何 偉，吳中平 ，徐大偉（.中訊郵電咨詢設計院有限公司，上海00050；.中國聯(lián)通上海分公司，上海00050）

0 前言

LTE是近兩年來3GPP啟動的最大的新技術研發(fā)項目，它改進并增強了3G的空中接入部分，采用正交頻分復用技術（OFDM）和多輸入多輸出（MIMO）作為其無線網(wǎng)絡演進的唯一標準。在20 MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100 Mbit/s與上行50 Mbit/s的峰值速率。與3G相比，LTE的技術優(yōu)勢主要體現(xiàn)在高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。截至目前，共有75個國家和地區(qū)的196家電信運營商正在部署、測試或評估LTE，國內(nèi)三大電信運營商也在進行相關的技術測試，LTE時代即將到來。

LTE階段業(yè)務和網(wǎng)絡將全面實現(xiàn)IP化演進，帶寬需求也將大大提升，對應承載技術的選擇也發(fā)生了質(zhì)的變化，IP化、寬帶化、密集覆蓋成為移動業(yè)務承載網(wǎng)發(fā)展的三大特點。由于技術先天原因，現(xiàn)有MSTP（基于SDH的多業(yè)務傳送平臺）和分組傳送網(wǎng)（PTN）二層靜態(tài)點到點管道傳送技術已經(jīng)不能適應LTE基站IP化規(guī)模建設的承載需求，也不能適應2G/3G/LTE全業(yè)務承載的要求。目前融合了MPLS-TP（傳送多協(xié)議標簽交換）的IP/MPLS協(xié)議棧已基本成熟，采用這種技術搭建的承載網(wǎng)不僅具備IP/MPLS的動態(tài)鏈路和帶寬共享優(yōu)勢，同時還具備了PTN強大的OAM能力，是未來承載網(wǎng)絡的發(fā)展方向。本文希望根據(jù)移動業(yè)務的特點，提出IP/MPLS/MPLS-TP承載網(wǎng)網(wǎng)絡架構以及在這種架構下各種業(yè)務功能的技術實現(xiàn)。

1 組網(wǎng)方案

目前電信運營商在建設移動業(yè)務傳送網(wǎng)時，主要采用MSTP/SDH技術進行搭建。網(wǎng)絡整體一般分為接入層、匯聚層和核心層，基站通過2M/FE接口上連至接入層傳輸設備，核心網(wǎng)元RNC/BSC/MSC通過2M/FE/GE/155M接口連接至核心層傳輸設備。

在2G和3G初期，網(wǎng)絡流量以電路域的TDM（時分復用模式）為主，分組域的IP流量為輔，此時MSTP技術憑借著較完善的OAM機制以及豐富的接口類型能夠較好地滿足移動業(yè)務的承載需求。但隨著3G分組業(yè)務的快速發(fā)展以及LTE時代的到來，IP流量將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，MSTP技術無法進行帶寬復用以及采用剛性管道化交換方式的先天不足造成在承載分組流量時出現(xiàn)瓶頸。為了解決這個問題，IETF組織制定了MPLS-TP標準，即在傳統(tǒng)的MPLS網(wǎng)絡上增加相關的功能子集用于滿足傳送網(wǎng)絡面向連接的需求 （如OAM、保護倒換等）。MPLS-TP具備強大的傳送能力，完全可以保證移動業(yè)務在傳送過程中的QoS、OAM以及可靠性。

隨著路由器內(nèi)嵌MPLS-TP技術的日益成熟，在現(xiàn)有的IP/MPLS/VPN體系內(nèi)融入MPLS-TP已在各大主流廠商中達成共識。融入了MPLS-TP的傳統(tǒng)IP大大提升了網(wǎng)絡的可靠性和OAM能力，為實現(xiàn)移動業(yè)務承載提供了必要條件。在IP/MPLS/MPLS-TP體系下，組網(wǎng)拓撲如圖1所示。

圖1 移動業(yè)務承載網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲

如圖1所示，承載網(wǎng)分為接入層、匯聚層和核心層，全程采用具備IP/MPLS/MPLS-TP能力的路由器進行組網(wǎng)，基站通過各類型接口上聯(lián)接入層路由器，移動核心網(wǎng)網(wǎng)元（RNC/BSC/MME/sGW）互聯(lián)核心層路由器或通過CE路由器互聯(lián)。接入層路由器和匯聚層路由器共同組成承載網(wǎng)接入環(huán)，接入環(huán)可下掛單鏈，一對匯聚層路由器可以下掛多個接入環(huán)，匯聚路由器上行通過口字形結(jié)構就近上聯(lián)核心層路由器。核心層由業(yè)務網(wǎng)網(wǎng)元所在的核心節(jié)點組成，采用雙平面架構保證可靠性，平面內(nèi)可以采用環(huán)狀方式組網(wǎng)，也可以采用Full Mesh或部分Mesh方式組網(wǎng)。根據(jù)各地傳輸資源情況的不同，基站可直接下掛接入層路由器，也可以通過PON/以太網(wǎng)/MSTP/裸光纖等方式接入接入層路由器，根據(jù)維護體制的不同，業(yè)務核心網(wǎng)元可以直接互聯(lián)核心層路由器，也可以通過CE接入核心層路由器。

2 技術實現(xiàn)

2.1 業(yè)務承載

移動業(yè)務承載網(wǎng)定位于傳送2G、3G和LTE業(yè)務，2G和3G電路域業(yè)務采用TDM格式進行封裝，3G分組域和LTE業(yè)務采用IP數(shù)據(jù)包方式進行封裝?？紤]到傳統(tǒng)MSTP/SDH技術對于承載純IP流的局限性，采用IP/MPLS/MPLS-TP技術規(guī)劃移動業(yè)務承載網(wǎng)絡。由于2G/3G/LTE業(yè)務可能會共存較長時間，因此承載網(wǎng)應同時具備傳送TDM流和IP包的能力。為保證大量接入層設備故障及壓力影響不擴散，同時為滿足業(yè)務端到端承載，對于3G分組域/LTE業(yè)務，采用分段L3 VPN over TE（即三層VPN承載在TE隧道上）方式進行承載。對于2G/3G電路域業(yè)務，采用分段PW over TE（即PW偽線承載在TE隧道上）方式進行承載。圖2是業(yè)務承載端到端視圖。

如圖2所示，TDM業(yè)務采用分段PWE3方式傳送，分段節(jié)點位于匯聚層路由器處，端點位于接入層路由器和業(yè)務核心網(wǎng)CE路由器（或核心層路由器）。IP業(yè)務采用分段三層VPN方式傳送，分段節(jié)點仍位于匯聚層路由器處，端點位于接入層路由器和核心層路由器。處于關鍵位置的分段節(jié)點路由器負責業(yè)務的匯聚、轉(zhuǎn)接以及上下段相關協(xié)議的解釋和對通。

2.2 協(xié)議部署

2.2.1 IGP協(xié)議

圖2 移動業(yè)務承載技術實現(xiàn)

IGP采用IS-IS協(xié)議部署，為避免將大量的IGP路由泄漏到接入環(huán)上的設備，以最大限度降低對接入環(huán)節(jié)點設備的規(guī)格要求，同時為了支撐端到端的業(yè)務部署，承載網(wǎng)使用IGP多進程的方式來規(guī)劃不同的路由域，不同的路由域之間路由互相隔離，互不引入，即：接入層和核心匯聚層工作在不同的IS-IS進程內(nèi)。協(xié)議部署如圖3所示。

圖3 IGP協(xié)議部署方式

如圖3所示，接入層工作在IS-IS進程M上，核心匯聚層工作在IS-IS進程N上，由于移動回傳業(yè)務都是由 BTS（NodeB）到 BSC（RNC）的點到點業(yè)務，不同的接入層環(huán)之間不需要互通，因此接入層環(huán)IS-IS進程M不需要學習全網(wǎng)的路由，但是為了建立端到端的TE傳送隧道，接入環(huán)上的路由器只需要學習CE路由器的路由即可。

2.2.2 BGP協(xié)議

接入環(huán)內(nèi)，采用MP-iBGP協(xié)議分配三層VPN業(yè)務的內(nèi)層標簽，即：每臺接入層路由器通過靜態(tài)方式分別與2臺匯聚路由器建立iBGP Peer鄰居關系，在IPv4 familiy vpnv4視圖下使能傳播vpnv4路由的能力。核心匯聚環(huán)內(nèi)，采用MP-eBGP協(xié)議分配三層VPN業(yè)務的內(nèi)層標簽，即：每臺匯聚路由器通過動態(tài)方式與核心路由器間建立eBGP Peer鄰居關系，在IPv4 familiy vpnv4視圖下使能傳播vpnv4路由的能力，如果網(wǎng)絡規(guī)模較大，也可設置單獨的路由器反射器RR發(fā)布路由。協(xié)議部署如圖4所示。

2.2.3 TE隧道協(xié)議

圖4 BGP協(xié)議部署方式

承載網(wǎng)采用RSVP-TE（基于流量工程擴展的資源預留協(xié)議）分配外層標簽，用于承載內(nèi)層VPN及PW流量。外層TE隧道仍然采用分段方式部署，即：接入層占一段TE隧道，核心匯聚層占另一段TE隧道。隧道采用分段TE的方式，達到接入層與匯聚層、核心層故障隔離，相比端到端TE，大大降低了部署的復雜性和隧道的數(shù)量。協(xié)議部署如圖5所示。

圖5 TE協(xié)議部署方式

2.3 業(yè)務保護

對于2G/3G電路類TDM業(yè)務，采用分段PW over TE的方式進行業(yè)務承載，2個分段區(qū)域內(nèi)IGP協(xié)議運行在不同的IS-IS進程，以保證路由震蕩擴散不影響到網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。對于業(yè)務的保護倒換，采用分段BFD for MS-PW （即采用雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測技術檢測分段偽線）的方式進行。架構如圖6所示。

圖6 TDM業(yè)務保護方式

當節(jié)點1至節(jié)點3發(fā)生故障時，業(yè)務路徑上的鏈路及節(jié)點故障通過BFD for MS-PW檢測做PW冗余倒換，上下行業(yè)務切換至備PW（虛線）。當節(jié)點4發(fā)生故障時，BSC雙歸的主核心路由器節(jié)點故障通過BFD for MS-PW檢測分別做PW冗余和MC-APS（自動保護倒換協(xié)議）倒換，上下行業(yè)務切換至備PW。當BSC連接核心路由器的主AC鏈路故障，上下行業(yè)務網(wǎng)絡側(cè)路徑（實線）不變，MC-APS切換后，由ICB-PW繞行至備AC鏈路到BSC。

對于3G分組域/LTE類IP流業(yè)務，采用分段L3VPN over TE的方式進行業(yè)務承載，2個分段內(nèi)IGP協(xié)議運行在不同的IS-IS進程內(nèi)，以保證路由震蕩擴散不影響到網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。對于業(yè)務的保護倒換，采用分段BFD for TE/VPN（即采用雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測技術檢測TE隧道或VPN連通）的方式進行。架構如圖7所示。

圖7 IP業(yè)務保護方式

當節(jié)點1和節(jié)點3發(fā)生故障時，業(yè)務路徑上的鏈路及節(jié)點故障通過BFD for TE檢測做域內(nèi)的TE-HSB切換（虛線）。當節(jié)點2發(fā)生故障時，由接入路由器及核心路由器各自做VPN FRR（VPN快速收斂技術）切換至備匯聚路由器。當節(jié)點4發(fā)生故障時，CE雙歸的主核心路由器節(jié)點故障通過BFD for VPN檢測由匯聚路由器發(fā)起VPN FRR倒換。當節(jié)點5發(fā)生故障時，CE連接核心路由器的主鏈路故障，網(wǎng)絡側(cè)通過路由快速收斂，業(yè)務切換至備核心路由器到CE。

2.4 QoS方案

分層QoS（HQoS）技術將調(diào)度策略組裝成了分層次的樹狀結(jié)構。HQoS可以在不同的節(jié)點上對流量做不同的控制動作，從而實現(xiàn)了對流量進行多層次、多用戶、多業(yè)務的流量管理。移動業(yè)務承載網(wǎng)采用HQoS技術保障業(yè)務服務質(zhì)量，實現(xiàn)架構如圖8所示。

HQoS可以做到針對業(yè)務、基站、基站組、端口四級精細化調(diào)度，在網(wǎng)絡側(cè)做到同一Tunnel或VPN內(nèi)的業(yè)務進行精細化調(diào)度。如圖8所示，當流量入移動業(yè)務承載網(wǎng)時（紅圓點處），不同業(yè)務通過802.1p（流量優(yōu)先級LAN二層協(xié)議）/DSCP（差分服務代碼點）映射PW/LSP的MPLS EXP（MPLS標簽中的優(yōu)先級比特位），MPLS中間 P節(jié)點根據(jù)優(yōu)先級進行差分服務（Diff-Serv）調(diào)度，接入路由器上可部署Car/Shaping做流量整形，在核心路由器下行方向部署層次化HQoS，綜合調(diào)度業(yè)務。優(yōu)先等級可根據(jù)業(yè)務的重要性劃分為CS6、EF、AF41、AF32、AF21、AF11 和 BE 共 7 個等級。

圖8 QoS端到端部署方案

2.5 同步方案

移動業(yè)務承載網(wǎng)采用1588v2協(xié)議進行網(wǎng)絡的時間同步，1588v2采用雙向信道，精度為ns級，費用低，能適應不同的接入環(huán)境，在對精度要求不斷提高的行業(yè)背景下，1588已成為一種發(fā)展的必然趨勢。時鐘源在核心層路由器處注入 (雙BITS備份)，通過逐跳1588v2全BC模式同步時間和頻率到接入層路由器，各節(jié)點支持BMC算法跟蹤主時鐘源，基站提取鏈路時鐘。時間頻率同步滿足G.823模板，100 ns高精度時間滿足無線及LTE需求，多跳節(jié)點抖動小于1 μs支撐大規(guī)模組網(wǎng)，200 ns級單網(wǎng)元倒換保證時鐘高可靠性。同步時鐘部署如圖9所示。

圖9 時間同步部署方案

2.6 網(wǎng)管部署

核心/匯聚/接入層路由器均通過中心網(wǎng)管系統(tǒng)進行管理，提供端到端拓撲管理、業(yè)務發(fā)放、故障定位/定界、性能監(jiān)控。網(wǎng)管系統(tǒng)可單接或雙歸到核心層路由器上。網(wǎng)管流量可以運行在公網(wǎng)IGP中，如果考慮與業(yè)務及控制平面隔離，也可使用層次化L3VPN方式部署。此外，為了方便運維，接入層路由器可以通過一次進站完成設備的即插即用，即包括設備上電、通過DHCP獲取IP、通過運維工具獲取基礎配置等。網(wǎng)管部署如圖10所示。

圖10 網(wǎng)管系統(tǒng)部署方案

3 結(jié)束語

本文提出的移動業(yè)務承載網(wǎng)，具備承載2G、3G、LTE業(yè)務的能力，滿足網(wǎng)絡運維管理、網(wǎng)絡智能性、網(wǎng)絡可靠性、網(wǎng)絡靈活性和可擴展性、長期可演進等要求。在國內(nèi)三大電信運營商全業(yè)務運營和LTE即將引入的背景下，構建高效、可靠、融合的移動業(yè)務承載網(wǎng)絡，提升移動業(yè)務承載能力及端到端的業(yè)務保障，對實現(xiàn)業(yè)務的規(guī)?；l(fā)展及品牌形象具有重要的意義。

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