4G時(shí)代PTN流量控制與規(guī)劃

馮桂書(shū)

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司鹽城分公司，江蘇 鹽城224005）

3G技術(shù)的不同標(biāo)準(zhǔn)制式成型于20世紀(jì)90年代，遠(yuǎn)未預(yù)計(jì)到當(dāng)今移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展。4G－LTE則直接瞄準(zhǔn)用戶對(duì)高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的日益增長(zhǎng)的需求，使無(wú)線接入技術(shù)朝著“高速率、低時(shí)延”的方向演進(jìn)。盡管不同的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)到4G－LTE的方式各異，但對(duì)于LTE承載的需求卻是完全一致的。

在4G無(wú)線接入網(wǎng)演進(jìn)最終成熟之前，2G、3G等各類技術(shù)將與LTE長(zhǎng)期共存，大部分基站會(huì)共址建設(shè)，LTE承載網(wǎng)需要具備同時(shí)提供多業(yè)務(wù)的接入能力。各種新業(yè)務(wù)和新應(yīng)用將會(huì)不斷出現(xiàn)，要求分組傳輸網(wǎng)絡(luò)能夠提供更加靈活的擴(kuò)展能力、更加包容的接入能力以及更加高效的帶寬利用。4G時(shí)代在成就移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的同時(shí)也對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出巨大的需求，優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的傳輸網(wǎng)絡(luò)和帶寬保證是使得移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)能夠真正進(jìn)入4G時(shí)代的重要保障。

TDD－LTE采用正交頻分復(fù)用和多進(jìn)多出等先進(jìn)的物理層技術(shù)為核心，進(jìn)一步優(yōu)化并增強(qiáng)了3G空中接口技術(shù)，在20 MHz頻譜帶寬下可提供下行100 Mbit／s和上行50 Mbit／s的理論峰值速率，為高速率的分組業(yè)務(wù)提供了更簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和更大的靈活性。TDD－LTE以達(dá)到傳統(tǒng)固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)帶寬能力為設(shè)計(jì)目標(biāo)，以提升運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)ARPU為宗旨，以期滿足用戶對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)日益增長(zhǎng)的需求。PTN技術(shù)作為分組化的包傳送設(shè)備，在滿足分組傳輸?shù)耐瑫r(shí)，較好地考慮了對(duì)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的繼承，成為無(wú)線分組承載技術(shù)的重要選擇。

雖然PTN能承載各種新舊業(yè)務(wù)、易于擴(kuò)展、可靠性高，且符合低OPEX和低CAPEX需求的城域承載網(wǎng)技術(shù)，能夠滿足LTE承載的各種需求，但PTN替換SDH并沒(méi)有讓環(huán)網(wǎng)的帶寬有提升，匯聚層的帶寬還是10GE，大部分接入層帶寬還是GE級(jí)別并沒(méi)有顯著提升。在OTN沒(méi)有進(jìn)一步下層，POTN沒(méi)有現(xiàn)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用之前，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、業(yè)務(wù)模型和流量控制等措施，對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)更加合理有效地利用，在現(xiàn)有PTN網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的極限利用，提升4G網(wǎng)絡(luò)帶寬利用效率。

1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃合理分擔(dān)流量

1．1 環(huán)網(wǎng)基站主備用通道分開(kāi)上行

PTN環(huán)網(wǎng)主要采用雙上行接入，因此基站有兩個(gè)方向上行至匯聚層。如果基站全部從一邊上行，則上行容量很快被消耗殆盡，可以通過(guò)從中間分開(kāi)，兩邊上行。左邊的基站主用通道從左邊上行；備用通道從右邊上行；右邊的基站主用通道從右邊上行，備用通道從左邊上行。

1．2 大顆粒業(yè)務(wù)環(huán)網(wǎng)容量升級(jí)

如果某環(huán)網(wǎng)上有大顆粒業(yè)務(wù)，譬如某數(shù)據(jù)設(shè)備（OLT）上行并且流量較大，或者該環(huán)網(wǎng)有某熱點(diǎn)基站，其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)明顯很大，并且超過(guò)了500 M，設(shè)備通道無(wú)論如何規(guī)劃都不能解決問(wèn)題，則建議通過(guò)環(huán)網(wǎng)容量的方法解決。

1．3 環(huán)網(wǎng)總體數(shù)目控制

環(huán)網(wǎng)數(shù)量總體不能太多，GE接入層環(huán)網(wǎng)數(shù)量控制在6～8個(gè)，10GE接入層環(huán)網(wǎng)控制在8～10個(gè)，匯聚層環(huán)網(wǎng)控制在4～6個(gè)，這樣可以有效避免網(wǎng)元太多而引發(fā)的隱患（一旦發(fā)生中斷將影響很多基站，同時(shí)環(huán)網(wǎng)站點(diǎn)流量無(wú)法保證）。

2 業(yè)務(wù)分時(shí)控制合理避開(kāi)流量峰值

2．1 業(yè)務(wù)模型建立

在對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，提出通過(guò)對(duì)站點(diǎn)兩邊分開(kāi)上行的方法避開(kāi)流量高峰，但是沒(méi)有考慮到兩邊站點(diǎn)具體承載的業(yè)務(wù)類型。如果右邊某兩個(gè)站點(diǎn)承載了OLT業(yè)務(wù)，而左邊站點(diǎn)卻只承載了2G的基站業(yè)務(wù)，那么兩邊分開(kāi)上行就不合理了。因此，通過(guò)對(duì)環(huán)網(wǎng)PTN設(shè)備承載業(yè)務(wù)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而使得環(huán)網(wǎng)兩個(gè)方向流量合理化。

采用24小時(shí)業(yè)務(wù)流量模型，以每15分鐘為1個(gè)時(shí)間段，建立函數(shù)f（H）統(tǒng)計(jì)該時(shí)間段的收發(fā)流量均值，收發(fā)流量峰值等信息。

2．2 通道承載業(yè)務(wù)流量模型匯總計(jì)算

由于PTN設(shè)備均為雙方向上行，可以對(duì)某PTN環(huán)網(wǎng)新增業(yè)務(wù)建立4個(gè)統(tǒng)計(jì)函數(shù)∑（f（H）收）左、∑（f（H）收）右、∑（f（H）發(fā)）左、∑（f（H）發(fā)）右；

2．3 合理避開(kāi)流量峰值

通過(guò)該環(huán)網(wǎng)現(xiàn)有的流量模型工具，對(duì)新增的業(yè)務(wù)流量函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以得到該業(yè)務(wù)的主要流量方向。同時(shí)可以利用該模型對(duì)該環(huán)網(wǎng)上所有業(yè)務(wù)流量函數(shù)的統(tǒng)計(jì)，對(duì)該環(huán)網(wǎng)通道進(jìn)行流向重新規(guī)劃，保證充分利用現(xiàn)有帶寬資源。

3 設(shè)備流量分級(jí)控制

3．1 什么是 QoS（Quality of Service）

QoS是指通信網(wǎng)絡(luò)中對(duì)業(yè)務(wù)可預(yù)期的帶寬、延遲、延遲抖動(dòng)和丟包率等方面的服務(wù)水平，使得用戶的應(yīng)用或請(qǐng)求能夠達(dá)到滿足預(yù)知的服務(wù)級(jí)別。傳統(tǒng)的分組網(wǎng)絡(luò)中，所有報(bào)文均采用先到先得并盡力傳送的方式進(jìn)行處理，這就導(dǎo)致后期重要業(yè)務(wù)得不到保障，如語(yǔ)音業(yè)務(wù)的接通卻因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)下載而無(wú)法保證。為解決類似的問(wèn)題，從而出現(xiàn)了QoS技術(shù)。QoS可以針對(duì)各種業(yè)務(wù)（如語(yǔ)音、視頻以及數(shù)據(jù)等）的不同需求，提供有差異化的服務(wù)，可以為特定用戶或特定業(yè)務(wù)提供專用帶寬，避免并管理網(wǎng)絡(luò)擁塞，降低報(bào)文丟失率，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)流量，提高帶寬利用率。

3．2 CIR配置

當(dāng)用戶到服務(wù)提供商處開(kāi)通服務(wù)時(shí)，該用戶可以與服務(wù)提供商協(xié)商某些服務(wù)參數(shù)，其中一個(gè)參數(shù)就是承諾信息速率（CIR）。CIR是服務(wù)提供商保證為用戶提供數(shù)據(jù)的平均帶寬速率。服務(wù)提供商按照一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄坑?jì)算CIR，用來(lái)計(jì)算的時(shí)間間隔是承諾時(shí)間（Tc）。在Tc內(nèi)承諾的位數(shù)是承諾突發(fā)量（Bc）。服務(wù)的成本取決于鏈路速度和CIR（CIR定義了提供的接入平均速率），如果鏈路沒(méi)有擁塞，服務(wù)提供商會(huì)將帶寬增加或突發(fā)至第二協(xié)議帶寬。通常服務(wù)供應(yīng)商提供給網(wǎng)絡(luò)用戶的CIR會(huì)協(xié)同CBS、PBS等參數(shù)共同生效。

在PTN承載4G業(yè)務(wù)時(shí)，由于2G、3G、4G以及OLT等業(yè)務(wù)均承載在PTN網(wǎng)絡(luò)，如何保證4G業(yè)務(wù)的穩(wěn)定就顯得尤為重要。在接入站點(diǎn)給每個(gè)4G業(yè)務(wù)保證80 M 以上帶寬，依據(jù)接入、匯聚、核心以4：3：2的比例收斂，在核心層需要保證每個(gè)4G宏站業(yè)務(wù)40 M的保證帶寬。由于業(yè)務(wù)配置從接入至核心只能配置一個(gè)CIR，因此可以在業(yè)務(wù)配置為40 M，而在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)時(shí)，確保每個(gè)宏站至少有80 M帶寬。

3．3 PIR配置

PIR（Peak Information Rate，峰值信息速率）：即允許傳輸或轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的最大速率，也就是服務(wù)提供商能夠提供的最大允許峰值速率，即使鏈路沒(méi)有擁塞，服務(wù)提供商也只允許用戶傳輸PIR允許范圍內(nèi)的速率數(shù)據(jù)。

由于2G、3G、4G以及OLT等業(yè)務(wù)均承載在PTN網(wǎng)絡(luò)，如何保證4G業(yè)務(wù)的穩(wěn)定同時(shí)，確保2G、3G以及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行也很重要，即不能讓4G網(wǎng)絡(luò)無(wú)任何限制的傳輸。由于考慮數(shù)據(jù)的突發(fā)性，在接入站點(diǎn)給每個(gè)4G業(yè)務(wù)配置允許突發(fā)帶寬為320 M。

4 總 結(jié)

在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展對(duì)帶寬需求越來(lái)愈高的時(shí)代，提升網(wǎng)絡(luò)的整體帶寬雖然是首要解決方案，但是帶寬提升并不能帶來(lái)同樣的價(jià)值，因此如何高效合理的利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的帶寬能力，最大限度地提升網(wǎng)絡(luò)的承載能力，不失為一種不錯(cuò)的手段。本文從網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、業(yè)務(wù)分時(shí)模型、設(shè)備流量控制手段等方面探討了4G時(shí)代的PTN流量控制和規(guī)劃，希望能夠更好地支持網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，提升用戶的滿意度。

［1］ 張成梅，董 勇，洪 峰．淺談PTN網(wǎng)絡(luò)流量規(guī)劃和流量控制［J］．移動(dòng)通信，2013，（03）：153－157．

［2］ 白 鷺，揭 攝．PTN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法探討［J］．電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2012，（5）：9－12．