PTN承載網絡的規劃及性能提升探討

中國移動廣東有限公司規劃技術部 | 李學敏

互聯網技術的發展和移動智能終端的普及，促使消費者希望能在移動設備上也享受到和家庭寬帶一樣的高帶寬無線網絡服務。為了給消費者提供更高質量、更大帶寬和不限時間、地點的極速體驗，并且在未來的市場競爭中保持優勢，中國移動開始從TD-SCDMA向TD-LTE（以下簡稱LTE）演進。

然而，LTE時代網絡的承載模式和網絡規模相對于GSM/TD-SCDMA時代都發生了巨大變化。LTE采用分布式網絡架構，進一步扁平化。業務流向由以前的單點對單點模式，向多點對多點模式（包括S1和X2流量）演進。由于LTE時代的無線網絡對帶寬、接口、時延、QoS、安全性、運維管理等均有更高的需求，如何構建一張高效的承載網絡，實現GSM/TDSCDMA/LTE統一承載，降低CAPEX和OPEX，成為LTE承載網建設最關鍵的問題。

為了解決以上問題，在PTN網絡核心層引入靜態L3 VPN技術，同時為了滿足網絡的健壯性及安全性，還需要部署豐富的保護功能，如PW FPS、LSP APS、VRRP、BFD for StaticRoute等。由此在整個LTE部署中，PTN承載網絡的前期規劃，包括網絡架構、帶寬需求、安全性等多方面就顯得尤為重要。

本文重點論述了在LTE時代移動承載網的前期規劃原則，并對當前PTN作為移動承載網如何實現性能提升的問題進行探討。

圖1 異廠家互通網絡結構

PTN承載網絡規劃

1.LTE承載網端到端架構

在整體網絡架構上根據全省核心網機房部署情況，分為是否有SGW和MME，或者只有其一的情況。各地市的X2流量，在各自區域內的L3 VPN或是L2設備上進行交換轉發；S1流量在地市有SGW和MME情況下，通過本地L3 VPN在本地核心網設備落地交換；沒有SGW和MME的地市，則通過骨干網進行業務調度，落地到擁有SGW和MME的地市。同廠家情況下：各地市內網絡架構按照L2+L3VPN的方式進行部署；異廠家情況下：考慮到S1流量互不相通，只存在X2流量的跨區域轉發，因此在核心層直接對接SGW，并在L3VPN內，通過UNI接口進行對接，使用跨板LAG保護（如圖1）。

2.LTE帶寬規劃

LTE網絡在數據帶寬需求上與GSM/TDSCDMA有很大區別，高帶寬是其顯著地特點。

峰值帶寬：依據無線空口最大速率（影響因素包括但不限于頻譜資源、編碼方式、MIMO等），當前無線LTE給出的每基站峰值帶寬為450M；

平均帶寬：依據無線經驗值，平均帶寬=峰值帶寬/3；

收斂比：依據當前TD-SCDMA/HSPA數據業務經驗值，收斂比為1:2或1:3；

流量規劃原則：單頻段基站按照120M、雙頻段基站按照300M的流量進行帶寬規劃；接入環不需要考慮收斂比，按照接入環所帶站點數進規劃。

3.LTE數據規劃

按照現有組網方案，考慮LTE基站大規模部署，及后續擴容的需求，采用基站（圖2）。

● 基站IP地址分配，采用私有地址段，如10.XX.XX.XX；

● 通常大城市以15000個基站數為基準，估算IP地址資源需求；

● 統一管理PTN L3網絡IP地址規劃，保證基站IP地址在全網的唯一性，便于統一管理，以及便于后續擴容需求，建議采用表1位段規劃IP地址。

表1 位段規劃IP地址

需要說明：

1.后16位IP地址用于基站地址及L3的VLAN子接口地址；

2.10 位子網號，當前每個子網采用下掛16個基站的規劃原則；

3.6 位基站號（26位掩碼），并預留擴容能力，扣除L3的VLAN子接口IP地址需求，每個網段共有61個IP地址可以使用。

通常L2進L3端口采用10GE端口，按照每一個網段下掛16個基站，每個基站120M，采用1:3收斂來計算，每個10GE端口最多不超過16個網段：(10G×3)/(120M×16)=16?？紤]到未來擴容需求，建議單端口不超過12個網段。

4.LTE 端到端保護規劃

在LTE部署中，為提升承載可靠性，PTN承載網需提供端到端的保護策略（如圖2所示）：

● 在接入層到核心層L3VPN入節點，采用二層業務配置，采用PW FPS+VRRP保護；

● L3VPN核心設備到SGW/MME設備采用VRRP或靜態路由（均勻負載分擔）保護；

● L3VPN內部采用VPN FRR保護。

5.LTE 時鐘規劃

中國移動的TD-SCDMA、LTE都存在對時間同步的需求，目前只有GPS或者IEEE 1588V2可以滿足要求。但GPS存在安裝難、維護難、成本高特點，如果全網采用GPS則意味著投資的上升，而且地下及室內基站幾乎使用不了GPS，基站的頻率和時間同步需要承載網來傳遞，此時IEEE 1588 V2是必須的。

中國移動可以同時使用GPS和1588V2地面同步技術，或使用1588V2技術在GPS失效時提供同步保護方案，保障電信基礎設施的安全性。

為了保證PTN網絡承載1588V2的精度和可靠性，建議全網PTN設備均支持1588V2功能，并進行端到端部署。

PTN性能提升

PTN作為LTE時代的承載網，與GSM/TDSCDMA時代的組網方案上有著明顯的差異，從而帶來了新的業務配置模型，L3 VPN和各種保護方式，對PTN業務配置效率、可部署性、可維護性帶來了新的挑戰。下文將從幾個方面來優化業務配置模型，提升PTN網絡性能。

1.端到端拉通L2/L3業務配置

LTE時代，承載網業務配置不再是簡單的點到點的匯聚模型，而是多點到多點的網狀模型，業務配置更為復雜。L3 VPN的引入，使得整個PTN端到端配置需要分為L2和L3兩個部分。在后續業務模型優化上，需要采用上層網管逐步優化配置界面、步驟與流程，拉通整個L2/L3業務端到端配置，使得PTN端到端的業務配置更加便利和高效。

2.保護配置統一化，管理界面統一化

由于LTE方案中，PTN承載部分部署了多種保護方式，保護配置統一化將使得整個配置更加清晰便捷。OAM配置在統一界面中進行，提升容錯性，減少由于多段、多點配置導致的人為數據配置錯誤。

管理界面圖形化、統一化也為性能提升帶來便利。基于統一化的保護管理界面，能夠提供端到端的業務保護狀態查詢與操作，使后續維護工作更加方便快捷，能夠有效的支撐業務故障快速定位與排除，大幅提升網絡故障處理效率。

3.業務故障檢測功能準確，豐富

LTE部署方案中，PTN承載網使用的是靜態L3 VPN，相比于GSM/TD-SCDMA時代的業務模型更為復雜，故障定位難度也相應增加。在1731協議全網切換后，基于OAM的多種管理報文為PTN網絡監控提供了更為豐富的故障告警與提示信息，加強了PTN網絡故障定位能力和手段，實現了L2到L3的端到端一鍵式快速故障定位，提升了整個PTN承載網絡的安全性和可維護性。

綜述

隨著LTE部署進程的加快，作為承載網的PTN網絡也在面臨相當多的困難，但隨著產業鏈的完善，應用的深化，PTN網絡必將與時俱進，在網絡規劃、安全性、易部署與維護等方面繼續深入探討與優化，使PTN網絡更加強有力地推動LTE網絡展現出勃勃生機之勢。

圖2 LTE 端到端保護規劃