如圖15所示，接入、匯聚層：需要從接入PTN至匯聚核心PTN節(jié)點(diǎn)間部署兩條LSP，用

QoS規(guī)劃如圖16所示。

1）無線

根據(jù)業(yè)務(wù)類型設(shè)置DSCP、802.1p值。

2）接入?yún)R聚層

若基站過來的報文攜帶VLAN，則根據(jù)基站打上的802.1p值，映射到LSP、PW的EXP中；若基站過來的報文不帶VLAN，則根據(jù)DSCP值映射到LSP、PW的EXP中，途經(jīng)網(wǎng)元根據(jù)EXP值進(jìn)行優(yōu)先級調(diào)度。

3）核心層

核心層PTN終結(jié)L2報文還原出Native ETH報文，再將DSCP值映射到外層LSP的EXP中，途經(jīng)網(wǎng)元根據(jù)EXP值進(jìn)行優(yōu)先級調(diào)度。在PTN網(wǎng)絡(luò)出口，將DSCP映射到ETH 802.1p中，傳遞給MME/SGW。

在PTN網(wǎng)絡(luò)的入口，將802.1p映射到EXP中，途經(jīng)網(wǎng)元根據(jù)EXP值進(jìn)行優(yōu)先級調(diào)度。如果SGW/MME的報文不帶VLAN，則直接通過DSCP映射到LSP的EXP中。

4.2.5 基站自開站功能

LTE基站上電后，需要通過DHCP協(xié)議從DHCP服務(wù)器自動獲取IP地址。承載網(wǎng)絡(luò)要能夠傳輸基站與DHCP服務(wù)器之間的DHCP報文。

當(dāng) eNodeB（DHCP Client） 到 SGW（DHCP Server）之間是個三層網(wǎng)絡(luò)時，eNodeB的網(wǎng)關(guān)路由器必須要支持DHCP Relay功能，PTN E2E方式是一個L2+L3的承載方案，因此在匯聚核心PTN設(shè)備上需要支持DHCP Relay(DHCP 中繼)功能。

缺省情況下，DHCP中繼無法識別從同一個終結(jié)子接口接入的不同用戶的VLAN信息，在轉(zhuǎn)發(fā)DHCP回應(yīng)報文時只能選擇VLANID最小的基站進(jìn)行回應(yīng)，導(dǎo)致其他VLAN的基站都無法獲得IP地址。因此需要在PTN上進(jìn)行相關(guān)配置，使得PTN能夠識別從同一個終結(jié)子接口接入的每個基站，并將DHCP服務(wù)器的DHCP回應(yīng)報文轉(zhuǎn)發(fā)給每個基站。分兩種情況：

1）若DHCP Server支持Option 82，優(yōu)先在CE上使能Option 82選項(xiàng)，來區(qū)分不同基站的DHCP請求報文。

2）若DHCP Server不支持Option82，則在CE子接口上使能記錄DHCP上線用戶物理位置信息功能。(需要保證在L2/L3節(jié)點(diǎn)上，DHCP 報文上下行路由一致)

4.2.6 SGW/MME對接方案

SGW通過主備靜態(tài)路由方式雙歸接入PTN，PTN上需要配置IP、VPN混合FRR，保護(hù)與SGW相連鏈路故障。需要配置BFD for 端口檢測鏈路故障?？紤]到后續(xù)的端口擴(kuò)容，需要在SGW上配置10GE以太鏈路聚合組分別與兩PTN對接，最小可用鏈路數(shù)配置為以太鏈路數(shù)。若配置了負(fù)載分擔(dān)，最小鏈路可用數(shù)可適當(dāng)放寬。

MME雙歸接入PTN：MME通過主備端口方雙歸接入PTN， PTN上需要配置VRRP(over VLANif)作為MME的網(wǎng)關(guān)。通過GE端口自協(xié)商功能檢測物理層故障，ARP探測檢測邏輯故障。

4.3 保護(hù)

4.3.1 保護(hù)方案總覽

圖19 保護(hù)方案總覽圖

1）L2網(wǎng)絡(luò)：使用MC-PW APS+MC LAG進(jìn)行雙歸節(jié)點(diǎn)保護(hù)。

2）L3網(wǎng)路：使用VPN FRR、LSP APS 1：1、混合 FRR

（1）LSP APS 1:1用于保護(hù) L3網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)/鏈路故障；VPN FRR用于雙歸節(jié)點(diǎn)故障保護(hù)。

（2）需要混合FRR支持VE接口、SGW接入鏈路故障。

3）SGW雙歸接入PTN：SGW通過主備路由方式雙歸接入PTN，需要配置BFD檢測鏈路故障。

4）MME雙歸接入PTN：MME通過主備端口方雙歸接入PTN，PTN上需要配置VRRP(over VLANif)作為MME的網(wǎng)關(guān)。通過GE端口自協(xié)商功能檢測物理層故障，ARP探測檢測邏輯故障。

5）PTN跨城域接入SGW/MME時：城域出口PTN節(jié)點(diǎn)上需要配置混合FRR保護(hù)與跨城域分組傳送網(wǎng)間對接鏈路。

6）如果城域部署了PTN over OTN，并且在OTN上部署了保護(hù)，則需要在PTN相關(guān)的保護(hù)上配置hold off。

4.4 同步

對于現(xiàn)網(wǎng)PTN已經(jīng)部署了時間同步的情況而言，若僅在核心層引入PTN6900支持LTE承載后，原有的同步方案不需要變更。如中國移動，LTE基站部署GPS或仍然從核心PTN3900節(jié)點(diǎn)外接GPS時間源，通過1588v2、同步以太方式傳遞時間給3G/LTE基站。后續(xù)，若對PTN接入、匯聚層進(jìn)行擴(kuò)容，物理上仍可接入原有的同步網(wǎng)，則仍考慮從原同步網(wǎng)中同步時間及頻率。

4.5 DCN

DCN網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)管(U2000)、網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元(GNE)和非網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元(NE)及它們之間的連接線路或網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。網(wǎng)管能直接按設(shè)備IP訪問“網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元”，通過“網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元”可以訪問其管理的“非網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元”。

網(wǎng)管和主備GNE之間通過TCP/IP通訊，網(wǎng)管和非網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元NE之間的交互需要通過GNE進(jìn)行轉(zhuǎn)換，GNE和NE之間的通訊使用UDP通信；大多數(shù)場景PTN為現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，建議接入?yún)R聚環(huán)的DCN方案不做變化，即U2000至匯聚接入環(huán)的外部DCN網(wǎng)絡(luò)，GNE選擇和對應(yīng)NE網(wǎng)元不變化，選擇匯聚環(huán)的PTN3900設(shè)備作為主備GNE,其它網(wǎng)元作為普通網(wǎng)元，保持PTN3900的DCN組網(wǎng)規(guī)模進(jìn)行部署和保護(hù)。

若接入/匯聚環(huán)插花式接入網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)時，應(yīng)考慮將DCN域劃開，在網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)上需要部署DCN穿通(PTN6900需要部署本地CCC業(yè)務(wù)，進(jìn)行DCN穿通)，將兩個DCN域隔離開。

PTN6900位于核心層設(shè)備，不存在遠(yuǎn)程開局要求，考慮到部署/運(yùn)維簡潔性，建議采用管理平面DCN方案進(jìn)行管理；PTN6900的管理要求U2000和PTN6900 IP可達(dá)，考慮DCN保護(hù)，建議外部DCN網(wǎng)絡(luò)和PTN6900環(huán)網(wǎng)口字型組網(wǎng)，如果外部DCN是三層網(wǎng)絡(luò)，則在PTN 6900上配置主備靜態(tài)路由，如果外部DCN是二層網(wǎng)絡(luò)，則配置VRRP對PTN 6900網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元進(jìn)行保護(hù)。

為避免PTN3900和PTN6900 DCN域拉通，建議PTN3900和PTN6900去使能DCN接口。但存在一個限制是：PTN6900支持作為網(wǎng)關(guān)網(wǎng)元，與PTN3900、1900 互通組網(wǎng)；PTN6900不支持作為普通NE網(wǎng)元登陸。

5 結(jié)束語

使用PTN承載TD-LTE業(yè)務(wù)是目前中國移動LTE傳送網(wǎng)建設(shè)的主要技術(shù)手段。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、維護(hù)和優(yōu)化過程中一定還會遇到各類問題，只有通過在實(shí)際應(yīng)用中的不斷摸索和推進(jìn)，才能將PTN網(wǎng)絡(luò)打造成一張圓滿解決LTE分組業(yè)務(wù)回傳的優(yōu)質(zhì)傳送網(wǎng)絡(luò)。

[1] 龔倩，鄧春勝，王強(qiáng). PTN規(guī)劃建設(shè)與運(yùn)維實(shí)戰(zhàn)[M].北京：人民郵電出版社，2010.

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Design of PTN transmission bearing scheme for TD-LTE

YANG Yong-chang, CEN Xiao-jun
(China Mobile Group Chongqing Co. Ltd.，Chongqing, China 400000)

The PTN network will become the next generation optical transport network of China Mobile. Combining with the actual network deployment situation of Huawei PTN backhaul technology, this paper analyzes the TD-LTE backhaul bearing network solution of Huawei PTN from four aspects: the TD-LTE transmission bearing demand, network planning thought,networking principles and LTE bearing scheme.

TD-LTE; PTN; transmission bearing

10.3969/j.issn.2095-7661.2014.02.001】

TN929.5

A

2095-7661(2014)02-0001-06

2014-04-30

楊永昌（1974-），男，重慶人，高級工程師，碩士，研究方向：傳輸與接入。