面向LTE的PTN網絡二三層橋接方案研究

遲柏洋

【摘 要】本文通過對PTN網絡各種保護技術分類研究，對各種保護技術原理進行分析、對比，總結了其優缺點、適用場景。結合運營商在PTN網絡配置方面的實際需求，提出了有針對性的技術選擇與配置建議。

【關鍵詞】 橋接；PTN；環回；VPN；VRF；廣播風暴

【中圖分類號】 C931.6【文獻標識碼】 A【文章編號】1672-5158（2013）07-0010-02

概述

LTE時代eNB與基站控制器整合，網絡逐漸扁平化，PTN網絡需要具備更高的靈活性和擴展性，網絡需要引入L3轉發功能，業務的端到端配置分成了二層和三層兩部分，因此二三層橋接技術成為LTE承載的關鍵技術，如何配置二三層橋接設備才能使網絡更加靈活、高效成為網絡成功的基礎。

互聯網技術的發展和移動智能終端的普及，促使消費者希望能在移動設備上也享受到和家庭寬帶一樣的高帶寬無線網絡服務。為了給消費者提供更高質量、更大帶寬和不限時間、地點的極速體驗，并且在未來的市場競爭中保持優勢，中國移動開始從TD-SCDMA向TD-LTE（以下簡稱LTE）演進。

本文將重點論述面向LTE承載的二三層橋接技術， 并對當前PTN設備二三層橋接技術、方案進行深入探討。

二三層橋接技術關鍵性分析

LTE時代，為減少時延去掉了RNC設備，并將其大部分功能整合進eNB，一個eNB將同時歸屬于多個S-GW/MME；eNB之間通過X2接口相連，流量呈MESH狀。

由圖1可見，LTE業務主要接口有S1和X2兩大類型，其中S1接口主要承載用戶控制面及用戶業務面數據流量，X2接口為eNB之間接口，僅在基站切換時發生，且不承載具體的業務數據，因此X2流量所占的比例很小，僅有3%左右。整體上LTE業務仍然是匯聚架構。

由于整體上仍然是匯聚架構，且X2流量很小，因此L3層VPN沒有必要在接入層就引入，在網絡接入和匯聚層通過L2層VPN完成業務接入和匯聚，在核心層引入L3層VPN，這樣既可以滿足L3轉發需求，又降低了設備復雜度，對現有的2G＼3G業務接入的影響也較小，設備后期配置、維護的難度也降低，運營商建網成本大大降低。

此種方案要求核心節點支持內部終結L2VPN，然后橋接到L3VPN，實現業務在L2VPN和L3VPN之間的轉發。

由此可見L2與L3的橋接技術對于S1接口多歸屬及X2接口靈活調度起到十分關鍵的作用。

二三層橋接方案

二三層橋接的核心目的是在1臺設備上同時集成L2VPN和L3VPN，實現L2VPN到L3VPN的映射及邏輯隔離，同時終結L2層VLAN。二三層橋接配置方案將對PTN網絡VLAN劃分及IP規劃產生直接影響，如何配置才能使網絡安全、高效又易于維護呢？本文給出三種橋接方案，并針對各種方案的特點給出有針對性的選擇建議。

1、PW與IP子接口一對一方案

如圖2所示，該方案配置原則為1條2層PW對應一個IP子接口。

方案優點：該方案對每個PW對應一個IP子接口，邏輯清晰；每個基站可分配獨立的業務VLAN，不存在廣播風暴問題，且故障定位明確。

方案缺點：由于每個PW對應一個IP子接口，在二三層橋接設備上需要配置大量的IP子接口地址，基本上每個基站就需要對應一個IP子接口，設備配置非常復雜；由于每個基站一個VLAN，在IP地址分配時只能使用30位掩碼進行分配，比較浪費IP地址資源，IP地址資源實際利用率僅有50%。

適用范圍：該方案由于配置復雜，且較為浪費IP地址資源，僅適合LTE實驗網階段應用，或在業務規模小，僅有幾百個基站接入需求的小地市部署。IP地址不連續問題。

2、PW與IP子接口多對一方案

如圖3所示，該方案配置原則為多條2層PW對應一個IP子接口，PW終結后采用VSI將業務進行匯聚收斂，并對應相應的IP子接口。

方案優點：該方案將多個PW對應一個IP子接口，大大節省了IP地址資源，降低了配置復雜度和后期維護難度；在基站在IP地址分配時，多個基站劃分在同一網段內，并歸屬同一VLAN，有利于IP地址規劃的連續性、擴展性；由于IP地址容易做到連續，也減少了VRF路由表條目，提高了數據轉發效率。

方案缺點：由于多個基站在同一VLAN內，因此該方案無法避免二層廣播的泛濫，但如果將VLAN內的基站數量控制的比較少，如 10到20個基站1一個VLAN，二層廣播風暴問題也不是一個十分突出的問題。

適用范圍：由于該方案配置復雜度較低，且節省IP地址資源，因此很適合在中型甚至大型LTE網絡中采用，但在具體配置時應嚴格控制VLAN中的基站數量，限制廣播風暴。

3、PW與IP子接口多對一VLAN匯聚方案

如圖4所示，該方案配置原則為多條2層PW對應一個IP子接口；一個基站采用一個獨立的VLAN，避免廣播，在L2/L3橋節點把多個VLAN匯聚后，配置1個IP子接口。

方案優點：該方案將多個PW對應一個IP子接口，大大節省了IP地址資源，降低了配置復雜度和后期維護難度；在基站在IP地址分配時，多個基站采用子VLAN相互隔離不存在廣播風暴的問題；匯聚VLAN內的不同基站可分配在一個網段內，有利于IP地址規劃的連續性、擴展性。

方案缺點：每個基站在不同的VLAN內，基站間互通必須通過匯聚VLAN轉發，且配置起來每個基站都需配置在不同子VLAN中，較方案二復雜。

適用范圍：該方案即節省IP地址，也不存在廣播風暴額為難題，特別適合大型LTE網絡中采用。

L2/L3橋接環回方案

1、 外部環回

如圖5所示：PW終結后，通過外部端口光纖換回到另外端口，進入L3VPN的VRF進行處理，良妃設備端口資源，且以光纖環回本身也增加了故障機率，承載效率低。在現有設備端口資源使用率高的情況下，無法平滑升級到L3VPN，不利于保護投資。

2、 內部實接口環回

該方案本質與外部環回方案類似，是假的內部橋接，橋接端口采用交換網的實接口，不需要外部光纖，用于內部環回的實接口對應的槽位無法再提供相應的外部端口，同樣浪費交換網的端口資源，承載效率低，現網設備資源利用率搞的情況下，無法平滑升級到L3VPN。（見圖6）

3、 內部實接口環回

如圖7所示：設備內部完成PW終結處理，并通過虛接口橋接到L3VPN的VRF處理，不浪費設備端口資源，現網設備可以平滑升級到L3VPN，不管現網端口資源是否已經用盡，都可以實現L2業務側和L3業務側的橋接，無橋時的VLAN限制，目前是最搞笑、靈活的橋接方式。目前大部分PTN廠家均已支持此種方案，但現網設備還需根據實際情況而定。

結束語

隨著LTE部署進程的加快，全國各省市都將新部署或擴容PTN網絡，PTN網絡二三層橋接方案在不同城市、不同規模的LTE業務需求下，應當根據具體情況靈活選擇橋接方案，做到網絡的簡潔、高效和易于維護。在PNT網絡擴容、及設備配置方面，應結合現網設備及新增設備的環回方式，合理分析端口及板卡需求。