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(duì)接CE路由器技術(shù)方案

PTN+CE實(shí)現(xiàn)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(shè)備都保持不變，通過二層方式將基站流量傳輸至CE路由器。PTN與CE之間通過交互以太報(bào)文互通。由CE路由器作為基站的網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)三層流量轉(zhuǎn)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(duì)接方式，分別是方式一PTN內(nèi)部建立主備PW，和方式二PTN內(nèi)部建立VPLS。采用方式一時(shí)，VRRP心跳報(bào)文運(yùn)行在兩臺(tái)CE設(shè)備之間，為提高心跳報(bào)文鏈路可靠性，宜采用多鏈路捆綁方式實(shí)現(xiàn)。采用方式二時(shí)，VRRP心跳報(bào)文運(yùn)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(shè)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(qiáng)網(wǎng)絡(luò)開放性，各地市的PTN網(wǎng)絡(luò)有可能采用兩家或以上設(shè)備商產(chǎn)品組網(wǎng)，為實(shí)現(xiàn)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☉?yīng)用場(chǎng)景主要有分層互通和分域互通兩種場(chǎng)景。PTN設(shè)備間互通主要包括業(yè)務(wù)，保護(hù)，OAM，QoS和同步5個(gè)層面的互通。

PTN互通模型主要有UNI（用戶網(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(shè)備通過業(yè)務(wù)適配模塊進(jìn)行互聯(lián)，即業(yè)務(wù)接口互通（見圖4），一端設(shè)備將MPLS-TP隧道進(jìn)行PWE3解封裝恢復(fù)業(yè)務(wù)報(bào)文后傳送到另一端設(shè)備，另一端設(shè)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(shè)備通過線路適配模塊進(jìn)行互聯(lián)，即網(wǎng)絡(luò)/線路接口互通（見圖5），兩端設(shè)備直接實(shí)現(xiàn)MPLS-TP隧道對(duì)接。

圖5　NNI互通模型

UNI互通模型對(duì)互通的每一端設(shè)備而言，對(duì)端設(shè)備可以看作是與基站、各類客戶一樣的客戶側(cè)設(shè)備，來自互通接口的是業(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(xiàn)。

在業(yè)務(wù)，保護(hù)，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(chǔ)上，重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)保護(hù)互通和OAM互通，后文將分別加以分析。此外，PTN設(shè)備需支持DiffServ模式的端到端QoS，并采用一致的QoS優(yōu)先級(jí)映射表實(shí)現(xiàn)DSCP，VLAN PRI，TC的相互映射。最后是實(shí)現(xiàn)頻率和時(shí)間同步的互通，頻率同步主要基于標(biāo)準(zhǔn)的同步以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，時(shí)間同步采用IEEE 1588v2帶內(nèi)以太網(wǎng)方式或1PPS+TOD帶外接口方式實(shí)現(xiàn)。

4.1 PTN保護(hù)互

通PTN可為基站和各類客戶業(yè)務(wù)提供50ms端到端保護(hù)，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。PTN保護(hù)分為UNI接口保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保護(hù)，在互通時(shí)，UNI接口需要支持1+1/1：1 MSP保護(hù)互通（對(duì)于SDH接口）和LAG保護(hù)互通（對(duì)于以太網(wǎng)接口），PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)需要支持MPLS-TP定義的1：1 LSP線性保護(hù)方式互通（基于NNI互通模型）。

由于ITU-T對(duì)于MPLS-TP的線性保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)尚未完成，目前設(shè)備實(shí)現(xiàn)主要參考ITU-T G.8031以太網(wǎng)線性保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。PTN采用1：1線性保護(hù)方式時(shí)，在正常情況下，業(yè)務(wù)運(yùn)行在工作路徑上，在故障時(shí)期業(yè)務(wù)切換到保護(hù)路徑上；當(dāng)業(yè)務(wù)恢復(fù)以后，兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)PTN設(shè)備不立即將業(yè)務(wù)切換回切至工作路徑，而是分別設(shè)置WTR定時(shí)器，等待WTR定時(shí)器結(jié)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(hù)倒換操作。

中國移動(dòng)在深圳TD-LTE規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，ITU-T標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于1：1線性保護(hù)的WTR（等待恢復(fù)）狀態(tài)處理機(jī)制的規(guī)定存在缺陷，導(dǎo)致PTN設(shè)備廠家實(shí)現(xiàn)有差異，在互通時(shí)保護(hù)倒換回切時(shí)間超標(biāo)。由于兩端PTN設(shè)備的WTR設(shè)置可能不一致或者設(shè)置一致但WTR結(jié)束時(shí)間存在瞬間差異，先結(jié)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(duì)端設(shè)備WTR尚未結(jié)束、因而業(yè)務(wù)可能仍駐留在保護(hù)路徑上（即長超時(shí)方案）。分別采用短超時(shí)和長超時(shí)方案的兩個(gè)廠家在進(jìn)行線性保護(hù)互通時(shí)，可能引起業(yè)務(wù)中斷。

因此，對(duì)線性保護(hù)互通方案進(jìn)行改進(jìn)，建議采用長超時(shí)方案，并對(duì)于ITU-T標(biāo)準(zhǔn)中新定義“中間狀態(tài)”不進(jìn)行切換動(dòng)作，使得先結(jié)束WTR一端可以等待對(duì)端WTR結(jié)束后再一起回切。該方案已被CCSA（中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)）國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和ITU-T國際標(biāo)準(zhǔn)采納，主流廠家設(shè)備也已支持并通過測(cè)試。4.2 基于ITU-T G.8113.1的OAM機(jī)制互通PTN OAM主要為配合網(wǎng)管在設(shè)備上實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)和快速定位、時(shí)延、丟包率等性能監(jiān)測(cè)等功能，需要基于特定的OAM報(bào)文實(shí)現(xiàn)。PTN設(shè)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(cè)需實(shí)現(xiàn)基于IEEE 802.3ah標(biāo)準(zhǔn)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(cè)應(yīng)遵循最新的ITU-T G.8113.1標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)PTN網(wǎng)絡(luò)層面的OAM互通（見表1）。

表1　采用G.8113.1的PTN OAM報(bào)文編碼格式字段描述

為實(shí)現(xiàn)PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)基于G.8113.1的OAM互通，中國移動(dòng)提出對(duì)MPLS-TP OAM的報(bào)文封裝字段進(jìn)行統(tǒng)一要求，主要改進(jìn)包括Ether Type，Channel Type，TC，TTL，MEL，Version等。相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)被CCSA標(biāo)準(zhǔn)采納。

5 OTN+PTN（L2/L3）時(shí)間同步傳送組網(wǎng)

TDD系統(tǒng)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(qū)保持高精度的時(shí)間同步，不然會(huì)造成嚴(yán)重的收發(fā)互相干擾的問題。實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，傳統(tǒng)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(hù)難，故障率高，而且有安全隱患，所以中國移動(dòng)很早就開始布局1588 v2地面?zhèn)魉蜁r(shí)鐘同步的方式為TDD基站提供時(shí)間同步。當(dāng)前，通過PTN網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)1588v2時(shí)鐘信號(hào)的地面?zhèn)魉?，為TD-SCDMA基站提供時(shí)間同步，已經(jīng)廣泛用于中國移動(dòng)現(xiàn)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(shè)備需要具備L3的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)IP地址轉(zhuǎn)發(fā)LTE S1-Flex和X2業(yè)務(wù)。PTN核心層設(shè)備開通L3功能后支持時(shí)間同步的能力需要進(jìn)行驗(yàn)證。

針對(duì)這些新需求，中國移動(dòng)在深圳TD-LTE規(guī)模實(shí)驗(yàn)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(cè)試，測(cè)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(cè)試結(jié)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(hào)的系統(tǒng)可以很好地滿足TD-LTE系統(tǒng)的要求。

6 結(jié)束語

LTE是未來高速移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展方向，其中的TD-LTE制式可以借助現(xiàn)有TD-SCMDA的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，是中國移動(dòng)的首選。中國移動(dòng)面向TD-LTE對(duì)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(cè)試和試點(diǎn)驗(yàn)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(tǒng)計(jì)復(fù)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(qiáng)大的保護(hù)和OAM能力以及增強(qiáng)L3功能或與CE路由器對(duì)接的方案，確保TD-LTE S1-Flex和X2接口轉(zhuǎn)發(fā)需求；推動(dòng)PTN全面互通，滿足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，滿足TD-LTE高精度時(shí)間同步的需求。隨著LTE進(jìn)程的不斷推進(jìn)，各項(xiàng)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(shè)和應(yīng)用。