吴钦雄，王新岱，黄剑华，胡志涛

（1 中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司，深圳 518048；2 中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司, 广州 510623）

TD-LTE是中国移动的未来，TD-LTE网络也是未来几年工程建设的核心和重点。TD-LTE对承载网络的扁平化组网、大带宽、大网管理等有着更高要求。与其他承载方案相比，基于L3-PTN的TD-LTE承载网方案在网络维护、网管能力、保护、同步、安全、时延、网络演进以及投资等方面有一定的优势。

本文结合深圳移动LTE试验网的建设实例，在对TD-LTE的承载需求分析的基础上，对L3-PTN的组网模型进行了研究和梳理。

1 LTE网络的总体架构

LTE网络架构主要由演进型eNode B（eNB）和接入网关（aGW）两部分构成，与2G、3G网络相比，少了RNC。eNB除具有原Node B功能外，还承担了RNC的大部分功能。LTE的网络架构如图1所示。

图1 TD-LTE网络结构

2 TD-LTE承载需求分析

2.1 电路类型需求

TD-LTE基站回传电路主要包括S1和X2接口电路。

S1接口：eNB与 EPC（分组核心网）之间的通信接口，负责用户业务的连接承载。

X2接口：实现eNB之间的互连互通，用于基站与基站之间的逻辑连接。

2.2 电路带宽需求

对于LTE基站典型配置，S1/X2逻辑连接对承载带宽需求如下：

S1接口传输峰值带宽：

业务峰值带宽需求：下行336 Mbit/s，上行45 Mbit/s；

考虑PTN的传输效率（75%），传输峰值带宽=336/0.75=448 Mbit/s。

X2接口带宽需求:

按照S1流量的3%计算，X2接口传输峰值带宽为

13.4 Mbit/s。

LTE基站传输带宽需求：

宏基站（S1/1/1）：最大带宽450 Mbit/s；

室内分布系统（O1）：最大带宽150 Mbit/s。

3 TD-LTE承载网方案

根据TD-LTE的整体架构和承载需求，TD-LTE承载网需提供三层路由功能，实现X2电路的横向转发。

3.1 LTE承载方式介绍

3.1.1 PTN+CE方案

接入、汇聚、核心层采用PTN 组网，负责业务电路由基站至核心节点的传送；在aWG/MME节点成对部署CE路由器，完成IP业务的转发。通过CE路由器的L3 VPN功能，为S1提供灵活的调度能力，以及X2接口的转发能力。

3.1.2 L3-PTN方案

采用PTN端到端组网，核心层的PTN支持简化L3 VPN，提供IP转发能力，满足LTE承载对S1的灵活调度以及X2接口的IP转发需求。

对于S1流量：经接入层PTN统一送到核心层PTN，由核心层PTN根据目的IP地址（MME/SGW）查找L3 VPN的路由表，封装LSP和L3 VPN的标签，经由核心层设备间的转发到达归属的MME/SGW。

对于X2流量：经接入层PTN统一送到核心层PTN，由核心层PTN根据目的IP地址（相邻的基站）查找L3 VPN的路由表，以决定流量是经由核心层环送往非本地归属的基站；或向下转发，经由本地的L2 VPN封装送外相邻的基站。

3.2 LTE承载方式分析比较

PTN支持L3功能方案优势在于全网同一设备，可以实现端到端的管理，便于统一运维，时延小，另外该方案不需要增加CE设备，成本较低，不足在于核心层PTN需要升级才能支持L3功能。

采用PTN+CE方案优势在CE设备对L3功能支持好，现网PTN设备不需要升级，劣势在于保护性能无法满足50ms的要求，维护需跨两种专业设备，且建设成本较高。

PTN融合简化的L3功能，推动PTN技术的发展，符合网络融合演进方向。

通过分析比较，深圳公司采用了PTN支持L3功能的方案，进行LTE的承载。通过TD-LTE试验网及扩大规模试验网的建设及测试，成功解决了大规模LTE基站的回传，成为国内首例完成L3-PTN承载网现网测试与业务承载的应用。

3.3 LTE承载网网络架构

TD-LTE业务中主要的S1业务仍为汇聚型业务为主，各接入点数据通过传送网传送至一个或几个业务节点，各接入点在覆盖区域内分散分布，汇聚机房分区覆盖各接入点，因此TD-LTE传送网仍采用接入、汇聚和核心三层网络架构。各接入点通过接入环接入各汇聚节点，经汇聚后通过汇聚环至核心节点，各核心节点间业务通过调度环或波分进行调度。接入层和汇聚层仍采用环状结构，核心层采用环状或口字行结构。深圳TD-LTE试验网网络结构见图2所示。

3.4 L3-PTN设备部署及X2电路的转发实现

从需求分析得知，L3-PTN方案的关键是L3 VPN的部署。部署L3-PTN设备主要满足X2电路的横向转发和S1电路的灵活调度，全网部署L3-PTN设备成本较高且现网设备升级规模大，困难较大。

图2 深圳L3-PTN承载网网络结构

通过对现网结构分析，只需在核心层设备部署L3-PTN设备即能实现X2电路的有效转发，现网设备只需进行小规模的升级。

需部署L3-PTN设备的节点为：核心层机楼调度设备、核心层落地设备。

TD-LTE承载网的X2电路转发原则建议为：

同一接入环接入的基站间的X2电路经汇聚节点的L2 VPN转发。

同一汇聚环不同接入环接入的基站间X2电路经该汇聚节点L3 VPN转发。

不同汇聚环接入的基站间X2电路经核心层落地设备L3 VPN转发。

不同厂家传输设备接入基站间X2电路经核心层落地设备间互联链路L3 VPN转发。

以上功能均通过IP和VLAN规划实现。

3.5 组网方案及设备选择

落地设备及核心层PTN设备通过升级方式支持L3 VPN功能，落地设备和核心层交叉容量均大于320 Gbit/s。

核心层和汇聚层采用10GE OTN+PTN组环。

接入环仍以GE设备为主，GE设备交叉容量不小于5 Gbit/s，单个GE接入环建议接入4～6个基站。带宽无法满足需求时，优先通过调整接入环节点数量满足带宽需。

基站接入PTN设备与eNode B连接使用GE光接口。

3.6 电路需求和带宽规划

对于PTN传输网络的各个层面，需综合考虑业务量的统计分布特性、满足业务质量和传输效益等因素，PTN系统各层面的带宽规划按照表1取定。

表1 LTE基站规划带宽

对于有LTE基站的PTN接入环，在以上预留带宽的基础上，每个接入环再额外预留240 Mbit/s带宽，对于只有室分站的接入环，可以再额外预留87 Mbit/s带宽，以确保每个接入环的LTE基站达到平均带宽的基础上，至少能够保证一个LTE基站达到峰值带宽。

由于LTE主要承载的为数据业务，在PTN网络中采用收敛方式提高承载效率，核心层收敛比暂时可按照1：2进行设置。

3.7 IP规划方案

在TD-LTE网络中，eNode B、EPC以及PTN L3设备是一张完全独立、封闭的网络，因此可以按照行政区域，以地区为界进行统一IP地址总体规划。如表2所示。

表2 IP地址总体规划

X代表省，一共可以编32个省，Y代表地市，每个省最多可以编32个地市， Z代表该地市部署L3 VPN的PTN设备组团编号，一共6 bit，可以对最多64个PTN组团节点编号；

Q为LTE eNode B或EPC网元端口的IP地址，又细分为子网编号+主机编号，最多可以配置6万多个LTE eNode B，完全满足未来LTE网络发展需要。

深圳TD-LTE试验网中IP地址规划采用全国统一分配方案，IP地址段为152.192.0.1～152.255.255.254；VLAN与子网方面由于专业协调以及项目进度等方面的原因，采用1个子网对应一个VLAN方式来配置eNode B。

深圳TD-LTE试验网的IP规划方案如表3所示。

深圳TD-LTE试验网采取的IP分配的基本原则为：

按不同PTN厂家设备覆盖区域规划LTE eNode IP地址；

厂家A PTN设备分配偶数网段,厂家B PTN设备分配奇数网段；

LTE eNode IP地址采用28 bit子网掩码，即每个子网最多可配置16个IP地址，每个子网对应一个VLAN ID。

表3 深圳TD-LTE试验网IP规划方案

3.8 网络保护

接入层PTN设备到核心层PTN设备之间采用端到端的LSP 1:1和双归保护方式，工作和保护需规划不同路径，各使用1条LSP，核心层PTN设备设置VRRP。

不同局址的核心层PTN设备采用FRR保护方式，核心层PTN设备与SGW之间运行VRRP保护协议。

L3-PTN承载网的保护方案如图3所示。

3.9 异厂家组网方案

目前深圳的PTN厂家有2个，分别是华为和中兴，每个厂家选择一对核心层PTN设备通过客户侧接口（UNI）进行对接，并采用单节点互连+多链路LAG保护方式。

图3 L3-PTN承载网保护方案

图4 L3-PTN异厂家组网方案

深圳基于L3-PTN的LTE承载网异厂家组网方案如图4所示。

4 结束语

TD-LTE与2G/3G相比网络结构出现了重大变革，使得网络变得扁平化，这对承载网提出了更高的要求。L3-PTN关键技术的启用灵活的解决了S1/X2电路的调度问题，保持了原有的可控可管特性，在保持原有运维习惯及配置的同时又满足了新业务的发展需求。

2011年，深圳TD-LTE试验网承载网采用L3-PTN组网解决基站回传，并成功应用于大运会火炬传递即摄即传的报道，效果良好，成为国内首例完成L3-PTN承载网现网测试与业务承载的应用。

[1] 高峰, 高泽华, 丰雷等. TD-LTE技术标准与实践[M]. 北京:人民邮电出版社，2011.

[2] 陈晓明, 高军诗, 李勇等. TD-LTE RAN承载网技术方案研究[J].电信工程技术与标准化，2011(11).