承載LTE的省干PTN組網及保護淺析

呂潮波

【摘要】 中國移動LTE網絡建設正規模開展，作為承載網絡的PTN網絡相應從本地網延伸到省干層面，本文對承載LTE的省干PTN網絡組網和保護進行了一些探討。

【關鍵詞】 省干傳輸 長期網絡演進 分組傳送網

伴隨網絡IP化進程，PTN在本地網已經得到規模應用，主要提供2G/3G基站到BSC/RNC的電路匯聚以及少量本地集團客戶專線連接。

中國移動LTE網絡正進行規模建設，考慮投資效益等因素，LTE網絡核心網元SGW/MME等在建網初期將集中設置（一般設置在省會城市），產生LTE基站流量在地市和省會城市之間的需求，也即省干傳輸的需求。該部分流量在省干傳輸層面有多種解決方案，考慮全程全網的維護便利性以及投資效益，通過省干PTN網絡來解決是一種較合理的方式，可以實現從基站至SGW/MME間的全程PTN承載[1]。

本文主要就LTE跟2G/3G網絡對傳輸需求的差異、省干PTN組網方案和省干PTN保護機制這幾個方面進行分析，并提出省干PTN組網的相關建議。

一、LTE網絡與現有2G/3G網絡需求差異

對于現有2G/3G網絡，PTN網絡主要解決本地基站到BSC/RNC的電路匯聚，一般基站側提供FE接口，到核心/匯聚機房提供GE接口（通過VLAN區分不同基站的數據流），物理上是點到多點的組網結構，邏輯上是點到點的電路需求，與本地PTN專線基本一致。BSC/RNC往上屬于核心網范疇，地市出口流量通過IP承載網進行疏導。

LTE網絡流量主要分2塊：X2流量和S1流量。

X2接口是eNodeB之間的接口，主要是用戶在基站間切換時產生的信令以及一部分業務流量，占所有業務流量的比例一般而言不超過3%。該部分流量屬于本地網內流量，由于每個eNodeB跟所有相鄰基站（由于基站的呼吸效應以及網絡的調整，相鄰基站會有所變化）均有X2流量，而傳輸層面對所有相鄰基站建直達電路并不經濟（現有2G/3G網絡只要解決基站到BSC/RNC之間的需求即可），因此在本地網層面必然有3層PTN設備對相鄰基站建X2流量進行路由、疏導。至于是新建L3 PTN核心層還是現有核心層從L2升級到L3，不在本文討論范圍。

S1接口是eNodeB和核心網元SGW/MME間的接口，幾乎所有的業務流量都經過S1接口，由于建網初期處于降低建設成本以及網絡扁平化考慮核心網元SGW/MME會集中設置（一般設置在省會城市），所以S1流量（跟全網流量基本相同）需通過省干PTN網絡進行承載。為網絡的安全性考慮，核心網元SGW/MME考慮組建POOL（初期可能獨立組網），所以eNodeB并不是確定對應某一個核心網元，這也需要PTN網絡具備L3路由功能。

因此，對于PTN組網來說，2G/3G網絡跟LTE網絡的主要區別在于電路需求從點到點的匯聚型需求變成網狀MESH型的需求，PTN網絡需要L3功能進行支持。

二、承載LTE的省干PTN組網方案

考慮現網本地網PTN廠家情況、維護界面、投資等因素，承載LTE的省干PTN組網主要有以下2種方案：

方案一：省干PTN單廠家組網，見圖1。

方案一與目前的SDH組網類似，省干PTN采用單一廠家設備組網，在省中心機房和地市樞紐機房均設置成對的省干PTN設備，設置在地市的省干PTN設備與本地網核心層PTN設備間通過UNI接口互聯。省干PTN網絡是一張獨立的網絡。

方案二：省干PTN多廠家互聯，見圖2。

方案二根據現網本地網PTN設備選用的廠家情況，在省中心機房設置對應廠家的PTN設備，同廠家的省中心PTN和地市核心層PTN設備間通過NNI接口互聯，省中心異廠家的PTN設備間通過UNI口互聯[2]。本地和省干組建了更大范圍的一張PTN網，無法嚴格區分本地網和省干PTN網絡，異廠家間還是相對獨立。

方案對比

承載LTE的兩種省干PTN組網方案各有特點，單廠家方案維護界面清晰，多廠家方案可實現單一廠家范圍內從本地網接入到省中心落地端到端的一體化調度。下面從投資、安全可靠性、維護的難易程度、對本地網現網PTN設備廠家的要求等進行對比分析，如表1：

從上表分析可以看出，采用哪種組網方案跟本地網現網PTN采用的廠家以及組網模式，側重節省投資或可維護性密切相關。如省內有本地網PTN采用的廠家設備不能支持L3功能，或在單一本地網內就有多個廠家的PTN設備，則不宜采用多廠家方案。

三、省干PTN保護機制

在省干PTN采用多廠家方案時（本地網核心層設備NNI接口上聯省中心PTN設備），本質上是在單廠家范圍內組建了一張跨地市的大本地網，該保護機制請參考本地網PTN保護機制相關研究，本文主要討論省干PTN采用單廠家方案時的保護機制。

承載LTE的省干PTN保護機制各廠家基本一致，都是本地網成對PTN設備與省干設置在地市成對PTN設備之間做“口字型”互聯，采用IP FRR保護機制。省干PTN網內采用LSP APS保護鏈路故障，采用VPN FRR保護業務節點故障。與核心網SGW/MME間采用主備路由/主備端口（VRRP）保護方式。若MME支持ECMP，則落地的成對省干PTN設備可實現業務的負載分擔。下面分非負載分擔和負載分擔兩種情況，說明在各種故障情境下，省干PTN網絡的保護機制和業務路徑。

非負載分擔，如圖3所示。

各種故障情境下啟用的保護機制及業務迂回路徑如表2所示：

負載分擔，如圖4所示。

各種故障情境下啟用的保護機制及業務迂回路徑如表3所示：

四、結語

具備L3路由功能的PTN設備才剛開始在傳輸組網中得到應用，中國移動在省干層面也是首次大規模建設PTN網絡，相關的標準和規范還不是非常完善，各廠家的實現方式，包括保護倒換的機制等都不盡相同，尤其是在接入節點到匯聚（L2進L3）這一部分以及L2的雙節點互聯部分。

而承載LTE的省干PTN網絡在故障排查、業務迂回路徑判斷、IP地址規劃等方面需要本地傳輸和省干傳輸維護人員更多的配合，以及與核心網、無線等相關專業更多的協調工作，對網絡維護和管理都提出了更高的要求。

由于各省本地PTN網現網組網方式的差異、采用的設備廠家的不同，以及對于投資和維護界面的權衡，需要綜合考慮相關的因素，才能組建一張合理的省干PTN網絡。