發展以IP RAN為代表的多業務承載MBH網絡

陳運清，史 凡，聶世忠

（中國電信股份有限公司北京研究院 北京100035）

1 面向LTE和多業務承載成為MBH網絡的發展趨勢

MBH（mobile backhaul，移動回傳）網絡是指移動基站和基站控制器間的承載網絡，不論是直接運營移動業務的移動運營商，還是為移動運營商提供該網絡的網絡服務商，由于MBH網絡承載的是收入占比最高、業務利潤最大的移動業務，是這些運營商承載網絡的重中之重。MBH網絡是城域網建設和優化中面向移動互聯網和LTE演進過程中的關鍵組成部分。

在3G時代來臨以前，移動業務以話音為主，MBH網絡以承載電路交換數據為主要出發點，ATM/FR/SDH等成為其主要形態；在3G時代到來以后，特別是分組交換數據逐步占據主導的情況下，基于SDH的MSTP技術成為國內外各大運營商現有移動回傳網絡的主要承載方式。

未來2～3年內面向LTE演進，對MBH網絡引入了新的承載需求，如圖1所示，具體介紹如下。

·接入帶寬：LTE基站的接入帶寬超過150 Mbit/s，分組承載網需支持帶寬擴展。

·網絡規模：LTE實現深度覆蓋，基站數是現有基站數量的2～4倍。

·S1和X2：S1為eNode B與AGW之間 的 接口，X2為相鄰基站之間的連接。

·S1 Flex：網絡需要支持eNode B歸屬于不同的AGW。

·網絡QoS：要求E2E時延小于20 ms，比2G、3G需求更嚴格。

需要指出的是，eNode B之間的底層采用IP傳輸，在邏輯上通過X2接口互相連接，即Mesh型網絡結構，這樣的設計主要用于支持UE在整個網絡內的移動性，保證用戶的無縫切換。每個eNode B通過S1接口，連接到SAE核心網絡，即EPC網絡，更具體地說，就是通過S1-C接口和核心網MME相連，通 過S1-U和SGW連 接。S1-C和S1-U可以分別看作S1接口的控制和用戶平面。S1接口支持eNode B和MME/SGW之間的多對多連接。

從目前階段來看，在3G流量占比不大且無線基站規模擴容的需求也不大的情況下，SDH/MSTP方式基本可以滿足業務的需求。但是，在3G基站占比大幅增加的情況下，如果采取MSTP擴容的方式，需要大量新建接入環和匯聚環，成本較高。同時，MSTP不支持流量統計復用，承載效率低，在3G流量較大時已經力不從心；且其無法承載多點到多點業務，業務承載擴展性差，更不能滿足今后LTE階段所要求的基站間業務直通的需求。

此外，MBH網絡在網絡中的位置較低，更靠近用戶側，對于政企客戶的專線或VPN接入，也可以起到很好的承接作用。

為此，結合面向3G和LTE的移動基站回傳承載的需求和以政企客戶專線/VPN承載為代表的重要客戶業務需求，構建新型多業務承載的MBH網絡將是今后電信運營商向精品化、綜合化承載發展所面臨的緊迫課題，也是智能管道在承載網中的一個具體呈現。

2 MBH的兩種主流技術

目前，業界實現MBH承載網絡的技術主要有PTN（packet transport network，分組傳送網）和IP RAN（IP radio access network）兩大類。

PTN是基于分組交換的、面向連接的多業務傳送技術。該技術在轉發和控制協議上以MPLS-TP為基礎，在網管和保護方面繼承了SDH的網管能力和保護機制，并采用了以太網的OAM和同步機制。

IP RAN是基于IP/MPLS分組交換的無線接入網技術。該技術在轉發和控制協議上以IP/MPLS為基礎，基于BFD、MPLS-TE等技術實現保護功能，基于SNMP等提供OAM能力，并采用了以太網的同步機制。

從技術上看，這兩類技術各有優勢，IP RAN具有綜合優勢。兩者在復用能力、帶寬靈活調整能力、點到點業務支持能力、時鐘同步支持能力和網管能力方面基本相同，IP RAN在標準化、多點間業務通信能力和IP/MPLS VPN支持能力方面有一定優勢，而PTN在保護能力（保護時間）方面有一定優勢。兩種技術的對比見表1。

3 PTN和IP RAN的關鍵技術需要增強

總體上說，面向LTE和多業務承載的MBH網絡需要具備以下幾個特點，這也是PTN和IP RAN所面臨的重大挑戰：

·承載網必須有良好的擴展性，以滿足海量eNode B的承載需求；

·承載網必須有良好的靈活性，以滿足eNode B間X2接口通信的需求和eNode B雙歸MGW/SGW的需求；

·承載網必須有良好的可管理性，以滿足運維的需求；

·承載網可以提供時鐘/時間同步能力。

針對上述需求，原有的PTN技術和IP RAN技術都具備一定的特點和能力，可以在一定程度上滿足上述需求。

·PTN技術繼承了SDH網管的易用性，符合現有傳輸專業人員的運維習慣。

·IP RAN技術繼承了IP/MPLS良好的擴展性和組網的靈活性，可滿足LTE階段eNode B規模組網及靈活性的需求。

表1 PTN和IP RAN技術對比

同時，從滿足業務承載的全面性角度出發，有必要針對這兩種技術進行能力補充，具體介紹如下。

·PTN組網主要涉及3層接入問題，現網部署時，基站接入接入PTN，接入PTN與匯聚PTN間建立偽線，匯聚PTN通過VLAN接入核心PTN的L3 MPLS VPN。

·IP RAN組網需要求設備提供與綜合網管的接口，實現即插即用，提高設備的可管理性。具體而言，需要設備支持以下3項網管功能：提供北向接口及CLI接口，提供圖形化“所見即所得”的業務配置，提供海量設備的配置自動下發功能。

更進一步，IP RAN組網需支持IEEE 1588v2和同步以太網，在多跳（大于12跳）網絡環境下，使時鐘精度滿足基站承載需求。具體而言，需要設備支持以下12項時鐘同步功能：

·在物理層實現頻率同步的基礎上，采用IEEE 1588v2協議實現相位的同步；

·以太網端口支持對IEEE 1588v2定義的報文處理；

·支持BMC(best master clock)算法，避免產生時鐘環路，支持高質量時鐘源的選擇和切換；

·支持PTP報文的以太層封裝，二層網絡能根據Ethernet Type識別、處理PTP報文；

·支持PTP報文的統計和校驗；

·支持OC/BC/E2E TC/P2P TC多種時鐘類型的設置，并建議將源/宿節點配置為OC模式，中間節點配置為BC或TC的時鐘模式；

·支持PTP參數設置功能，參數主要包括優先級、時鐘等級、精確度、時鐘標識符等；

·支持同步以太功能，能從FE(100 Mbit/s)、GE、10 GE接口恢復時鐘；

·支持采用IEEE 1588v2協議提供頻率同步的能力；

·支持同步時鐘通過物理層由以太網接口傳遞給下游站點；

·支持同步以太網時鐘的SSM協議，該協議應符合G.8264，并滿足SSM擴展協議要求；

·支持參考源失效條件的檢測。

4 中國電信的現網試點收獲頗豐

2009年至今，中國電信已在廣東、浙江、江蘇、上海、福建、湖北6省市的13個本地網進行了MBH網絡的相關試點工作，試點網絡覆蓋3 000個基站和300萬用戶。

在現網試點時，若采取PTN組網，從接入層、匯聚層到核心層的設備需全部新建，與現有IP城域網完全獨立。在具體實現上，PTN方案對于大客戶的二層互聯和基站承載，可通過端到端的PTN互聯實現，如圖2中的①所示；對于大客戶的3層互聯/VPN，可通過PTN接入IP/MPLS VPN（3層VPN）實現，如圖2中的②所示。

在現網試點時，若采取IP RAN組網，可利用現有城域網SR承擔核心層設備，只需新建匯聚層和接入層設備，并與現有IP城域網融合成統一的網絡。在具體實現上，IP RAN方案對于大客戶的2層互聯，可通過端到端的PW（偽線）實現，如圖3中的①所示；對于大客戶的3層互聯/VPN和基站承載，可通過Native IP或PW接入IP/MPLS VPN（3層VPN）實現，如圖3中的②、③所示。

在試點過程中，中國電信驗證了上述對PTN和IP RAN進行的技術改進的可行性和有效性，具體介紹如下。

·PTN在核心層支持L3 MPLS VPN，實現了基站調整歸屬時的靈活調度，同時也可滿足未來LTE承載時X2接口間通信的需求。

·IP RAN在OAM和綜合網管方面的增強，實現了維護免進站、業務批量自動下發；時鐘同步方面的增強，使時鐘精度在多跳時達到1.0μs，滿足了移動業務的承載需求。

通過現網試點，對這兩類技術給出了初步的MBH組網建議，如下。

·IP RAN和PTN均可實現對現有基站回傳、政企客戶專線等多業務的融合承載。

·IP RAN方案業務綜合承載能力較強，可接入城域網SR（與現有城域網融合為一張網，IP RAN設備管理可納入城域網網管），采用增強的端到端的IP的OAM機制，便于進行故障定位。

·PTN方案時鐘同步能力和二層網管能力較好，但會在城域網出現一個獨立的PTN，增加了運維管理的復雜度；采用L2接入L3 VPN，L3的OAM機制待完善，無法實現端到端的OAM，某些故障也難以定位。

5 結束語

從實踐的情況來看，IP RAN技術占有一定的優勢，特別是經過技術優化、能力增強后的IP RAN方案和相關設備，已經完全能夠滿足下一代多業務MBH網絡的承載要求，應該可以作為今后MBH網絡演進的首選。

同時，考慮到本地網運維能力對傳輸技術（SDH/MSTP）的延續性，降低維護人員要求，對于部分愿意維護IP城域網和PTN網絡兩個相對獨立平面的地區，仍可適量部署PTN以替代現有的MSTP網絡。