基于IPRAN直連EPC MR的LTE業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究

劉倩

摘要：近年來移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)持續(xù)快速發(fā)展，各種流量經(jīng)營業(yè)務(wù)層出不窮，給LTE業(yè)務(wù)相關(guān)承載網(wǎng)絡(luò)帶來了巨大沖擊，傳統(tǒng)承載網(wǎng)絡(luò)多級路由匯聚架構(gòu)，骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)、移網(wǎng)本地綜合CE承載網(wǎng)、地市IPRAN分組承載網(wǎng)分域分層進行業(yè)務(wù)承載，直接導(dǎo)致相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源重復(fù)投資、實施周期拉長等主要問題。本文主要針對LTE移動回傳業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化進行研究，通過非EPC城市IPRAN核心直連EPCMR進行4G移動回傳業(yè)務(wù)的疏通，達到降低網(wǎng)絡(luò)時延和流量迂回，網(wǎng)絡(luò)扁平化演進的目的，進而提升用戶業(yè)務(wù)感知。

關(guān)鍵詞：IPRAN;EPC MR;LTE 4G移動回傳;承載網(wǎng)

0 引言

隨著LTE業(yè)務(wù)流量的爆發(fā)式增長，其相關(guān)承載網(wǎng)絡(luò)受到了巨大沖擊，需要大規(guī)模進行擴容替換升級改造。為了提升流量轉(zhuǎn)發(fā)效率，節(jié)省投資，進一步網(wǎng)絡(luò)扁平化，對目前LTE業(yè)務(wù)承載網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、設(shè)備能力、中繼鏈路、業(yè)務(wù)需求進行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中存在端到端層級多、本地層面設(shè)備重疊嚴(yán)重、業(yè)務(wù)流量迂回等問題。通過對某省各地市LTE業(yè)務(wù)IP承載現(xiàn)狀研究，發(fā)現(xiàn)LTE業(yè)務(wù)的核心網(wǎng)EPC只在省會城市設(shè)置，4G移動回傳業(yè)務(wù)在省內(nèi)疏通，EPC城市4G用戶接入eNodeB后通過本地IPRAN承載直接上聯(lián)所在城市EPCMR設(shè)備訪問移網(wǎng)核心網(wǎng)，非EPC城市4G用戶接入eNodeB上本地IPRAN承載后需要通過該地市骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)的接入設(shè)備AR繞轉(zhuǎn)至EPC城市AR后再接入EPC城市MR訪問移網(wǎng)核心網(wǎng)?；诋?dāng)前網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀提出將非EPC城市IPRAN網(wǎng)絡(luò)通過IPRAN核心設(shè)備直連EPC城市核心網(wǎng)的MR設(shè)備，4G回傳業(yè)務(wù)不再經(jīng)過骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)繞轉(zhuǎn)。

1 LTE業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

1.1 分層承載

LTE移動業(yè)務(wù)目前由三張網(wǎng)絡(luò)做承載，分別是骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)、移動本地業(yè)務(wù)承載網(wǎng)、IPRAN本地承載網(wǎng)。如圖1所示，骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)全國一張網(wǎng)，分核心層、匯聚層、接入層三層架構(gòu);移動本地業(yè)務(wù)承載網(wǎng)每地市存在核心網(wǎng)、無線網(wǎng)、增值業(yè)務(wù)網(wǎng)多張網(wǎng)絡(luò)，分接入和匯聚兩層架構(gòu);IPRAN本地承載網(wǎng)每地市一張，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)類似骨干承載網(wǎng)。當(dāng)前業(yè)務(wù)承載端到端層級多，應(yīng)設(shè)法簡化網(wǎng)絡(luò)層級，提高業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)能力。

1.2 分域管理

骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)、移動本地業(yè)務(wù)承載網(wǎng)、IPRAN本地承載網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被劃分在不同的自治域內(nèi)管理。如圖2所示，骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)全國設(shè)置為一個統(tǒng)一的自治域，分配共有的自治域號;移動本地業(yè)務(wù)承載網(wǎng)每本地一個或多個自治域設(shè)置，分配私有的自治域號;IPRAN本地承載網(wǎng)每本地匯聚核心1個自治域，分配私有的自治域號。不同自治域之間通過EBGP協(xié)議實現(xiàn)對接，存在端到端業(yè)務(wù)流多自治域多跳，業(yè)務(wù)承載效率較低的問題。

1.3 LTE移動業(yè)務(wù)承載現(xiàn)狀

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)ESP即演進的分組系統(tǒng)大致可以分為三部分：UE側(cè)、無線承載側(cè)和核心網(wǎng)側(cè)。UE側(cè)即4G用戶接入側(cè);無線承載側(cè)包含增強型基站eNodeB、IPRAN本地承載、移網(wǎng)本地承載、骨干承載等IP承載;核心網(wǎng)側(cè)由各種功能的核心網(wǎng)設(shè)備如MME、SGW、PGW等組成?，F(xiàn)網(wǎng)4GLTE業(yè)務(wù)的核心網(wǎng)都是分省設(shè)置的，只在省會城市部署EPC。如圖3所示，地市2G/3G業(yè)務(wù)流需在本地市通過基站接入后流經(jīng)IPRAN本地承載網(wǎng)、移網(wǎng)本地承載網(wǎng)，然后通過骨干移動承載網(wǎng)繞轉(zhuǎn)至省會城市后訪問2/3G核心網(wǎng);4G業(yè)務(wù)流有別于2G/3G，終端在發(fā)起業(yè)務(wù)請求后，由本地IPRAN承載直接接入骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)本地AR設(shè)備繞轉(zhuǎn)至省會AR后接入EPCMR;省會用戶直接通過本地IPRAN與所屬EPCCE網(wǎng)絡(luò)直連完成4G基站回傳業(yè)務(wù)的承載與疏通。由此可見，地市用戶訪問核心網(wǎng)時端到端流量要流經(jīng)4個自治域，每個自治域至少2層架構(gòu)，最多達到10跳（UTN3層3跳+本地CE2層2跳+B網(wǎng)骨干2層3跳+本地CE2層2跳），如果是漫游用戶會更甚之。

2 LTE業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

當(dāng)前LTE業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)存在多級路由匯聚、端到端業(yè)務(wù)流多自治域多跳、IPRAN核心、地市AR、本地CE背靠背資源浪費等諸多問題。為滿足高速增長的業(yè)務(wù)承載需求，高效快速的形成網(wǎng)絡(luò)能力，對省內(nèi)LTE業(yè)務(wù)承載實現(xiàn)進行優(yōu)化方案研究，主要討論大流量的4G基站回傳業(yè)務(wù)的疏通，針對未來全新的綜合承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該方案只是一個過渡期的解決方案，基于此再向目標(biāo)架構(gòu)演進。

2.1 IPRAN直連EPC MR的總體要求

IPRAN承載網(wǎng)目前主要承載的業(yè)務(wù)類型有4G基站回傳業(yè)務(wù)、LTE基站管理、與兄弟運營商互聯(lián)互通4G業(yè)務(wù)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)NB—IOT，其中4G基站回傳業(yè)務(wù)流量占比最高。承載優(yōu)化時，可將非EPC城市的IPRAN核心設(shè)備直連EPC城市MR主要用于大流量4G基站回傳業(yè)務(wù)的承載疏通，達到降低網(wǎng)絡(luò)時延和流量迂回，簡化網(wǎng)絡(luò)層級，降低相關(guān)背靠背承載設(shè)備擴容成本的目的。對其他業(yè)務(wù)保持原有承載方式暫不調(diào)整。

2.2 IPRAN直連EPC MR的目標(biāo)和具體操作

2.2.1 IPRAN直連EPC MR的目標(biāo)IPRAN直連EPC MR的總體目標(biāo)：非EPC城市本地IPRAN通過省內(nèi)波分傳輸與EPC所在城市MR直連完成4G基站回傳業(yè)務(wù)的承載疏通。

2.2.2 直連后的業(yè)務(wù)承載與路由組織

非EPC城市IPRAN本地承載網(wǎng)可能存在多個廠家的多張網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)在本地進行匯聚后通過一對IPRAN核心設(shè)備與EPC城市MR做直連。在該直連鏈路上只承載4G基站回傳業(yè)務(wù)，其他基站管理、共享站、NB—IOT業(yè)務(wù)仍保持原有承載方式。

由于IPRAN本地承載網(wǎng)和EPCMR所在的移網(wǎng)本地承載網(wǎng)被劃分為不同的自治域，所以4G基站回傳業(yè)務(wù)流存在跨域疏通的問題，建議采用ASBR間VRF—to—VRF直連的Option A方式進行vpnv4路由傳遞，實現(xiàn)精確的路由控制。

2.2.3 直連中繼鏈路設(shè)置及對傳輸要求

目前非EPC城市IPRAN上聯(lián)骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)中繼鏈路均為N*10GE，實現(xiàn)直連EPC MR后將擴容至100GE以滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長。兼顧網(wǎng)絡(luò)輕載原則，中繼鏈路負(fù)荷方面，正常情況下鏈路忙時平均利用率不高于50%，單鏈路或單點故障時鏈路忙時平均利用率不高于70%。

在承載網(wǎng)絡(luò)傳輸路由優(yōu)化時，應(yīng)考慮同方向不同局向間的保護切換、同局向聚合鏈路的保護切換、省內(nèi)長途波分線路切換、波導(dǎo)誤碼等業(yè)務(wù)場景的驗證測試，確保安全可靠高效承載。同時，IPRAN直連EPC MR鏈路上應(yīng)設(shè)置保護時延，避免底層波分傳輸網(wǎng)絡(luò)快速保護時造成IP網(wǎng)絡(luò)路由震蕩。

2.2.4 EPC MR側(cè)設(shè)備支撐

現(xiàn)有LTE業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，EPC城市MR只接入該城市IPRAN本地傳輸網(wǎng)，當(dāng)非EPC城市IPRAN實現(xiàn)直連后，EPC城市MR設(shè)備需要升級承載能力以滿足業(yè)務(wù)接入需求。對于現(xiàn)有槽位無法滿足多地市IPARN直連的情況，可考慮將4G基站回傳流量較大的地市優(yōu)先直連，其他地市仍保留目前骨干承載網(wǎng)的接入方式，進而減輕骨干承載壓力。

2.3 IPRAN直連EPC MR優(yōu)化承載實施

省內(nèi)非EPC地市原有4G基站回傳業(yè)務(wù)流是通過IPRAN上聯(lián)本地骨干承載網(wǎng)AR然后繞轉(zhuǎn)至EPC城市后訪問核心網(wǎng)。如圖4所示，非EPC城市IPRAN與核心網(wǎng)的連接可以根據(jù)業(yè)務(wù)流量按地市逐步從上聯(lián)骨干承載網(wǎng)更改為IPRAN核心設(shè)備與EPC MR直連的方式。當(dāng)前4G回傳業(yè)務(wù)通過省干10G/40GWDM/OTN省內(nèi)長途傳輸網(wǎng)上聯(lián)骨干承載網(wǎng)，優(yōu)化調(diào)整后，4G回傳業(yè)務(wù)將通過本地IPRAN核心設(shè)備走省內(nèi)100GOTN系統(tǒng)直連EPCMR。并通過MPLS VPN跨域OptionA的方式與MR實現(xiàn)EBGP對接。

網(wǎng)絡(luò)承載優(yōu)化前，大流量的4G基站回傳業(yè)務(wù)需要流經(jīng)IPRAN本地承載網(wǎng)、骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)、EPC所在地市移動業(yè)務(wù)本地承載網(wǎng)后實現(xiàn)訪問核心網(wǎng)的需求，橫跨3個自治域，每個自治域至少2層架構(gòu)，歷經(jīng)3自治域5跳，路由匯聚繁雜，背靠背端口資源浪費嚴(yán)重，流量在各個域內(nèi)迂回傳輸，網(wǎng)絡(luò)時延較高。

優(yōu)化后，非EPC城市IPRAN核心設(shè)備均直連省會EPC MR用于疏通4G基站回傳業(yè)務(wù)，由原先3自治域5跳精減至2自治域2跳，端到端層級減少，大大節(jié)約了背靠背端口資源，同時達到降低時延、簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、降低骨干移動業(yè)務(wù)承載網(wǎng)擴容成本的目的。

3 結(jié)論

本文通過對省內(nèi)EPC地市及非EPC地市LTE業(yè)務(wù)IP承載網(wǎng)現(xiàn)狀的研究，提出將非EPC地市IPRAN核心直連EPCMR用于疏通大流量的4G基站回傳業(yè)務(wù)。通過對當(dāng)前承載網(wǎng)路分層、分域的優(yōu)化，解決了非EPC地市端到端流量在多個自治域內(nèi)繞轉(zhuǎn)、多級路由匯聚以及背靠背資源嚴(yán)重浪費的問題，提高了4G基站回傳流量的疏通效率，降低了承載網(wǎng)絡(luò)相關(guān)設(shè)備的重復(fù)投資，快速形成網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的支撐能力。承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足扁平化要求，簡化網(wǎng)絡(luò)層級、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以努力打造極簡網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)。該方案只是過渡階段的解決方案，以此為基礎(chǔ)，未來將向融合型的承載網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)架構(gòu)演進。

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