承载LTE的省干PTN组网及保护浅析

吕潮波

【摘要】 中国移动LTE网络建设正规模开展，作为承载网络的PTN网络相应从本地网延伸到省干层面，本文对承载LTE的省干PTN网络组网和保护进行了一些探讨。

【关键词】 省干传输 长期网络演进 分组传送网

伴随网络IP化进程，PTN在本地网已经得到规模应用，主要提供2G/3G基站到BSC/RNC的电路汇聚以及少量本地集团客户专线连接。

中国移动LTE网络正进行规模建设，考虑投资效益等因素，LTE网络核心网元SGW/MME等在建网初期将集中设置（一般设置在省会城市），产生LTE基站流量在地市和省会城市之间的需求，也即省干传输的需求。该部分流量在省干传输层面有多种解决方案，考虑全程全网的维护便利性以及投资效益，通过省干PTN网络来解决是一种较合理的方式，可以实现从基站至SGW/MME间的全程PTN承载[1]。

本文主要就LTE跟2G/3G网络对传输需求的差异、省干PTN组网方案和省干PTN保护机制这几个方面进行分析，并提出省干PTN组网的相关建议。

一、LTE网络与现有2G/3G网络需求差异

对于现有2G/3G网络，PTN网络主要解决本地基站到BSC/RNC的电路汇聚，一般基站侧提供FE接口，到核心/汇聚机房提供GE接口（通过VLAN区分不同基站的数据流），物理上是点到多点的组网结构，逻辑上是点到点的电路需求，与本地PTN专线基本一致。BSC/RNC往上属于核心网范畴，地市出口流量通过IP承载网进行疏导。

LTE网络流量主要分2块：X2流量和S1流量。

X2接口是eNodeB之间的接口，主要是用户在基站间切换时产生的信令以及一部分业务流量，占所有业务流量的比例一般而言不超过3%。该部分流量属于本地网内流量，由于每个eNodeB跟所有相邻基站（由于基站的呼吸效应以及网络的调整，相邻基站会有所变化）均有X2流量，而传输层面对所有相邻基站建直达电路并不经济（现有2G/3G网络只要解决基站到BSC/RNC之间的需求即可），因此在本地网层面必然有3层PTN设备对相邻基站建X2流量进行路由、疏导。至于是新建L3 PTN核心层还是现有核心层从L2升级到L3，不在本文讨论范围。

S1接口是eNodeB和核心网元SGW/MME间的接口，几乎所有的业务流量都经过S1接口，由于建网初期处于降低建设成本以及网络扁平化考虑核心网元SGW/MME会集中设置（一般设置在省会城市），所以S1流量（跟全网流量基本相同）需通过省干PTN网络进行承载。为网络的安全性考虑，核心网元SGW/MME考虑组建POOL（初期可能独立组网），所以eNodeB并不是确定对应某一个核心网元，这也需要PTN网络具备L3路由功能。

因此，对于PTN组网来说，2G/3G网络跟LTE网络的主要区别在于电路需求从点到点的汇聚型需求变成网状MESH型的需求，PTN网络需要L3功能进行支持。

二、承载LTE的省干PTN组网方案

考虑现网本地网PTN厂家情况、维护界面、投资等因素，承载LTE的省干PTN组网主要有以下2种方案：

方案一：省干PTN单厂家组网，见图1。

方案一与目前的SDH组网类似，省干PTN采用单一厂家设备组网，在省中心机房和地市枢纽机房均设置成对的省干PTN设备，设置在地市的省干PTN設备与本地网核心层PTN设备间通过UNI接口互联。省干PTN网络是一张独立的网络。

方案二：省干PTN多厂家互联，见图2。

方案二根据现网本地网PTN设备选用的厂家情况，在省中心机房设置对应厂家的PTN设备，同厂家的省中心PTN和地市核心层PTN设备间通过NNI接口互联，省中心异厂家的PTN设备间通过UNI口互联[2]。本地和省干组建了更大范围的一张PTN网，无法严格区分本地网和省干PTN网络，异厂家间还是相对独立。

方案对比

承载LTE的两种省干PTN组网方案各有特点，单厂家方案维护界面清晰，多厂家方案可实现单一厂家范围内从本地网接入到省中心落地端到端的一体化调度。下面从投资、安全可靠性、维护的难易程度、对本地网现网PTN设备厂家的要求等进行对比分析，如表1：

从上表分析可以看出，采用哪种组网方案跟本地网现网PTN采用的厂家以及组网模式，侧重节省投资或可维护性密切相关。如省内有本地网PTN采用的厂家设备不能支持L3功能，或在单一本地网内就有多个厂家的PTN设备，则不宜采用多厂家方案。

三、省干PTN保护机制

在省干PTN采用多厂家方案时（本地网核心层设备NNI接口上联省中心PTN设备），本质上是在单厂家范围内组建了一张跨地市的大本地网，该保护机制请参考本地网PTN保护机制相关研究，本文主要讨论省干PTN采用单厂家方案时的保护机制。

承载LTE的省干PTN保护机制各厂家基本一致，都是本地网成对PTN设备与省干设置在地市成对PTN设备之间做“口字型”互联，采用IP FRR保护机制。省干PTN网内采用LSP APS保护链路故障，采用VPN FRR保护业务节点故障。与核心网SGW/MME间采用主备路由/主备端口（VRRP）保护方式。若MME支持ECMP，则落地的成对省干PTN设备可实现业务的负载分担。下面分非负载分担和负载分担两种情况，说明在各种故障情境下，省干PTN网络的保护机制和业务路径。

非负载分担，如图3所示。

各种故障情境下启用的保护机制及业务迂回路径如表2所示：

负载分担，如图4所示。

各种故障情境下启用的保护机制及业务迂回路径如表3所示：

四、结语

具备L3路由功能的PTN设备才刚开始在传输组网中得到应用，中国移动在省干层面也是首次大规模建设PTN网络，相关的标准和规范还不是非常完善，各厂家的实现方式，包括保护倒换的机制等都不尽相同，尤其是在接入节点到汇聚（L2进L3）这一部分以及L2的双节点互联部分。

而承载LTE的省干PTN网络在故障排查、业务迂回路径判断、IP地址规划等方面需要本地传输和省干传输维护人员更多的配合，以及与核心网、无线等相关专业更多的协调工作，对网络维护和管理都提出了更高的要求。

由于各省本地PTN网现网组网方式的差异、采用的设备厂家的不同，以及对于投资和维护界面的权衡，需要综合考虑相关的因素，才能组建一张合理的省干PTN网络。