LTE時代的OTN+PTN組網(wǎng)新模型探討

黃柳山等

【摘要】 傳統(tǒng)的OTN和PTN組網(wǎng)模式難以滿足LTE的承載要求，本文重點分析面向LTE的OTN+PTN組網(wǎng)模型改進要點，并要結(jié)合實例給出應(yīng)用參考。

【關(guān)鍵詞】 LTE OTN PTN 組網(wǎng)模型

一、引言

隨著我國4G牌照的正式發(fā)放，國內(nèi)通信行業(yè)正式迎來LTE時代，傳送網(wǎng)如何有效承載成為重要的現(xiàn)實課題。面對LTE的業(yè)務(wù)流向和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化、帶寬容量增長和時延要求提高，傳統(tǒng)OTN+PTN網(wǎng)絡(luò)模型已難以滿足要求，需要提出改進措施、探討可選方案。

二、LTE對傳送網(wǎng)提出新的要求

據(jù)GSA《Evolution to LTE》報告，目前全球已有81個國家地區(qū)超過213張LTE商用網(wǎng)絡(luò)。中國移動業(yè)已部署約20萬個TD-LTE基站、下一步計劃將覆蓋城市擴展到300個以上，其他運營商也陸續(xù)開展了有關(guān)組網(wǎng)試驗。

LTE相較于2G/ 3G網(wǎng)絡(luò)存在幾方面變化：一是核心網(wǎng)采用全IP的EPC，取消電路域（CS），實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全IP化；二是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加扁平化，取消了BSC/RNC，eNodeB直接接入EPC，提升傳送效率；三是實現(xiàn)控制與承載的分離，MME、S-GW、P-GW各司其職，完成各自處理功能；四是引入從eNodeB到EPC的動態(tài)接口S1-Flex和相鄰eNodeB間的分布式接口X2，需實現(xiàn)多點到多點的連接；五是業(yè)務(wù)帶寬大幅提升，回傳業(yè)務(wù)將以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主、傳輸帶寬需求增激增。

因而，LTE基站移動回傳對傳送網(wǎng)提出了更高要求，包括三個必要條件：首先，傳送網(wǎng)內(nèi)核必須IP化，即傳輸顆粒必須是packet；其次，傳送網(wǎng)必須引入L3路由功能，可以實現(xiàn)S1和X2接口動態(tài)建立；最后，傳送網(wǎng)必須具備超大容量和擴展能力，滿足未來LTE基站數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長需求。

目前， OTN（光傳送網(wǎng)）和PTN（分組傳送網(wǎng)）技術(shù)已廣泛應(yīng)用于運營商的城域傳送網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中。OTN擅長解決長距離、大帶寬的傳輸問題，PTN擅長小顆粒業(yè)務(wù)的綜合接入和匯聚收斂，采用OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式，滿足多種業(yè)務(wù)的靈活接入?yún)R聚和大容量調(diào)度能力。但傳統(tǒng)的OTN+PTN組網(wǎng)模型，主要是面向3G/2G基站和集團專線/自營電路業(yè)務(wù)為主的全業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，面對規(guī)模化部署LTE的承載需求，還存在瓶頸。

三、面向LTE的OTN+PTN組網(wǎng)模型改進建議

為了應(yīng)對LTE時代的新變化，OTN+PTN組網(wǎng)需要重點考慮以下幾點的改進：

（1）在落地層PTN引入L3 VPN功能

由于LTE相鄰基站之間增加X2接口建立邏輯連接，且逐步引入S1-Flex、基站同時歸屬到核心網(wǎng)多個 MME/SGW，所以傳送網(wǎng)建設(shè)須考慮在PTN核心落地層面引入L3 VPN功能，滿足LTE基站接入中的S1和X2業(yè)務(wù)承載。

考慮到PTN設(shè)備L3 VPN實現(xiàn)機制，為便于有效區(qū)隔L2和L3業(yè)務(wù)，建議引入L3 VPN功能時，采用L2轉(zhuǎn)L3 PTN與純L3 PTN設(shè)備分離的方式，分別完成L2到L3的橋接功能和靜態(tài)L3 VPN功能，并提供OAM和網(wǎng)絡(luò)保護。

（2）補充10GE/40GE PTN核心調(diào)度層建設(shè)

實際建設(shè)中，往往存在同一PTN匯聚環(huán)所帶基站有去往多個不同核心節(jié)點的需求，或者同一基站由于無線歸屬BSC/RNC變更而導(dǎo)致業(yè)務(wù)流向需要調(diào)整。傳統(tǒng)PTN+OTN組網(wǎng)中各核心節(jié)點之間落地層PTN相互獨立、由OTN進行轉(zhuǎn)發(fā)，難以完成靈活調(diào)度。

建議補充PTN核心調(diào)度層建設(shè)，有助于對2G/3G/專線等小顆粒業(yè)務(wù)在核心機房之間的靈活調(diào)整和調(diào)度；同時引入核心層PTN設(shè)備完成匯聚環(huán)上行業(yè)務(wù)的收斂轉(zhuǎn)發(fā)，也降低落地PTN的壓力，增強網(wǎng)絡(luò)可擴展性。

（3）新增LTE業(yè)務(wù)與原有2G/3G/專線業(yè)務(wù)傳送分離

LTE業(yè)務(wù)與2G/3G/專線業(yè)務(wù)，在下層PTN網(wǎng)絡(luò)中必定是統(tǒng)一接入統(tǒng)一承載的。但考慮到LTE業(yè)務(wù)與其他業(yè)務(wù)的不同屬性，建議從匯聚層PTN往上的承載中，將新增LTE業(yè)務(wù)與原有2G/3G/專線業(yè)務(wù)傳送分離，以減少開通維護時不同業(yè)務(wù)間的相互干擾。

新型PTN+OTN組網(wǎng)模式中，PTN核心環(huán)與OTN核心環(huán)需區(qū)別定位，PTN核心環(huán)主要調(diào)度以2G/3G/專線業(yè)務(wù)為主的GE及以下小顆粒且歸屬不單一的業(yè)務(wù)，OTN核心環(huán)主要調(diào)度以LTE為主的GE以上大顆粒業(yè)務(wù)（含IP承載網(wǎng)等局間電路）。

（4）進一步下沉部署匯聚層OTN

由于LTE基站業(yè)務(wù)帶寬大，后期PTN接入層GE環(huán)所帶基站數(shù)量有限（初期以6-8個為宜）；而LTE相比2G/3G將有1.5-2倍的建站密度，所以PTN接入環(huán)、匯聚環(huán)網(wǎng)絡(luò)需要進一步拆分和補充。PTN匯聚片區(qū)的細化，對OTN進一步下沉提出需求。

OTN匯聚層建設(shè)，必須規(guī)劃好OTN匯聚層與OTN核心調(diào)度層面的轉(zhuǎn)接關(guān)系，以及OTN匯聚層、OTN核心層與PTN核心層的結(jié)構(gòu)關(guān)系，滿足業(yè)務(wù)的容量需求和靈活調(diào)度要求，滿足網(wǎng)絡(luò)未來升級和補充的可擴展性。

四、OTN+PTN組網(wǎng)新模型的應(yīng)用參考

下面，以某省會城市為例進行OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)的探討分析。該城域網(wǎng)共有4個核心機房，根據(jù)位置劃分為東核心、西核心、南核心、北核心。其中2G/3G的交換局包括東核心和北核心，同時東核心和北核心均為省干和國干節(jié)點；LTE的EPC部署在西核心，南核心作為EPC備選、后期也分攤東核心裝機壓力。

經(jīng)過對現(xiàn)網(wǎng)梳理和業(yè)務(wù)分析得出結(jié)論，現(xiàn)有的OTN和PTN網(wǎng)絡(luò)難以滿足未來LTE大規(guī)模部署階段的全業(yè)務(wù)承載需求，討論演進目標架構(gòu)如圖1所示。

OTN匯聚層與OTN核心層相對分離，采用L2設(shè)備建設(shè)PTN核心調(diào)度環(huán)，采用L2轉(zhuǎn)L3設(shè)備組件“匯聚對”。其中L2轉(zhuǎn)L3“匯聚對”用以收斂匯聚OTN調(diào)度上來LTE業(yè)務(wù)， L2核心PTN調(diào)度環(huán)收斂其他業(yè)務(wù)。

2G/3G/專線業(yè)務(wù)流向：匯聚層PTN（L2）將2G/3G/專線業(yè)務(wù)通過N*GE（N≤4）上行匯聚層OTN，經(jīng)OTN調(diào)度至四點核心PTN（L2），由核心PTN進行業(yè)務(wù)整理、分流；分流后專線/2G/3G業(yè)務(wù)通過核心PTN環(huán)內(nèi)部調(diào)度、轉(zhuǎn)接至業(yè)務(wù)歸屬各局的落地PTN（L2）。

LTE業(yè)務(wù)流向：匯聚層PTN（L2）將LTE業(yè)務(wù)通過10GE上行匯聚層OTN（與2G/3G /專線業(yè)務(wù)分開），經(jīng)OTN調(diào)度至四點核心“匯聚對”PTN（L2轉(zhuǎn)L3）；“匯聚對”PTN再通過10GE上行核心層OTN，經(jīng)OTN調(diào)度至EPC所在核心的本地網(wǎng)落地PTN（純L3 ），最后經(jīng)同機樓省干LTE落地PTN（純L3）轉(zhuǎn)發(fā)至MGW/MME設(shè)備。

五、總結(jié)

由于OTN、PTN各自的技術(shù)優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用經(jīng)驗，未來傳送網(wǎng)將繼續(xù)以O(shè)TN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)為主導(dǎo)。通過補充核心調(diào)度層PTN建設(shè)、PTN引入L3 VPN功能、進一步下沉部署匯聚層OTN、適當考慮新增LTE業(yè)務(wù)與原有2G/3G/專線業(yè)務(wù)傳送分離，改進優(yōu)化的OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)新模型，完全能夠應(yīng)對LTE帶來的承載挑戰(zhàn)，綜合承載LTE和2G/3G/專線等業(yè)務(wù)，滿足更大帶寬、更長距離、更靈活調(diào)度、更安全傳送的需求。

參 考 文 獻

[1] 代謝寅，章小軍. 面向LTE的分組傳送網(wǎng)解決方案[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)，2013，3：62-64

[2] 吳杰. 面向3G和全業(yè)務(wù)的PTN及OTN聯(lián)合組網(wǎng)新思路[J]. 電信工程技術(shù)與標準化，2010，23（149）：44-47