基于IPRAN直連EPC MR的LTE業務承載網絡優化研究

劉倩

摘要：近年來移動數據業務持續快速發展，各種流量經營業務層出不窮，給LTE業務相關承載網絡帶來了巨大沖擊，傳統承載網絡多級路由匯聚架構，骨干移動業務承載網、移網本地綜合CE承載網、地市IPRAN分組承載網分域分層進行業務承載，直接導致相關網絡資源重復投資、實施周期拉長等主要問題。本文主要針對LTE移動回傳業務承載網絡的優化進行研究，通過非EPC城市IPRAN核心直連EPCMR進行4G移動回傳業務的疏通，達到降低網絡時延和流量迂回，網絡扁平化演進的目的，進而提升用戶業務感知。

關鍵詞：IPRAN;EPC MR;LTE 4G移動回傳;承載網

0 引言

隨著LTE業務流量的爆發式增長，其相關承載網絡受到了巨大沖擊，需要大規模進行擴容替換升級改造。為了提升流量轉發效率，節省投資，進一步網絡扁平化，對目前LTE業務承載網的網絡架構、設備能力、中繼鏈路、業務需求進行分析，發現當前網絡中存在端到端層級多、本地層面設備重疊嚴重、業務流量迂回等問題。通過對某省各地市LTE業務IP承載現狀研究，發現LTE業務的核心網EPC只在省會城市設置，4G移動回傳業務在省內疏通，EPC城市4G用戶接入eNodeB后通過本地IPRAN承載直接上聯所在城市EPCMR設備訪問移網核心網，非EPC城市4G用戶接入eNodeB上本地IPRAN承載后需要通過該地市骨干移動業務承載網的接入設備AR繞轉至EPC城市AR后再接入EPC城市MR訪問移網核心網。基于當前網絡現狀提出將非EPC城市IPRAN網絡通過IPRAN核心設備直連EPC城市核心網的MR設備，4G回傳業務不再經過骨干移動業務承載網繞轉。

1 LTE業務承載網絡現狀

1.1 分層承載

LTE移動業務目前由三張網絡做承載，分別是骨干移動業務承載網、移動本地業務承載網、IPRAN本地承載網。如圖1所示，骨干移動業務承載網全國一張網，分核心層、匯聚層、接入層三層架構;移動本地業務承載網每地市存在核心網、無線網、增值業務網多張網絡，分接入和匯聚兩層架構;IPRAN本地承載網每地市一張，網絡架構類似骨干承載網。當前業務承載端到端層級多，應設法簡化網絡層級，提高業務承載網絡能力。

1.2 分域管理

骨干移動業務承載網、移動本地業務承載網、IPRAN本地承載網相關網絡設備被劃分在不同的自治域內管理。如圖2所示，骨干移動業務承載網全國設置為一個統一的自治域，分配共有的自治域號;移動本地業務承載網每本地一個或多個自治域設置，分配私有的自治域號;IPRAN本地承載網每本地匯聚核心1個自治域，分配私有的自治域號。不同自治域之間通過EBGP協議實現對接，存在端到端業務流多自治域多跳，業務承載效率較低的問題。

1.3 LTE移動業務承載現狀

LTE網絡架構ESP即演進的分組系統大致可以分為三部分：UE側、無線承載側和核心網側。UE側即4G用戶接入側;無線承載側包含增強型基站eNodeB、IPRAN本地承載、移網本地承載、骨干承載等IP承載;核心網側由各種功能的核心網設備如MME、SGW、PGW等組成。現網4GLTE業務的核心網都是分省設置的，只在省會城市部署EPC。如圖3所示，地市2G/3G業務流需在本地市通過基站接入后流經IPRAN本地承載網、移網本地承載網，然后通過骨干移動承載網繞轉至省會城市后訪問2/3G核心網;4G業務流有別于2G/3G，終端在發起業務請求后，由本地IPRAN承載直接接入骨干移動業務承載網本地AR設備繞轉至省會AR后接入EPCMR;省會用戶直接通過本地IPRAN與所屬EPCCE網絡直連完成4G基站回傳業務的承載與疏通。由此可見，地市用戶訪問核心網時端到端流量要流經4個自治域，每個自治域至少2層架構，最多達到10跳（UTN3層3跳+本地CE2層2跳+B網骨干2層3跳+本地CE2層2跳），如果是漫游用戶會更甚之。

2 LTE業務承載網絡優化

當前LTE業務承載網絡存在多級路由匯聚、端到端業務流多自治域多跳、IPRAN核心、地市AR、本地CE背靠背資源浪費等諸多問題。為滿足高速增長的業務承載需求，高效快速的形成網絡能力，對省內LTE業務承載實現進行優化方案研究，主要討論大流量的4G基站回傳業務的疏通，針對未來全新的綜合承載網絡架構，該方案只是一個過渡期的解決方案，基于此再向目標架構演進。

2.1 IPRAN直連EPC MR的總體要求

IPRAN承載網目前主要承載的業務類型有4G基站回傳業務、LTE基站管理、與兄弟運營商互聯互通4G業務、窄帶物聯網業務NB—IOT，其中4G基站回傳業務流量占比最高。承載優化時，可將非EPC城市的IPRAN核心設備直連EPC城市MR主要用于大流量4G基站回傳業務的承載疏通，達到降低網絡時延和流量迂回，簡化網絡層級，降低相關背靠背承載設備擴容成本的目的。對其他業務保持原有承載方式暫不調整。

2.2 IPRAN直連EPC MR的目標和具體操作

2.2.1 IPRAN直連EPC MR的目標IPRAN直連EPC MR的總體目標：非EPC城市本地IPRAN通過省內波分傳輸與EPC所在城市MR直連完成4G基站回傳業務的承載疏通。

2.2.2 直連后的業務承載與路由組織

非EPC城市IPRAN本地承載網可能存在多個廠家的多張網絡，應在本地進行匯聚后通過一對IPRAN核心設備與EPC城市MR做直連。在該直連鏈路上只承載4G基站回傳業務，其他基站管理、共享站、NB—IOT業務仍保持原有承載方式。

由于IPRAN本地承載網和EPCMR所在的移網本地承載網被劃分為不同的自治域，所以4G基站回傳業務流存在跨域疏通的問題，建議采用ASBR間VRF—to—VRF直連的Option A方式進行vpnv4路由傳遞，實現精確的路由控制。

2.2.3 直連中繼鏈路設置及對傳輸要求

目前非EPC城市IPRAN上聯骨干移動業務承載網中繼鏈路均為N*10GE，實現直連EPC MR后將擴容至100GE以滿足現有業務的爆發式增長。兼顧網絡輕載原則，中繼鏈路負荷方面，正常情況下鏈路忙時平均利用率不高于50%，單鏈路或單點故障時鏈路忙時平均利用率不高于70%。

在承載網絡傳輸路由優化時，應考慮同方向不同局向間的保護切換、同局向聚合鏈路的保護切換、省內長途波分線路切換、波導誤碼等業務場景的驗證測試，確保安全可靠高效承載。同時，IPRAN直連EPC MR鏈路上應設置保護時延，避免底層波分傳輸網絡快速保護時造成IP網絡路由震蕩。

2.2.4 EPC MR側設備支撐

現有LTE業務承載網絡，EPC城市MR只接入該城市IPRAN本地傳輸網，當非EPC城市IPRAN實現直連后，EPC城市MR設備需要升級承載能力以滿足業務接入需求。對于現有槽位無法滿足多地市IPARN直連的情況，可考慮將4G基站回傳流量較大的地市優先直連，其他地市仍保留目前骨干承載網的接入方式，進而減輕骨干承載壓力。

2.3 IPRAN直連EPC MR優化承載實施

省內非EPC地市原有4G基站回傳業務流是通過IPRAN上聯本地骨干承載網AR然后繞轉至EPC城市后訪問核心網。如圖4所示，非EPC城市IPRAN與核心網的連接可以根據業務流量按地市逐步從上聯骨干承載網更改為IPRAN核心設備與EPC MR直連的方式。當前4G回傳業務通過省干10G/40GWDM/OTN省內長途傳輸網上聯骨干承載網，優化調整后，4G回傳業務將通過本地IPRAN核心設備走省內100GOTN系統直連EPCMR。并通過MPLS VPN跨域OptionA的方式與MR實現EBGP對接。

網絡承載優化前，大流量的4G基站回傳業務需要流經IPRAN本地承載網、骨干移動業務承載網、EPC所在地市移動業務本地承載網后實現訪問核心網的需求，橫跨3個自治域，每個自治域至少2層架構，歷經3自治域5跳，路由匯聚繁雜，背靠背端口資源浪費嚴重，流量在各個域內迂回傳輸，網絡時延較高。

優化后，非EPC城市IPRAN核心設備均直連省會EPC MR用于疏通4G基站回傳業務，由原先3自治域5跳精減至2自治域2跳，端到端層級減少，大大節約了背靠背端口資源，同時達到降低時延、簡化網絡架構、降低骨干移動業務承載網擴容成本的目的。

3 結論

本文通過對省內EPC地市及非EPC地市LTE業務IP承載網現狀的研究，提出將非EPC地市IPRAN核心直連EPCMR用于疏通大流量的4G基站回傳業務。通過對當前承載網路分層、分域的優化，解決了非EPC地市端到端流量在多個自治域內繞轉、多級路由匯聚以及背靠背資源嚴重浪費的問題，提高了4G基站回傳流量的疏通效率，降低了承載網絡相關設備的重復投資，快速形成網絡對業務的支撐能力。承載網絡應滿足扁平化要求，簡化網絡層級、優化網絡結構，以努力打造極簡網絡為目標。該方案只是過渡階段的解決方案，以此為基礎，未來將向融合型的承載網絡目標架構演進。

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