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传输技术
营口烽火PTN网络现状及优化方案研究
文章来源:本站原创  发布时间:2014-10-28  浏览次数:1358
作者:常云鹏
(中国移动辽宁公司营口分公司 115000)
摘  要:随着传输网络的不断发展,尤其是LTE的大规模建设,PTN网络逐步成为传输网的最重要的组成部分之一,本文首先介绍了PTN网络的基本概念和LTE组网的新特点,分析了营口烽火PTN现网的情况,提出了存在的几点问题,并且针对问题给出了可行的解决方案。
关键词: PTN LTE优化
1.研究背景
1.1 PTN概述
      分组传输网(PTN)设备是指面向分组传送的新一代光传送设备。PTN设备能够在分组传送网中,提供电信级别的业务品质。PTN设备主要用于城域分组网络中,将用户侧的L2VPN、CES、ATM等多种业务的接入、传送和汇聚到IP/MPLS骨干网中。
      基于MPLS-TP的分组传输网分为三个子层: 
(1)PTN网络分为3层,分别是传输媒质层、通道层、业务层。其中传输媒质层又可分为段层(Section Layer)和物理媒质层;传送通道层分为LSP层和PW层,其中LSP和PW统称为传送通道。 
(2)PW提供客户信号端到端的传送,即端到端OAM,端到端性能监控和端到端的保护。 
(3)LSP层封装或复用PW进LSP,并传送和交换LSP,提供多个PW业务的汇聚和可扩展性。 
(4)段层(SDH/以太网)提供链路的OAM功能。
1.2 LTE网络架构
      LTE建设是当前网络建设的重点和难点之一。从传输的角度看,LTE传输网络的搭建与传统2G/3G传送网有着明显的区别。下面来介绍一下LTE网络的基本概念。
      LTE网络中的新概念:移动性管理设备(MME)、服务网关(S-GW)、分组数据网关(P-GW)。 这样利于实现控制与承载分离,MME 负责移动性管理、信令处理等功能,S-GW 负责媒体流处理及转发等功能,P-GW 则仍承担GGSN 的职能 。
      LTE接入网主要由eNodeB组成,提供LTE的用户平面和控制平面协议。原来RNC功能被分散到了eNode B和接入网关(aGW)中。 
      MME:MME负责处理与UE相关的信令消息。MME有两个关键的功能,首先是UE的位置管理和移动性管理,其次是完成UE与任何IP节点之间的信息承载的建立。MME的功能包括:寻呼消息发送;安全控制;Idle态的移动性管理;SAE承载管理;以及信令的加密及完整性保护等。 
      SAE GW(S-GW):S-GW是一个终止于E-UTRAN接口的网关,是一个用户面功能实体,负责为UE提供承载通道来完成分组数据的路由和转发。 
      PDN GW:是连接外部数据网的网关,UE可以通过连接到不同的PDN Gateway访问不同的外部数据网。PDN GW主要包括执行从PCRF获取得PCC(Policy & Charging Control)策略、基于用户的数据包的过滤、计费以及为UE分配IP地址等功能。 

图1 LTE网络架构
      在图1中可以看到,同一SGW下的不同eNodeB之间通信时为X2接口,SGW与eNodeB之间通信为S1接口。
      S1接口承载需求:引入IP路由转发功能(L3 VPN),由承载网中的IP路由转发功能完成不同基站到不同SGW的灵活转发。
      X2接口承载需求:X2与S1可以共享承载通道,利用承载网核心调度层的IP转发能力来支持(L3 VPN),以避免相邻基站之间因X2连接而产生的N平方连接问题。
      当传送S1业务时,在核心节点的VRF下根据IP进行转发,通过本地IP转发到本地的aGW;或通过L3VPN传送至远端aGW,实现aGW Pool的调度。 
      当传送X2业务时,在核心节点的VRF下根据IP进行转发,通过本地IP转发到同网段内的基站;或通过L3VPN传送至远端基站。 
2.网络现状
2.1 传统PTN网络现状
      营口地区PTN共有两个平面,均由烽火CiTRANS 660设备组建,覆盖营口地区两大核心节点与25个汇聚节点。PTN网络与OTN网络混合 组网,由OTN担当骨干层,实现对业务的汇聚转接功能,PTN层面仅完成基站回传业务的汇聚。营口PTN平面网络结构具体如图2所示。

图2 营口PTN网络拓扑
      一平面网络现状:
      营口地区PTN网络一平面以辽河和渤海为核心节点,组成10GE PTN环网,具体网络结构如下:
      核心汇聚环1:辽河-东风市场-南湖小区-渤海;
      核心汇聚环2:辽河-板材厂-西市-食品厂-渤海;
      核心汇聚环3:辽河-老边-高坎-渤海;
      核心汇聚环4:辽河-大石桥-博洛铺-渤海;
      核心汇聚环5:辽河-盖州-阎峪-渤海;
      核心汇聚环6:辽河-熊岳-鲅鱼圈新局-渤海;
      核心汇聚环7:辽河-大石桥-博洛铺-盖州-阎峪-熊岳-鲅鱼圈新局-渤海。
      二平面网络现状:
      营口地区PTN网络二平面以辽河和渤海为核心节点,组成10GE PTN环网,具体网络结构如下:
      核心汇聚环1:辽河-东风市场-南湖小区-渤海;
      核心汇聚环2:辽河-渡口-西市-食品厂-渤海;
      核心汇聚环3:辽河-老边-高坎-渤海;
      核心汇聚环4:辽河-大石桥-博洛铺-渤海;
      核心汇聚环5:辽河-盖州-阎峪-渤海;
      核心汇聚环6:辽河-熊岳-鲅鱼圈新局-渤海;
      核心汇聚环7:辽河-大石桥-博洛铺-盖州-阎峪-熊岳-鲅鱼圈新局-渤海。  
      其中蟠龙新居、大石桥北局、汤池、什字街、陈屯、盖州2、榜士堡、万福、沙岗、红海回迁楼、鲅鱼圈新局、九寨为接入汇聚节点,分别双挂在一平面与二平面汇聚节点上。 
2.2 LTE组网现状
      由于LTE业务需要通过L2/L3设备传送至大连L3设备,不在营口本地落地,业务不需要现网的2端核心设备进行调度,实际上营口本地的2对L2/L3设备就起到了核心设备的业务汇聚和调度的作用,所以对L2/L3设备应直接与4个区域的骨干层设备连接,不经过本地的2端核心层设备,而本地的2端核心层设备仅用于汇聚和调度本地业务。
3.存在问题
3.1 网络结构方面
      网络结构方面, 4端后缀为扩展的660光端机承载落地业务,4端后缀为骨干的660光端机作为汇聚节点。其中辽河骨干1和渤海骨干1作为一组汇聚节点,下挂若干个接入环,同样,辽河骨干2和渤海骨干2作为另一组汇聚节点,下挂若干个接入环。但是由于入网时间有先后等原因,落地节点与处于同一平面的汇聚节点并不是全连接,比如辽河扩展1须经过辽河扩展2才能分别于辽河骨干2及渤海骨干2连接,即所有由两端骨干2所带接入环上节点到辽河扩展1的主用或备用路径必须经过辽河扩展2节点。如图3所示。

图3 现网拓扑结构
      这种拓扑结构是有缺陷的。首先在网络安全方面存在一定隐患。如果辽河扩展2节点出现故障,不仅其本身节点业务受到影响,并且会影响到辽河扩展1节点所带的业务。其次,在带宽利用方面也存在相当的冗余。对于扩展2而言所有扩展1的业务需要占用其交叉容量,导致其设备交叉可用容量下降。虽然出现了冗余,却没有保护的作用,需要进行拓扑结构的改进。
3.2 LTE业务方面
      LTE业务方面,由于采用的是E-TREE模型,只有一端680设备L2转L3-1设备上建立的L2VE作为根节点加入了一对多的E-TREE类型业务。另一端680设备L2-L3-2只是作为保护路径上的节点来参与业务。如图4所示。

图4 现网L2转L3业务示意
      这对于具备3层处理能力680设备来说是一种浪费,并且没有充分利用更适合的业务模型,对于业务安全的方面也是不利的。如果L2转L3-1节点失效,其主备保护路径并不能保护业务不被中断,容易造成大规模的掉站情况。
4.解决方案
      对于网络结构方面存在的问题,可以通过优化拓扑结构来进行解决。把所有具有业务落地功能的光端机与汇聚节点进行全连接,避免业务对落地网元的穿透,使得每个落地网元具有业务独立性。

图5 调整后的拓扑图
      如图5所示,把后缀为扩展的4端落地网元与后缀为骨干的汇聚节点进行全连接,并且把落地网元之间的连接拆除,这样就避免了业务对落地网元的穿透,确保了业务的各自独立。降低因故障影响的业务总数。需要注意的是,在进行优化的过程中,可以原有连接可以先不拆除,保证原有业务正常,新业务则按独立原则选择相应主备路径,逐步对原有业务进行割接,最终保证所有业务不存在穿透落地网元的情况。这样逐步替换割接的方式可以减少业务割接的数量,保证网络的稳定。
      对于L3业务存在的问题,可以通过改变实现业务的模型来进行解决。即采用E-LAN模型。具体操作方式为分别在L2转L3-1和L2转L3-2两端680配置IP地址完全相同的两个L3VE,在建立的L2VPN中,把两个L2VE都加入到E-LAN业务,由于L2VE和L3VE是根据ID号进行一一对应的,这样在L2转L3-2中的L3VE对L2转L3-1的L3VE进行保护。

图6 优化后的L2转L3业务
      如图6所示,在L2转L3-2上也建立了一对L2/L3的VE子接口,并且建立tunnel通道时,从接入节点到L2转L3-2上也建立一条主用的路径来保护业务,因为此路径生效时,L2转L3-1节点已经失效,所以不用建立相应的备用tunnel通道。这样既做到了路径的保护,又实现了节点的保护,既主用的路径或节点失效时,仍然能够保证业务的畅通。
5.总结
      本文介绍了PTN的基本原理和LTE形势下PTN组网的新特点,分析了营口现阶段PTN网络的情况,发现了网络拓扑和业务模型上的两点不足之处,并且给出了合理化的解决方案。
参考文献:1 黄晓庆等《 PTN-IP化分组传送》。北京邮电大学出版社,2009。
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