無線接入網IP化在長期演進業務承載上的應用

中國聯合網絡通信有限公司江蘇省分公司 阮 勇

0 引言

隨著寬帶無線接入的出現，接入移動化、寬帶化的業務需求越來越高，用戶對移動通信網絡的速率要求越來越高，為此，3GPP（第三代合作伙伴計劃）就制定了長期演進計劃LTE（長期演進），LTE改進并增強了3G的無線接入技術，并作為無線網絡演進的唯一標準。

當前國內大部分的省市，針對3G業務的承載已逐步改造割接為IP（網際協議）化的無線接入網，IP化無線接入網能夠很好地承載移動回傳業務，同時具有網絡調整簡單、帶寬利用率高等優點，許多設備廠商、運營商和標準組織相繼提出了各種分組傳送的解決方案。

1 LTE業務需求分析

然而與傳統3G網絡相比，LTE網絡結構更加扁平化、網絡結構功能也更加復雜。省去了RNC（無線網絡控制器）一層，原有RNC部分功能上移至EPC（演進的分組核心）設備，而另外一部分功能則下移至eNB（演進型基站）設備。這種架構使得eNB承擔了原有RNC的部分控制功能，網絡資源分配、網絡切換直接由eNB完成，并定義了幾個新的接口。LTE回傳業務結構模型如圖1所示。

從圖1中可見，LTE相對于3G網絡，其最大特點是網絡扁平化，只有一個網元eNB，同時引入了S1和X2接口業務回傳，LTE回傳業務主要包括如下：

·S1接口是eNB與EPC之間的通信接口。S1接口分為控制面和用戶面，其中S1-MME（移動管理實體）為控制面接口，S1-U為用戶面接口。

·X2接口是eNB之間的通信接口，包括X2_C（控制面）、X2_U（用戶面），分別傳送用戶數據和控制信令。

·eNB到O&M（操作與維護）系統之間操作維護接口主要用于對基站進行操作維護的命令發送和數據傳輸，需要的帶寬通常較小，一般在1Mb/s以下。

對于當前LTE業務的承載，工信部對各運營商已經發放TDD（時分雙工）-LTE牌照，主要以承載TDD-LTE業務為主。因此，對于承載網絡業務接入側的TDD基站，需要1個GE（千兆以太網）口接入IPRAN（無線接入網IP化）分組傳送網。TDD-LTE業務承載組網總帶寬配置要求如表1所示。

?

2 IPRAN業務承載方案

目前運營商的2G、3G業務大部分都是利用MSTP（多業務傳送平臺）實現基站到基站控制器之間的數據傳輸。MSTP基于SDH（同步數字體系）平臺，同時實現TDM（時分復用）業務、ATM（異步轉移模式）業務、Eth（以太網）業務的接入、處理和傳送，并提供統一網管的多業務節點。MSTP存在著成本較高、帶寬利用率低、擴容困難以及配置不夠靈活等弊端。

IP數據通信網是當前數據通信的主流方式，且具備豐富的接入方式、龐大的網絡規模等特點。為了最大限度地保護運營商的投資成本、減少建網投資并向LTE網絡的平滑演進，產生了在RAN中引入IPRAN解決方案。

IPRAN方案采用邊緣路由器和匯聚/核心路由器構建的無線接入網，具備優秀FMC（固定網絡與移動網絡融合）承載能力和簡單靈活的組網形式。CSG（基站側網關）到RSG（無線業務側網關）之間采用分層的設計，適合大規模的網絡承載。采用邊緣路由器作為CSG組成接入網，采用匯聚路由器作為ASG（匯聚側網關）和RSG組成匯聚網，可以根據2G、3G和LTE業務的承載需求進行靈活部署，全業務承載如圖2所示。

根據LTE業務對網絡的需求，分組承載傳送網主要是對S1接口、X2接口的流量進行承載。LTE基站是純IP基站，業務類型屬于以太網業務，因此，LTE業務承載部署方案可以采用PWE3（邊緣到邊緣的偽線仿真）加L3VPN（三層虛擬專用網）（L2VPN加L3VPN）方案，即接入層（二層結構）、匯聚核心（三層結構）的組網模型。LTE業務接入端口為GE，將其當作以太網業務看待，在構建的三層分組承載網絡中，通過接入一段二層通道和一段三層通道進行業務承載，其業務都承載在MPLSTE（多協議標簽交換流量工程）隧道?；緲I務和管理采用同一GE接口接入，采用不同的VLAN（虛擬局域網）來區分業務。

3 IPRAN承載架構分析

3.1 優化承載網絡結構

任何一個大型的IP網絡，都會設置一對RR（反射路由器）角色的設備來簡化IP網絡的部署。對于承載LTE業務的IPRAN網絡，同樣需要設置RR網元的角色。針對省會或大區地市，考慮新建獨立RR組網，形成標準的大規模組網；對于小地市則可以考慮兼做。兼做與獨立新建其邏輯結構一致，只不過在物理上多兩臺設備而已。

新增兩臺獨立RR，分別連接到兩個不同的機房的一對RSG設備上，在鏈路上和節點上都存在雙保護，新增RR部署的組網拓撲模型如圖3所示。

新增RR部署后，不論針對3G業務還是LTE業務的承載，需要本地網的所有ASG、RSG都只需要和這兩臺RR建立BGP（邊界網關協議）鄰居關系。同時，基于路由策略，可以規劃3G和LTE流量引導到不同的核心RSG設備來落地。在對RR發布路由的時候，考慮3G、LTE的業務引導方向，同時又保證VPN FRR（快速重路由）的形成。即對于3G流量模型不做任何變動，仍然引導到主RSG上去，而LTE流量模型引導到備的RSG上去。其IPRAN網絡內部BGP路由按上述目標規劃進行設計部署。

3.2 LTE業務承載保護

針對LTE業務在業務承載方案中采用PWE3加L3VPN方案承載，分層規劃部署了BFD（雙向轉發檢測）技術，同時在接入層部署PW（偽線）冗余，在匯聚核心層部署VPNFRR的保護技術，在核心接入側部署VRRP（虛擬路由器冗余協議）或主備路由的保護方式。端到端的部署方案可以保證鏈路故障的保護倒換時間在50 ms以內，節點故障的保護倒換時間在200ms以內，如圖4所示。LTE業務承載保護模式要求如表2所示。

3.3 LTE業務承載流量模型

IPRAN內部分組網的VPNFRR關系部署決定了業務流量的走向。針對LTE業務的流量規劃目標，要求下行流量實現負載分擔，以提高網絡側帶寬的利用率，降低建網的投資成本。對于上行，由于流量較小，暫時不考慮負載分擔等需求。

按照目標BGP路由發布策略部署之后，由于分組網內部BGP路由策略的部署是使ASG都優選主LTE-RSG的路由，因此，上行的流量都引導至主LTE-RSG出口，所有eNB的上行流量均到主RSG，經本地IP承載網到MME/SGW（業務網關），其上行流量模型如圖5所示。

按照目標BGP路由發布策略部署之后，IPRAN的流量模型在外部本地IP承載網DCE（區域/匯聚用戶邊緣設備）雙負載分擔設計的驅動下，在內部下行同樣可以實現負載分擔。

按照規劃部署，對于RSG的路由優選，在原有3G網絡的基礎之上新增RR后，其調整后路由規劃、路由優選的結果同樣使無論3G、LTE業務承載下，其主備RSG都優選各自一側的ASG，因此LTE承載時，分組網的流量模型在外部本地IP承載網DCE雙負載分擔設計的驅動下，在內部下行同樣可以實現負載分擔，提高了網絡帶寬利用率，降低了建設成本。其下行流量模型如圖6所示。

4 小結

目前LTE業務的帶寬和用戶的感知體現需求越來越高，基于IPRAN的LTE業務承載方案，采用L2VPN加L3VPN方案進行業務部署，在分組網內部有效調整匯聚層BGP路由發布策略，實現LTE業務上下行業務流量的合理承載，提高了承載網絡帶寬利用率，在現有投資建設成本條件下，以獲取更好的用戶感知和實現企業業務運營利益的最大化。