面向LTE的干线及城域传送网融合解决方案的探讨

袁野 陈君

1 引言

随着各大运营商的LTE试验网建设，以及可预期的今后几年内LTE商用网络的大规模建设，LTE业务将呈现迅猛增长的态势。承载网作为电信网的基础，其规划和建设应该优先于业务的发展与演进，其中承载网的分组化是未来网络发展的必然趋势。

目前面向3G的PTN城域传送网，已经初步具备了IP化业务的承载能力，但是在建设时未考虑LTE网络中eNodeB（eNB）之间的X2接口互联需求以及eNB与核心网之间存在多归属S1接口连接方式，无法满足LTE网络的承载需求。同时，相比2G与3G网络，LTE网络采用了集中化部署的策略，核心网网元只设置在省中心，对干线及城域承载网的端到端业务开放提出了很高的要求。

本文通过对LTE网络承载需求及网络特点的分析，给出了面向LTE的干线和城域传送网的联动建设策略，并提出了切实可行的演进方案。

2 LTE的传送新要求及新挑战

LTE网络架构主要由无线侧和核心网侧两部分构成。无线侧eNB除具有原Node B功能外，还承担了RNC的大部分功能；核心网侧主要包括4种功能实体：MME（Mobility Management Entity，移动管理实体）、S-GW（Serving Gateway，服务网关）、P-GW（PDN Gateway，分组数据网网关）和HSS（Home Subscriber Server，归属签约用户服务器）。

LTE RAN的主要连接接口包括：相邻eNB之间的接口——X2接口；每个eNB与核心网元之间的接口——S1接口。在LTE网络中，引入S1-Flex功能，eNB与多个MME/SGW相连。

相比2G/3G组网，LTE减少了BSC/RNC一层网络，流量需集中汇聚到多个核心网元；同时，相比2G/3G业务流向的点到点汇聚型，LTE业务流向为点到多点（X2，S1-Flex），因此，面向LTE的传送网必须支持基于IP地址的路由转发功能；另外，由于其业务仍然具有较高的安全性要求，需要保留传统传输网络在安全保护和OAM方面的优势。

考虑到现有存量的PTN网络的资源利用，采用L2与L3相结合作为城域传送网建设基本原则；考虑到保护核心汇聚层设备投资，以及维护一致性等因素，采用PTN升级支持L3的路由转发及VPN等功能的方案，实现S1和X2需求的灵活调度。

图1为面向LTE承载网的基本架构示意图，L3与L2的分界在核心层与汇聚层之间，L3自核心层开始部署，L2 VPN E-line终结在核心节点，无论S1还是X2业务，均由核心PTN设备进行寻址转发。

同时，采用PTN静态三层的技术，封装L3作为PW的承载报文，在PW上实现IP业务的承载能力，IP PW采用静态配置的方式，通过VRI作为基本的IP转发实例。这同时保证了PTN L3在网管配置及业务保护上对传输设备的延续性。

在L3节点上，配置VRI（Virtual Route Instance），并配置关联的IP PW标签，在VRI下实现路由转发能力。在VRI下，对每个基站配置一个虚拟VLAN子接口，并配置和基站属于同一网段的IP地址，实现了远端核心节点的路由能力。

3 承载网解决方案

在LTE核心网集中化配置场景下，LTE核心网元MME/SAE-GW在省会集中部署，业务和信令均须跨城域回传，见图2。

LTE业务网关SAE-GW、MME集中在省中心，必然要求业务跨越目前相隔离的省网PTN及各地市PTN网络，跨城域流量将占总流量的90%以上，且业务回传距离长达数千千米。同时，由于各地市PTN网络厂家不一致，必然产生跨越不同网络和不同厂家的端到端业务配置和维护的需求，这就要求省网和城域传送网实现统一规划及融合演进。

对于跨地市的LTE业务回传，可以选取的承载网络包括：IP承载网、省干OTN网络及省干PTN网络。由于目前中国移动的省内IP承载网建设规模远远不能满足LTE跨地市回传业务的需求，因此将采用省干OTN及PTN承载的方式予以解决。基于此，笔者提出了5种网络建设方案：

（1）方案一

省干不单独建设PTN网络，PTN三层功能由城域网核心层解决，省干OTN提供传输通道将业务直接由地市疏导至LTE核心网，如图3所示。

该方案的优势在于组网简单，无需单独建设省干PTN网络；但是各地市的业务在城域网转三层以后，直接接入SGW，必然占用大量核心网设备端口，同时大量耗费省干OTN波道资源，投资较大。另外，PTN设备向核心网的互联接口为UNI接口，此方案中存在跨地市长距离的UNI口互联，只能通过OTN网络进行业务维护和保护，降低了业务可维护性及安全性。

（2）方案二

在省中心机房建设PTN L3的核心层网络，同时，地市核心PTN设备不起三层，利用省干OTN网络直连至省公司起三层的核心PTN设备，如图4所示。

方案二的优势在于，对现网的改造幅度很小，地市PTN城域网维持现状，无需进行L3的改造。但是由于L3核心层只在省中心建设，因此，各地市的X2流量都需要到省中心进行调度，在双向距离1000千米时，时延可能会超过10ms，无法保证满足业务需求；同时，由于不建设地市三层PTN网络，将不适应后期SGW下沉需要，改造难度大；最后，地市核心L2 PTN设备与省干核心L3 PTN通过OTN连接，保护未经测试，无法保证在50ms内完成。因此，不推荐采用方案二。

（3）方案三

地市不部署省干PTN设备，由分公司核心PTN设备完成二层转三层，利用省干OTN网络直连至省公司核心PTN设备，地市L3 PTN与省中心L3 PTN采用UNI口对接，如图5所示。

方案三避免了X2接口跨地市调度，但是仍存在不同厂家长距离UNI接口对接的问题。其管理界限不清晰，地市核心PTN设备必须同时存在于省干与地市的网管上；由于地市核心PTN设备被重复管理，网管自动配置功能无法实现，各参数、标签全需由手工填写，管理较为复杂。

（4）方案四

每地市部署一对省干PTN，组建省干静态L3 VPN，调度和承载跨城域LTE业务，省干PTN间使用OTN传输；使用同厂家PTN组网，降低L3 VPN城域核心PTN互通及运维难度；对于省干PTN和城域核心层PTN，则采用UNI接口互联，如图6所示。

方案四在各地市均新建PTN网络，新建省干PTN网管，与地市分离运维，方便管理。省干PTN设备可进行汇聚，节省OTN网络波道资源；城域与省干使用L3 VPN背靠背（UNI口）对接，避免了长距离UNI接口；X2接口本地迂回，保证时延要求；而在后期SGW下移至地市的场景下，可将省干各地市的PTN设备直接挂在分公司核心机房的三层PTN下，提高了设备利用率。但是该方案中，存在地市L3设备与城域PTN设备不同厂家的问题，且各地市均需要增加PTN设备，投资较大。

（5）方案五

地市不部署省干PTN设备，由分公司核心PTN设备完成二层转三层，利用省干OTN网络直连至省公司核心PTN设备，省中心根据不同厂家分别建设PTN L3核心层，分别与同厂家的城域核心L3 PTN采用NNI口对接，如图7所示。

方案五中，不同厂家分别建设省中心的PTN核心层，因此完全规避了不同厂家设备互联的问题，业务实现了端到端的开放和调度，可运维性大为提高。X2流量也无需跨地市调度。同时，无需在各地市均新增PTN设备，投资成本较低。其缺点在于，由于需要在省中心根据不同厂家建设多个PTN核心层与LTE核心网互联，因此对SGW和MME的端口形成了较大的压力。

综合分析以上五个方案，方案一、方案二和方案三不建议采用，推荐方案五作为面向LTE核心网集中化的承载网解决方案；在SGW和MME的端口数量较少的情况下，则考虑采用方案四。

参考文献：

[1] 王晓义. 基于PTN的城域传输网建设策略探讨[J]. 电信技术, 2009(6): 13-16.

[2] 田君. 城域PTN传输网的业务开放模式分析[J]. 电信技术, 2009(6): 17-19.

[3] 袁野. 杭州移动面向TD-SCDMA及多业务的城域传输网组网规划[J]. 电信技术, 2009(6): 41-44.