应用于世博园区传送TD-LTE的MSTP网络

2010-03-22田宝生

电信工程技术与标准化 2010年11期

田宝生

（中国移动通信集团设计院有限公司上海分公司上海 200060）

1 网络结构

传统的3GPP接入网UTRAN由Node B和RNC两层节点构成，但在考虑LTE技术时，大多数公司建议将RNC省去，采用由Node B构成的单层结构，因为这种结构有利于简化网络和减小延迟。如此一来，接入层面形成了只由Node B构成的“扁平”E-UTRAN结构；即接入网主要由演进型Node B（eNB）和接入网关（aGW）构成。因为aGW包含了SGSN的功能，实际上还是一个SAE（系统架构演进）的边界节点；而接入网主要由eNB一层构成，LTE的eNB除了具有原来Node B的功能外，还承担了原来RNC的大部分功能。E-UTRAN结构包含了若干个eNB，提供了终止于UE的E-UTRA用户面（PHY/MAC）和控制面（RRC）协议。eNB之间采用网格（Mesh）方式互连，eNB与aGW之间的接口成为S1接口。

2 世博传送网概况

2.1 世博TD-LTE网络需求概述

2010年4月15日，全球用户规模最大的电信运营商中国移动在上海世博园区内开通了全球首个TD-LTE演示网。“天线海宝”之所以能即时 “友善”地与游客互动，正是由于TD-LTE网络的支撑：工作人员利用场馆内的控制台和具有强大无线承载能力的TD-LTE网络，通过全景摄像头观看机器人现场情况，教“天线海宝”与现场游客进行互动。据介绍，除了“天线海宝”外，这张数据传输速率下行可达100Mbit/s，上行可达50Mbit/s的网络，还被运用在了世博客渡轮等世博园的各个小细节上。

在本届世博会上，中国移动搭建的TD-LTE演示网覆盖世博园全园5.28km2，在世博园区内共建有TD-LTE室外站17个，实现了对9个场馆的室内覆盖，包括浦东7个场馆，浦西2个场馆，提供重要场馆移动高清实况转播业务。

2.2 世博传送网络结构

2.2.1 世博传送网业务需求分析

世博园区对传输网的建设需求主要有4类：以2Mbit/s颗粒为主的基站TDM需求；以10Mbit/s、100Mbit/s颗粒为主的WLAN业务需求；以IP承载的其他数据网业务需求；以TD-LTE为主的下一代网络高等级业务需求。

2.2.2 世博传输网结构

结合世博园区的建设特点，选取世博局房纳入传送网骨干网平台，园区内形成骨干、汇聚、接入三层网络架构，如图1所示。在世博园区内选取世博村、龙华东通信局房新建骨干层设备，纳入骨干平台。选取机房条件好的永久场馆和宏基站作为汇聚节点。其他站点作为传输接入点形成园区内“骨干层—汇聚层—接入层”三层结构。

2.2.3 世博传输网络结构特点

（1）“骨干层—汇聚层—接入层”，三层网络结构分析：园区内引入骨干节点，减少跳接数，提高业务上传的效率。如有大量的过江业务需求，可通过骨干层世博村局房和龙华东局房互连，增加电路调度能力。

（2）“浦东、浦西独立组网”，地理位置分析：汇聚层包络范围清晰；浦东与浦西业务分区域流向简便；节省过江纤芯资源，世博园区过江业务调度简便。

（3）“ 三个相切环设备组网”，网络能力分析：调度能力：三个环在三个骨干节点采用MADM组网，对于环间的业务可以通过对应的骨干汇聚点设备的内部交叉调度实现，不占用骨干平台资源，网络调度能力强；可拓展性：随着业务的发展，今后在三个骨干点之间可以形成1+1的10Gbit/s直达链路，网络结构拓展性好；整体统一性：世博园区作为一个特殊的园区网络，其业务存在整体性的特点。这种传送网的组网结构使得三个传输汇聚环可以融合为一个统一的“世博传送专用环”。低阶交叉能力分析（以浦东为例）：

若浦东转接业务为30%～40%，落地业务为60%～70%，环路时隙利用率为50%，双节点业务负荷分担，单节点转接业务为50%，单节点落地业务最大为60%。

图1 世博传输网络架构

则浦东低阶最大需求＝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

结论：在浦东节点对所有业务采用低阶交叉处理时，低阶交叉最大需求为25.6～28.2Gbit/s之间。浦东节点低阶交叉能力为40Gbit/s，高阶交叉能力为720Gbit/s（不包含低阶交叉），能满足需求。

3 承载TD-LTE的传送方式

3.1 世博TD-LTE的需求及传送架构

世博园区共有17个宏基站和9个室内覆盖站点的LTE需求，共计26个站点，均通过传统的MSTP网络传送。此26个站点在世博传输网结构层次上看，大多属于汇聚点或接入点，每个站点都配有多业务传送平台设备，即MSTP设备，即可承载2G、3G话音业务，也可承载大、小颗粒的数据业务。站点的eNB通过MSTP设备进入传输网络，世博所接入的SAE则展现为金桥局房的CE设备，进而传输网将26个站点的业务均传送到金桥局房的MSTP骨干层设备，再通过与之连接的CE进入核心网。从保护方式来看，接入层传输不做保护，骨干层传输设备作主备端口保护，两台CE之间做VRRP路由保护。

世博园区9个室内覆盖站点的总带宽达到2.4Gbit/s，平均每个站点270Mbit/s；17个宏站的总带宽达到3.8Gbit/s，平均每站点230Mbit/s。对此，传送网采用GE的接口方式进行接入，在带宽需求方面，世博传输网三个10Gbit/s汇聚环，除了承载2G、3G话音业务，同时要完全满足了LTE业务的传送。

3.2 室内覆盖传送方式

世博园区室内覆盖站点，每个eNB站点设置一个VLAN，打好VLAN信息的数据包通过光纤直连的方式连接至最近的MSTP设备，传输设备也需要设置VLAN信息，并且需要保证与eNB设置的VLAN相同；LTE数据包通过传输设备的数据板卡单元，嵌入相应的VCTrunck进入传输网络，并传送到骨干层传输设备，再通过相应的数据板卡单元，进行链路聚合、解除VLAN等动作，将处理好的数据分组分别从两个物理端口传至两台CE，两个端口之间采用主备静态LAG聚合形态，即主用端口转发数据，备用端口不转发数据，当主用端口故障，才将业务倒换到备用端口传送。

世博园区室内覆盖站点传输网络内部传送方式均采用EPL（以太网私有专线）方式，即点到点透传；如图2所示。但现有MSTP设备本身的数据板卡存在一定限制条件，即VC-Trunck数量，世博园区采用数据板卡的上限为16个VC-Trunck；可室内覆盖站点仅有9个因此，完全可以通过此方式解决。

3.3 宏基站传送方式

图2 世博室内覆盖TD-LTE传送模式

图3 世博宏站TD-LTE传送模式

世博园区宏基站，每个eNB站点的LTE业务的传送方式与室内覆盖完全一致，但是在传输网络内部存在限制，即VC-Trunck数量上限为16，但宏基站数量已达到17个，因为在EPL的方式下，每个VC-Trunck封装一个VLAN信息，所以宏基站的传送不可采取EPL的方式。世博宏站TD-LTE传送模式如图3所示。

世博园区宏基站传输网络内部传送方式可采用EVPL（以太网虚拟私有专线）方式，即在VLAN标签或者VC-Trunck不够的情况可以使用，可以将17个宏站的其中的两个站点配置相同的VLAN信息，传输网内部传送时共享同一个VC-Trunck，由此解决了VC-Trunck不足的界限。

但是，接入端和核心侧VLAN信息重叠，无法识别将成为问题。此时，引出了MPLS（多协议标签交换）技术来解决此问题。可以采用二层MPLS技术即MartinioE方式，和图4帧格式中的Tunnel Lable不同，用来识别相同VLAN信息的不同站点。