浙江移動是PTN技術(shù)應用的急先鋒。早在其它運營商還在搖擺不定,為是否選擇PTN以及是否放棄MSTP的問題爭論不休的時候,浙江移動作為省級運營商已經(jīng)建設(shè)完成了國內(nèi)最大的PTN商用網(wǎng)絡(luò)。在PTN技術(shù)還在不斷完善的階段,浙江移動與PTN產(chǎn)業(yè)鏈各個關(guān)鍵的合作單位深度合作,在PTN技術(shù)選擇、組網(wǎng)規(guī)劃及網(wǎng)絡(luò)維護上積累了豐富的經(jīng)驗。
從將PTN網(wǎng)絡(luò)應用定位為TD基站回傳網(wǎng)絡(luò)開始,網(wǎng)規(guī)及網(wǎng)維人員不斷拓展延伸PTN的應用范圍。以杭州為例,PTN網(wǎng)絡(luò)目前承載超過4000個3G站,600個2G站,各類專線超過500條。
PTN+CE承載TD-LTE能力已被認可
與2G/3G時代不同,由于TD-LTE的高帶寬、深覆蓋的特點,對承載網(wǎng)提出了更高的要求,以下從6個方面列舉LTE時代對承載網(wǎng)的總體要求。
(1)接入帶寬:TD-LTE基站的接入帶寬最高可達150Mbit/s~450Mbit/s或更高,PTN承載網(wǎng)需支持可持續(xù)的帶寬擴展能力。
(2)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模:TD-LTE需實現(xiàn)深度覆蓋,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)將會是現(xiàn)有基站數(shù)量的2~3倍;因此需要網(wǎng)絡(luò)部署節(jié)點更密集,對傳輸網(wǎng)絡(luò)接入和網(wǎng)絡(luò)安全帶來了更為嚴峻的考驗。
(3)S1 Flex:網(wǎng)絡(luò)需要支持eNB歸屬于不同的SGW/MME,因此需要實現(xiàn)三層路由的轉(zhuǎn)發(fā)功能;而目前主流的解決方案是PTN三層技術(shù)或PTN+CE方案。
(4)網(wǎng)絡(luò)可靠性:承載IP化同樣要求網(wǎng)絡(luò)保證高可靠性,故障切換小于50ms。
(5)網(wǎng)絡(luò)QoS:E2E時延要求<20ms,比GSM、TD需求更嚴格。
(6)時鐘同步:TD-LTE同樣需要時間同步,精度要求均高于TD-SCDMA,因此需要PTN盡快完善地面時間同步技術(shù)并進一步健全1588v2時鐘同步自維護體系。
針對這6個方面的需求,浙江移動利用原有的PTN網(wǎng)絡(luò)進行功能拓展,首先完成了對TD-LTE基站回傳業(yè)務的承載組網(wǎng)工作。在TD-LTE階段,承載網(wǎng)的主要任務是完成S1和X2業(yè)務的傳送。在PTN匯聚層及以下網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不變的情況下,通過引入PTN智能路由域,根據(jù)IP地址完成S1和X2業(yè)務的轉(zhuǎn)發(fā)和傳送。關(guān)于PTN智能路由域,目前可行的方案主要是兩種:通過在PTN核心層網(wǎng)絡(luò)引入L3技術(shù),完成路由轉(zhuǎn)發(fā)即PTN三層路由方案;通過新增CE路由器的方式,將PTN業(yè)務全部進入CE網(wǎng)絡(luò)進行路由轉(zhuǎn)發(fā),即PTN+CE方案。
后者對現(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)改動小、設(shè)備成熟、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)清晰,是目前TD-LTE試驗局的主流方案。
兩種主要的PTN+CE組網(wǎng)方案
根據(jù)TD-LTE對承載網(wǎng)的需求分析,目前主流的PTN+CE組網(wǎng)方案有兩種,分別為PTN雙路由+CE負載分擔保護方案(如圖1)和PTN+CE全程1:1主備保護方案(如圖2)。
方案1在PTN接入節(jié)點使用VSI專網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)兩條對等的LSP雙發(fā)功能;在PTN接入節(jié)點與PTN落地節(jié)點間仍舊配置VLL專線業(yè)務,同時每條TUNNEL部署1:1 LSP保護。在PTN與CE對接處,我們省去了MAC-LAG保護模式。CE1、CE2和SGW之間利用OSPF路由快速收斂的特點引入直連路由。以下對方案1各種故障情況的保護倒換原理作詳細介紹。
(1)當PTN3與PTN1之間主1通道發(fā)生中斷時,PTN啟用APS保護倒換到備1通道。倒換僅在PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容產(chǎn)生,CE網(wǎng)絡(luò)不感知。
(2)當PTN1發(fā)生故障時,PTN網(wǎng)絡(luò)進行切換,主1通道中斷,PTN3 MAC表自動清除,基站流量經(jīng)主2通道被廣播至PTN2;同時,CE1接口無收光轉(zhuǎn)為down狀態(tài),引發(fā)Vrrp主備切換;當CE2成為Vrrp主后,發(fā)送ARP報文至PTN3,PTN3將MAC轉(zhuǎn)發(fā)表更新重新建立連接。
(3)當PTN1與CE1之間發(fā)生中斷時,如果是收發(fā)纖同時中斷,接口狀態(tài)轉(zhuǎn)換成down,同時,Vrrp進行主備切換,CE2發(fā)送ARP保溫給PTN3,PTN3更新MAC轉(zhuǎn)發(fā)表,流量從主1切換到主2。當發(fā)生單纖故障,僅PTN1發(fā)到CE1產(chǎn)生中斷,此時,CE1接口收不到光,轉(zhuǎn)成down狀態(tài),但仍發(fā)光,所以PTN接口仍然UP。此時CE1的Vrrp1發(fā)生主備切換,CE2切換成主用并發(fā)送ARP報文至PTN3,PTN3更新MAC轉(zhuǎn)發(fā)表,出口由主1切換至主2。
(4)當CE1節(jié)點故障發(fā)生時,Vrrp進行主備切換,CE2發(fā)送ARP報文給PTN3,PTN3更新MAC轉(zhuǎn)發(fā)表,流量從主1切換到主2。
(5)當MME和CE1鏈路發(fā)生故障,Vrrp2進行主備切換;到PTN3的流量經(jīng)CE2經(jīng)vlanif到CE1,至PTN1轉(zhuǎn)到PTN3。
(6)當CE1至SGW發(fā)生中斷,SGW與CE2將根據(jù)路由進行收斂。
方案2(如圖2)所示,在PTN域采用PTN接入節(jié)點到2套落地設(shè)備之間配置PW-APS的雙歸保護;在PTN與CE對接處采用1:1設(shè)備間MAC-LAG保護,針對單纖中斷影響采用802.3ah以太網(wǎng)OAM檢測機制;CE之間及CE與MME之間采用VRRP靜態(tài)路由保護。方案2各種故障情況的保護倒換原理如下所示。
(1)當PTN3與PTN1之間主1通道發(fā)生中斷或PTN1發(fā)生故障時,PTN啟用PW-APS保護倒換到備1通道。倒換僅在PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容產(chǎn)生,CE網(wǎng)絡(luò)不感知。
(2)當PTN1與CE1之間發(fā)生中斷時。如果是收發(fā)纖同時中斷,接口狀態(tài)轉(zhuǎn)換成down,MAC-LAG發(fā)生倒換。當發(fā)生單纖故障,僅PTN1發(fā)到CE1產(chǎn)生中斷,此時,CE1接口收不到光,轉(zhuǎn)成down狀態(tài),但仍發(fā)光,所以PTN接口仍然UP。MAC-LAG發(fā)生倒換;同時,在PTN1和CE1之間部署802.3ah,在802.3ah協(xié)議超時后,自動將PTN1的接口也關(guān)掉。
(3)當CE1節(jié)點故障發(fā)生時,CE側(cè)Vrrp進行主備切換,CE2發(fā)送ARP報文給PTN3,PTN3更新MAC轉(zhuǎn)發(fā)表,流量從CE1切換到CE2。
(4)當MME和CE1鏈路發(fā)生故障,Vrrp進行主備切換;CE1流量經(jīng)CE2經(jīng)vlanif到MME。
(5)當CE1至SGW發(fā)生中斷,SGW與CE2將根據(jù)路由進行收斂。
PTN+CE承載TD-LTE的不足之處
杭州移動對上述兩種方案進行了現(xiàn)網(wǎng)測試,對具體的倒換測試結(jié)果進行了對比。
由于方案1對網(wǎng)絡(luò)保護的層次不清晰,同時浙江移動考慮到后期網(wǎng)絡(luò)改進的穩(wěn)定性以及對承載網(wǎng)保護倒換的要求,決定采用第二種方案作為現(xiàn)網(wǎng)部署方案。
對于后期面向LTE的承載網(wǎng)部署,針對后期改進方向,目前基本明確有兩點。
其一,進一步提高網(wǎng)絡(luò)倒換速率與網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性:針對目前方案2中CE發(fā)至PTN的單纖倒換情況;由于802.3ah協(xié)議的制約性,倒換時間較長,穩(wěn)定性不高。
其二,實現(xiàn)基站回傳業(yè)務端到端的負載分擔方式:目前方案2尚無法實現(xiàn)PTN至CE設(shè)備間的負載分擔功能,目前可通過業(yè)務規(guī)劃實現(xiàn)部分端口級的業(yè)務分擔。