分组传送原理

互连网的保证
视频会议和广播 商务电话 数据中心合并
交互视频应用
高速互联网接入 远程教育 游戏
业务的驱动对接口、容量、网络架构、技术实现等方面均提出了要求 3
3
技术：传输技术与IP技术正在加速融合 以适应未来业务发展
过去：IP设备、传输设备独立发展，分别满足数据业务、TDM业务的承载传送需求。 现在：为适应移动回传的IP化，传输技术引入分组内核，数据设备增强管理维护能力。 未来：IP化更加明显，IP设备与传输设备深度融合。
高层: 负责 主机 之间 的数 据传 输 底层: 负责 网络 数据 传输
7 6 5
会话层
传输层 网络层 数据链路层 物理层 20
4
3 2 1
建立主机端到端连接 （数据段）
寻址和路由选择（三层包） 提供介质访问、链路 管理等（二层帧） 将数据转换为可通过物理介质 传送的电子信号（比特流）
TCP/IP协议栈的封装
核心技术
考虑到建设、运维成本，不需要端到端的L3功能，建网初期只在汇聚、核 心层启用L3功能，使用IP转发和MPLS转发相结合，在核心层以下使用L2
功能，使用MPLS转发。
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主要内容
分组传送基础
1
2
3 4 5
基于分组传送的LTE移动回传
二层交换、三层路由、MPLS转发 OAM和QOS
同步技术介绍
城域网逻辑架构
传送网
干线传送网 城域传送网 核心层
IP承载网
IP专网
WDM
A网/B网
IP骨干网
WDM/ SDH/MSTP
分组化城域 传送网 分组化城域 传送网
IP/MPLS
IP城域网
城域传送网 汇聚层 城域传送网 接入层
SDH/MSTP
SDH/MSTP
分组化城域 传送网
PON/WLAN
接入网
接入网
10.1.1.22
eNodeB
接入汇聚E-Line 承载S1与X2
同网段的 S1流量
aGW 10.1.1.4
跨网段的 X2流量
eNodeB
当传送S1业务时，在核心节点的VRF下根据IP进行转发， 通过本地 IP 转发到本地的 aGW；或通过 L3VPN 传送至远 端aGW，实现aGW Pool的调度。
网络 结构
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
接口 连接
传输 QoS 带宽 需求
保护 方式
网络 IP相关 同步 需求
① ② ③
网络 规模
网元 部署
网络 运维
综合 成本
网络结构：取消RNC，LTE网络结构扁平化和IP化，对核心 层网络有影响，汇聚接入层结构变化不大， 接口连接：引入S1-Flex和X2接口，移动承载需实现多点到 多点的连接 传输带宽：较3G基站的传输带宽需求增加10倍，近期200300Mb/s，LTE-A还将达到1Gb/s，对现网容量有较大挑战 QoS需求：更小传输延时，更多QoS级别，要求支持严格的 QoS保障机制 网络保护：完善核心层保护机制和网络对接保护 网络同步：频率和相位都同步。 IP相关需求：包括DHCP、流量安全（IPSec）和支持IPV6
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LTE阶段网络架构的变化

CS核心网消失，LTE只有PS域 GGSN -> 业务网关（S-GW/PDN-GW) SGSN -> 网络控制器（MME） RNC消失，RNC的功能转移到了eNodeB之中 eNode B 直接和核心网连接S1、eNodeB之间出现用于切换的逻辑连接X2。 13
IP
Eth头
LSP标签
NNI Eth头
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分组传送网建设方案- IP Mobile Backhual
PE1
R
PE2 边缘层 汇聚、核心层 PWE3 L2VPN PWE3 L2VPN PWE3 L2VPN
2G/3G基站 3G/LTE基站 L3VPN L2专线
MPLS L3VPN
MPLS L3VPN
PWE3 L2VPN
从3G到LTE 的承载变化
3G网络架构
CS CN PS
LTE网络架构
MSC Server
Mc
GGSN
Gn
SGSN
MGW
Iu-Cs RNC-1
Iur
Iu-Ps RNC-2
核心L3方案：汇聚、 接入共用 LSP ，解决 S1、X2业务LSP数量 庞大，人工无法配置 管理问题。 SGW 切 换 ： 网 络 自 动适配，解决大量业 务人工割接问题。
技术发展 的 驱动力？
适应业务发展：全面IP化，多业务接入、大容量、高带宽。 降低网络成本：融合，减少网络层次和设备数量，提高网络智能。 4
电路交换与分组交换
数据板卡 数据板卡
EOS处理 以VC4/VC12为 颗粒的时隙交叉 TDM接口盘
EOS处理
SDH接口盘
数据板卡
数据板卡 以数据包为颗粒 的包交换
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OSI 参考模型
OSI RM － 开 放 系 统 互 连 参 考 模 型 （ Open System Interconnection Reference Model ）：层次化设计，降低复杂度。实现开放系统环境 中的互连性、互操作性和应用的可移植性。 应用层 表示层
提供应用程序间通信 处理数据格式、数据加密等 建立、维护和管理会话
TDM接口盘
仿真处理
仿真处理
SDH接口盘
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“承载”与“传送”有何区别？
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 传输层 网际层 应用层
负责通信实体间的会话 控制、数据识别及通信 应用功能的提供，及端 到端连接及可靠数据流 各种业务平台、协议， 及用户终端
负责网络间的寻址和 路由，通过综合考虑 来决定最佳路径 提供信息编码及可靠 的数据传输
10.1.3.21
当传送X2业务时，在核心节点的VRF下根据IP进行转发，通过本地IP转发到同网 段内的基站；或通过L3VPN传送至远端基站。 跨地市的业务：新建L3二干。
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L3业务封装
核心层设备支持L2/L3桥接，支持动态隧道建立和路由寻址功能。 L3 VPN 采用VRF标签+LSP标签的封装方式。 PE节点
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L3业务承载方案
核心设备支持终 结E-Line能力， 做L2与L3的桥接 同网段内 的X2流量 10.1.1.21
eNodeB
多归属S1-Flex 流量，通过静 态IP PW在核 心节点间调度 L2VPN PW L3VPN VRF
PE节点 aGW 10.1.2.4
接入汇聚层
核心调度层
PE节点 aGW 10.1.3.4
接入层主要采用 MPLS-TP 技术 结合的方案。 设备形态 核心汇聚节点采用的设备 为支持 IP/MPLS 的分组设 备。 基站接入节点采用 MPLSTP 的 分 组 设 备 或 小 型 IP/MPLS的分组设备。
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LTE的移动回传承载需求汇总
LTE的传送需求
基本传送需求
规划建设需求
提供信息传输所需的物 理媒质
IP网
承载功能 （三层） 传送功能 （二层）
数据链路层
物理层
网络接口
SDH、WDM、以太 网等
光缆、铜缆、双绞线、 电磁波等
物理媒质层 物理媒质层
OSI

TCP/IP
功能描述
网络实例
承载（三层）功能与传送（二层）功能位于不同的网络层次，均为必要的 网络功能，无法互相取代
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分组传送原理
课程目标
1. 了解分组传送网络发展的历史和趋势
2. 理解分组传送的概念
3. 掌握基于LTE移动回传的分组传送模型 4. 掌握L2转发和L3转发的原理 5. 掌握分组设备OAM、QOS和时间同步的实现过程
1
主要内容
分组传送基础
1
2
3 4 5
基于分组传送的LTE移动回传
二层交换、三层路由、MPLS转发 OAM和QOS
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IP Mobile Backhual定义
IP Mobile Backhual是针对基站 回应用场景进行优化定制的路 由器/交换机整体解决方案，具 备电路仿真、同步等能力，提 高了OAM和保护能力。 IP Mobile Backhual承载方案
城域网内汇聚/核心层采用 IP/MPLS技术
aGW 10.1.2.4
10.1.1.21
eNodeB
10.1.1.22
接入汇聚层
核心调度层
PE节点
aGW 10.1.3.4
eNodeB LTE载荷 LTE载荷 IP VLAN Eth头 IP VLAN Eth头 PW 标签 LTE载荷
aGW 10.1.1.4
LTE载荷 IP
LTE载荷
IP
Eth头
VRF 标签 LSP标签 NNI Eth头
基站
集团客户 高档住宅小区客户
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传送网将向分组化演进
三网融合逐步深入，移动回传、互
联网宽带、IPTV、大客户专线等业 务在本地层面的综合传送和承载为 未来网络演进趋势。 IP化基站承载和LTE扁平化要求 二三层政企专线/NGN AG接入需求 IPTV/WLAN/Femto接入需求
多业务、分组化
④
网络规模：要求技术方案同时满足小规模到今后大 规模的组网扩展性 网元部署：S-GW和MME的集中部署还是分布式部 署方案，影响核心层组网方案 网络运维：保证网络可管可控，并保证现有运维人 员和体制的平滑过渡；具备一定的灵活性，满足无 线网络割接调整的需求。 综合成本：需要综合分析网络建设成本和网络运维 成本
E-Node B
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LTE承载网络引入L3的必要性
查找路由表，去 MME
MME(主用)
引入L3
接入层
NE2
MME（备用）
汇聚层 接入层
核心层、 落地侧
SGW（主用）
PGW
NE3
查找路由表，去 相邻的基站
SGW（备用）
S1接口承载需求：引入IP路由转发功能（L3 VPN），由承载网中的IP路由转发功能完成 不同基站到不同SGW的灵活转发。 X2接口承载需求 ：X2与S1可以共享承载通道，利用承载网核心调度层的 IP转发能力来 支持（L3 VPN），以避免相邻基站之间因X2连接而产生的N平方连接问题。
用户数据
应用程序
App头部 TCP头部 用户数据
TCP Segment IP Packet IP头部
用户数据
TCP
TCP头部
用户数据
IP
以太网尾部 4B
以太网驱动程序
以太网头部
14Bபைடு நூலகம்
IP头部 20-60B
TCP头部
用户数据
20-60B Ethernet Frame 46-1500字节
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以太网头部
同步技术介绍
2
宽带业务需求驱动
移动业务 无线回传 3G和远端无线接入 WiFi接入传送 下一代数据业务 集团业务 商业用户间千兆连 接 设备冗余恢复 多个百兆速率接入 家庭业务 IPTV的业务 超过100个电视频 道 视频记录/回访
高清照片
无线视频 游戏 数字手机电视
PTN核心层
EPC
CN
MME/SGW的集中 化部署
PDN-GW MME MME
S1-C
S-GW
S-GW
网内保护和网间保 护 加载L3 VPN
S1-U
L3VPN
Iub
PTN汇聚层
为基站提供更大接 入带宽 严格的QoS保障
PTN接入层
e-Node B接口GE
X2
Node B
e-Node B
二层交换原理
① A发往D，基于目的 MAC 地址查 MAC 表为 PORT2 PORT1 空，广播报文，并基于 MACA …… MACA MACD …… MACD 源地址学习 MAC 地址， PORT3 交换机 PORT4 记入MAC地址表 D B MACD MACA …… ② 匹配目的 MAC 地址后， B 、 C 发现不是发给自 MAC地址 所在端口 MACA 1 己的报文，直接丢弃 ③ D 接受报文后，回复 A ， MACD 4 MACB 交换机查 MAC 地址表 3 MACC 2 直接发给 A ，并基于源 地址学习 MAC 地址 ， 基于源地址学习MAC，基于目的MAC转发报文。 记入MAC地址表 ④ 后续过程类似 查MAC转发表处理转发。 对于表中不包含的地址，通过广播的方式转发。 使用地址自动学习和老化机制进行地址表维护。
MSTP网络能力无法满足3G网络演进的需求 （不支持分组与三层转发）
技术选择 IP/MPLS+MPLS-TP
宽带接入网不能覆盖基站、重要集团客户的 接入承载（需要电信级的承载传送技术）
技术融合、综合承载 8
主要内容
分组传送基础
1
2
3 4 5
基于分组传送的LTE移动回传
二层交换、三层路由、MPLS转发 OAM和QOS
64到1518字节 字节 7
PRE
1
SFD
6
DA
6
2
DATA
4
PAD FCS
SA TYPE
ETH头部
PRE: 先导字节, 7个10101010 SFD: 帧开始标志, 10101011 DA: 目的 MAC地址 SA: 源MAC地址 TYPE: 以太网类型，2个字节。0x0800代表数据字段为IP协议 DATA: 数据字段，字段长度在46-1500之间 PAD: 填充字段 FCS: 帧校验序列字段。 22
同步技术介绍
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移动回传网的IP化
IP Mobile Backhual 简单的说是指IP化的移动回传网，中国移动称之为PTN， 中国联通和中国电信称之为IP RAN.
图为 3G 移动回 传 RAN 的 逻 辑 位置。 传送网络主要 是 提 供 RNC 和 nodeB 之 间 的 接口Iub。