中国移动LTE承载方案探讨V华为PTNIPRAN

2023/1/14PTN承载TD-LTE方案探讨目录TD-LTE回传需求分析TD-LTE回传网络承载方案L3PTN方案PTN+CE方案PTN+CE方案的相关分析网络演进趋势分析Page3LTE逻辑网络架构LTE/SAE一改原有的2G/3G网络模式，实现了移动网络扁平化对于承载网络主要的影响在于X2和S1Flex的承载方式选择。MME:MobilityManagementEntityS-GW:ServingGateway3GLTEPage4TDLTE网络承载需求–传送带宽计算S1/X2承载开销ProtocollayerGTP-UUDPIPv4/IPv6IPSec(tuunelmode)IPSec(transportmode)VLANMACPhysicallayerOverhead(bytes)12820/40503041820SCTPIPDatalinklayerPhysicallayerS1/X2ControlplaneGTP-UUDPIPDatalinklayerPhysicallayerS1/X2UserPlaneProtocollayerandoverheadS1_MME带宽一般认为是S1_U带宽的1~3%影响X2带宽因素eNB之间的切换次数平均切换的时间每次切换的业务类型与报文长度X2信令X2统计带宽Page5LTE接口承载需求描述基站逻辑接口流量允许传输时延连接关系S1-U90％以上5mseNB－SGWOM100K~1M/eNB60mseNB－NMSSync25.6K/eNB20mseNB－BitsS1-MME1％～3％S1-U100mseNB－MMEX23%~5%S1-U10mseNB－eNBX2和S1Flex是承载网的基本需求目录TD-LTE回传需求分析TD-LTE回传网络承载方案L3PTN方案PTN+CE方案PTN+CE方案的相关分析网络演进趋势分析LTE的两个回传方案Page7LTE回传方案一：L3PTN方案描述PTN的汇聚层和接入层设备不变，在核心层PTN设备跨域承载，引入L3功能，根据IP地址转发S1和X2L3PTN与S-GW和CE相连，跨城域的流量可通过CE上IP专网，而本地流量不需要经过CE和IP专网方案描述原有的PTN核心层、汇聚层和接入层设备都保持不变在核心层引入CE设备，PTN与CE相连，所有流量都要经过CE转发，判断去往本核心局房归属的S-GW或X2，跨核心局房的S-GW或X2，跨城域的流量PTN汇聚接入MMEPooleNBCESGWPool本地市异地市增强L3PTN核心层LTE回传方案二：PTN＋CE（站点路由器）MMEPooleNBCESGWPool本地市异地市PTN汇聚接入PTN核心层方案1：L3PTN方案组网分析核心机房BL3PTN核心层核心机房ASGW核心机房CCEPTN核心层B地市A地市L2PTN汇聚/接入层L2PTN汇聚/接入层ARMMEMMESGWARCEBRS1FlexX2IP专网SGWPage8核心层PTN支持L2toL3的跨域功能，支持静态的L3隧道和静态路由的配置能力；S1Flex流量在跨域PTN设备上终结L2隧道，同时查找静态L3IP地址，转发到相应的L3隧道，最终转发到SGW/MMEX2流量在跨域PTN设备上终结L2隧道，如果是相同网段，先查找L2的MAC地址，转发到相应的eNB；反之，则查找静态配置的L3IP地址转发到eNB大量的静态L3IP地址配置，和L3的管道配置工作量，对运维人员有一定挑战；由于在L2/L3跨域隧道之间存在一个L2MAC地址交换模块，以及一个L3的IP地址路由模块；所以LTE的网络配置和原有的2G/3G的配置不一致CEPage9具备L3功能的PTN设备逻辑示意图其中L2的功能要求是终结ETHPW后，能够进入L2的VSI交换实例中，先完成一次收敛功能，再进入L3的VRF虚拟路由转发实例中做L3处理。设计考虑是：减少运维的网段划分；减小核心层路由的配置量，只需要做网段路由配置；降低核心层VRF的逻辑端口数量的压力；确保网络规划的可实施性；降低核心层VRF的ARP能力要求，确保路径保护时，对ARP的实时刷新要求，以保证倒换性能。问题：L2存在广播风暴的风险端到端管道被断开ETHY.1731OAM不能端到端ETHPW处理VSI处理VRF处理ETHPW处理VSI处理eNodeB

eNodeB

eNodeB

10.1.2.110.1.2.220.1.2.1相同网段处理跨网段处理10.1.1.1SGW/MMESGW/MMESGW/MME20.1.1.130.1.1.1ETHPW静态L3VPNL2PTN+L3PTN端到端的保护Page10E2EPTNGE/10GEPTN（L3）aGW/MME接入层PTN骨干层PTNIP转发IP转发PWFPS保护/LSPAPS保护LAG保护VRRP双归VPNFRR保护保护方案检测技术PWOAM/LSPOAM802.3ahVRRP双归MPLS-TPOAMETH接入eNB1eNB2ETH接入故障1：L2PTN管道故障，由LSP层的OAM检测，触发LSP

APS保护倒换故障2：L3PTN节点故障，触发源端节点的PWFPS保护倒换，从一条PW倒换到另一条PW上；触发机制是PW层得OAM保护故障3：核心层链路故障，触发静态L3VPNFRR保护；触发机制是LSP层得TPOAM检测；故障4：SGW/MME前的落地点L3PTN的节点故障，触发VRRP双归保护；触发机制是OAM或者BFD1243Page11L2PTN+L3PTN网络维护网络也分为两个部分进行维护，一部分是L2管道的运维；另一部分是静态L3VPN的运维；两个部分的维护是分离的，但是维护方式是类似的，静态L3VPN可以看成是3层的管道，通过网管进行维护PTN管道网络实现E2E的多层次周期性的性能监控，通过周期性的性能统计和设置的阈值实现网络调整指导静态L3VPN的配置工作量大PTNVODPTNL3PTNNodeBBTSRNCMSCG高阶通道层(HO-VC)低阶通道层(LO-VC)复用段层(MS)Tunnel层PW层数据链路层(Ethernet)提供L2传送通道或Tunnel管道的连接建立和监控多低阶业务映射到一个高阶或多个PW映射到一个Tunnel对业务净荷进行适配封装，实现最贴近业务层的监控封装后映射到上一通道层或Tunnel层进行承载承载固定通道VC或弹性管道Tunnel和链接建立对链路的质量好坏进行监控对业务净荷进行适配封装提供L3传送通道或Tunnel管道的连接建立和监控12方案2：PTN+CE方案组网分析核心机房AL2PTN核心层核心机房BSGW核心机房CCEL2PTN核心层B地市A地市L2PTN汇聚/接入层L2PTN汇聚/接入层ARMMEMMESGWARCECEBRS1FlexX2IP专网Page12核心层设备由CE来承担，完成S1-Flex和X2流量；核心层的PTN设备和CE设备是背靠背连接。S1流量在PTN核心层设备上终结L2隧道，并以NativeETH方式，连接到CE设备上，做IP地址的路由，转发到SGW/MME；X2流量和S1流量的转发方式相同；结果是转发到不同的eNB上。在核心层CE设备上，可以采用L3VPN的方式，也可以采用NativeIP路由方式跨地市的流量，不需要额外的CE设备，直接从核心层CE设备上引出方案成熟度高，现网改造量小L2PTN+CE端到端的保护Page13故障1：L2PTN管道故障，通过PW层得OAM检测，触发PWAPS的保护倒换；业务通过备用PW转发；故障2：PTN节点故障，通过PW层得OAM检测，触发PWAPS的保护倒换；故障3：CE节点故障，CE的VRRP倒换到备份CE上；并通过802.3ah通知PTN业务流量切换到备份CE上；故障4：口字型链路故障，802.3ah触发两端的PTN和CE设备发生业务倒换；故障5：SGW/MME前的落地点的CE节点故障，触发VRRP双归保护；触发机制是OAM或者BFDE2EPTNGE/10GECEaGW/MME接入层PTN骨干层PTNIP转发IP转发MC-PWAPS保护LAG保护VRRP双归VPNFRR保护IPFRR保护保护方案检测技术PWOAM802.3ahVRRP双归MPLS-TPOAMETH接入eNB1eNB2ETH接入802.3ah主备12435Page14L2PTN+CE端到端的保护方案中的转接PWPTN采用PW-APS保护PTN采用主备链路与路由器对接，并启用802.3ah进行故障检测VRRPOverVLANIFRNCNodeB核心PTN之间增加转接的DNIPW，可以带来如下好处：倒换性能好：2点故障，无需大量发送协议通知接入点进行PW倒换，仅在PTN1上完成局部倒换，因此倒换更快。仅配置1:1PW一层保护，因此无需考虑层间的Holdoff拖延，核心点PTN故障，倒换指标也会好一些。网络稳定性好，倒换影响面小：2点故障时，业务局部倒换，直接从PTN之间DNIPW绕行，不会造成全网接入点的PW倒换，稳定性更高。AdminVRRP主链路备链路主PW备PWDNIPW21CE1CE2PTN1PTN2PTN312PTN网络内部故障，流量经过DNIPW绕行到PTN1，到CE1局部保护，性能好，稳定性高Page15PTN＋CE网络维护运维分成两个部分，一部分是PTN的管道，另一部分是CE的L3动态网络维护；PTN管道网络实现E2E的多层次周期性的性能监控，通过周期性的性能统计和设置的阈值实现网络调整指导L3通过NQA实现VPN的性能监控，通过DPI未来可以支持网络安全和流量优化。PTNVODPTNL3VPNNodeBBTSRNCMSCG高阶通道层(HO-VC)低阶通道层(LO-VC)再生段层(RS)复用段层(MS)Tunnel层PW层物理层数据链路层(Ethernet)提供传送通道或Tunnel管道的连接建立和监控多低阶业务映射到一个高阶或多个PW映射到一个Tunnel对业务净荷进行适配封装，实现最贴近业务层的监控封装后映射到上一通道层或Tunnel层进行承载在物理媒介上，在光/电等媒介实现对Bit流传送监测和定位物理层网络故障承载固定通道VC或弹性管道Tunnel和链接建立对链路的质量好坏进行监控E2ESLATestingServiceQualityMgt.VRFpingtraceNQAL3VPNMonitor时延、丢包率方案对比总结：L3PTNPTN+CE保护1、L2/L3功能位于同一节点，功能复杂，比单纯的L2功能的PTN可靠性低2、L2部分的VSI的广播风暴风险和IP网段规划的复杂性需要平衡3、目前各个厂家对静态L3VPN的实现层次不尽相同1、保护的界面是清晰的；PTN网络和CE网络的保护是独立的；2、L2节点和L3节点保护独立3、CE层保护倒换性能由动态协议决定，要比PTN弱一点在SGW/MME侧的保护是完全一样的，采用VRRP保护运维1、L2/L3保护采用相同的OAM和保护机制，维护方式相同，利于相同维护团队维护；2、静态L3部分配置比较复杂，在网络需要动态调整时，调整工作量大1、L2/L3不同的技术和维护方式，L2TP-OAM/APS，L3是BFD/FRR的机制；需要两种不同的网络维护思路，不利于同一个团队维护2、L3网络的动态运行机制，能实现网络调度的动态调整，工作量小；可扩展性静态L3VPN功能相对比较简单，可以满足当前LTE的需求符合网络扁平化的架构，可以满足未来潜在的业务需求，如：L3VPN大客户专线；组播类的业务。成熟度1、静态L3VPN目前还缺乏较多商用2、在各个厂家的实现上，互联互通存在较大的问题；保护触发机制，以及OAM实现的层次；保护机制（IPFRR/VPNFRR）；1、CE的成熟度较好，有统一的标准Page16计算模型：核心机房3个，每核心机房2~8台PTN3900，模型中取4台；每核心机房2台CE，考虑每核心机房100G业务，局内组网如右CE采用扩容方式相比新建节省机框、主控、交换等LTE承载方案的费用预估PTN

L3（升级）PTN+CE（新建）PTN+CE（合设）3*4*10003*2*65万3*2*60万50G50G5*10G5*10GLTE承载业务的配置模式和2G/3G的业务配置模式不同；运维成本需要考虑目录TD-LTE回传需求分析TD-LTE回传网络承载方案L3PTN方案PTN+CE方案PTN+CE方案的相关问题探讨网络演进趋势分析PTN+CE方案中的疑问Page19核心机房AL2PTN核心层核心机房BSGW核心机房CCEL2PTN核心层B地市A地市L2PTN汇聚/接入层L2PTN汇聚/接入层ARMMEMMESGWARCECEBRS1FlexX2IP专网问题1：

合设问题：CE是否可以和现有的CE共用？问题2：CE是否可以瘦身？流量模型CE合设情况下，CE的流量包括S1/X2CE<->S-GW/MiME(T1),S1/X2CE<->PTN(T2),IP专网CE<->S-GW/MiME(T3),IP专网CE<->IP专网(T4)流量计算LTE承载的业务模型下，T1=T2=T3=T4，T1假设为100Gbps，合设CE需要接入的流量为400Gbps槽位计算按照40Gbps/slot计算，需要占用10个槽位；按照100Gbps/slot计算，需要占用4槽位。请李艳给出单板报价CE合设流量模型分析PTNCMNETS1/X2CES-GWMMEIP专网CE（PS）IP专网CMNETCE核心网元局房现网IP专网CE兼做S1/X2CEFWHSS保护方案MIME/S-GW双归到合设CE，采用VRRP保护技术；PTN和合设CE之间：CE采用VRRP保护，PTN采用LAG技术保护；IP专网依赖路由快速收敛、IPFRR、TEHSB等保护技术。路由器的可靠性技术满足度需要在CE上支持VRRP、路由快速收敛、IPFRR、TEHSB技术，目前路由器可以实现以上技术。CE合设可靠性分析PTNCMNETS1/X2CES-GWMMEIP专网CE（PS）IP专网CMNETCE核心网元局房现网IP专网CE兼做S1/X2CEFWHSSVRRPVRRPVRRPCE合设运维分析Page22PTNCMNETS1/X2CES/PGWMMEIP专网CE（PS）IP专网CMNETCE核心网元局房FWPTNCMNETS1/X2CES/PGWMMEIP专网CE（PS）IP专网CMNETCE核心网元局房FWHSSHSS在合设情况下，运维可以和数据团队维护在分离的情况下，RANCE相当于是独立组网，CE网络规模非常小，维护工作量小；杭州移动实验局CE由传送人员维护CE合设可行CE设备当前需求分析需求描述核心网CES1/X2CE路由协议，包括BGP4、RIP、OSPF、ISIS等协议需要不需要路由表容量大小支持VRF需要需要路由收敛和学习能力高不高VRRP需要需要IPFRR、TEFRR需要不需要OAM、Y.1731不需要不需要RANCE的基本需求是核心网CE需求的子集功能规格对比（CEvsPTN）Page24路由功能CEPTN丰富路由协议BGP4、RIP、OSPF、ISIS、组播等协议静态，不支持路由协议超大路由表RIP(150K),BPG(300K),OSPF(1500K),ISIS(1240K)静态，不支持路由协议快速路由学习10K/秒静态，不支持路由协议快速路由收敛15K/秒，确保复杂路由环境下网络稳定静态，不支持路由协议IPV4/IPV6全面支持双协议栈IPV4，IPV6硬件Ready业务能力CEPTNETH专线64K4KETH专网8K256VRF2K256每VRF中路由数>1M路由；300K路由/VRF<100K未来业务发展的不确定性，暂时不建议对CE瘦身目录TD-LTE回传需求分析TD-LTE回传网络承载方案L3PTN方案PTN+CE方案PTN+CE方案的相关分析网络演进趋势分析Case：从PSTN网络演进看问题Page26分层的架构，构件化的网络模型：

运营商建网更加灵活方便，易于规划实施和根据业务发展情况实现滚动建设，组网更为扁平，维护成本降低IP承载，多业务统一平台：

真正实现语音、数据和视频等业务在统一平台上承载，便于各种业务的融合，以及固网与移动3G的业务互通开放接口，第三方业务开发支持：

使个性化的业务开发成为可能，更能够全面贴近最终用户需求KeyMessage：功能实体化、部件标准化网络发展的两个阶段扁平化业务网的两个变化接口的IP化网络的扁平化第一个阶段：网络的层次化意味着网络呈现“金字塔”形，网络功能节点逻辑上是一种“树形”关系，承载网络主要承担点到点的链接关系ETH/IP层次化第二个阶段：扁平化意味着，网络的功能节点越来越细化，网络节点之间的链接关系越来越复杂，和灵活，呈现多点到多点的链接关系；在这种情况下，IP自寻路的动态特性造成网络的开放性。这就是核心网的IP化是直接采用路由器的原因E1/STM-1Page27在未来的扁平网络中，还有很多潜在的需求会存在L3VPN的大客户专线需求Page28PTNPTNPTNRANCESGWSGWCE形成的动态三层网络可以同时接入大客户三层VPN业务，形成FMC的组网架构企业L3大客户企业L3大客户企业L3大客户IPv6应用于移动承载网络的需求Page29MMEPooleNBCESGWPoolPTN汇聚接入PTN核心层2012年后业务系统陆续推出IPv6能力的接口CE的持续路由演进能力保证对IPv6等新技术的支持承载网统一地址促使IPv6应用，使得未来网络运维IP地址协调一致、全网分配Page30eMBMS业务发展的组播需求承载网络eNBeNBeMBMS-GW

最后一公里资源匮乏

补充固定接入

补充卫星电视

广播视频频道与热点内容

数据与广播配合进行交互式业务

需考虑与CMMB/DVB-H的竞争关系

基站空口广播

基站上行进行组播请求，

组播：IGMPv3（3GPP仅定义eMBMS传输层支持v3）S-GWMME

两类头端IPTV头端eMBMS-GWLTE+

Wifi的室内应用

多类型终端支持CDN部署在Home，节省空口业务承载（S1/X2)eMBMS组播支持

PIM-SSML2组播+PIM-SSML2IGMPSnoopingv3IEEE1588v2Page31eNBGi-Offload的需求

CE的路由