浙江移动PTN+CE有效承载TD-LTE试验网

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浙江移动是PTN技术应用的急先锋。早在其它运营商还在摇摆不定，为是否选择PTN以及是否放弃MSTP的问题争论不休的时候，浙江移动作为省级运营商已经建设完成了国内最大的PTN商用网络。在PTN技术还在不断完善的阶段，浙江移动与PTN产业链各个关键的合作单位深度合作，在PTN技术选择、组网规划及网络维护上积累了丰富的经验。　　从将PTN网络应用定位为TD基站回传网络开始，网规及网维人员不断拓展延伸PTN的应用范围。以杭州为例，PTN网络目前承载超过4000个3G站，600个2G站，各类专线超过500条。
　　PTN+CE承载TD-LTE能力已被认可
　　与2G/3G时代不同，由于TD-LTE的高带宽、深覆盖的特点，对承载网提出了更高的要求，以下从6个方面列举LTE时代对承载网的总体要求。
　　（1）接入带宽：TD-LTE基站的接入带宽最高可达150Mbit/s~450Mbit/s或更高，PTN承载网需支持可持续的带宽扩展能力。
　　（2）网络规模：TD-LTE需实现深度覆盖，网络节点数将会是现有基站数量的2~3倍；因此需要网络部署节点更密集，对传输网络接入和网络安全带来了更为严峻的考验。
　　（3）S1 Flex：网络需要支持eNB归属于不同的SGW/MME，因此需要实现三层路由的转发功能；而目前主流的解决方案是PTN三层技术或PTN+CE方案。
　　（4）网络可靠性：承载IP化同样要求网络保证高可靠性，故障切换小于50ms。
　　（5）网络QoS：E2E时延要求<20ms，比GSM、TD需求更严格。
　　（6）时钟同步：TD-LTE同样需要时间同步，精度要求均高于TD-SCDMA，因此需要PTN尽快完善地面时间同步技术并进一步健全1588v2时钟同步自维护体系。
　　针对这6个方面的需求，浙江移动利用原有的PTN网络进行功能拓展，首先完成了对TD-LTE基站回传业务的承载组网工作。在TD-LTE阶段，承载网的主要任务是完成S1和X2业务的传送。在PTN汇聚层及以下网络架构不变的情况下，通过引入PTN智能路由域，根据IP地址完成S1和X2业务的转发和传送。关于PTN智能路由域，目前可行的方案主要是两种：通过在PTN核心层网络引入L3技术，完成路由转发即PTN三层路由方案；通过新增CE路由器的方式，将PTN业务全部进入CE网络进行路由转发，即PTN+CE方案。
　　后者对现网架构改动小、设备成熟、网络架构清晰，是目前TD-LTE试验局的主流方案。
　　两种主要的PTN+CE组网方案
　　根据TD-LTE对承载网的需求分析，目前主流的PTN+CE组网方案有两种，分别为PTN双路由+CE负载分担保护方案（如图1）和PTN+CE全程1:1主备保护方案（如图2）。
　　方案1在PTN接入节点使用VSI专网技术，实现两条对等的LSP双发功能；在PTN接入节点与PTN落地节点间仍旧配置VLL专线业务，同时每条TUNNEL部署1:1 LSP保护。在PTN与CE对接处，我们省去了MAC-LAG保护模式。CE1、CE2和SGW之间利用OSPF路由快速收敛的特点引入直连路由。以下对方案1各种故障情况的保护倒换原理作详细介绍。
　　（1）当PTN3与PTN1之间主1通道发生中断时，PTN启用APS保护倒换到备1通道。倒换仅在PTN网络内容产生，CE网络不感知。
　　（2）当PTN1发生故障时，PTN网络进行切换，主1通道中断，PTN3 MAC表自动清除，基站流量经主2通道被广播至PTN2；同时，CE1接口无收光转为down状态，引发Vrrp主备切换；当CE2成为Vrrp主后，发送ARP报文至PTN3，PTN3将MAC转发表更新重新建立连接。
　　（3）当PTN1与CE1之间发生中断时，如果是收发纤同时中断，接口状态转换成down,同时，Vrrp进行主备切换，CE2发送ARP保温给PTN3，PTN3更新MAC转发表，流量从主1切换到主2。当发生单纤故障，仅PTN1发到CE1产生中断，此时，CE1接口收不到光，转成down状态，但仍发光，所以PTN接口仍然UP。此时CE1的Vrrp1发生主备切换，CE2切换成主用并发送ARP报文至PTN3，PTN3更新MAC转发表，出口由主1切换至主2。
　　（4）当CE1节点故障发生时，Vrrp进行主备切换，CE2发送ARP报文给PTN3，PTN3更新MAC转发表，流量从主1切换到主2。
　　（5）当MME和CE1链路发生故障，Vrrp2进行主备切换；到PTN3的流量经CE2经vlanif到CE1，至PTN1转到PTN3。
　　（6）当CE1至SGW发生中断，SGW与CE2将根据路由进行收敛。
　　方案2（如图2）所示，在PTN域采用PTN接入节点到2套落地设备之间配置PW-APS的双归保护；在PTN与CE对接处采用1:1设备间MAC-LAG保护，针对单纤中断影响采用802.3ah以太网OAM检测机制；CE之间及CE与MME之间采用VRRP静态路由保护。方案2各种故障情况的保护倒换原理如下所示。
　　（1）当PTN3与PTN1之间主1通道发生中断或PTN1发生故障时，PTN启用PW-APS保护倒换到备1通道。倒换仅在PTN网络内容产生，CE网络不感知。
　　（2）当PTN1与CE1之间发生中断时。如果是收发纤同时中断，接口状态转换成down，MAC-LAG发生倒换。当发生单纤故障，仅PTN1发到CE1产生中断，此时，CE1接口收不到光，转成down状态，但仍发光，所以PTN接口仍然UP。MAC-LAG发生倒换；同时，在PTN1和CE1之间部署802.3ah，在802.3ah协议超时后，自动将PTN1的接口也关掉。
　　（3）当CE1节点故障发生时，CE侧Vrrp进行主备切换，CE2发送ARP报文给PTN3，PTN3更新MAC转发表，流量从CE1切换到CE2。
　　（4）当MME和CE1链路发生故障，Vrrp进行主备切换；CE1流量经CE2经vlanif到MME。
　　（5）当CE1至SGW发生中断，SGW与CE2将根据路由进行收敛。
　　PTN+CE承载TD-LTE的不足之处
　　杭州移动对上述两种方案进行了现网测试，对具体的倒换测试结果进行了对比。
　　由于方案1对网络保护的层次不清晰，同时浙江移动考虑到后期网络改进的稳定性以及对承载网保护倒换的要求，决定采用第二种方案作为现网部署方案。
　　对于后期面向LTE的承载网部署，针对后期改进方向，目前基本明确有两点。
　　其一，进一步提高网络倒换速率与网络稳定性：针对目前方案2中CE发至PTN的单纤倒换情况；由于802.3ah协议的制约性，倒换时间较长，稳定性不高。
　　其二，实现基站回传业务端到端的负载分担方式：目前方案2尚无法实现PTN至CE设备间的负载分担功能，目前可通过业务规划实现部分端口级的业务分担。