TD—LTE省干回傳網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式探討

李志強(qiáng)+邢守壯+劉銳

如何建設(shè)省干PTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行LTE業(yè)務(wù)承載，已經(jīng)成為當(dāng)前PTN發(fā)展的主要課題。通過對TD-LTE省干回傳組網(wǎng)架構(gòu)的分析，比較了各種方案的優(yōu)劣，在此基礎(chǔ)上探討了LTE承載的主要保護(hù)方式，并對省干與本地網(wǎng)對接區(qū)域的保護(hù)方案進(jìn)行研究。最后，通過故障分析對各種保護(hù)模型進(jìn)行比較，探討了各種保護(hù)模型的優(yōu)劣。

TD-LTE 組網(wǎng)架構(gòu) 保護(hù)方案 故障分析

Study of Provincial Trunk Backhaul Network Protection in TD-LTE

LI Zhi-qiang1， XING Shou-zhuang2， LIU Rui1

（1. Huaxin Consulting and Designing Institute Co.， Ltd.， Hangzhou 310014， China；

2. China Mobile Group Zhejiang Co.， Ltd.， Taizhou Branch， Taizhou 318001， China）

How to build the PTN provincial trunk network for LTE transmission has become the main topic of the PTN development. By the analysis of the networking architecture of provincial trunk backhaul network in TD-LTE， the advantages and disadvantages of various schemes are compared. On this basis， the main protection for LTE transmission is discussed， and the protection scheme between provincial trunk and local network is studied. Finally， the comparison of various protection models is made by fault analysis， and the advantages and disadvantages of them also are discussed.

TD-LTE networking architecture protection scheme fault analysis

1 引言

TD-LTE建設(shè)初期，SGW（Serving Gateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)）/MME（Mobility Management Entity，移動(dòng)管理實(shí)體）一般在省中心集中部署，LTE流量需跨越省干回傳。目前省內(nèi)干線LTE回傳網(wǎng)絡(luò)有單廠家省干PTN和單/多廠家落地PTN兩種建議方案，而各省城域PTN傳輸設(shè)備至少在兩家以上，無論哪種建議方案都涉及不同廠家設(shè)備該如何對接以及PTN網(wǎng)絡(luò)該如何保護(hù)的問題，這已成為LTE時(shí)代PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的熱點(diǎn)問題。本文在省干建議組網(wǎng)模式下，探討PTN網(wǎng)絡(luò)的各種保護(hù)方案，重點(diǎn)對省干與本地網(wǎng)對接區(qū)域的保護(hù)方案進(jìn)行研究。

2 TD-LTE省干回傳組網(wǎng)架構(gòu)

目前省內(nèi)干線LTE回傳網(wǎng)絡(luò)建議組網(wǎng)方案有兩種，分別是單廠家省干PTN和單/多廠家落地PTN，這兩種方案各有優(yōu)劣。

單廠家省內(nèi)干線PTN方案組網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。省干PTN系統(tǒng)使用同一廠家設(shè)備，拓?fù)浣ㄗh采用口字型結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭「煽缇噍^長且已建設(shè)比較完善的OTN系統(tǒng)，同時(shí)考慮到維護(hù)、保護(hù)、投資等因素，省干PTN應(yīng)承載在OTN上，OTN層面不配置保護(hù)。由于省內(nèi)城域傳輸設(shè)備至少在兩家以上，所以在地市城域網(wǎng)核心層與省干PTN間需考慮異廠家互通。

（1）2G/3G業(yè)務(wù)直接在城域落地，不用跨省干回傳。

（2）對于跨省干LTE回傳，不同廠家之間建議采用口字型組網(wǎng)，預(yù)防節(jié)點(diǎn)失效。

（3）省干和城域核心PTN網(wǎng)絡(luò)均啟用L3功能，以應(yīng)對S1/X2流量轉(zhuǎn)發(fā)。

（4）推薦省干和本地網(wǎng)對接采用UNI（User Networks Interface，用戶網(wǎng)絡(luò)接口）接口、IP FRR（Fast ReRoute，快速重路由）保護(hù)方案。

（5）此方案的優(yōu)點(diǎn)為省網(wǎng)與城域網(wǎng)的界面清晰，方便管理和維護(hù)；缺點(diǎn)為設(shè)備數(shù)量多，投資相對較大。

單/多廠家落地PTN方案組網(wǎng)架構(gòu)如圖2所示。省干不用單獨(dú)建設(shè)PTN系統(tǒng)，只需在省公司增加PTN下載設(shè)備即可，地市核心層L3設(shè)備直接通過省干OTN與下載設(shè)備直連。

（1）城域核心PTN設(shè)備與省干下載PTN設(shè)備之間采用口字型組網(wǎng)。

（2）如采用單廠家落地PTN方案，下載設(shè)備采用單一廠家，必會(huì)存在與部分地市城域PTN設(shè)備是異廠家，建議統(tǒng)一采用UNI接口，IP FRR保護(hù)方案。

（3）如采用多廠家落地PTN方案，省干下載設(shè)備與城域PTN設(shè)備是同一廠家，采用NNI接口，啟用3層VPN（Virtual Private Network，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）和OAM（Operation Administration and Maintenance，操作、管理和維護(hù)）。若同一地市城域網(wǎng)有不同PTN設(shè)備廠家，則該地市需對應(yīng)多對省干不同廠家落地設(shè)備。

（4）單廠家落地PTN方案比單廠家省干PTN方案需求PTN設(shè)備數(shù)量大大減少，節(jié)省大量投資。

（5）多廠家落地PTN方案的優(yōu)點(diǎn)為采用NNI接口，實(shí)現(xiàn)PTN全程端到端管理和業(yè)務(wù)承載，保護(hù)倒換安全可靠，且需求PTN設(shè)備數(shù)量比單廠家省干PTN方案略少，投資相對節(jié)省；缺點(diǎn)為省干和城域網(wǎng)的界面不清晰，同一設(shè)備在不同網(wǎng)管中管理，存在管理難題，且與SGW/MME對接的設(shè)備多，給核心網(wǎng)的端口帶來了一定壓力。endprint

從上文分析可知，單/多廠家落地PTN方案的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)比單廠家省干PTN方案簡單。由于本文主要探討LTE承載的保護(hù)方式，為了模擬最復(fù)雜的場景，將統(tǒng)一采用單廠家省干PTN方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)保護(hù)分析，所以本文的結(jié)論同樣適用于單/多廠家落地PTN方案的場景。

3 TD-LTE保護(hù)方案

對于2G/3G業(yè)務(wù)，PTN網(wǎng)絡(luò)采用類SDH 1+1和1：1 LSP（Label Switched Path，標(biāo)簽交換路徑）保護(hù)，PTN L3功能引入后，保護(hù)將更加靈活和復(fù)雜。LTE業(yè)務(wù)的保護(hù)方式如圖3所示，下面將分別對各個(gè)層面的保護(hù)方案進(jìn)行介紹。

3.1 SGW/MME與PTN下載設(shè)備

SGW/MME和兩臺PTN下載設(shè)備之間目前運(yùn)用較多的是VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由器冗余協(xié)議）、IP FRR兩種保護(hù)方式，無論是VRRP還是IP FRR保護(hù)，SGW/MME都是采用主備方式工作，即主用路由或端口故障，則備用路由或端口開始工作。此外，考慮到核心網(wǎng)SGW/MME的負(fù)載分擔(dān)需求，SGW/MME與PTN下載設(shè)備之間建議部署ECMP（Equal-Cost Multipath Routing，等價(jià)多路徑路由）保護(hù)，主備路由同時(shí)工作，利于網(wǎng)絡(luò)效率的最大化，但ECMP保護(hù)需要SGW/MME設(shè)備支持該協(xié)議。

在到一個(gè)目的地有幾條相同開銷路徑的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，若采用VRRP或者IP FRR協(xié)議，發(fā)往該目的地址的數(shù)據(jù)包只能利用其中的一條鏈路，其它鏈路處于備份狀態(tài)或無效狀態(tài)；若使用ECMP協(xié)議，IP包可在這幾個(gè)鏈路上輪流發(fā)送，可見ECMP有效地增加了傳輸帶寬，提高了傳送效率。

ECMP有逐包和逐流兩種基本方式。逐包方式是只根據(jù)目的地址來輪流發(fā)送，而逐流方式是根據(jù)不同的數(shù)據(jù)“流”來分擔(dān)，考慮到逐包方式可能導(dǎo)致報(bào)文亂序，SGW/MME和兩臺PTN下載設(shè)備之間需運(yùn)行逐流的ECMP協(xié)議，即根據(jù)基站業(yè)務(wù)IP地址轉(zhuǎn)發(fā)，強(qiáng)制根據(jù)接收路由，保證上下行業(yè)務(wù)路徑一致。

3.2 省干PTN L3設(shè)備之間

省干PTN L3設(shè)備之間應(yīng)同時(shí)部署LSP 1：1和VPN FRR保護(hù)，其中LSP 1：1保護(hù)鏈路故障，VPN FRR保護(hù)節(jié)點(diǎn)故障。根據(jù)SGW/MME與PTN下載設(shè)備之間保護(hù)協(xié)議的不同，省干設(shè)備L3 VPN的設(shè)置也會(huì)有所不同。按照圖3的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體配置方案如下：

（1）若SGW/MME與PTN下載設(shè)備之間部署VRRP/IP FRR保護(hù)，省干設(shè)備VPN FRR配置如下：

H節(jié)點(diǎn)：H-J-L工作，H-I-K-M保護(hù)；

I節(jié)點(diǎn)：I-H-J-L工作，I-K-M保護(hù)；

L節(jié)點(diǎn)：L-J-H工作，L-M-K-I保護(hù)；

M節(jié)點(diǎn)：M-L-J-H工作，M-K-I保護(hù)；

J、K節(jié)點(diǎn)：不用設(shè)置。

（2）若SGW/MME與PTN下載設(shè)備之間部署ECMP保護(hù)，省干設(shè)備VPN FRR配置如下：

H節(jié)點(diǎn)：H-J-L工作，H-I-K-M保護(hù)；

I節(jié)點(diǎn)：I-K-M工作，I-H-J-L保護(hù)；

L節(jié)點(diǎn)：L-J-H工作，L-M-K-I保護(hù)；

M節(jié)點(diǎn)：M-K-I工作，M-L-J-H保護(hù)；

J、K節(jié)點(diǎn)：不用設(shè)置。

（3）LSP配置：

H、I、L、M四個(gè)節(jié)點(diǎn)間均需配置LSP，每條L3 VPN均需配置主備兩條LSP。

從上述配置方案可以看出，在SGW/MME和兩臺PTN下載設(shè)備之間運(yùn)行ECMP協(xié)議時(shí)，上下VPN路由一致，相對于VRRP或IP FRR模式下的上下行L3 VPN路由不一致，ECMP模式下的業(yè)務(wù)規(guī)劃更加簡單有序。

當(dāng)然，VRRP或IP FRR模式下也可規(guī)劃成與ECMP模式一樣的對稱L3 VPN路由，但這種路由在一些場景下可能導(dǎo)致業(yè)務(wù)丟包，即由于上行業(yè)務(wù)流可能從備用節(jié)點(diǎn)M直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包至SGW/MME備用端口，而此時(shí)SGW/MME備用端口不工作，導(dǎo)致業(yè)務(wù)丟失。

3.3 省干PTN L3設(shè)備與城域核心L3設(shè)備

由于省干和城域PTN設(shè)備可能異廠家，各廠家之間的信令、參數(shù)的不一致可能導(dǎo)致NNI對接無法實(shí)現(xiàn)，因此建議采用口字型組網(wǎng)、UNI接口、IP FRR保護(hù)方案。按照圖3的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體配置方案如下：

F節(jié)點(diǎn)：主用下一跳為H，備用下一跳為G；

G節(jié)點(diǎn)：主用下一跳為I，備用下一跳為F；

H節(jié)點(diǎn)：主用下一跳為F，備用下一跳為I；

I節(jié)點(diǎn)：主用下一跳為G，備用下一跳為H。

3.4 核心層PTN L3設(shè)備之間

此部分為純L3域，保護(hù)設(shè)置與省干L3設(shè)備之間相同，需同時(shí)部署LSP 1：1和VPN FRR保護(hù)。按照圖3的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體配置方案如下：

（1）若SGW/MME與PTN下載設(shè)備之間部署VRRP/IP FRR保護(hù)，核心層L3設(shè)備VPN FRR配置如下：

D節(jié)點(diǎn)：D-F工作，D-E-G保護(hù)；

E節(jié)點(diǎn)：E-D-F工作，E-G保護(hù)；

F節(jié)點(diǎn)：F-D工作，F(xiàn)-G-E保護(hù)；

G節(jié)點(diǎn)：G-F-D工作，G-E保護(hù)。

（2）若SGW/MME與PTN下載設(shè)備之間部署ECMP保護(hù)，核心層L3設(shè)備VPN FRR配置如下：

D節(jié)點(diǎn)：D-F工作，D-E-G保護(hù)；

E節(jié)點(diǎn)：E-G工作，E-D-F保護(hù)；

F節(jié)點(diǎn)：F-D工作，F(xiàn)-G-E保護(hù)；

G節(jié)點(diǎn)：G-E工作，G-F-D保護(hù)。

（3）LSP配置：

D、E、F、G四個(gè)節(jié)點(diǎn)間均需配置LSP，每條L3 VPN均需配置主備兩條LSP。endprint

3.5 L2層（匯聚、接入層）保護(hù)

L2層（匯聚、接入層）需要雙節(jié)點(diǎn)互連，部署PW（Pseudo Wire，偽線）雙歸保護(hù)解決節(jié)點(diǎn)故障，盡量避免同時(shí)部署PW、LSP雙層保護(hù)。若廠家方案需要同時(shí)部署雙層保護(hù)，則需要考慮帶寬規(guī)劃、雙層倒換時(shí)間的配合。

雙歸L3節(jié)點(diǎn)（D和E）作為eNodeB的網(wǎng)關(guān)，應(yīng)支持保護(hù)。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，備節(jié)點(diǎn)應(yīng)能自動(dòng)接替網(wǎng)關(guān)工作，不影響eNodeB的正常轉(zhuǎn)發(fā)。在雙歸L3節(jié)點(diǎn)上可部署VRRP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)保護(hù)功能，采用專線+L3 VPN方式組網(wǎng)時(shí)，從簡化配置及管理考慮，也可使用部署相同IP/MAC。

目前主流廠家對于L2保護(hù)選擇不一，有主推單層PW保護(hù)，也有主推LSP+PW雙層保護(hù)，雖然實(shí)現(xiàn)機(jī)理不同，但考慮到PTN L2層網(wǎng)絡(luò)均是同一廠家設(shè)備，不存在互通問題，且PTN L2網(wǎng)絡(luò)部署多年，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制已比較成熟，這里不再詳述。

4 TD-LTE保護(hù)倒換性能分析

由于PTN L2層保護(hù)機(jī)制已比較成熟，本文將重點(diǎn)對省干與本地網(wǎng)對接區(qū)域的保護(hù)方案進(jìn)行研究。網(wǎng)絡(luò)故障示意圖如圖4所示。

針對圖4所示的PTN組網(wǎng)架構(gòu)，對故障點(diǎn)1至故障點(diǎn)7進(jìn)行保護(hù)性能分析，單點(diǎn)故障倒換分析如表1所示。由于L2層和L3層保護(hù)相對獨(dú)立，當(dāng)L3層故障時(shí)，L2層無論選取單層還是雙層保護(hù)方式，對倒換結(jié)果影響不大，唯一的區(qū)別就是倒換后L2層的業(yè)務(wù)流向不同。

表1 單故障模擬分析

故障

點(diǎn) SGW/MME非負(fù)載分擔(dān)

（VRRP或IP FRR） SGW/MME負(fù)載分擔(dān)（ECMP）

保護(hù)方式 倒換時(shí)間/ms 保護(hù)

方式 倒換時(shí)間/ms

1 LSP APS 50 LSP APS 50

2 VPN FRR/IPFRR/LSP APS 50 VPN FRR 50

3 無感知，

不切換 50 無感知，

不切換 50

4 IP FRR 50 IP FRR 50

5 IP FRR/LSP APS/VPN FRR 50 IP FRR 50

6 無感知，

不切換 50 無感知，

不切換 50

7 LSP APS 50 LSP APS 50

從表1可以看出，無論是VRRP、IP FRR還是ECMP協(xié)議，在PTN網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障時(shí)都可以有效地保護(hù)業(yè)務(wù)避免中斷。

由于核心/匯聚機(jī)房很可能有多個(gè)光方向而只有兩個(gè)物理上的出口路由，因此可能會(huì)存在多光方向同路由的情況。針對圖4所示的PTN典型組網(wǎng)架構(gòu)，對單點(diǎn)故障引起多處斷纖場景下的保護(hù)方式進(jìn)行模擬分析，多處故障時(shí)的保護(hù)方式及倒換時(shí)間如表2所示。其中涉及到一些業(yè)務(wù)中斷的場景，如1、3同時(shí)中斷將導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，后期可以考慮通過相應(yīng)的故障檢測聯(lián)動(dòng)機(jī)制來解決。

表2 多故障模擬分析

故障

點(diǎn) SGW/MME非負(fù)載分擔(dān)（VRRP或IP FRR） SGW/MME負(fù)載分擔(dān)（ECMP）

保護(hù)方式 倒換時(shí)間/ms 保護(hù)方式 倒換時(shí)間/ms

1和3 下行中斷 VPN FRR 50

1和4 LSP APS/IP FRR 50 LSP APS/IP FRR 50

3和4 上行中斷 上行中斷

4和6 下行中斷 IP FRR 50

4和7 LSP APS/IP FRR 50 IP FRR 50

6和7 上行中斷 上行中斷

從表2可以看出，相對于VRRP/IP FRR模式，ECMP保護(hù)有效減少了故障中斷的場景，大大提高了網(wǎng)絡(luò)安全性。目前有較多廠家的SGW/MME支持ECMP協(xié)議，其實(shí)際應(yīng)用已不是問題。

5 總結(jié)

與2G/3G業(yè)務(wù)在本地落地不同，TD-LTE業(yè)務(wù)初期需要經(jīng)過省干回傳，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與原有傳送網(wǎng)不同；同時(shí)，TD-LTE傳送網(wǎng)的保護(hù)也比以往的SDH、PTN L2傳送網(wǎng)的保護(hù)更加復(fù)雜和靈活，不同層面可選的保護(hù)方案很多。本文詳細(xì)分析了各個(gè)層面主流的保護(hù)方式，并對省干與本地網(wǎng)對接區(qū)域的保護(hù)方案進(jìn)行重點(diǎn)研究，最后通過故障分析對各種保護(hù)模型進(jìn)行比較，結(jié)果表明SGW/MME與PTN下載設(shè)備之間部署ECMP保護(hù)比VRRP/IP FRR保護(hù)更能減少業(yè)務(wù)中斷場景，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)安全性，對LTE時(shí)代的PTN組網(wǎng)具有參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王曉東，張炎炎，趙旭凇. TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2012（7）： 1-5.

[2] 錢逸群，張正風(fēng). LTE重傳機(jī)制下混合式中繼的路徑選擇與調(diào)度策略研究[J]. 電信科學(xué)， 2013（2）： 36-42.

[3] 門少杰，安扣成，李永濤. 面向LTE的PTN傳送網(wǎng)承載方案研究[J]. 電信技術(shù)， 2013（6）： 88-92.

[4] 代謝寅，章小軍. 面向LTE的分組傳送網(wǎng)解決方案[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2013（3）： 62-64.

[5] 王義濤，郭曉非，袁秀森. PTN承載LTE業(yè)務(wù)適應(yīng)性分析[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2012（8）： 57-62.

[6] 陳曉明，高軍詩. TD-LTE傳送網(wǎng)保護(hù)方案[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2013（1）： 42-45.endprint

3.5 L2層（匯聚、接入層）保護(hù)

L2層（匯聚、接入層）需要雙節(jié)點(diǎn)互連，部署PW（Pseudo Wire，偽線）雙歸保護(hù)解決節(jié)點(diǎn)故障，盡量避免同時(shí)部署PW、LSP雙層保護(hù)。若廠家方案需要同時(shí)部署雙層保護(hù)，則需要考慮帶寬規(guī)劃、雙層倒換時(shí)間的配合。

雙歸L3節(jié)點(diǎn)（D和E）作為eNodeB的網(wǎng)關(guān)，應(yīng)支持保護(hù)。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，備節(jié)點(diǎn)應(yīng)能自動(dòng)接替網(wǎng)關(guān)工作，不影響eNodeB的正常轉(zhuǎn)發(fā)。在雙歸L3節(jié)點(diǎn)上可部署VRRP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)保護(hù)功能，采用專線+L3 VPN方式組網(wǎng)時(shí)，從簡化配置及管理考慮，也可使用部署相同IP/MAC。

目前主流廠家對于L2保護(hù)選擇不一，有主推單層PW保護(hù)，也有主推LSP+PW雙層保護(hù)，雖然實(shí)現(xiàn)機(jī)理不同，但考慮到PTN L2層網(wǎng)絡(luò)均是同一廠家設(shè)備，不存在互通問題，且PTN L2網(wǎng)絡(luò)部署多年，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制已比較成熟，這里不再詳述。

4 TD-LTE保護(hù)倒換性能分析

由于PTN L2層保護(hù)機(jī)制已比較成熟，本文將重點(diǎn)對省干與本地網(wǎng)對接區(qū)域的保護(hù)方案進(jìn)行研究。網(wǎng)絡(luò)故障示意圖如圖4所示。

針對圖4所示的PTN組網(wǎng)架構(gòu)，對故障點(diǎn)1至故障點(diǎn)7進(jìn)行保護(hù)性能分析，單點(diǎn)故障倒換分析如表1所示。由于L2層和L3層保護(hù)相對獨(dú)立，當(dāng)L3層故障時(shí)，L2層無論選取單層還是雙層保護(hù)方式，對倒換結(jié)果影響不大，唯一的區(qū)別就是倒換后L2層的業(yè)務(wù)流向不同。

表1 單故障模擬分析

故障

點(diǎn) SGW/MME非負(fù)載分擔(dān)

（VRRP或IP FRR） SGW/MME負(fù)載分擔(dān)（ECMP）

保護(hù)方式 倒換時(shí)間/ms 保護(hù)

方式 倒換時(shí)間/ms

1 LSP APS 50 LSP APS 50

2 VPN FRR/IPFRR/LSP APS 50 VPN FRR 50

3 無感知，

不切換 50 無感知，

不切換 50

4 IP FRR 50 IP FRR 50

5 IP FRR/LSP APS/VPN FRR 50 IP FRR 50

6 無感知，

不切換 50 無感知，

不切換 50

7 LSP APS 50 LSP APS 50

從表1可以看出，無論是VRRP、IP FRR還是ECMP協(xié)議，在PTN網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障時(shí)都可以有效地保護(hù)業(yè)務(wù)避免中斷。

由于核心/匯聚機(jī)房很可能有多個(gè)光方向而只有兩個(gè)物理上的出口路由，因此可能會(huì)存在多光方向同路由的情況。針對圖4所示的PTN典型組網(wǎng)架構(gòu)，對單點(diǎn)故障引起多處斷纖場景下的保護(hù)方式進(jìn)行模擬分析，多處故障時(shí)的保護(hù)方式及倒換時(shí)間如表2所示。其中涉及到一些業(yè)務(wù)中斷的場景，如1、3同時(shí)中斷將導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，后期可以考慮通過相應(yīng)的故障檢測聯(lián)動(dòng)機(jī)制來解決。

表2 多故障模擬分析

故障

點(diǎn) SGW/MME非負(fù)載分擔(dān)（VRRP或IP FRR） SGW/MME負(fù)載分擔(dān)（ECMP）

保護(hù)方式 倒換時(shí)間/ms 保護(hù)方式 倒換時(shí)間/ms

1和3 下行中斷 VPN FRR 50

1和4 LSP APS/IP FRR 50 LSP APS/IP FRR 50

3和4 上行中斷 上行中斷

4和6 下行中斷 IP FRR 50

4和7 LSP APS/IP FRR 50 IP FRR 50

6和7 上行中斷 上行中斷

從表2可以看出，相對于VRRP/IP FRR模式，ECMP保護(hù)有效減少了故障中斷的場景，大大提高了網(wǎng)絡(luò)安全性。目前有較多廠家的SGW/MME支持ECMP協(xié)議，其實(shí)際應(yīng)用已不是問題。

5 總結(jié)

與2G/3G業(yè)務(wù)在本地落地不同，TD-LTE業(yè)務(wù)初期需要經(jīng)過省干回傳，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與原有傳送網(wǎng)不同；同時(shí)，TD-LTE傳送網(wǎng)的保護(hù)也比以往的SDH、PTN L2傳送網(wǎng)的保護(hù)更加復(fù)雜和靈活，不同層面可選的保護(hù)方案很多。本文詳細(xì)分析了各個(gè)層面主流的保護(hù)方式，并對省干與本地網(wǎng)對接區(qū)域的保護(hù)方案進(jìn)行重點(diǎn)研究，最后通過故障分析對各種保護(hù)模型進(jìn)行比較，結(jié)果表明SGW/MME與PTN下載設(shè)備之間部署ECMP保護(hù)比VRRP/IP FRR保護(hù)更能減少業(yè)務(wù)中斷場景，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)安全性，對LTE時(shí)代的PTN組網(wǎng)具有參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王曉東，張炎炎，趙旭凇. TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2012（7）： 1-5.

[2] 錢逸群，張正風(fēng). LTE重傳機(jī)制下混合式中繼的路徑選擇與調(diào)度策略研究[J]. 電信科學(xué)， 2013（2）： 36-42.

[3] 門少杰，安扣成，李永濤. 面向LTE的PTN傳送網(wǎng)承載方案研究[J]. 電信技術(shù)， 2013（6）： 88-92.

[4] 代謝寅，章小軍. 面向LTE的分組傳送網(wǎng)解決方案[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2013（3）： 62-64.

[5] 王義濤，郭曉非，袁秀森. PTN承載LTE業(yè)務(wù)適應(yīng)性分析[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2012（8）： 57-62.

[6] 陳曉明，高軍詩. TD-LTE傳送網(wǎng)保護(hù)方案[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2013（1）： 42-45.endprint

3.5 L2層（匯聚、接入層）保護(hù)

L2層（匯聚、接入層）需要雙節(jié)點(diǎn)互連，部署PW（Pseudo Wire，偽線）雙歸保護(hù)解決節(jié)點(diǎn)故障，盡量避免同時(shí)部署PW、LSP雙層保護(hù)。若廠家方案需要同時(shí)部署雙層保護(hù)，則需要考慮帶寬規(guī)劃、雙層倒換時(shí)間的配合。

雙歸L3節(jié)點(diǎn)（D和E）作為eNodeB的網(wǎng)關(guān)，應(yīng)支持保護(hù)。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，備節(jié)點(diǎn)應(yīng)能自動(dòng)接替網(wǎng)關(guān)工作，不影響eNodeB的正常轉(zhuǎn)發(fā)。在雙歸L3節(jié)點(diǎn)上可部署VRRP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)保護(hù)功能，采用專線+L3 VPN方式組網(wǎng)時(shí)，從簡化配置及管理考慮，也可使用部署相同IP/MAC。

目前主流廠家對于L2保護(hù)選擇不一，有主推單層PW保護(hù)，也有主推LSP+PW雙層保護(hù)，雖然實(shí)現(xiàn)機(jī)理不同，但考慮到PTN L2層網(wǎng)絡(luò)均是同一廠家設(shè)備，不存在互通問題，且PTN L2網(wǎng)絡(luò)部署多年，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制已比較成熟，這里不再詳述。

4 TD-LTE保護(hù)倒換性能分析

由于PTN L2層保護(hù)機(jī)制已比較成熟，本文將重點(diǎn)對省干與本地網(wǎng)對接區(qū)域的保護(hù)方案進(jìn)行研究。網(wǎng)絡(luò)故障示意圖如圖4所示。

針對圖4所示的PTN組網(wǎng)架構(gòu)，對故障點(diǎn)1至故障點(diǎn)7進(jìn)行保護(hù)性能分析，單點(diǎn)故障倒換分析如表1所示。由于L2層和L3層保護(hù)相對獨(dú)立，當(dāng)L3層故障時(shí)，L2層無論選取單層還是雙層保護(hù)方式，對倒換結(jié)果影響不大，唯一的區(qū)別就是倒換后L2層的業(yè)務(wù)流向不同。

表1 單故障模擬分析

故障

點(diǎn) SGW/MME非負(fù)載分擔(dān)

（VRRP或IP FRR） SGW/MME負(fù)載分擔(dān)（ECMP）

保護(hù)方式 倒換時(shí)間/ms 保護(hù)

方式 倒換時(shí)間/ms

1 LSP APS 50 LSP APS 50

2 VPN FRR/IPFRR/LSP APS 50 VPN FRR 50

3 無感知，

不切換 50 無感知，

不切換 50

4 IP FRR 50 IP FRR 50

5 IP FRR/LSP APS/VPN FRR 50 IP FRR 50

6 無感知，

不切換 50 無感知，

不切換 50

7 LSP APS 50 LSP APS 50

從表1可以看出，無論是VRRP、IP FRR還是ECMP協(xié)議，在PTN網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障時(shí)都可以有效地保護(hù)業(yè)務(wù)避免中斷。

由于核心/匯聚機(jī)房很可能有多個(gè)光方向而只有兩個(gè)物理上的出口路由，因此可能會(huì)存在多光方向同路由的情況。針對圖4所示的PTN典型組網(wǎng)架構(gòu)，對單點(diǎn)故障引起多處斷纖場景下的保護(hù)方式進(jìn)行模擬分析，多處故障時(shí)的保護(hù)方式及倒換時(shí)間如表2所示。其中涉及到一些業(yè)務(wù)中斷的場景，如1、3同時(shí)中斷將導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，后期可以考慮通過相應(yīng)的故障檢測聯(lián)動(dòng)機(jī)制來解決。

表2 多故障模擬分析

故障

點(diǎn) SGW/MME非負(fù)載分擔(dān)（VRRP或IP FRR） SGW/MME負(fù)載分擔(dān)（ECMP）

保護(hù)方式 倒換時(shí)間/ms 保護(hù)方式 倒換時(shí)間/ms

1和3 下行中斷 VPN FRR 50

1和4 LSP APS/IP FRR 50 LSP APS/IP FRR 50

3和4 上行中斷 上行中斷

4和6 下行中斷 IP FRR 50

4和7 LSP APS/IP FRR 50 IP FRR 50

6和7 上行中斷 上行中斷

從表2可以看出，相對于VRRP/IP FRR模式，ECMP保護(hù)有效減少了故障中斷的場景，大大提高了網(wǎng)絡(luò)安全性。目前有較多廠家的SGW/MME支持ECMP協(xié)議，其實(shí)際應(yīng)用已不是問題。

5 總結(jié)

與2G/3G業(yè)務(wù)在本地落地不同，TD-LTE業(yè)務(wù)初期需要經(jīng)過省干回傳，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與原有傳送網(wǎng)不同；同時(shí)，TD-LTE傳送網(wǎng)的保護(hù)也比以往的SDH、PTN L2傳送網(wǎng)的保護(hù)更加復(fù)雜和靈活，不同層面可選的保護(hù)方案很多。本文詳細(xì)分析了各個(gè)層面主流的保護(hù)方式，并對省干與本地網(wǎng)對接區(qū)域的保護(hù)方案進(jìn)行重點(diǎn)研究，最后通過故障分析對各種保護(hù)模型進(jìn)行比較，結(jié)果表明SGW/MME與PTN下載設(shè)備之間部署ECMP保護(hù)比VRRP/IP FRR保護(hù)更能減少業(yè)務(wù)中斷場景，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)安全性，對LTE時(shí)代的PTN組網(wǎng)具有參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王曉東，張炎炎，趙旭凇. TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2012（7）： 1-5.

[2] 錢逸群，張正風(fēng). LTE重傳機(jī)制下混合式中繼的路徑選擇與調(diào)度策略研究[J]. 電信科學(xué)， 2013（2）： 36-42.

[3] 門少杰，安扣成，李永濤. 面向LTE的PTN傳送網(wǎng)承載方案研究[J]. 電信技術(shù)， 2013（6）： 88-92.

[4] 代謝寅，章小軍. 面向LTE的分組傳送網(wǎng)解決方案[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2013（3）： 62-64.

[5] 王義濤，郭曉非，袁秀森. PTN承載LTE業(yè)務(wù)適應(yīng)性分析[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2012（8）： 57-62.

[6] 陳曉明，高軍詩. TD-LTE傳送網(wǎng)保護(hù)方案[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2013（1）： 42-45.endprint