竺２０１４年第１—２职ｊ ： ＝ ＬＴＥ承载网解决方案研究 王小玲 （武汉科技大学文法与经济学院，湖北［摘武汉４３００８１） 要］ 分析了ＬＴＥ的业务特点和承栽需求，详细描述了Ｌ２ＶＰＮ＋ＣＥ和Ｌ２ＶＰＮ＋Ｌ３ＶＰＮ方案的实现方式，相比于 Ｌ２ＶＰＮ＋ＣＥ方案，Ｌ２ｖＰＮ＋Ｌ３ｖＰＮ方案在ＰＴＮｉ￣备上集成简４ＬＬ３功能实现端到端的ＩＰ ｑＬＬＴＥ承载，具有明显的优势。 ［关键词］ 长期演进；承载；分组传送网 １．引言 随着近年来移动宽带数据业务的迅速发展，原有２Ｇ／３Ｇ 技术已经无法满足日益增长的高速率数据传输要求。３ＧＰＰ 组织引入ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，长期演进），其高带宽、 低时延和全ＩＰ化的特点，能够为用户提供更加丰富的移动互 联网业务，从而获得全球多家运营商的广泛支持。 ２．ＬＴＥ网络结构 ＬＴＥ的网络结构主要由ｅＮｏｄｅＢ（演进型基站）和ａＧＷ （接入网关）构成。和３Ｇ网络比较，少了ＲＮＣ（无线网络控制 器）。ｅＮｏｄｅＢ除具有原ＮｏｄｅＢ功能外，还承担了ＲＮＣ的大 部分功能。ａＧＷ作为核心网的一部分，包括３种功能实体 ＭＭＥ（移动管理实体）、ＳＧＷ（服务网关）和ＰＧＷ（分组数据 网网关）。 同时，ＬＴＥ引入了两个特殊的接口ｓ１和Ｘ２，其中ＳＩ接口 为每个基站与ａＧＷ之间的接口，并支持ｅＮｏｄｅＢ和ａＧＷ之间 的多对多连接，主要负责多种用户业务的连接承载。Ｘ２接 口为相邻基站之间的接口，采用Ｍｅｓｈ型网络结构，需要在相 邻基站之间建立逻辑连接，主要负责用户在不同基站间漫游 时，用户数据可以在基站之间直接进行交换。 ３．ＬＴＥ对承载网的要求 ＬＴＥ网络要满足移动宽带数据业务需求、扁平化网络架 构等特征，因此对承载网提出了一些新的需求，主要包括以 下几个方面。 （１）接入带宽 随着用户数据业务量的不断提升，ＬＴＥ基站传输带宽需 求将是３Ｇ基站带宽的十几倍，这就要求ＬＴＥ承载网具有较 高的带宽。 （２）接口支持 对于Ｓ１接口，一个ｅＮｏｄｅＢ可以同时归属于多个ａＧＷ， 如果为每个基站建立多条单独的路径归属到不同ａＧＷ会导 致连接数量的急剧增加，同样地，对于Ｘ２接口，相邻ｅＮｏｄｅＢ 之间因Ｘ２连接会产生的Ｎ平方连接问题，因此需要在承载 网中引入ＩＰ路由转发功能，从而避免组网的高度复杂性和高 作者简介：王小玲，女，湖北武汉人，硕士。研究方向：计算机应用。 昂成本。 （３）网络结构 相邻基站问逻辑上采用ＭＥＳＨ组网，而基站和网关问采 用多归属的组网方式，导致回传网络由点到点的汇聚型网络 转变为点到多点或多点到多点的路由型网络。 （４）传输时延 对于Ｓ１流量，要求５～１０ｍｓ的传输时延，而Ｘ２流量，要 求１０￣２０ｍｓ的传输时延。 （５）ＱｏＳ ＬＴＥ将业务的ＱｏＳ等级划分为９类，每类对应不同的时 延和丢包率，要求承载网具备较强的ＱｏＳ调度能力，并且要 求承载网具备层次化ＱｏＳ（Ｈ—ＱｏＳ）保障能力，针对不同等级 业务提供不同的ＱｏＳ服务。 （６）时间同步 ＬＴＥ需要满足时间同步，可以通过ＧＰＳ或者ＩＥＥＥ １５８８Ｖ２来满足要求，精度为土１．５ｕｓ。 （７）网络保护 ＬＴＥ需要承载网提供高可靠性的电信级保护，其保护倒 换时间小于５０ｍｓ。 ４．ＬＴＥ承载网解决方案 ＰＴＮ是点到点（多点）的面向连接网络，自身具备多业务 承载能力、灵活的Ｌ３功能、完善的ＩＥＥＥ１５８８Ｖ２时间同步、精 细化的ＱｏＳ管理和电信级保护等优势，已经成为ＬＴＥ承载网 的优先选择。针对ＬＴＥ对承载网的要求，同时考虑到网络的 可靠性和安全性，目前业界形成了两种主流方案，即 Ｌ２ＶＰＮ＋ＣＥ方案和Ｌ２ＶＰＮ＋Ｌ３ＶＰＮ方案，下面分别对这两种 方案进行描述和分析对比。 ４．１ Ｌ２ＶＰＮ＋ＣＥ方案 该方案中，承载网接入层、汇聚层采用现有的Ｌ２ＶＰＮ分 组转发功能，为Ｘ２接口和Ｓ１接口提供ＥＶＰＬ（ＥｔｈｅｒｎｅｔＶｉｒｔｕ． ａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｌｉｎｅ，以太网虚拟专线业务），在核心层采用路由器 ＣＥ完成ＩＰ路由转发处理。其网络结构如图１所示。 在ＰＴＮ接入层和汇聚层，报文采用ＰＷ（伪线）标签与 ＬＳＰ（隧道）标签的封装方式，而在ＰＴＮ核心层，报文采用 ．４１． ｛学术探讨网络与通信 ２０１４年第１—２湖 ＶＲＦ（虚拟路由转发实例）标签与ＬＳＰ标签的封装方式，而在 路由器ＣＥ设备进行ＩＰ报文封装。 的转发和封装操作，其中对于Ｓ１流量，如果出接口连接本地 的ＭＭＥ／ＳＧＷ，则直接对ＩＰ报文进行转发；如果出接口连接 远端的ＭＭＥ／ＳＧＷ，则对ＩＰ报文进行Ｌ３ＶＰＮ封装，添加ＶＲＦ 采用路由器构建Ｌ３ ＶＰＮ网络，应在核心ＰＴＮ节点之间 建立ＬＳＰ作为Ｌ３ ＶＰＮ业务的承载隧道。ＰＥ之间的ＶＲＦ（虚 拟路由转发表）路由通过ＭＰ—ＢＧＰ（多协议扩展边界网关协 议）或者网管静态配置静态路由来完成。ＰＥ和ＣＥ之间的路 标签和ＬＳＰ标签后进行转发。而对于Ｘ２流量，如果出接口 连接本地的ｅＮｏｄｅＢ，则对ＩＰ报文进行Ｌ２ＶＰＮ封装，添加以 太网首部、ＰＷ标签和ＬＳＰ标签后进行转发；如果出接口连接 由通过ＲＩＰ（路由信息协议）、ＯＳＰＦ（开放最短路径优先路）、 ＩＳＩＳ（中间系统到中间系统）等路由协议来完成路由的发布 和学习。 Ｓ１和Ｘ２流量通过ＥＶＰＬ业务承载，在核心ＰＴＮ节点终 结接入汇聚的ＥＶＰＬ业务，剥离ＬＳＰ和ＰＷ标签，还原ＩＰ数据 信息送往ＣＥ路由器，在ＣＥ路由器检测ＩＰ首部校验和字段的 合法性，校验通过后，根据实例ＶＲＦ和ＩＰ数据信息中的目的 ＩＰ地址查找ｌＰ路由转发表，查找到下一跳信息，通过下一跳 信息获取出接口。ＣＥ路由器负责Ｓ１和Ｘ１流量的转发操作， 其中对于Ｓ１流量，根据出接口信息将ＩＰ报文转发给ＭＭＥ／ ＳＧＷ；而对于Ｘ２流量，根据出接口信息将ＩＰ报文转发给相 邻基站。 该方案保持ＰＴＮ现网的主体，与原有２Ｇ／３Ｇ业务无冲 突，通过引入具有Ｌ３处理能力的路由器ＣＥ，能满足Ｘ２和Ｓ１ 流量的灵活调度和低时延的要求。 蓬一 …一Ｘ２ ……・・Ｓｌ 图１ Ｌ２ＶＰＮ＋ＣＥ方案网络结构图 ４．２ Ｌ２ＶＰＮ＋Ｌ３ＶＰＮ方案 该方案中，承载网接入层、汇聚层仍采用现有的Ｌ２ＶＰＮ 一 ， 翻 分组转发功能，为Ｘ２接口和Ｓ１接口提供ＥＶＰＬ，实现基站业 务到核心ＰＴＮ节点的点到点传送。核心ＰＴＮ节点支持 Ｌ３ＶＰＮ能力，在核心ＰＴＮ节点终结接入汇聚的ＥＶＰＬ业务 后，内部完成Ｌ２到Ｌ３的桥接，进入到Ｌ３ＶＰＮ转发处理。其 网络结构如图２所示。 在ＰＴＮ接入层和汇聚层，报文采用ＰＷ（伪线）标签与 ＬＳＰ（隧道）标签的封装方式，而在ＰＴＮ核心层，报文采用 ＶＲＦ（虚拟路由转发实例）标签与ＬＳＰ标签的封装方式，而在 Ｌ２／Ｌ３桥接ＰＴＮ设备进行ＰＷ和ＶＲＦ之间的关联。ＰＥ之间 的ＶＲＦ路由通过ＭＰ—ＢＧＰ或者网管静态配置静态路由来完 成。 Ｓ１和Ｘ２流量通过ＥＶＰＬ业务承载，在核心ＰＴＮ节点终 结接入汇聚的ＥＶＰＬ业务，剥离ＬＳＰ和ＰＷ标签，还原ＩＰ数据 信息并检测ＩＰ首部校验和字段的合法性，校验通过后，根据 实例ＶＲＦ和ＩＰ数据信息中的目的ＩＰ地址查找ＩＰ路由转发 表，查找到ＶＲＦ标签、ＬＳＰ标签和下一跳信息，其中通过下一 跳信息获取出接口类型。核心ＰＴＮ节点负责ｓ１和Ｘ１流量 ．４２一 远端的ｅＮｏｄｅＢ，则对ＩＰ报文进行Ｌ３ＶＰＮ封装，添加ＶＲＦ标 签和ＬＳＰ标签后进行转发。 该方案采用全ＰＴＮ的设备组网方式，能实现ＰＴＮ端到 端同一网管管理，采用Ｌ２／Ｌ３桥接使组网规模不受，同时 能够提供强大的保护和时问同步能力，并提供灵活的业务转 发和调度能力。 图２ Ｌ２ＶＰＮ＋Ｌ３ＶＰＮ方案网络结构图 ４．３两种方案比较 采用Ｌ２ＶＰＮ＋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，劣势为保护性能无法满足电信级 保护５０ｍｓ倒换时间的要求，ＯＡＭ和时间同步功能也不完 善，网络维护需要跨域两种专业设备，配置复杂，且建设成本 较高。该方案由于引入了核心路由器而割裂了回传网络，不 利于回传网络的融合演进。 采用Ｌ２ｖＰＮ＋Ｌ３ＶＰＮ方案优势在于全网同一设备，可以 实现端到端的管理，配置简单，便于统一维护，保护性能满足 电信级保护５０ｍｓ倒换时问的要求，能够完美提供全网高精 度的１５８８ Ｖ２时钟时间同步，业务路径都在ＰＴＮ网络内，时 延最小，另外该方案不需要增加ＣＥ设备，成本较低，仅通过 升级现有ＰＴＮ网络，加载Ｌ３功能，推动ＰＴＮ技术的前进，符 合网络演进方向，不足之处在于核心层ＰＴＮ需要通过软件升 级才能支持Ｌ３功能。 ５．结束语 ＬＴＥ作为全球高速移动通信系统的发展方向，引进了全 新的Ｓ１和Ｘ２接口，也对承载网络提出了特殊的需求。ＰＴＮ 网络拥有完善的多业务承载能力、灵活的Ｌ３功能、完善的 ＩＥＥＥ１５８８Ｖ２时间同步、精细化的ＱｏＳ管理和电信级保护功 能，能够满足ＬＴＥ网络的需求，是ＬＴＥ承载网络的重要解决 方案。相比于Ｌ２ＶＰＮ＋ＣＥ方案，Ｌ２ｖＰＮ＋Ｌ３ＶＰＮ方案在ＰＴＮ 设备上集成简化Ｌ３功能实现端到端的ＩＰ化ＬＴＥ承载，具有 明显的优势，成为ＬＴＥ承载发展的方向。 参考文献： ［１】赵翎．ＬＴＥ承载ＰＴＮ大有＂－ｑ－５￣［Ｉ１￣４－ａ－＂科学，２０１１，２７（９） （下转第４９页） 一一＝：：二＝：：二二＝：：：：二＝＝二＝＝＝＝＝＝＝：土 ２０１４年第１—２朝ｌ 网络与通信学术探讨Ｉ Ｉ参考文献： ［１］郭婉云．江门移动核心网ＩＰ化改造研究与实施卟信息通信 ２０１１，３：１３０． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｌＰ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ ＭＣ．ＮＣ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｗａｎｇ Ｌｅｉ （Ｃｈｉｎａ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２，Ｈｕｂｅｉ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｔａｒｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒａｗｂａｃｋｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ＭＣ／ＮＣ ｐｏｒｔ．ｍａｉｎｌｙ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ Ｙｉｃｈａｎｇ，ｉｔ ｉｍｐｌｅ— ｍｅｎｔｓ ｈｅ ｔｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ＩＰ ｒｔａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ ＭＣ，ＮＣ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｒｅ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ａｎｄ ｉｔ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｗｏ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｌａｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｂｙ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ，ｎｅｔｗｏｒｋ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｉｎ ａ ｇｒｅａｔ ｅｘｔｅｎｔ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｐｒｏｊｅｃｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｒｅ ｎｅｔｗｏｒｋ；ＭＣ／ＮＣ ｐｏｒｔ；ＩＰ ｒｔａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｌａｎｅ （上接第４２页） ［２］乐垠，梅仪国，孙运明．面向ＴＤ－ＬＴＥ的城域传送网建设策略研 究Ⅱ］．移动通信．２０１１，３５（２１）． 【４］代文军ＬＴＥ承载网解决方案浅析 ［５］陈晓明通信与信息技术，２０１１（４） 电信工程技术 ＴＤ—ＬＴＥ ＲＡＮ承载网技术方案研究 【３】朱丹．烽火分组承载解决方案助力全业务运营Ⅱ】．电信科学， ２０１０，２６（１２）． 与标准话，２０１０（１１）． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ＬＴＥ．Ｂａｃｋｈａｕｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｗａｎｇ Ｘｉａｏｌｉｎｇ （Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ＯｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００８１．Ｈｕｂｅｉ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ Ｕ．Ｅ ａｎｄ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ Ｕ Ｅ．ｂａｃｋｈａｕｌ ｎｅｔｗｏｒｋ．ａｎｄ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｗｏ ｍａｉｎ ｓｏｌｕ— ｔｉｏｎｓ：Ｌ２ＶＰＮ＋ＣＥ，Ｌ２ＶＰＮ＋Ｌ３ＶＰＮ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｌ２ＶＰＮ＋ＣＥ，ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｌ２ＶＰＮ＋Ｌ３ＶＰＮ ｈａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｉｔ ｉｎ－ ｔｅｇｒａｔｅｓ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｌ３ ｉｎ ｔｈｅ ＰＴＮ ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｅｎｄ．ｔｏ ｅｎｄ ＩＰ ｉｎ ＬＴＥ．Ｂａｃｋｈａｕｌ ｎｅｔｗｏｒｋ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】Ｕ１Ｅ：ｂａｃｋｈａｕｌ：ＰＴＮ （上转第４５页） Ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ａｎｄ Ｓｋｉｌｌｓ ｏｆ Ｓｗｉｔｃｈｂｏａｒｄ Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃａｏ Ｌｉｎｇｌｉｎｇ （ｘｉ’ａｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｘｉ’ａｎ ７１０４００，Ｓｈａａｎｘｉ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｗｉｔｃｈｂｏａｒｄｓ’ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｃａｐａｃｉｙ，ｔｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｇｉｖｅｓ ｔｈａｔ ｈｏｗ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｗｏｒｋ ｌｏａｄ ｔｏ ｊｕｍｐ ｗｉｒｉｎｇ ｎｄ ａｑｕｉｃｋｌｙ ｐｒｅｐａｒｅ ｓｈｒｉｋａｇｅ ｎｃａｐａｃｉｙ ｔｄａｔａ ｎｄ ａｌｆｅｘｉｂｌｅ ｐａｒｔｉａｌ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏ－ ｃｅｓｓ．Ａｔ ｈｅ ｓａｍｅ ｔｔｉｍｅ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｄａｔａ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ａｖｏｉｄｉｎｇ ｓｕｃｈ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｄａｔａ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｓｗｉｔｃｈｂｏａｒｄ；ｓｈｒｉｋａｇｅ ｎｃａｐａｃｉｙ；ｂｏｔｔｔｌｅｎｅｃｋ；ｓｋｉｌ１ ．．４９．．
