PTN L3组网承载TD-LTE业务的可靠性规划探讨

陈孟奇

【摘要】文章结合中国移动TD-LTE试验网深圳区域承载网规划建设的经验，首先简单介绍PTN支持静态L3的LTE承载解决方案和承载网PTN组网架构，然后在此基础上对PTN L3组网承载业务的可靠性规划展开深入探讨。

【关键词】TD-LTE承载网PTN L3组网可靠性规划

1前言

在LTE推进过程中，运营商越来越重视承载网的建设，承载网作为电信网络基础，其规划和建设应优先于业务网络的发展与演进。设备商提供了PTN静态L3VPN方案和PTN+CE方案，以适应LTE时代S1 Flex、X2业务灵活调度、基站IP灵活调整等新需求。

2011年中国移动通信集团在全国六个地市开展TD-LTE试验网，深圳区域采用PTN L3组网的方案来实现LTE基站业务回传，并按时完成集团公司相关规范的测试以及220个LTE基站业务开通。本文结合本次试验网深圳区域承载网规划建设的经验，对TD-LTE承载PTN L3组网可靠性规划进行探讨。

2PTN支持静态L3的LTE承载解决方案

在网络接入汇聚层仍然采用L2VPN的组网技术，核心PTN节点需要支持L3VPN能力。

对于S1接口，通过接入汇聚层的管道送到核心PTN节点，然后再通过L3VPN(包括本地转发和远端VPN转发)转发到相应的SGW／MME，包括本地的和远端的。

对于X2接口，先通过接入汇聚层的管道送到核心PTN节点，然后再通过L3VPN(包括本地转发和远端VPN转发)转发到汇聚层的管道，向下传送目的基站。

其中L2的功能要求是终结ETH PW后，能够进入L2的VSI换实例中，先完成一次收敛功能，再进入L3的VRF虚拟路由转发实例中做L3处理。其优势如下：

◆减少运维的网段划分；

◆减少核心网路由的配置量，只需要做网段路由配置；

◆降低核心层VRF的逻辑端口数量的压力；确保网络规划的可实施性；

◆降低核心层VRF的ARP能力要求，确保路径保护时，对ARP的实时刷新要求，以保证50ms的倒换保护。

3承载网PTN组网架构

本文采用了接入层PTN+汇聚层PTN／OTN+骨干层OTN+楼内PTN组网方式进行分析，具体组网结构如图1所示。

承载网组网方式沿用SDH组网方式，接入层采用单双归方式归属汇聚机房、骨干汇聚层采用双归方式归属到骨干机楼组网，具体组网特点如表1所示。

4LTE承载网可靠性规划

4.1概述

TD-LTE的承载网网络，应继承传统的电信级承载网的可靠性，同样要求端到端的电信级可靠性，主要包括设备级保护和网络级保护。

(1)设备级保护需求

为保证设备的可靠性，在软件或硬件发生错误时不造成网络中断，要求设备具有一定的冗余保护能力，包括：电源模块冗余保护、主控模块冗余保护、交换模块冗余保护等。

(2)网络级保护需求

为防止因传输链路中断或设备节点故障而导致的网络中断，LTE承载网络需要满足电信级运营特点。保护倒换时间小于50ms，并提供多种手段对整网进行保护。其中UNI侧保护包括LAG、IMA、MC-APS、MC-LAG等，NNI侧保护则包括路径保护(MPLS-TP隧道保护)、环网保护、VPN FRR保护、VRRP保护等。

4.2PTN保护方式

在PTN规划应用中，PTN与SDH在保护方式上存在差异，SDH采用复用段保护方式，而PTN以路径1：1为保护方式。

(1)线性保护倒换

线性保护倒换方式也称为路径1：1保护方式，主用工作通道任意一点出现中断时，业务通过工作／保护路径上首尾节点的保护动作恢复正常；当主用路径上任意一点出现中断时，业务倒换到备用路径上承载。

(2)分段保护方式

在接入层组网单归模式下采用MS-PW方式承载业务，并在接入层和汇聚层次分别配置LSP隧道保护。当汇聚环与接入环同时出现某一点中断时，业务可以分别通过接入层的LSP保护和汇聚层的LSP保护得到恢复。

(3)环网保护倒换

在接入环与汇聚环采用双节点互连组网方式下，在接入环和汇聚环分别配置环保护，并与主用LSP隧道绑定，在业务的上下点之间配置一个隧道线性保护，为接入环的站点与RNC之间配置隧道的1：1路径保护。当汇聚环与接入环同时出现某一点中断，或者汇聚点单点失效时，业务依然可以得到保护。

4.3承载网与其它设备连接可靠性保护规划

在LTE系统中，eNode B、承载网、aGW等设备之间也有保护需要。

(1)接入到核心三层采用VRRP双归保护技术

为了提高网络的可靠性，在核心机房都部署双节点。以保护节点失效的情况，此时业务流向有基站双归到两个核心节点、SGW双归到两个核心节点两个方向需要保护方式。

由图2可知：

◆每个eNode B配置工作和保护PW到主备核心节点；

◆核心节点之间运行VRRP，对基站而言，其下一跳为VRRP保护组的虚拟IP地址；

◆当主用VRRP网关节点故障时，通过VRRP主备切换，以及PW保护切换，基站将流量发送至备用VRRP网关。

(2)核心设备到SGW／MME设备采用VRRP双归保护技术

由图3可知：

◆aGW双归到主备核心节点，核心节点在aGW方向运行VRRP；

◆通过PTN的快速OAM和VRRP绑定的方式，提高VRRP的保护倒换效率。

(3)核心层L3VPN网络采用L3 VPN FRR保护技术

在核心机房之间，通过L3VPN转发业务时，需要在路由层面提供双节点保护能力，如图4所示。

当S1或者X2需要跨核心节点的时候，需要通过核心节点之间的L3VPN转发，需要支持VPN FRR，对于远端同一条VPN路由，由于双节点配置时，本地NE可以从两个远端NE收到相同的路由，并形成主备关系，当主用远端NE节点故障时，主备路由发生快速切换，从而保证业务的快速倒换。

对于L3VPN网络内部的故障，采用4.2节所述的线性保护或环网保护技术。

4.4PTN承载L3 VPN的端到端业务保护

根据不同组网方式，我们总结出5种网络或设备端到端保护方式，以确保网络安全。

(1)L3VPN边缘接入链路故障

由图5可知：

◆对于下行业务，由sGW／MME进行切换；

◆对于上行业务，由NE4在本地进行静态路由保护切换，通过NE5转发给sGW／MME。

(2)L3VPN边缘接入NE故障

由图6可知：

◆对于下行流量，当NE4故障时，NE5通过VRRP切换成为主用，会给sGW／MME发送免费ARP报文，刷新sGW／MME的ARP表，下行流量切换到NE2；

◆对于上行流量，NE2检测到NE11故障后，通过L3VPN FRR，把流量切换到NE2。

(3)L3VPN网络内故障

由图7可知，L3VPN网络内故障，通过PTN的隧道保护进行流量保护，可以通过线性1：1或者1+1实现，也可以通过环网保护实现。

(4)L2到L3桥接节点故障

由图8可知：

◆对于下行流量，当L2到L3的桥接NE2故障时，NE4检测到NE2故障后，通过L3VPN FRR，把下行流量切换到备用NE3。

◆对于上行流量，当NE11检测到NE2故障后，通过PW倒换，把L2专线业务切换到NE3，同时NE3检测到NE2故障后，启动VRRP主备倒换，NE3变为主用，终结NE11倒换过来的L2业务。

(5)L2VPN网络内故障(如图9所示)

L2网络内故障时，通过PTN的隧道保护进行流量保护，可以通过线性1：1或者1+1实现，也可以通过环网保护实现。

4.5PTN和OTN的保护拖延设置

PTN作为OTN的业务层，OTN作为PTN的物理传送层，如果发生保护倒换，则优先由OTN进行物理层的保护倒换，即OTN保护倒换优先于PTN的保护倒换。

4.6跨厂家静态L3 VPN组网

对于PTN静态三层组网方案，核心层PTN设备支持跨厂家互通功能。

(1)基于UNI接口Native IP单设备对接互通方式

PTN设备支持基于UNI接口Native IP实现与其他厂家的单设备对接，对接PTN设备之间的静态Native IP应采用LAG负载分担方式，保证对接设备间链路的可靠性，如图10所示。

(2)基于NNI接口的PTN设备对接互通方式

PTN设备应支持基于NNI接口与其他厂家对接，对接PTN设备应支持LSP主备保护和VPN FRR保护功能，实现对接设备失效或对接设备间链路失效时的保护，如图11所示。

5结束语

总体而言，在分组传送设备PTN中引入L3功能是传送网发展历程中一个里程碑式的事件，它标志着传送网与IP网络的融合正走向深入，标志着传送网与业务网的关系从简单的上下层服务关系，向平等协商、统筹一致、深度结合方向转变。

在研究PTN L3组网应用过程中，也需要研究网络安全性，从初期规模建设开始、需要关注安全性(设备性能、OAM应用)等，以确保网络安全，从而提升TD-LTE网络质量，更好地服务用户。