應(yīng)用于世博園區(qū)傳送TD-LTE的MSTP網(wǎng)絡(luò)

田寶生

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司上海分公司 上海 200060）

1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的3GPP接入網(wǎng)UTRAN由Node B和RNC兩層節(jié)點構(gòu)成，但在考慮LTE技術(shù)時，大多數(shù)公司建議將RNC省去，采用由Node B構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，因為這種結(jié)構(gòu)有利于簡化網(wǎng)絡(luò)和減小延遲。如此一來，接入層面形成了只由Node B構(gòu)成的“扁平”E-UTRAN結(jié)構(gòu)；即接入網(wǎng)主要由演進(jìn)型Node B（eNB）和接入網(wǎng)關(guān)（aGW）構(gòu)成。因為aGW包含了SGSN的功能，實際上還是一個SAE（系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)）的邊界節(jié)點；而接入網(wǎng)主要由eNB一層構(gòu)成，LTE的eNB除了具有原來Node B的功能外，還承擔(dān)了原來RNC的大部分功能。E-UTRAN結(jié)構(gòu)包含了若干個eNB，提供了終止于UE的E-UTRA用戶面（PHY/MAC）和控制面（RRC）協(xié)議。eNB之間采用網(wǎng)格（Mesh）方式互連，eNB與aGW之間的接口成為S1接口。

2 世博傳送網(wǎng)概況

2.1 世博TD-LTE網(wǎng)絡(luò)需求概述

2010年4月15日，全球用戶規(guī)模最大的電信運營商中國移動在上海世博園區(qū)內(nèi)開通了全球首個TD-LTE演示網(wǎng)。“天線海寶”之所以能即時 “友善”地與游客互動，正是由于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的支撐：工作人員利用場館內(nèi)的控制臺和具有強大無線承載能力的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，通過全景攝像頭觀看機器人現(xiàn)場情況，教“天線海寶”與現(xiàn)場游客進(jìn)行互動。據(jù)介紹，除了“天線海寶”外，這張數(shù)據(jù)傳輸速率下行可達(dá)100Mbit/s，上行可達(dá)50Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)，還被運用在了世博客渡輪等世博園的各個小細(xì)節(jié)上。

在本屆世博會上，中國移動搭建的TD-LTE演示網(wǎng)覆蓋世博園全園5.28km2，在世博園區(qū)內(nèi)共建有TD-LTE室外站17個，實現(xiàn)了對9個場館的室內(nèi)覆蓋，包括浦東7個場館，浦西2個場館，提供重要場館移動高清實況轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù)。

2.2 世博傳送網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.2.1 世博傳送網(wǎng)業(yè)務(wù)需求分析

世博園區(qū)對傳輸網(wǎng)的建設(shè)需求主要有4類：以2Mbit/s顆粒為主的基站TDM需求；以10Mbit/s、100Mbit/s顆粒為主的WLAN業(yè)務(wù)需求；以IP承載的其他數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求；以TD-LTE為主的下一代網(wǎng)絡(luò)高等級業(yè)務(wù)需求。

2.2.2 世博傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)

結(jié)合世博園區(qū)的建設(shè)特點，選取世博局房納入傳送網(wǎng)骨干網(wǎng)平臺，園區(qū)內(nèi)形成骨干、匯聚、接入三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1所示。在世博園區(qū)內(nèi)選取世博村、龍華東通信局房新建骨干層設(shè)備，納入骨干平臺。選取機房條件好的永久場館和宏基站作為匯聚節(jié)點。其他站點作為傳輸接入點形成園區(qū)內(nèi)“骨干層—匯聚層—接入層”三層結(jié)構(gòu)。

2.2.3 世博傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點

（1）“骨干層—匯聚層—接入層”，三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析：園區(qū)內(nèi)引入骨干節(jié)點，減少跳接數(shù)，提高業(yè)務(wù)上傳的效率。如有大量的過江業(yè)務(wù)需求，可通過骨干層世博村局房和龍華東局房互連，增加電路調(diào)度能力。

（2）“浦東、浦西獨立組網(wǎng)”，地理位置分析：匯聚層包絡(luò)范圍清晰；浦東與浦西業(yè)務(wù)分區(qū)域流向簡便； 節(jié)省過江纖芯資源，世博園區(qū)過江業(yè)務(wù)調(diào)度簡便。

（3）“ 三個相切環(huán)設(shè)備組網(wǎng)”，網(wǎng)絡(luò)能力分析：調(diào)度能力 ：三個環(huán)在三個骨干節(jié)點采用MADM組網(wǎng)，對于環(huán)間的業(yè)務(wù)可以通過對應(yīng)的骨干匯聚點設(shè)備的內(nèi)部交叉調(diào)度實現(xiàn)，不占用骨干平臺資源，網(wǎng)絡(luò)調(diào)度能力強；可拓展性 ：隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，今后在三個骨干點之間可以形成1+1的10Gbit/s直達(dá)鏈路，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓展性好；整體統(tǒng)一性 ：世博園區(qū)作為一個特殊的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，其業(yè)務(wù)存在整體性的特點。這種傳送網(wǎng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)使得三個傳輸匯聚環(huán)可以融合為一個統(tǒng)一的“世博傳送專用環(huán)”。低階交叉能力分析（以浦東為例）：

若浦東轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)為30%～40%，落地業(yè)務(wù)為60%～70%，環(huán)路時隙利用率為50%，雙節(jié)點業(yè)務(wù)負(fù)荷分擔(dān)，單節(jié)點轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)為50%，單節(jié)點落地業(yè)務(wù)最大為60%。

圖1 世博傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

則浦東低階最大需求＝2×4×5Gbit/s×50%× （30%～40%）×50%＋2×4×5G×50%×（60%～70%）×60% ＋ 2×2×4×5G×50% ×（60% ～ 70%）×60%＝25.6～28.2Gbit/s

結(jié)論：在浦東節(jié)點對所有業(yè)務(wù)采用低階交叉處理時，低階交叉最大需求為25.6～28.2Gbit/s之間。浦東節(jié)點低階交叉能力為40Gbit/s，高階交叉能力為720Gbit/s（不包含低階交叉），能滿足需求。

3 承載TD-LTE的傳送方式

3.1 世博TD-LTE的需求及傳送架構(gòu)

世博園區(qū)共有17個宏基站和9個室內(nèi)覆蓋站點的LTE需求，共計26個站點，均通過傳統(tǒng)的MSTP網(wǎng)絡(luò)傳送。此26個站點在世博傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)層次上看，大多屬于匯聚點或接入點，每個站點都配有多業(yè)務(wù)傳送平臺設(shè)備，即MSTP設(shè)備，即可承載2G、3G話音業(yè)務(wù)，也可承載大、小顆粒的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。站點的eNB通過MSTP設(shè)備進(jìn)入傳輸網(wǎng)絡(luò)，世博所接入的SAE則展現(xiàn)為金橋局房的CE設(shè)備，進(jìn)而傳輸網(wǎng)將26個站點的業(yè)務(wù)均傳送到金橋局房的MSTP骨干層設(shè)備，再通過與之連接的CE進(jìn)入核心網(wǎng)。從保護(hù)方式來看，接入層傳輸不做保護(hù)，骨干層傳輸設(shè)備作主備端口保護(hù)，兩臺CE之間做VRRP路由保護(hù)。

世博園區(qū)9個室內(nèi)覆蓋站點的總帶寬達(dá)到2.4Gbit/s，平均每個站點270Mbit/s；17個宏站的總帶寬達(dá)到3.8Gbit/s，平均每站點230Mbit/s。對此，傳送網(wǎng)采用GE的接口方式進(jìn)行接入，在帶寬需求方面，世博傳輸網(wǎng)三個10Gbit/s匯聚環(huán)，除了承載2G、3G話音業(yè)務(wù)，同時要完全滿足了LTE業(yè)務(wù)的傳送。

3.2 室內(nèi)覆蓋傳送方式

世博園區(qū)室內(nèi)覆蓋站點，每個eNB站點設(shè)置一個VLAN，打好VLAN信息的數(shù)據(jù)包通過光纖直連的方式連接至最近的MSTP設(shè)備，傳輸設(shè)備也需要設(shè)置VLAN信息，并且需要保證與eNB設(shè)置的VLAN相同；LTE數(shù)據(jù)包通過傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù)板卡單元，嵌入相應(yīng)的VCTrunck進(jìn)入傳輸網(wǎng)絡(luò)，并傳送到骨干層傳輸設(shè)備，再通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)板卡單元，進(jìn)行鏈路聚合、解除VLAN等動作，將處理好的數(shù)據(jù)分組分別從兩個物理端口傳至兩臺CE，兩個端口之間采用主備靜態(tài)LAG聚合形態(tài)，即主用端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，備用端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，當(dāng)主用端口故障，才將業(yè)務(wù)倒換到備用端口傳送。

世博園區(qū)室內(nèi)覆蓋站點傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳送方式均采用EPL（以太網(wǎng)私有專線）方式，即點到點透傳；如圖2所示。但現(xiàn)有MSTP設(shè)備本身的數(shù)據(jù)板卡存在一定限制條件，即VC-Trunck數(shù)量，世博園區(qū)采用數(shù)據(jù)板卡的上限為16個VC-Trunck；可室內(nèi)覆蓋站點僅有9個因此，完全可以通過此方式解決。

3.3 宏基站傳送方式

圖2 世博室內(nèi)覆蓋TD-LTE傳送模式

圖3 世博宏站TD-LTE傳送模式

世博園區(qū)宏基站，每個eNB站點的LTE業(yè)務(wù)的傳送方式與室內(nèi)覆蓋完全一致，但是在傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部存在限制，即VC-Trunck數(shù)量上限為16，但宏基站數(shù)量已達(dá)到17個，因為在EPL的方式下，每個VC-Trunck封裝一個VLAN信息，所以宏基站的傳送不可采取EPL的方式。世博宏站TD-LTE傳送模式如圖3所示。

世博園區(qū)宏基站傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳送方式可采用EVPL（以太網(wǎng)虛擬私有專線）方式，即在VLAN標(biāo)簽或者VC-Trunck不夠的情況可以使用，可以將17個宏站的其中的兩個站點配置相同的VLAN信息，傳輸網(wǎng)內(nèi)部傳送時共享同一個VC-Trunck，由此解決了VC-Trunck不足的界限。

但是，接入端和核心側(cè)VLAN信息重疊，無法識別將成為問題。此時，引出了MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）技術(shù)來解決此問題。可以采用二層MPLS技術(shù)即MartinioE方式，和圖4幀格式中的Tunnel Lable不同，用來識別相同VLAN信息的不同站點。

圖4 二層MPLS幀格式

4 面向LTE承載傳送網(wǎng)的演進(jìn)

隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，人們的信息化需求將不斷加大，由此而產(chǎn)生的多元化要求以及帶寬增長將顯得日趨明顯。而傳輸網(wǎng)絡(luò)作為所有業(yè)務(wù)的底層傳送，擔(dān)當(dāng)著十分重要的角色，但是業(yè)務(wù)的承載將隨著網(wǎng)絡(luò)IP的進(jìn)程不斷更新。

隨之而產(chǎn)生的PTN、OTN將逐步取代傳統(tǒng)的MSTP網(wǎng)絡(luò)，形成一種承載與傳送相分離的模式，對于TDLTE的承載可由PTN解決，傳送任務(wù)則交給帶寬更為寬廣的OTN解決。進(jìn)而全面完成了語音、數(shù)據(jù)、高帶寬等多種業(yè)務(wù)的承載與傳送。

[1]百度百科 http://baike.baidu.com/view/1084057.htm?fr=ala0_1

[2]中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng) http://www.cnii.com.cn/index/index.htm

[3]中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng) http://www.ce.cn/

[4]上海移動. 世博園區(qū)傳送網(wǎng)可行性研究報告

[5]上海移動. 世博園區(qū)TD-LTE傳輸解決方案