TD-LTE回傳網(wǎng)絡(luò )和時(shí)間同步解決方案研究

3.2 核心層PTN對接CE路由器技術(shù)方案

PTN+CE實(shí)現TD-LTE回傳組網(wǎng)如圖3所示。PTN+CE方案中，PTN的核心層、匯聚層和接入層設備都保持不變，通過(guò)二層方式將基站流量傳輸至CE路由器。PTN與CE之間通過(guò)交互以太報文互通。由CE路由器作為基站的網(wǎng)關(guān)，實(shí)現三層流量轉發(fā)功能。

圖3　PTN+CE方案承載TD-LTE組網(wǎng)示意圖

采用PTN+CE方案，在PTN和CE之間有兩種對接方式，分別是方式一PTN內部建立主備PW，和方式二PTN內部建立VPLS。采用方式一時(shí)，VRRP心跳報文運行在兩臺CE設備之間，為提高心跳報文鏈路可靠性，宜采用多鏈路捆綁方式實(shí)現。采用方式二時(shí)，VRRP心跳報文運行在PTN與CE互聯(lián)的鏈路上。

4 PTN互通性研究

TD-LTE時(shí)期SGW單設備落地，使得PTN L3方案存在核心層PTN互通組網(wǎng)的需求，此外，為了保證服務(wù)和成本、增強網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放性，各地市的PTN網(wǎng)絡(luò )有可能采用兩家或以上設備商產(chǎn)品組網(wǎng)，為實(shí)現承載業(yè)務(wù)的端到端管理，PTN也存在組網(wǎng)互通性需求?；ネ☉脠?chǎng)景主要有分層互通和分域互通兩種場(chǎng)景。PTN設備間互通主要包括業(yè)務(wù)，保護，OAM，QoS和同步5個(gè)層面的互通。

PTN互通模型主要有UNI（用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )接口）互通模型和NNI（網(wǎng)絡(luò )—網(wǎng)絡(luò )接口）互通模型。UNI互通模型是指兩端PTN設備通過(guò)業(yè)務(wù)適配模塊進(jìn)行互聯(lián)，即業(yè)務(wù)接口互通（見(jiàn)圖4），一端設備將MPLS-TP隧道進(jìn)行PWE3解封裝恢復業(yè)務(wù)報文后傳送到另一端設備，另一端設備再將該業(yè)務(wù)進(jìn)行PWE3封裝后進(jìn)入MPLS-TP隧道。NNI互通模型是指兩端PTN設備通過(guò)線(xiàn)路適配模塊進(jìn)行互聯(lián)，即網(wǎng)絡(luò )/線(xiàn)路接口互通（見(jiàn)圖5），兩端設備直接實(shí)現MPLS-TP隧道對接。

圖5　NNI互通模型

UNI互通模型對互通的每一端設備而言，對端設備可以看作是與基站、各類(lèi)客戶(hù)一樣的客戶(hù)側設備，來(lái)自互通接口的是業(yè)務(wù)。因此，在PTN互通性研究中，NNI互通模型更為關(guān)鍵，也較難實(shí)現。

在業(yè)務(wù)，保護，OAM，QoS和同步5個(gè)層面互通要求中，業(yè)務(wù)互通是最基本的要求和前提，首先要保證業(yè)務(wù)能基于UNI接口和NNI接口進(jìn)行互通。在此基礎上，重點(diǎn)是實(shí)現保護互通和OAM互通，后文將分別加以分析。此外，PTN設備需支持DiffServ模式的端到端QoS，并采用一致的QoS優(yōu)先級映射表實(shí)現DSCP，VLAN PRI，TC的相互映射。最后是實(shí)現頻率和時(shí)間同步的互通，頻率同步主要基于標準的同步以太網(wǎng)實(shí)現，時(shí)間同步采用IEEE 1588v2帶內以太網(wǎng)方式或1PPS+TOD帶外接口方式實(shí)現。

4.1 PTN保護互

通PTN可為基站和各類(lèi)客戶(hù)業(yè)務(wù)提供50ms端到端保護，保證網(wǎng)絡(luò )的可靠性。PTN保護分為UNI接口保護和網(wǎng)絡(luò )內保護，在互通時(shí)，UNI接口需要支持1+1/1：1 MSP保護互通（對于SDH接口）和LAG保護互通（對于以太網(wǎng)接口），PTN網(wǎng)絡(luò )內需要支持MPLS-TP定義的1：1 LSP線(xiàn)性保護方式互通（基于NNI互通模型）。

由于ITU-T對于MPLS-TP的線(xiàn)性保護標準尚未完成，目前設備實(shí)現主要參考ITU-T G.8031以太網(wǎng)線(xiàn)性保護標準。PTN采用1：1線(xiàn)性保護方式時(shí)，在正常情況下，業(yè)務(wù)運行在工作路徑上，在故障時(shí)期業(yè)務(wù)切換到保護路徑上；當業(yè)務(wù)恢復以后，兩個(gè)端節點(diǎn)PTN設備不立即將業(yè)務(wù)切換回切至工作路徑，而是分別設置WTR定時(shí)器，等待WTR定時(shí)器結束后再回切。WTR主要作用是阻止由于間歇性故障而引起的頻繁保護倒換操作。

中國移動(dòng)在深圳TD-LTE規模試驗網(wǎng)測試時(shí)發(fā)現，ITU-T標準對于1：1線(xiàn)性保護的WTR（等待恢復）狀態(tài)處理機制的規定存在缺陷，導致PTN設備廠(chǎng)家實(shí)現有差異，在互通時(shí)保護倒換回切時(shí)間超標。由于兩端PTN設備的WTR設置可能不一致或者設置一致但WTR結束時(shí)間存在瞬間差異，先結束WTR的一端立即返回至工作路徑（即短超時(shí)方案），而此時(shí)對端設備WTR尚未結束、因而業(yè)務(wù)可能仍駐留在保護路徑上（即長(cháng)超時(shí)方案）。分別采用短超時(shí)和長(cháng)超時(shí)方案的兩個(gè)廠(chǎng)家在進(jìn)行線(xiàn)性保護互通時(shí)，可能引起業(yè)務(wù)中斷。

因此，對線(xiàn)性保護互通方案進(jìn)行改進(jìn)，建議采用長(cháng)超時(shí)方案，并對于ITU-T標準中新定義“中間狀態(tài)”不進(jìn)行切換動(dòng)作，使得先結束WTR一端可以等待對端WTR結束后再一起回切。該方案已被CCSA（中國通信標準化協(xié)會(huì )）國內標準和ITU-T國際標準采納，主流廠(chǎng)家設備也已支持并通過(guò)測試。4.2 基于ITU-T G.8113.1的OAM機制互通PTN OAM主要為配合網(wǎng)管在設備上實(shí)現故障檢測和快速定位、時(shí)延、丟包率等性能監測等功能，需要基于特定的OAM報文實(shí)現。PTN設備承載業(yè)務(wù)主要采用以太網(wǎng)接口，在UNI接口和NNI接口需支持多種OAM功能，如在UNI側需實(shí)現基于IEEE 802.3ah標準和基于ITU-T Y.1731協(xié)議的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)OAM功能，在NNI側應遵循最新的ITU-T G.8113.1標準實(shí)現PTN網(wǎng)絡(luò )層面的OAM互通（見(jiàn)表1）。

表1　采用G.8113.1的PTN OAM報文編碼格式字段描述

為實(shí)現PTN網(wǎng)絡(luò )內基于G.8113.1的OAM互通，中國移動(dòng)提出對MPLS-TP OAM的報文封裝字段進(jìn)行統一要求，主要改進(jìn)包括Ether Type，Channel Type，TC，TTL，MEL，Version等。相關(guān)內容已經(jīng)被CCSA標準采納。

5 OTN+PTN（L2/L3）時(shí)間同步傳送組網(wǎng)

TDD系統的接收和發(fā)送工作在同一頻段，這種技術(shù)能夠大大提高頻譜資源的利用率，但同時(shí)也需要各個(gè)基站小區保持高精度的時(shí)間同步，不然會(huì )造成嚴重的收發(fā)互相干擾的問(wèn)題。實(shí)現時(shí)間同步，傳統的解決方案是為每個(gè)基站配置GPS同步模塊，但是GPS模塊成本高，維護難，故障率高，而且有安全隱患，所以中國移動(dòng)很早就開(kāi)始布局1588 v2地面傳送時(shí)鐘同步的方式為T(mén)DD基站提供時(shí)間同步。當前，通過(guò)PTN網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現1588v2時(shí)鐘信號的地面傳送，為T(mén)D-SCDMA基站提供時(shí)間同步，已經(jīng)廣泛用于中國移動(dòng)現網(wǎng)。

LTE回傳網(wǎng)絡(luò )引入了橫向流量模型并且需要支持低時(shí)延的傳送，這個(gè)需求推動(dòng)PTN核心層設備需要具備L3的功能，能夠實(shí)現根據IP地址轉發(fā)LTE S1-Flex和X2業(yè)務(wù)。PTN核心層設備開(kāi)通L3功能后支持時(shí)間同步的能力需要進(jìn)行驗證。

針對這些新需求，中國移動(dòng)在深圳TD-LTE規模實(shí)驗網(wǎng)中，分別進(jìn)行了L3 PTN+L2 PTN聯(lián)合組網(wǎng)場(chǎng)景以及OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)場(chǎng)景下傳送時(shí)間同步的測試，測試的組網(wǎng)場(chǎng)景如圖6所示。

圖6　L3 PTN+L2 PTN聯(lián)合組網(wǎng)以及OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)傳送時(shí)間同步示意圖

測試結果表明采用1588v2協(xié)議的L3 PTN+ L2 PTN聯(lián)合組網(wǎng)以及OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)傳送時(shí)間同步信號的系統可以很好地滿(mǎn)足TD-LTE系統的要求。

6 結束語(yǔ)

LTE是未來(lái)高速移動(dòng)通信系統的發(fā)展方向，其中的TD-LTE制式可以借助現有TD-SCMDA的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，是中國移動(dòng)的首選。中國移動(dòng)面向TD-LTE對回傳網(wǎng)絡(luò )提出的新需求，研究和制定了一系列解決方案，并進(jìn)行了相關(guān)測試和試點(diǎn)驗證，包括推動(dòng)PTN向更大容量、更高速率接口方向發(fā)展，并借助其統計復用、多業(yè)務(wù)承載、QoS能力，充分保證TD-LTE所需高帶寬、低時(shí)延要求；借助PTN強大的保護和OAM能力以及增強L3功能或與CE路由器對接的方案，確保TD-LTE S1-Flex和X2接口轉發(fā)需求；推動(dòng)PTN全面互通，滿(mǎn)足TD-LTE回傳網(wǎng)絡(luò )互通需求；推動(dòng)OTN支持時(shí)間同步，提供OTN與PTN組網(wǎng)傳送高精度時(shí)間同步，滿(mǎn)足TD-LTE高精度時(shí)間同步的需求。隨著(zhù)LTE進(jìn)程的不斷推進(jìn)，各項解決方案仍將進(jìn)一步豐富完善，助力TD-LTE回傳網(wǎng)絡(luò )建設和應用。