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LTE移动回传网络的核心层链路扩容方案

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来源: 作者: 2019-03-13 11:57:43

LTE络的发展,对移动回传络的架构和带宽能力提出了更高的要求。在3G时代,移动回传经历了从MSTP到PTN络的变革,而在LTE的测试验证阶段,移动回传PTN络又经历了从L2VPN向L3VPN承载技术的演进,形成了接入汇聚层采用L2VPN,核心层采用L3VPN的移动回传络架构。该架构在满足LTE移动回传业务的灵活调度和时延性能要求方面没有任何问题,但在随着LTE业务量的快速增长,其核心层L3VPN络如何实现扩容,是需要深入考虑的问题。

核心层L3VPN链路扩容方案

在上述LTE移动回传络架构中,核心层的L3VPN络PE节点包括L2L3业务桥接节点和L3业务落地节点,其中L2L3桥接节点负责终结来自接入汇聚层的L2VPN业务,将业务接入到L3VPN络中进行转发,或将L3VPN络业务,通过接入汇聚层的L2VPN络传输到LTE基站。如图1所示。

在图1的L3VPN络中,每个L2L3业务桥接节点的VRF路由表都有一条目标地址为EPC的路由条目,其下一跳为L3业务落地节点,其下一跳出接口为两个节点之间的MPLS/MPLS-TP LSP。随着LTE业务带宽的增长,必须考虑在L3VPN络中采用多链路的扩容方案。

方案1:基于现有技术的多链路扩容

当前可以通过多链路叠加方式扩展带宽的技术有LAG、ML-PPP和ECMP,这三种技术分别属于OSI模型中的L1、L2和L3层技术,由于在当前移动回传络中,并未采用PPP链路,因此,ML-PPP技术在该应用场景下并不适用,本文主要讨论LAG和ECMP两种方案。

LAG(Link Aggregation Group,链路聚合组)是指将—组相同速率的物理以太接口捆绑在一起作为一个逻辑接口(链路聚合组)来增加带宽,并提供链路保护的一种方法。采用LAG技术后,尽管从物理拓扑上来看,L3VPN的PE节点之间有多条物理链路,但在逻辑上,PE节点只看到一条链路,该链路的带宽是多条物理链路的带宽之和,L3VPN的LSP创建于该逻辑链路之上,L3VPN各PE节点上的VRF路由表与单链路场景下完全相同。如图2。

从运营维护的角度看,采用LAG技术的方案配置简单,络架构清晰,但该方案存在以下几个问题:

● LAG组采用负荷分担方式承载业务,其采用的hash算法非常关键,如果hash算法不合适,会使得各链路的负载不均衡,极端的情况下,甚至会出现某条链路拥塞,而其它链路轻载的现象;

● LAG组中某链路出现故障时,需要将该链路的流量重新hash到其它链路,这一过程所需的时间较长,无法达到电信级的保护倒换要求;

● 在逻辑链路上创建的LSP,其业务报文在hash计算后分担到多条链路,而其OAM报文也分担到其中一条链路,OAM报文和部分业务报文是不同路径的,会造成OAM检测结果与实际业务情况有偏差;

● 在部署L3VPN保护时,需要考虑LAG保护,LSP保护和L3VPN FRR保护等多种保护的叠加处理。

采用ECMP(Equal-Cost Multi-path Routing,等价多路径)协议可以针对一个目标地址同时使用多条链路,并采用负荷分担的方式使用这些链路来转发报文,从而达到增加传输带宽和实现路径保护的目的。

在L3VPN络中采用ECMP技术,可以解决LSP业务报文和OAM不同路径的问题,而且部署ECMP之后,不需要再配置L3VPN FRR保护,仅需考虑与LSP保护的叠加处理,相对LAG方案在保护处理上更精简。

但ECMP方案同样存在LAG方案类似的hash算法问题,同时,在采用hash算法的情况下,某个LTE基站的业务报文具体走的是哪条路径是不可预知的(由hash算法决定),这会给络故障定位带来一定的困难。

由上可知,采用LAG/ECMP的多链路扩容方案都或多或少存在一些缺点,但在不采用LAG/ECMP技术的情况下,某个L3VPN的VRF路由表中指向某个目的地址的路由条目只能有一条,其下一跳出接口也只能有一个,为突破该限制,可以考虑采用多个目的地址,或者多个VPN(每个VPN有不同的VRF路由表)的方案。

方案2:基于EPC地址划分多链路

如果EPC有多个IP地址,在L3VPN络PE节点的VRF路由表中就会有多个路由条目,此时可以让每个路由条目分别采用不同的下一跳出口,分别使用不同的链路进行报文转发,达到不使用LAG/ECMP技术,也能够将LTE业务分担到多条链路的目的。

该方案要求无线核心EPC设备提供多个业务地址(根据目前EPC设备的能力,这不难实现),每个业务地址对应若干LTE基站,每个业务地址对应的LTE基站带宽之和不超过L3VPN络中的单条链路物理带宽,此时需要在L3VPN PE节点之间多条链路上创建多条LSP,在L2L3业务桥接节点VRF路由表中配置多条指向EPC的路由,不同的EPC业务地址对应不同的下一跳出口。如图3。

该方案相当于将大容量的EPC拆分为多个逻辑EPC,对每个逻辑EPC,在PTN络中采用单链路的L3VPN承载方案,方案架构清晰,易于实施,可以避免前述LAG/ECMP方案存在的各种问题,但LTE无线络的带宽规划和移动回传络的带宽规划存在较强的耦合关系,络建设和规划较为复杂。

方案3:VRF聚合组

另外一种思路,是在移动回传络的核心层创建多个VPN,每个VPN对应于核心层的一条链路,每个VPN都有一张独立的VRF路由表,每张VRF路由表都有一条指向EPC的路由条目并分别使用不同的链路作为下一跳出口,每个VPN接入的LTE基站的带宽之和不超过该VPN对应的核心层链路带宽,通过分离的VRF路由表,达到将业务分担到多条链路的目的。

该方案在进行业务的多链路分担时,只需要在L3VPN络内进行LTE基站与VPN归属关系的划分,不涉及移动回传络与LTE无线络之间的协调规划,但在VPN组的配置和管理上相对复杂,需要通过管工具等提供便捷的配置管理手段。

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