面向LTE的PTN网络二三层桥接方案研究

迟柏洋

【摘 要】本文通过对PTN网络各种保护技术分类研究，对各种保护技术原理进行分析、对比，总结了其优缺点、适用场景。结合运营商在PTN网络配置方面的实际需求，提出了有针对性的技术选择与配置建议。

【关键词】 桥接；PTN；环回；VPN；VRF；广播风暴

【中图分类号】 C931.6【文献标识码】 A【文章编号】1672-5158（2013）07-0010-02

概述

LTE时代eNB与基站控制器整合，网络逐渐扁平化，PTN网络需要具备更高的灵活性和扩展性，网络需要引入L3转发功能，业务的端到端配置分成了二层和三层两部分，因此二三层桥接技术成为LTE承载的关键技术，如何配置二三层桥接设备才能使网络更加灵活、高效成为网络成功的基础。

互联网技术的发展和移动智能终端的普及，促使消费者希望能在移动设备上也享受到和家庭宽带一样的高带宽无线网络服务。为了给消费者提供更高质量、更大带宽和不限时间、地点的极速体验，并且在未来的市场竞争中保持优势，中国移动开始从TD-SCDMA向TD-LTE（以下简称LTE）演进。

本文将重点论述面向LTE承载的二三层桥接技术， 并对当前PTN设备二三层桥接技术、方案进行深入探讨。

二三层桥接技术关键性分析

LTE时代，为减少时延去掉了RNC设备，并将其大部分功能整合进eNB，一个eNB将同时归属于多个S-GW/MME；eNB之间通过X2接口相连，流量呈MESH状。

由图1可见，LTE业务主要接口有S1和X2两大类型，其中S1接口主要承载用户控制面及用户业务面数据流量，X2接口为eNB之间接口，仅在基站切换时发生，且不承载具体的业务数据，因此X2流量所占的比例很小，仅有3%左右。整体上LTE业务仍然是汇聚架构。

由于整体上仍然是汇聚架构，且X2流量很小，因此L3层VPN没有必要在接入层就引入，在网络接入和汇聚层通过L2层VPN完成业务接入和汇聚，在核心层引入L3层VPN，这样既可以满足L3转发需求，又降低了设备复杂度，对现有的2G＼3G业务接入的影响也较小，设备后期配置、维护的难度也降低，运营商建网成本大大降低。

此种方案要求核心节点支持内部终结L2VPN，然后桥接到L3VPN，实现业务在L2VPN和L3VPN之间的转发。

由此可见L2与L3的桥接技术对于S1接口多归属及X2接口灵活调度起到十分关键的作用。

二三层桥接方案

二三层桥接的核心目的是在1台设备上同时集成L2VPN和L3VPN，实现L2VPN到L3VPN的映射及逻辑隔离，同时终结L2层VLAN。二三层桥接配置方案将对PTN网络VLAN划分及IP规划产生直接影响，如何配置才能使网络安全、高效又易于维护呢？本文给出三种桥接方案，并针对各种方案的特点给出有针对性的选择建议。

1、PW与IP子接口一对一方案

如图2所示，该方案配置原则为1条2层PW对应一个IP子接口。

方案优点：该方案对每个PW对应一个IP子接口，逻辑清晰；每个基站可分配独立的业务VLAN，不存在广播风暴问题，且故障定位明确。

方案缺点：由于每个PW对应一个IP子接口，在二三层桥接设备上需要配置大量的IP子接口地址，基本上每个基站就需要对应一个IP子接口，设备配置非常复杂；由于每个基站一个VLAN，在IP地址分配时只能使用30位掩码进行分配，比较浪费IP地址资源，IP地址资源实际利用率仅有50%。

适用范围：该方案由于配置复杂，且较为浪费IP地址资源，仅适合LTE实验网阶段应用，或在业务规模小，仅有几百个基站接入需求的小地市部署。IP地址不连续问题。

2、PW与IP子接口多对一方案

如图3所示，该方案配置原则为多条2层PW对应一个IP子接口，PW终结后采用VSI将业务进行汇聚收敛，并对应相应的IP子接口。

方案优点：该方案将多个PW对应一个IP子接口，大大节省了IP地址资源，降低了配置复杂度和后期维护难度；在基站在IP地址分配时，多个基站划分在同一网段内，并归属同一VLAN，有利于IP地址规划的连续性、扩展性；由于IP地址容易做到连续，也减少了VRF路由表条目，提高了数据转发效率。

方案缺点：由于多个基站在同一VLAN内，因此该方案无法避免二层广播的泛滥，但如果将VLAN内的基站数量控制的比较少，如 10到20个基站1一个VLAN，二层广播风暴问题也不是一个十分突出的问题。

适用范围：由于该方案配置复杂度较低，且节省IP地址资源，因此很适合在中型甚至大型LTE网络中采用，但在具体配置时应严格控制VLAN中的基站数量，限制广播风暴。

3、PW与IP子接口多对一VLAN汇聚方案

如图4所示，该方案配置原则为多条2层PW对应一个IP子接口；一个基站采用一个独立的VLAN，避免广播，在L2/L3桥节点把多个VLAN汇聚后，配置1个IP子接口。

方案优点：该方案将多个PW对应一个IP子接口，大大节省了IP地址资源，降低了配置复杂度和后期维护难度；在基站在IP地址分配时，多个基站采用子VLAN相互隔离不存在广播风暴的问题；汇聚VLAN内的不同基站可分配在一个网段内，有利于IP地址规划的连续性、扩展性。

方案缺点：每个基站在不同的VLAN内，基站间互通必须通过汇聚VLAN转发，且配置起来每个基站都需配置在不同子VLAN中，较方案二复杂。

适用范围：该方案即节省IP地址，也不存在广播风暴额为难题，特别适合大型LTE网络中采用。

L2/L3桥接环回方案

1、 外部环回

如图5所示：PW终结后，通过外部端口光纤换回到另外端口，进入L3VPN的VRF进行处理，良妃设备端口资源，且以光纤环回本身也增加了故障机率，承载效率低。在现有设备端口资源使用率高的情况下，无法平滑升级到L3VPN，不利于保护投资。

2、 内部实接口环回

该方案本质与外部环回方案类似，是假的内部桥接，桥接端口采用交换网的实接口，不需要外部光纤，用于内部环回的实接口对应的槽位无法再提供相应的外部端口，同样浪费交换网的端口资源，承载效率低，现网设备资源利用率搞的情况下，无法平滑升级到L3VPN。（见图6）

3、 内部实接口环回

如图7所示：设备内部完成PW终结处理，并通过虚接口桥接到L3VPN的VRF处理，不浪费设备端口资源，现网设备可以平滑升级到L3VPN，不管现网端口资源是否已经用尽，都可以实现L2业务侧和L3业务侧的桥接，无桥时的VLAN限制，目前是最搞笑、灵活的桥接方式。目前大部分PTN厂家均已支持此种方案，但现网设备还需根据实际情况而定。

结束语

随着LTE部署进程的加快，全国各省市都将新部署或扩容PTN网络，PTN网络二三层桥接方案在不同城市、不同规模的LTE业务需求下，应当根据具体情况灵活选择桥接方案，做到网络的简洁、高效和易于维护。在PNT网络扩容、及设备配置方面，应结合现网设备及新增设备的环回方式，合理分析端口及板卡需求。