面向LTE的干線及城域傳送網(wǎng)融合解決方案的探討

袁野 陳君

1 引言

隨著各大運營商的LTE試驗網(wǎng)建設(shè)，以及可預(yù)期的今后幾年內(nèi)LTE商用網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，LTE業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)迅猛增長的態(tài)勢。承載網(wǎng)作為電信網(wǎng)的基礎(chǔ)，其規(guī)劃和建設(shè)應(yīng)該優(yōu)先于業(yè)務(wù)的發(fā)展與演進，其中承載網(wǎng)的分組化是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。

目前面向3G的PTN城域傳送網(wǎng)，已經(jīng)初步具備了IP化業(yè)務(wù)的承載能力，但是在建設(shè)時未考慮LTE網(wǎng)絡(luò)中eNodeB（eNB）之間的X2接口互聯(lián)需求以及eNB與核心網(wǎng)之間存在多歸屬S1接口連接方式，無法滿足LTE網(wǎng)絡(luò)的承載需求。同時，相比2G與3G網(wǎng)絡(luò)，LTE網(wǎng)絡(luò)采用了集中化部署的策略，核心網(wǎng)網(wǎng)元只設(shè)置在省中心，對干線及城域承載網(wǎng)的端到端業(yè)務(wù)開放提出了很高的要求。

本文通過對LTE網(wǎng)絡(luò)承載需求及網(wǎng)絡(luò)特點的分析，給出了面向LTE的干線和城域傳送網(wǎng)的聯(lián)動建設(shè)策略，并提出了切實可行的演進方案。

2 LTE的傳送新要求及新挑戰(zhàn)

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由無線側(cè)和核心網(wǎng)側(cè)兩部分構(gòu)成。無線側(cè)eNB除具有原Node B功能外，還承擔(dān)了RNC的大部分功能；核心網(wǎng)側(cè)主要包括4種功能實體：MME（Mobility Management Entity，移動管理實體）、S-GW（Serving Gateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)）、P-GW（PDN Gateway，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)）和HSS（Home Subscriber Server，歸屬簽約用戶服務(wù)器）。

LTE RAN的主要連接接口包括：相鄰eNB之間的接口——X2接口；每個eNB與核心網(wǎng)元之間的接口——S1接口。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，引入S1-Flex功能，eNB與多個MME/SGW相連。

相比2G/3G組網(wǎng)，LTE減少了BSC/RNC一層網(wǎng)絡(luò)，流量需集中匯聚到多個核心網(wǎng)元；同時，相比2G/3G業(yè)務(wù)流向的點到點匯聚型，LTE業(yè)務(wù)流向為點到多點（X2，S1-Flex），因此，面向LTE的傳送網(wǎng)必須支持基于IP地址的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能；另外，由于其業(yè)務(wù)仍然具有較高的安全性要求，需要保留傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)在安全保護和OAM方面的優(yōu)勢。

考慮到現(xiàn)有存量的PTN網(wǎng)絡(luò)的資源利用，采用L2與L3相結(jié)合作為城域傳送網(wǎng)建設(shè)基本原則；考慮到保護核心匯聚層設(shè)備投資，以及維護一致性等因素，采用PTN升級支持L3的路由轉(zhuǎn)發(fā)及VPN等功能的方案，實現(xiàn)S1和X2需求的靈活調(diào)度。

圖1為面向LTE承載網(wǎng)的基本架構(gòu)示意圖，L3與L2的分界在核心層與匯聚層之間，L3自核心層開始部署，L2 VPN E-line終結(jié)在核心節(jié)點，無論S1還是X2業(yè)務(wù)，均由核心PTN設(shè)備進行尋址轉(zhuǎn)發(fā)。

同時，采用PTN靜態(tài)三層的技術(shù)，封裝L3作為PW的承載報文，在PW上實現(xiàn)IP業(yè)務(wù)的承載能力，IP PW采用靜態(tài)配置的方式，通過VRI作為基本的IP轉(zhuǎn)發(fā)實例。這同時保證了PTN L3在網(wǎng)管配置及業(yè)務(wù)保護上對傳輸設(shè)備的延續(xù)性。

在L3節(jié)點上，配置VRI（Virtual Route Instance），并配置關(guān)聯(lián)的IP PW標簽，在VRI下實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)能力。在VRI下，對每個基站配置一個虛擬VLAN子接口，并配置和基站屬于同一網(wǎng)段的IP地址，實現(xiàn)了遠端核心節(jié)點的路由能力。

3 承載網(wǎng)解決方案

在LTE核心網(wǎng)集中化配置場景下，LTE核心網(wǎng)元MME/SAE-GW在省會集中部署，業(yè)務(wù)和信令均須跨城域回傳，見圖2。

LTE業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)SAE-GW、MME集中在省中心，必然要求業(yè)務(wù)跨越目前相隔離的省網(wǎng)PTN及各地市PTN網(wǎng)絡(luò)，跨城域流量將占總流量的90%以上，且業(yè)務(wù)回傳距離長達數(shù)千千米。同時，由于各地市PTN網(wǎng)絡(luò)廠家不一致，必然產(chǎn)生跨越不同網(wǎng)絡(luò)和不同廠家的端到端業(yè)務(wù)配置和維護的需求，這就要求省網(wǎng)和城域傳送網(wǎng)實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃及融合演進。

對于跨地市的LTE業(yè)務(wù)回傳，可以選取的承載網(wǎng)絡(luò)包括：IP承載網(wǎng)、省干OTN網(wǎng)絡(luò)及省干PTN網(wǎng)絡(luò)。由于目前中國移動的省內(nèi)IP承載網(wǎng)建設(shè)規(guī)模遠遠不能滿足LTE跨地市回傳業(yè)務(wù)的需求，因此將采用省干OTN及PTN承載的方式予以解決。基于此，筆者提出了5種網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案：

（1）方案一

省干不單獨建設(shè)PTN網(wǎng)絡(luò)，PTN三層功能由城域網(wǎng)核心層解決，省干OTN提供傳輸通道將業(yè)務(wù)直接由地市疏導(dǎo)至LTE核心網(wǎng)，如圖3所示。

該方案的優(yōu)勢在于組網(wǎng)簡單，無需單獨建設(shè)省干PTN網(wǎng)絡(luò)；但是各地市的業(yè)務(wù)在城域網(wǎng)轉(zhuǎn)三層以后，直接接入SGW，必然占用大量核心網(wǎng)設(shè)備端口，同時大量耗費省干OTN波道資源，投資較大。另外，PTN設(shè)備向核心網(wǎng)的互聯(lián)接口為UNI接口，此方案中存在跨地市長距離的UNI口互聯(lián)，只能通過OTN網(wǎng)絡(luò)進行業(yè)務(wù)維護和保護，降低了業(yè)務(wù)可維護性及安全性。

（2）方案二

在省中心機房建設(shè)PTN L3的核心層網(wǎng)絡(luò)，同時，地市核心PTN設(shè)備不起三層，利用省干OTN網(wǎng)絡(luò)直連至省公司起三層的核心PTN設(shè)備，如圖4所示。

方案二的優(yōu)勢在于，對現(xiàn)網(wǎng)的改造幅度很小，地市PTN城域網(wǎng)維持現(xiàn)狀，無需進行L3的改造。但是由于L3核心層只在省中心建設(shè)，因此，各地市的X2流量都需要到省中心進行調(diào)度，在雙向距離1000千米時，時延可能會超過10ms，無法保證滿足業(yè)務(wù)需求；同時，由于不建設(shè)地市三層PTN網(wǎng)絡(luò)，將不適應(yīng)后期SGW下沉需要，改造難度大；最后，地市核心L2 PTN設(shè)備與省干核心L3 PTN通過OTN連接，保護未經(jīng)測試，無法保證在50ms內(nèi)完成。因此，不推薦采用方案二。

（3）方案三

地市不部署省干PTN設(shè)備，由分公司核心PTN設(shè)備完成二層轉(zhuǎn)三層，利用省干OTN網(wǎng)絡(luò)直連至省公司核心PTN設(shè)備，地市L3 PTN與省中心L3 PTN采用UNI口對接，如圖5所示。

方案三避免了X2接口跨地市調(diào)度，但是仍存在不同廠家長距離UNI接口對接的問題。其管理界限不清晰，地市核心PTN設(shè)備必須同時存在于省干與地市的網(wǎng)管上；由于地市核心PTN設(shè)備被重復(fù)管理，網(wǎng)管自動配置功能無法實現(xiàn)，各參數(shù)、標簽全需由手工填寫，管理較為復(fù)雜。

（4）方案四

每地市部署一對省干PTN，組建省干靜態(tài)L3 VPN，調(diào)度和承載跨城域LTE業(yè)務(wù)，省干PTN間使用OTN傳輸；使用同廠家PTN組網(wǎng)，降低L3 VPN城域核心PTN互通及運維難度；對于省干PTN和城域核心層PTN，則采用UNI接口互聯(lián)，如圖6所示。

方案四在各地市均新建PTN網(wǎng)絡(luò)，新建省干PTN網(wǎng)管，與地市分離運維，方便管理。省干PTN設(shè)備可進行匯聚，節(jié)省OTN網(wǎng)絡(luò)波道資源；城域與省干使用L3 VPN背靠背（UNI口）對接，避免了長距離UNI接口；X2接口本地迂回，保證時延要求；而在后期SGW下移至地市的場景下，可將省干各地市的PTN設(shè)備直接掛在分公司核心機房的三層PTN下，提高了設(shè)備利用率。但是該方案中，存在地市L3設(shè)備與城域PTN設(shè)備不同廠家的問題，且各地市均需要增加PTN設(shè)備，投資較大。

（5）方案五

地市不部署省干PTN設(shè)備，由分公司核心PTN設(shè)備完成二層轉(zhuǎn)三層，利用省干OTN網(wǎng)絡(luò)直連至省公司核心PTN設(shè)備，省中心根據(jù)不同廠家分別建設(shè)PTN L3核心層，分別與同廠家的城域核心L3 PTN采用NNI口對接，如圖7所示。

方案五中，不同廠家分別建設(shè)省中心的PTN核心層，因此完全規(guī)避了不同廠家設(shè)備互聯(lián)的問題，業(yè)務(wù)實現(xiàn)了端到端的開放和調(diào)度，可運維性大為提高。X2流量也無需跨地市調(diào)度。同時，無需在各地市均新增PTN設(shè)備，投資成本較低。其缺點在于，由于需要在省中心根據(jù)不同廠家建設(shè)多個PTN核心層與LTE核心網(wǎng)互聯(lián)，因此對SGW和MME的端口形成了較大的壓力。

綜合分析以上五個方案，方案一、方案二和方案三不建議采用，推薦方案五作為面向LTE核心網(wǎng)集中化的承載網(wǎng)解決方案；在SGW和MME的端口數(shù)量較少的情況下，則考慮采用方案四。

參考文獻：

[1] 王曉義. 基于PTN的城域傳輸網(wǎng)建設(shè)策略探討[J]. 電信技術(shù), 2009(6): 13-16.

[2] 田君. 城域PTN傳輸網(wǎng)的業(yè)務(wù)開放模式分析[J]. 電信技術(shù), 2009(6): 17-19.

[3] 袁野. 杭州移動面向TD-SCDMA及多業(yè)務(wù)的城域傳輸網(wǎng)組網(wǎng)規(guī)劃[J]. 電信技術(shù), 2009(6): 41-44.