LTE移動回傳網(wǎng)絡(luò)的核心層鏈路擴(kuò)容方案

中興通訊 | 溫建中 楊大剛

盡管LTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用尚未全面開展，但LTE網(wǎng)絡(luò)的高帶寬需求給移動回傳網(wǎng)絡(luò)帶來的沖擊是必然的，各運營商和廠家應(yīng)當(dāng)提前考慮PTN移動回傳網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容建設(shè)，為LTE網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展掃清障礙。

LTE網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，對移動回傳網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和帶寬能力提出了更高的要求。在3G時代，移動回傳網(wǎng)經(jīng)歷了從MSTP到PTN網(wǎng)絡(luò)的變革，而在LTE的測試驗證階段，移動回傳PTN網(wǎng)絡(luò)又經(jīng)歷了從L2VPN向L3VPN承載技術(shù)的演進(jìn)，形成了接入?yún)R聚層采用L2VPN，核心層采用L3VPN的移動回傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。該架構(gòu)在滿足LTE移動回傳業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度和時延性能要求方面沒有任何問題，但在隨著LTE業(yè)務(wù)量的快速增長，其核心層L3VPN網(wǎng)絡(luò)如何實現(xiàn)擴(kuò)容，是需要深入考慮的問題。

核心層L3VPN鏈路擴(kuò)容方案

在上述LTE移動回傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，核心層的L3VPN網(wǎng)絡(luò)PE節(jié)點包括L2L3業(yè)務(wù)橋接節(jié)點和L3業(yè)務(wù)落地節(jié)點，其中L2L3橋接節(jié)點負(fù)責(zé)終結(jié)來自接入?yún)R聚層的L2VPN業(yè)務(wù)，將業(yè)務(wù)接入到L3VPN網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，或?qū)3VPN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，通過接入?yún)R聚層的L2VPN網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絃TE基站。如圖1所示。

在圖1的L3VPN網(wǎng)絡(luò)中，每個L2L3業(yè)務(wù)橋接節(jié)點的VRF路由表都有一條目標(biāo)地址為EPC的路由條目，其下一跳為L3業(yè)務(wù)落地節(jié)點，其下一跳出接口為兩個節(jié)點之間的MPLS/MPLS-TP LSP。隨著LTE業(yè)務(wù)帶寬的增長，必須考慮在L3VPN網(wǎng)絡(luò)中采用多鏈路的擴(kuò)容方案。

方案1：基于現(xiàn)有技術(shù)的多鏈路擴(kuò)容

當(dāng)前可以通過多鏈路疊加方式擴(kuò)展帶寬的技術(shù)有LAG、ML-PPP和ECMP，這三種技術(shù)分別屬于OSI模型中的L1、L2和L3層技術(shù)，由于在當(dāng)前移動回傳網(wǎng)絡(luò)中，并未采用PPP鏈路，因此，ML-PPP技術(shù)在該應(yīng)用場景下并不適用，本文主要討論LAG和ECMP兩種方案。

LAG（Link Aggregation Group，鏈路聚合組）是指將—組相同速率的物理以太網(wǎng)接口捆綁在一起作為一個邏輯接口（鏈路聚合組）來增加帶寬，并提供鏈路保護(hù)的一種方法。采用LAG技術(shù)后，盡管從物理拓?fù)渖蟻砜矗琇3VPN的PE節(jié)點之間有多條物理鏈路，但在邏輯上，PE節(jié)點只看到一條鏈路，該鏈路的帶寬是多條物理鏈路的帶寬之和，L3VPN的LSP創(chuàng)建于該邏輯鏈路之上，L3VPN各PE節(jié)點上的VRF路由表與單鏈路場景下完全相同。如圖2。

從運營維護(hù)的角度看，采用LAG技術(shù)的方案配置簡單，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)清晰，但該方案存在以下幾個問題：

● LAG組采用負(fù)荷分擔(dān)方式承載業(yè)務(wù)，其采用的hash算法非常關(guān)鍵，如果hash算法不合適，會使得各鏈路的負(fù)載不均衡，極端的情況下，甚至?xí)霈F(xiàn)某條鏈路擁塞，而其它鏈路輕載的現(xiàn)象；

● LAG組中某鏈路出現(xiàn)故障時，需要將該鏈路的流量重新hash到其它鏈路，這一過程所需的時間較長，無法達(dá)到電信級的保護(hù)倒換要求；

● 在邏輯鏈路上創(chuàng)建的LSP，其業(yè)務(wù)報文在hash計算后分擔(dān)到多條鏈路，而其OAM報文也分擔(dān)到其中一條鏈路，OAM報文和部分業(yè)務(wù)報文是不同路徑的，會造成OAM檢測結(jié)果與實際業(yè)務(wù)情況有偏差；

● 在部署L3VPN保護(hù)時，需要考慮LAG保護(hù)，LSP保護(hù)和L3VPN FRR保護(hù)等多種保護(hù)的疊加處理。

采用ECMP（Equal-Cost Multi-path Routing，等價多路徑）協(xié)議可以針對一個目標(biāo)地址同時使用多條鏈路，并采用負(fù)荷分擔(dān)的方式使用這些鏈路來轉(zhuǎn)發(fā)報文，從而達(dá)到增加傳輸帶寬和實現(xiàn)路徑保護(hù)的目的。

在L3VPN網(wǎng)絡(luò)中采用ECMP技術(shù)，可以解決LSP業(yè)務(wù)報文和OAM不同路徑的問題，而且部署ECMP之后，不需要再配置L3VPN FRR保護(hù)，僅需考慮與LSP保護(hù)的疊加處理，相對LAG方案在保護(hù)處理上更精簡。

但ECMP方案同樣存在LAG方案類似的hash算法問題，同時，在采用hash算法的情況下，某個LTE基站的業(yè)務(wù)報文具體走的是哪條路徑是不可預(yù)知的（由hash算法決定），這會給網(wǎng)絡(luò)故障定位帶來一定的困難。

由上可知，采用LAG/ECMP的多鏈路擴(kuò)容方案都或多或少存在一些缺點，但在不采用LAG/ECMP技術(shù)的情況下，某個L3VPN的VRF路由表中指向某個目的地址的路由條目只能有一條，其下一跳出接口也只能有一個，為突破該限制，可以考慮采用多個目的地址，或者多個VPN(每個VPN有不同的VRF路由表)的方案。

方案2：基于EPC地址劃分多鏈路

如果EPC有多個IP地址，在L3VPN網(wǎng)絡(luò)PE節(jié)點的VRF路由表中就會有多個路由條目，此時可以讓每個路由條目分別采用不同的下一跳出口，分別使用不同的鏈路進(jìn)行報文轉(zhuǎn)發(fā)，達(dá)到不使用LAG/ECMP技術(shù)，也能夠?qū)TE業(yè)務(wù)分擔(dān)到多條鏈路的目的。

該方案要求無線核心網(wǎng)EPC設(shè)備提供多個業(yè)務(wù)地址（根據(jù)目前EPC設(shè)備的能力，這不難實現(xiàn)），每個業(yè)務(wù)地址對應(yīng)若干LTE基站，每個業(yè)務(wù)地址對應(yīng)的LTE基站帶寬之和不超過L3VPN網(wǎng)絡(luò)中的單條鏈路物理帶寬，此時需要在L3VPN PE節(jié)點之間多條鏈路上創(chuàng)建多條LSP，在L2L3業(yè)務(wù)橋接節(jié)點VRF路由表中配置多條指向EPC的路由，不同的EPC業(yè)務(wù)地址對應(yīng)不同的下一跳出口。如圖3。

該方案相當(dāng)于將大容量的EPC拆分為多個邏輯EPC，對每個邏輯EPC，在PTN網(wǎng)絡(luò)中采用單鏈路的L3VPN承載方案，方案架構(gòu)清晰，易于實施，可以避免前述LAG/ECMP方案存在的各種問題，但LTE無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬規(guī)劃和移動回傳網(wǎng)絡(luò)的帶寬規(guī)劃存在較強(qiáng)的耦合關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和規(guī)劃較為復(fù)雜。

方案3：VRF聚合組

另外一種思路，是在移動回傳網(wǎng)絡(luò)的核心層創(chuàng)建多個VPN，每個VPN對應(yīng)于核心層的一條鏈路，每個VPN都有一張獨立的VRF路由表，每張VRF路由表都有一條指向EPC的路由條目并分別使用不同的鏈路作為下一跳出口，每個VPN接入的LTE基站的帶寬之和不超過該VPN對應(yīng)的核心層鏈路帶寬，通過分離的VRF路由表，達(dá)到將業(yè)務(wù)分擔(dān)到多條鏈路的目的。

該方案在進(jìn)行業(yè)務(wù)的多鏈路分擔(dān)時，只需要在L3VPN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行LTE基站與VPN歸屬關(guān)系的劃分，不涉及移動回傳網(wǎng)絡(luò)與LTE無線網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)調(diào)規(guī)劃，但在VPN組的配置和管理上相對復(fù)雜，需要通過網(wǎng)管工具等提供便捷的配置管理手段。