陳孟奇

【摘要】文章結合中國移動TD-LTE試驗網(wǎng)深圳區(qū)域承載網(wǎng)規(guī)劃建設的經(jīng)驗，首先簡單介紹PTN支持靜態(tài)L3的LTE承載解決方案和承載網(wǎng)PTN組網(wǎng)架構，然后在此基礎上對PTN L3組網(wǎng)承載業(yè)務的可靠性規(guī)劃展開深入探討。

【關鍵詞】TD-LTE承載網(wǎng)PTN L3組網(wǎng)可靠性規(guī)劃

1前言

在LTE推進過程中，運營商越來越重視承載網(wǎng)的建設，承載網(wǎng)作為電信網(wǎng)絡基礎，其規(guī)劃和建設應優(yōu)先于業(yè)務網(wǎng)絡的發(fā)展與演進。設備商提供了PTN靜態(tài)L3VPN方案和PTN+CE方案，以適應LTE時代S1 Flex、X2業(yè)務靈活調度、基站IP靈活調整等新需求。

2011年中國移動通信集團在全國六個地市開展TD-LTE試驗網(wǎng)，深圳區(qū)域采用PTN L3組網(wǎng)的方案來實現(xiàn)LTE基站業(yè)務回傳，并按時完成集團公司相關規(guī)范的測試以及220個LTE基站業(yè)務開通。本文結合本次試驗網(wǎng)深圳區(qū)域承載網(wǎng)規(guī)劃建設的經(jīng)驗，對TD-LTE承載PTN L3組網(wǎng)可靠性規(guī)劃進行探討。

2PTN支持靜態(tài)L3的LTE承載解決方案

在網(wǎng)絡接入?yún)R聚層仍然采用L2VPN的組網(wǎng)技術，核心PTN節(jié)點需要支持L3VPN能力。

對于S1接口，通過接入?yún)R聚層的管道送到核心PTN節(jié)點，然后再通過L3VPN(包括本地轉發(fā)和遠端VPN轉發(fā))轉發(fā)到相應的SGW／MME，包括本地的和遠端的。

對于X2接口，先通過接入?yún)R聚層的管道送到核心PTN節(jié)點，然后再通過L3VPN(包括本地轉發(fā)和遠端VPN轉發(fā))轉發(fā)到匯聚層的管道，向下傳送目的基站。

其中L2的功能要求是終結ETH PW后，能夠進入L2的VSI換實例中，先完成一次收斂功能，再進入L3的VRF虛擬路由轉發(fā)實例中做L3處理。其優(yōu)勢如下：

◆減少運維的網(wǎng)段劃分；

◆減少核心網(wǎng)路由的配置量，只需要做網(wǎng)段路由配置；

◆降低核心層VRF的邏輯端口數(shù)量的壓力；確保網(wǎng)絡規(guī)劃的可實施性；

◆降低核心層VRF的ARP能力要求，確保路徑保護時，對ARP的實時刷新要求，以保證50ms的倒換保護。

3承載網(wǎng)PTN組網(wǎng)架構

本文采用了接入層PTN+匯聚層PTN／OTN+骨干層OTN+樓內PTN組網(wǎng)方式進行分析，具體組網(wǎng)結構如圖1所示。

承載網(wǎng)組網(wǎng)方式沿用SDH組網(wǎng)方式，接入層采用單雙歸方式歸屬匯聚機房、骨干匯聚層采用雙歸方式歸屬到骨干機樓組網(wǎng)，具體組網(wǎng)特點如表1所示。

4LTE承載網(wǎng)可靠性規(guī)劃

4.1概述

TD-LTE的承載網(wǎng)網(wǎng)絡，應繼承傳統(tǒng)的電信級承載網(wǎng)的可靠性，同樣要求端到端的電信級可靠性，主要包括設備級保護和網(wǎng)絡級保護。

(1)設備級保護需求

為保證設備的可靠性，在軟件或硬件發(fā)生錯誤時不造成網(wǎng)絡中斷，要求設備具有一定的冗余保護能力，包括：電源模塊冗余保護、主控模塊冗余保護、交換模塊冗余保護等。

(2)網(wǎng)絡級保護需求

為防止因傳輸鏈路中斷或設備節(jié)點故障而導致的網(wǎng)絡中斷，LTE承載網(wǎng)絡需要滿足電信級運營特點。保護倒換時間小于50ms，并提供多種手段對整網(wǎng)進行保護。其中UNI側保護包括LAG、IMA、MC-APS、MC-LAG等，NNI側保護則包括路徑保護(MPLS-TP隧道保護)、環(huán)網(wǎng)保護、VPN FRR保護、VRRP保護等。

4.2PTN保護方式

在PTN規(guī)劃應用中，PTN與SDH在保護方式上存在差異，SDH采用復用段保護方式，而PTN以路徑1：1為保護方式。

(1)線性保護倒換

線性保護倒換方式也稱為路徑1：1保護方式，主用工作通道任意一點出現(xiàn)中斷時，業(yè)務通過工作／保護路徑上首尾節(jié)點的保護動作恢復正常；當主用路徑上任意一點出現(xiàn)中斷時，業(yè)務倒換到備用路徑上承載。

(2)分段保護方式

在接入層組網(wǎng)單歸模式下采用MS-PW方式承載業(yè)務，并在接入層和匯聚層次分別配置LSP隧道保護。當匯聚環(huán)與接入環(huán)同時出現(xiàn)某一點中斷時，業(yè)務可以分別通過接入層的LSP保護和匯聚層的LSP保護得到恢復。

(3)環(huán)網(wǎng)保護倒換

在接入環(huán)與匯聚環(huán)采用雙節(jié)點互連組網(wǎng)方式下，在接入環(huán)和匯聚環(huán)分別配置環(huán)保護，并與主用LSP隧道綁定，在業(yè)務的上下點之間配置一個隧道線性保護，為接入環(huán)的站點與RNC之間配置隧道的1：1路徑保護。當匯聚環(huán)與接入環(huán)同時出現(xiàn)某一點中斷，或者匯聚點單點失效時，業(yè)務依然可以得到保護。

4.3承載網(wǎng)與其它設備連接可靠性保護規(guī)劃

在LTE系統(tǒng)中，eNode B、承載網(wǎng)、aGW等設備之間也有保護需要。

(1)接入到核心三層采用VRRP雙歸保護技術

為了提高網(wǎng)絡的可靠性，在核心機房都部署雙節(jié)點。以保護節(jié)點失效的情況，此時業(yè)務流向有基站雙歸到兩個核心節(jié)點、SGW雙歸到兩個核心節(jié)點兩個方向需要保護方式。

由圖2可知：

◆每個eNode B配置工作和保護PW到主備核心節(jié)點；

◆核心節(jié)點之間運行VRRP，對基站而言，其下一跳為VRRP保護組的虛擬IP地址；

◆當主用VRRP網(wǎng)關節(jié)點故障時，通過VRRP主備切換，以及PW保護切換，基站將流量發(fā)送至備用VRRP網(wǎng)關。

(2)核心設備到SGW／MME設備采用VRRP雙歸保護技術

由圖3可知：

◆aGW雙歸到主備核心節(jié)點，核心節(jié)點在aGW方向運行VRRP；

◆通過PTN的快速OAM和VRRP綁定的方式，提高VRRP的保護倒換效率。

(3)核心層L3VPN網(wǎng)絡采用L3 VPN FRR保護技術

在核心機房之間，通過L3VPN轉發(fā)業(yè)務時，需要在路由層面提供雙節(jié)點保護能力，如圖4所示。

當S1或者X2需要跨核心節(jié)點的時候，需要通過核心節(jié)點之間的L3VPN轉發(fā)，需要支持VPN FRR，對于遠端同一條VPN路由，由于雙節(jié)點配置時，本地NE可以從兩個遠端NE收到相同的路由，并形成主備關系，當主用遠端NE節(jié)點故障時，主備路由發(fā)生快速切換，從而保證業(yè)務的快速倒換。

對于L3VPN網(wǎng)絡內部的故障，采用4.2節(jié)所述的線性保護或環(huán)網(wǎng)保護技術。

4.4PTN承載L3 VPN的端到端業(yè)務保護

根據(jù)不同組網(wǎng)方式，我們總結出5種網(wǎng)絡或設備端到端保護方式，以確保網(wǎng)絡安全。

(1)L3VPN邊緣接入鏈路故障

由圖5可知：

◆對于下行業(yè)務，由sGW／MME進行切換；

◆對于上行業(yè)務，由NE4在本地進行靜態(tài)路由保護切換，通過NE5轉發(fā)給sGW／MME。

(2)L3VPN邊緣接入NE故障

由圖6可知：

◆對于下行流量，當NE4故障時，NE5通過VRRP切換成為主用，會給sGW／MME發(fā)送免費ARP報文，刷新sGW／MME的ARP表，下行流量切換到NE2；

◆對于上行流量，NE2檢測到NE11故障后，通過L3VPN FRR，把流量切換到NE2。

(3)L3VPN網(wǎng)絡內故障

由圖7可知，L3VPN網(wǎng)絡內故障，通過PTN的隧道保護進行流量保護，可以通過線性1：1或者1+1實現(xiàn)，也可以通過環(huán)網(wǎng)保護實現(xiàn)。

(4)L2到L3橋接節(jié)點故障

由圖8可知：

◆對于下行流量，當L2到L3的橋接NE2故障時，NE4檢測到NE2故障后，通過L3VPN FRR，把下行流量切換到備用NE3。

◆對于上行流量，當NE11檢測到NE2故障后，通過PW倒換，把L2專線業(yè)務切換到NE3，同時NE3檢測到NE2故障后，啟動VRRP主備倒換，NE3變?yōu)橹饔?，終結NE11倒換過來的L2業(yè)務。

(5)L2VPN網(wǎng)絡內故障(如圖9所示)

L2網(wǎng)絡內故障時，通過PTN的隧道保護進行流量保護，可以通過線性1：1或者1+1實現(xiàn)，也可以通過環(huán)網(wǎng)保護實現(xiàn)。

4.5PTN和OTN的保護拖延設置

PTN作為OTN的業(yè)務層，OTN作為PTN的物理傳送層，如果發(fā)生保護倒換，則優(yōu)先由OTN進行物理層的保護倒換，即OTN保護倒換優(yōu)先于PTN的保護倒換。

4.6跨廠家靜態(tài)L3 VPN組網(wǎng)

對于PTN靜態(tài)三層組網(wǎng)方案，核心層PTN設備支持跨廠家互通功能。

(1)基于UNI接口Native IP單設備對接互通方式

PTN設備支持基于UNI接口Native IP實現(xiàn)與其他廠家的單設備對接，對接PTN設備之間的靜態(tài)Native IP應采用LAG負載分擔方式，保證對接設備間鏈路的可靠性，如圖10所示。

(2)基于NNI接口的PTN設備對接互通方式

PTN設備應支持基于NNI接口與其他廠家對接，對接PTN設備應支持LSP主備保護和VPN FRR保護功能，實現(xiàn)對接設備失效或對接設備間鏈路失效時的保護，如圖11所示。

5結束語

總體而言，在分組傳送設備PTN中引入L3功能是傳送網(wǎng)發(fā)展歷程中一個里程碑式的事件，它標志著傳送網(wǎng)與IP網(wǎng)絡的融合正走向深入，標志著傳送網(wǎng)與業(yè)務網(wǎng)的關系從簡單的上下層服務關系，向平等協(xié)商、統(tǒng)籌一致、深度結合方向轉變。

在研究PTN L3組網(wǎng)應用過程中，也需要研究網(wǎng)絡安全性，從初期規(guī)模建設開始、需要關注安全性(設備性能、OAM應用)等，以確保網(wǎng)絡安全，從而提升TD-LTE網(wǎng)絡質量，更好地服務用戶。