TD－LTE傳輸承載方式的思考

劉維均

（廣州逸信電子科技有限公司，廣東 廣州 510000）

隨著我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，人們的生活越來(lái)越離不開通信網(wǎng)絡(luò)提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。TD－LTE作為我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)，較之前GSM、TD－SCDMA技術(shù)具有顯著的無(wú)線帶寬優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)橛脩籼峁└咔逡曨l點(diǎn)播、視頻會(huì)議和在線游戲互動(dòng)的業(yè)務(wù)種類。PTN是一種光傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，對(duì)于 TD－LTE帶來(lái)的高帶寬、低時(shí)延、扁平化等承載需求，PTN可以借助其多業(yè)務(wù)承載及統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，充分滿足TD－LTE所需的高帶寬、低時(shí)延的要求。同時(shí)，PTN強(qiáng)大的保護(hù)機(jī)制和OAM能力以及升級(jí)后支持靜態(tài)L3VPN功能，確保了TD－LTE的S1－Flex和X2接口轉(zhuǎn)發(fā)需求。但國(guó)內(nèi)目前并沒(méi)有PTN承載TD－LTE的成熟案例，因此，TD－LTE承載網(wǎng)絡(luò)方案將成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商重點(diǎn)研究的熱點(diǎn)。

1 城域傳送網(wǎng)整體組網(wǎng)方案

目前中國(guó)移動(dòng)在多個(gè)城市已基本完成了PTN城域傳送網(wǎng)的建設(shè)，并實(shí)現(xiàn)了GSM、TD－SCDMA、集團(tuán)大客戶專線業(yè)務(wù)在PTN上的承載。為保證現(xiàn)網(wǎng)的平滑演進(jìn)，TD－LTE將與現(xiàn)網(wǎng)各類業(yè)務(wù)共傳輸和傳輸網(wǎng)管。

1.1 承載需求分析

TD－LTE業(yè)務(wù)與現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)相同的傳輸需求主要包括 50ms內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)倒換、端到端的可視化網(wǎng)管、實(shí)時(shí)的告警監(jiān)測(cè)和性能管理、頻率和時(shí)間同步等，新增的傳輸需求主要在帶寬、時(shí)延、橫向轉(zhuǎn)發(fā)等方面。

1.2 帶寬分層規(guī)劃

按照以上TD－LTE宏站和室分站的帶寬需求，在PTN接入環(huán)上統(tǒng)一按每站點(diǎn)80Mbit/s規(guī)劃帶寬，并在每個(gè)接入環(huán)上再預(yù)留240 Mbit/s的帶寬，確保每個(gè)接入環(huán)的TD－LTE基站達(dá)到平均帶寬的基礎(chǔ)上，還至少能夠保證一個(gè)TD－LTE基站達(dá)到峰值帶寬。由于TD－LTE網(wǎng)絡(luò)用戶發(fā)展是一個(gè)逐步增長(zhǎng)的過(guò)程，且數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，因此，建議在PTN中采用收斂方式提高承載效率，其中規(guī)劃匯聚層收斂比按照接入層的75%進(jìn)行設(shè)置，核心層收斂比按照接入層的50%進(jìn)行設(shè)置。

1.3 PTN的整體方案

根據(jù)三類無(wú)線基站業(yè)務(wù)的帶寬需求，針對(duì)城域 PTN的組網(wǎng)方式，對(duì)接入、匯聚、核心層的帶寬和接口配置進(jìn)行分析和規(guī)劃。

接入層采用小容量的盒式PTN設(shè)備組建GE接入環(huán)，接入環(huán)應(yīng)盡量考慮上聯(lián)至同一匯聚環(huán)的兩個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，接入設(shè)備與eNodeB的連接使用GE光口。根據(jù)以上建立的業(yè)務(wù)帶寬模型，接入環(huán)節(jié)點(diǎn)數(shù)量（總帶寬 1000 Mbit/s－預(yù)留 240 Mbit/s÷20 Mbit/s×50%＋20 Mbit/s＋80 Mbit/s≈7個(gè)）在市區(qū)可取值6～8個(gè)，郊區(qū)可取值8～12個(gè)。對(duì)于業(yè)務(wù)密集區(qū)域GE環(huán)帶寬不足的情況，應(yīng)通過(guò)裂環(huán)割接調(diào)整接入環(huán)節(jié)點(diǎn)數(shù)量滿足帶寬需求。

2 “PTN＋CE”和“L3PTN”方案配置對(duì)比

在核心層引入 L3功能的兩種實(shí)現(xiàn)方案“PTN＋CE”和“L3PTN”各有其優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)現(xiàn)有城域PTN進(jìn)行擴(kuò)容和改造，并聯(lián)合廠商進(jìn)行了兩種方案承載TD－LTE的現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)測(cè)試，通過(guò)業(yè)務(wù)配置、儀表模擬流量和帶TD－LTE業(yè)務(wù)測(cè)試驗(yàn)證兩種方案在組網(wǎng)、調(diào)度、傳輸性能、可靠性、運(yùn)維等方面的差異。

2.1 “PTN＋CE”方案

“PTN＋CE”承載方案采用城域PTN的結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)配置，核心層PTN業(yè)務(wù)落地節(jié)點(diǎn)與新增的兩臺(tái)CE設(shè)備對(duì)接，實(shí)現(xiàn)主備保護(hù)。

每個(gè)TD－LTE基站配置一個(gè)IP地址和一個(gè)VLAN。從接入點(diǎn)PTN到核心層業(yè)務(wù)落地的PTN設(shè)備之間建立端到端的L2以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)，并采用MCPWAPS1∶1的保護(hù)方式，在兩臺(tái)核心層PTN設(shè)備之間連接一對(duì)10GE光路并配置DNIPW，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障隔離。CE上批量終結(jié) VLAN。在兩臺(tái) TN與兩臺(tái)CE之間，以及兩臺(tái)CE與SGW/MME之間配置兩組VRRP保護(hù)。主備CE之間的鏈路通過(guò)運(yùn)行兩組管理VRRP，來(lái)分別管理兩組業(yè)務(wù)VRRP。PTN與CE之間通過(guò)啟用IEEE802.3ah來(lái)檢測(cè)鏈路故障（包括鏈路單通故障）和對(duì)端設(shè)備掛死故障。CE路由器具備很強(qiáng)的L3VPN能力。當(dāng)PTN核心層引入CE后，在承載網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)S1和X2業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度。

2.2 “L3PTN”方案

“L3PTN”方案采用現(xiàn)網(wǎng)PTN的主體結(jié)構(gòu)，其核心層10GE骨干環(huán)上的節(jié)點(diǎn)與4臺(tái)啟用L3功能的PTN設(shè)備對(duì)接。由4臺(tái)PTN設(shè)備組成的L3VPN可看成是業(yè)務(wù)落地節(jié)點(diǎn)。

每個(gè)TD－LTE基站配置一個(gè)IP地址和一個(gè)VLAN。將PTN中L2與L3橋接節(jié)點(diǎn)的“L3PTN－1”和“L3PTN－2”網(wǎng)元分別劃分為VSI和VRF的兩個(gè)邏輯功能塊，并將兩個(gè)邏輯功能塊相應(yīng)的光口用光纖對(duì)接起來(lái)。在接入點(diǎn)PTN到核心層L2與L3橋接節(jié)點(diǎn)PTN設(shè)備之間，配置端到端的以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)，在橋接節(jié)點(diǎn)上終結(jié)，并完成L2VPN虛擬子接口與L3VPN虛擬子接口的橋接，再把IP業(yè)務(wù)承載在L3VPN的靜態(tài)隧道上。S1流量和X2流量由L3PTN設(shè)備根據(jù)目的IP地址查找L3VPN的路由表，通過(guò)封裝LSP和L3VPN的標(biāo)簽，轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元。在4臺(tái)L3PTN設(shè)備上，配置L3VPNFRR保護(hù)節(jié)點(diǎn)故障，其鏈路采用LSP1∶1保護(hù)，L3VPNFRR的觸發(fā)條件為主備LSPOAM故障。

2.3 方案驗(yàn)證對(duì)比

以上兩種方案承載的業(yè)務(wù)在 TD－LTE規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)無(wú)線測(cè)試過(guò)程中未出現(xiàn)因承載故障引起的中斷，其業(yè)務(wù)運(yùn)行正常，通話質(zhì)量、數(shù)據(jù)下載、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、切換速度等指標(biāo)均滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。兩種方案的差異，在各方面的分析、對(duì)比情況見表1。

“PTN＋CE”方案的主要優(yōu)勢(shì)在于傳輸網(wǎng)改造難度、設(shè)備成熟度、對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)要求等方面，而“L3PTN”方案的優(yōu)勢(shì)在于統(tǒng)一組網(wǎng)、保護(hù)機(jī)制、故障定位等方面。在帶業(yè)務(wù)的保護(hù)倒換測(cè)試中，模擬現(xiàn)網(wǎng)常見的 5種故障場(chǎng)景發(fā)現(xiàn)，“L3PTN”方案的業(yè)務(wù)倒換時(shí)間均在50 ms以內(nèi)，而“PTN＋CE”方案在涉及PTN和CE互連相關(guān)的故障場(chǎng)景上業(yè)務(wù)倒換時(shí)間則達(dá)到了數(shù)百毫秒。隨著L3VPN技術(shù)的發(fā)展成熟，“L3PTN”方案將會(huì)是TD－LTE承載網(wǎng)更好的技術(shù)選擇。

3 城域傳送網(wǎng)的后期演進(jìn)方案

隨著后期TD－LTE的正式商用和全面部署，其基站數(shù)量將大大增加；隨著用戶數(shù)量的增加，每基站的接入帶寬也將繼續(xù)增大；同時(shí)為了提高核心網(wǎng)的可靠性，將啟用多臺(tái)MME、SGW形成pool，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步復(fù)雜化，這些都對(duì)承載網(wǎng)的帶寬能力、業(yè)務(wù)靈活調(diào)度能力提出了更高的要求。

當(dāng)現(xiàn)有的GE環(huán)網(wǎng)帶寬利用率達(dá)到80%時(shí)，則考慮擴(kuò)容到10GE。由于接入點(diǎn)一般為面積較小的基站機(jī)房，甚至是監(jiān)控桿基站上的壁掛機(jī)柜，空間極其有限，因此要求設(shè)備廠商能夠提供安裝于綜合柜內(nèi)的10GEPTN盒式設(shè)備或可以升級(jí)到10GE的GEPTN盒式設(shè)備。

隨著后期匯聚層接入環(huán)擴(kuò)容，可以逐步在有需求的匯聚節(jié)點(diǎn)疊加OTN設(shè)備，將OTN環(huán)下沉到匯聚層面，以提高主干光纜纖芯資源利用率。利用匯聚層OTN上的波道，根據(jù)業(yè)務(wù)帶寬發(fā)展情況按需擴(kuò)容匯聚層PTN節(jié)點(diǎn)之間的GE或10GE鏈路的數(shù)量。

核心層一般為基于OTN的PTN10GE環(huán)或網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)。若后期確定采用“L3PTN”方案，可在城域傳送網(wǎng)核心層采用L3PTN設(shè)備新建一個(gè)調(diào)度環(huán)，并與原有PTN的核心層骨干環(huán)設(shè)備對(duì)接，實(shí)現(xiàn)三層轉(zhuǎn)發(fā)的功能，最大限度降低了對(duì)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

TD－LTE是今后我國(guó)最主要的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)國(guó)內(nèi)電信行業(yè)的發(fā)展具有重要的作用，同時(shí)TD－LTE的承載網(wǎng)絡(luò)方案也會(huì)成為未來(lái)業(yè)界人士研究的熱點(diǎn)。通過(guò)以上分析可知，PTN能夠充分確保 TD－LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所需的高帶寬、低時(shí)延要求，也可以滿足TD－LTE對(duì)于基站同步的要求，是目前中國(guó)移動(dòng)TD－LTE承載網(wǎng)絡(luò)重要解決方案。

表1 兩種方案的分析比較

[1]王令侃，林曉軒. TD－LTE傳輸承載方式分析[J].移動(dòng)通信，2011（21）.

[2]鐘強(qiáng)，沈周暉，喻浩.杭州移動(dòng)TD－LTE傳輸承載網(wǎng)策略研究[J].中國(guó)新通信，2012（15）.