TD-LTE回传网络和时间同步解决方案研究

3.2 核心层PTN对接CE路由器技术方案

PTN+CE实现TD-LTE回传组网如图3所示。PTN+CE方案中，PTN的核心层、汇聚层和接入层设备都保持不变，通过二层方式将基站流量传输至CE路由器。PTN与CE之间通过交互以太报文互通。由CE路由器作为基站的网关，实现三层流量转发功能。

图3　PTN+CE方案承载TD-LTE组网示意图

采用PTN+CE方案，在PTN和CE之间有两种对接方式，分别是方式一PTN内部建立主备PW，和方式二PTN内部建立VPLS。采用方式一时，VRRP心跳报文运行在两台CE设备之间，为提高心跳报文链路可靠性，宜采用多链路捆绑方式实现。采用方式二时，VRRP心跳报文运行在PTN与CE互联的链路上。

4 PTN互通性研究

TD-LTE时期SGW单设备落地，使得PTN L3方案存在核心层PTN互通组网的需求，此外，为了保证服务和成本、增强网络开放性，各地市的PTN网络有可能采用两家或以上设备商产品组网，为实现承载业务的端到端管理，PTN也存在组网互通性需求。互通应用场景主要有分层互通和分域互通两种场景。PTN设备间互通主要包括业务，保护，OAM，QoS和同步5个层面的互通。

PTN互通模型主要有UNI（用户网络接口）互通模型和NNI（网络—网络接口）互通模型。UNI互通模型是指两端PTN设备通过业务适配模块进行互联，即业务接口互通（见图4），一端设备将MPLS-TP隧道进行PWE3解封装恢复业务报文后传送到另一端设备，另一端设备再将该业务进行PWE3封装后进入MPLS-TP隧道。NNI互通模型是指两端PTN设备通过线路适配模块进行互联，即网络/线路接口互通（见图5），两端设备直接实现MPLS-TP隧道对接。

图5　NNI互通模型

UNI互通模型对互通的每一端设备而言，对端设备可以看作是与基站、各类客户一样的客户侧设备，来自互通接口的是业务。因此，在PTN互通性研究中，NNI互通模型更为关键，也较难实现。

在业务，保护，OAM，QoS和同步5个层面互通要求中，业务互通是最基本的要求和前提，首先要保证业务能基于UNI接口和NNI接口进行互通。在此基础上，重点是实现保护互通和OAM互通，后文将分别加以分析。此外，PTN设备需支持DiffServ模式的端到端QoS，并采用一致的QoS优先级映射表实现DSCP，VLAN PRI，TC的相互映射。最后是实现频率和时间同步的互通，频率同步主要基于标准的同步以太网实现，时间同步采用IEEE 1588v2带内以太网方式或1PPS+TOD带外接口方式实现。

4.1 PTN保护互

通PTN可为基站和各类客户业务提供50ms端到端保护，保证网络的可靠性。PTN保护分为UNI接口保护和网络内保护，在互通时，UNI接口需要支持1+1/1：1 MSP保护互通（对于SDH接口）和LAG保护互通（对于以太网接口），PTN网络内需要支持MPLS-TP定义的1：1 LSP线性保护方式互通（基于NNI互通模型）。

由于ITU-T对于MPLS-TP的线性保护标准尚未完成，目前设备实现主要参考ITU-T G.8031以太网线性保护标准。PTN采用1：1线性保护方式时，在正常情况下，业务运行在工作路径上，在故障时期业务切换到保护路径上；当业务恢复以后，两个端节点PTN设备不立即将业务切换回切至工作路径，而是分别设置WTR定时器，等待WTR定时器结束后再回切。WTR主要作用是阻止由于间歇性故障而引起的频繁保护倒换操作。

中国移动在深圳TD-LTE规模试验网测试时发现，ITU-T标准对于1：1线性保护的WTR（等待恢复）状态处理机制的规定存在缺陷，导致PTN设备厂家实现有差异，在互通时保护倒换回切时间超标。由于两端PTN设备的WTR设置可能不一致或者设置一致但WTR结束时间存在瞬间差异，先结束WTR的一端立即返回至工作路径（即短超时方案），而此时对端设备WTR尚未结束、因而业务可能仍驻留在保护路径上（即长超时方案）。分别采用短超时和长超时方案的两个厂家在进行线性保护互通时，可能引起业务中断。

因此，对线性保护互通方案进行改进，建议采用长超时方案，并对于ITU-T标准中新定义“中间状态”不进行切换动作，使得先结束WTR一端可以等待对端WTR结束后再一起回切。该方案已被CCSA（中国通信标准化协会）国内标准和ITU-T国际标准采纳，主流厂家设备也已支持并通过测试。4.2 基于ITU-T G.8113.1的OAM机制互通PTN OAM主要为配合网管在设备上实现故障检测和快速定位、时延、丢包率等性能监测等功能，需要基于特定的OAM报文实现。PTN设备承载业务主要采用以太网接口，在UNI接口和NNI接口需支持多种OAM功能，如在UNI侧需实现基于IEEE 802.3ah标准和基于ITU-T Y.1731协议的以太网业务OAM功能，在NNI侧应遵循最新的ITU-T G.8113.1标准实现PTN网络层面的OAM互通（见表1）。

表1　采用G.8113.1的PTN OAM报文编码格式字段描述

为实现PTN网络内基于G.8113.1的OAM互通，中国移动提出对MPLS-TP OAM的报文封装字段进行统一要求，主要改进包括Ether Type，Channel Type，TC，TTL，MEL，Version等。相关内容已经被CCSA标准采纳。

5 OTN+PTN（L2/L3）时间同步传送组网

TDD系统的接收和发送工作在同一频段，这种技术能够大大提高频谱资源的利用率，但同时也需要各个基站小区保持高精度的时间同步，不然会造成严重的收发互相干扰的问题。实现时间同步，传统的解决方案是为每个基站配置GPS同步模块，但是GPS模块成本高，维护难，故障率高，而且有安全隐患，所以中国移动很早就开始布局1588 v2地面传送时钟同步的方式为TDD基站提供时间同步。当前，通过PTN网络来实现1588v2时钟信号的地面传送，为TD-SCDMA基站提供时间同步，已经广泛用于中国移动现网。

LTE回传网络引入了横向流量模型并且需要支持低时延的传送，这个需求推动PTN核心层设备需要具备L3的功能，能够实现根据IP地址转发LTE S1-Flex和X2业务。PTN核心层设备开通L3功能后支持时间同步的能力需要进行验证。

针对这些新需求，中国移动在深圳TD-LTE规模实验网中，分别进行了L3 PTN+L2 PTN联合组网场景以及OTN+PTN联合组网场景下传送时间同步的测试，测试的组网场景如图6所示。

图6　L3 PTN+L2 PTN联合组网以及OTN+PTN联合组网传送时间同步示意图

测试结果表明采用1588v2协议的L3 PTN+ L2 PTN联合组网以及OTN+PTN联合组网传送时间同步信号的系统可以很好地满足TD-LTE系统的要求。

6 结束语

LTE是未来高速移动通信系统的发展方向，其中的TD-LTE制式可以借助现有TD-SCMDA的产业优势，是中国移动的首选。中国移动面向TD-LTE对回传网络提出的新需求，研究和制定了一系列解决方案，并进行了相关测试和试点验证，包括推动PTN向更大容量、更高速率接口方向发展，并借助其统计复用、多业务承载、QoS能力，充分保证TD-LTE所需高带宽、低时延要求；借助PTN强大的保护和OAM能力以及增强L3功能或与CE路由器对接的方案，确保TD-LTE S1-Flex和X2接口转发需求；推动PTN全面互通，满足TD-LTE回传网络互通需求；推动OTN支持时间同步，提供OTN与PTN组网传送高精度时间同步，满足TD-LTE高精度时间同步的需求。随着LTE进程的不断推进，各项解决方案仍将进一步丰富完善，助力TD-LTE回传网络建设和应用。