KZTMBH12-LLD (1)

данных, управление перегрузками, управления полосой пропускания (traffic shaping, traffic policing). Поддержка механизмов SLA для различных LTE QCI (QoS Class Identifier), которые соответствуют различным видам потоков данных.

Сеть МВН предоставляет возможности MPLS OAM как для несущего уровня сети (отвечающего за переноску данных), так и для уровня услуг. MPLS OAM

включает в себя LSP OAM, PW (pseudowire) OAM для MPLS VPWS (virtual pseudowire service), IP SLA OAM, измерение производительности для MPLS VPN и VPWS.

1.3 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходными данными для проектирования являются Конкурсные требования и требования Технического Задания (ТЗ) – Приложения №4 к договору №545-35-ДЗ от 04.07.2012 года.

1.4 СПИСОК ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ

Раздел содержит перечень использованных в документе сокращений и их значений.

2 ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ МВН

2.1 АРХИТЕКТУРА РЕШЕНИЯ

2.1.1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СЕТЕЙ LTE

Сети LTE или четвёртого поколения, для своей работы используют несколько различных видов обмена данными. Данные виды обмена данными описываются различными требованиями к виду связности и качеству предоставления услуг. Среди видов обмена данными выделяются следующие:

—S1-C (S1-MME);

—S1-U;

—X2;

—ОАМ;

—Точные время и частота.

2.1.1.1 ИНТЕРФЕЙС ОБМЕНА S1-C

S1-C (S1-MME) обеспечивает связь eNodeB с MME. EPC и предусматривает объединение MME в пул для географической отказоустойчивости, увеличения пропускной способности и распределения нагрузки между отдельными MME внутри одного пула (S1-MME Flex). L3 VPN модель обеспечивает связь eNodeB с несколькими распределёнными MME.

Для данного интерфейса необходима связность между несколькими выделенными ММЕ и подчинёнными базовыми станциями. Связность между самими базовыми станциями не требуется.

2.1.1.2 ИНТЕРФЕЙС ОБМЕНА S1-U

S1-U обеспечивает связь eNodeB с SGW. Удалённость SGW влияет на задержку абонентского трафика, вследствие чего для её уменьшения осуществляется распределение SGW по регионам. EPC предусматривает объединение SGW в пул для географической отказоустойчивости, увеличения пропускной способности, распределения нагрузки между отдельными MME внутри одного пула (S1-U Flex). L3 VPN модель обеспечивает связь eNodeB с несколькими распределёнными MME, как локальными, так и расположенными в других доменах агрегации и централизованных EPC узлах.

Для данного интерфейса необходима связность между несколькими выделенными ММЕ и подчинёнными базовыми станциями. Связность между самими базовыми станциями не требуется.

2.1.1.3 ИНТЕРФЕЙС ОБМЕНА Х2

X2 интерфейс, состоящий из X2-C и X2-U, предусмотрен для прямого обмена (минуя EPC) между eNodeB. На начальном этапе внедрения EPC (R8 LTE) основным является X2-С трафик, осуществляющий сигнализацию при переходе абонента на другой eNodeB (handover) и полустатическую координацию интерференции ICIC (Inter Cell Interference Co-ordination) с интервалами на уровне секунд. X2-U используется на коротком промежутке времени (<100 мс) при переключении eNodeB. Такие жёсткие требования по задержке в свою очередь требуют полной прямой (минуя EPC) связности между eNodeB. L3 VPN обеспечивает прямое соединение между eNodeB по кратчайшему маршруту, исключая все излишние задержки.

Для данного интерфейса необходима связность между базовыми станциями, но внутри небольшой географической области.

2.1.1.4 ИНТЕРФЕЙС ОБМЕНА ОАМ

Интерфейс ОАМ предназначен для управления самими БС. В рамках этого интерфейса необходима связь между ЕРС и БС, нет необходимости в связи между самими БС.

2.1.1.5 ИНТЕРФЕЙС ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ТОЧНОГО ВРЕМЕНИ И ЧАСТОТЫ

Интерфейс предоставления точного времени и частоты предназначен, как следует из названия, для предоставления БС точного времени и частоты, необходимых для их работы. В рамках этого интерфейса необходима связь между точкой предоставления услуги и БС, нет необходимости в связности между самими БС или между ЕРС и БС, так как точка предоставления может быть расположена в любом месте сети МВН.

2.1.2 АРХИТЕКТУРНЫЕ ПОДХОДЫ

Сети подвижной связи четвёртого поколения (4G/LTE), как было указано выше, имеют свои особые требования к связности между БС и ЕРС. В сетях 4G нет необходимости иметь связность между всеми БС - достаточно связи между БС и ЕРС и, в некоторых случаях, между БС внутри небольших групп. Это позволяет сократить число маршрутных записей на устройствах подключения БС и удешевить сеть МВН в целом.

Строение сети MBH основано на подходе UMMT (Unified MPLS for Mobile Transport), разработанным компанией Cisco. Главной целью подхода UMMT является упрощение и удешевление опорной сети. С этой целью осуществляется разделение MBH сети на опорный или несущий уровень и уровень предоставления услуг. Подход UMMT проверен и подтверждён компанией Cisco для построения

сетей MBH. UMMT соответствует требованиям NGMN (Next Generation Mobile Network) альянса и выполняет Сценарий 6 (Full L3), предусмотренный документом «Сценарии реализации LTE backhauling» (http://www.ngmn.org/uploads/media/NGMN_Whitepaper_LTE_Backhauling_Deploym ent_Scenarios_01.pdf). UMMT также соответствует требованиям TR-221 (http://www.broadband-forum.org/technical/download/TR-221.pdf). UMMT

предполагает использование MPLS в качестве основной технологии как для объединения различных областей сети МВН, так и для предоставления услуг. Данное решение обеспечивает одновременное обслуживание технологий мобильной связи различных поколений (2G/3G/4G) с использованием единой опорной сети и предоставляет необходимые сетевые услуги: PWE (Pseudowire Edge-to-Edge Emulation) для обслуживания TDM-потоков сетей 2G и 3G UMTS/ATM, услуги L2VPN для обслуживания сетей 3G UMTS/IP и услуги L3VPN

для сетей 3G UMTS/IP и 4G LTE.

Основной подход сетевой архитектуры UMMT заключается в том, что вся сеть разделяется на области, например, области доступа, предукрупнения, ядра, и на границах областей не происходит передачи внутренней маршрутной информации из одной области в другую. Каждая область сети с помощью протокола BGP и расширения Labeled-Unicast (путевая запись и соответствующая ей MPLS-метка) объявляет узкий набор адресов, необходимый для установления соединений MPLS LSP. Такой подход позволяет существенно упростить управление сетью за счёт применения единого механизма управления связностью внутри сети на уровне путей MPLS (MPLS LSP - Label Switching Path).

2.1.3 РАЗДЕЛЕНИЕ НА ОБЛАСТИ

Разделение на области обеспечивает изоляцию процессов маршрутизации друг от друга, а также обеспечивает масштабирование сети. Разделение на области в первую очередь влияет на размер топологической базы данных процесса маршрутизации, а также ограничивает область распространения воздействий топологических событий.

2.1.3.1 ОБЛАСТЬ ЯДРА

Область ядра является основной частью сети МВН и расположена на верхнем уровне иерархии. Область ядра обеспечивает связность внутри сети МВН в национальном масштабе.

К области ядра подключаются области предукрупнения.

2.1.3.2 ОБЛАСТИ ПРЕДУКРУПНЕНИЯ

Области предукрупнения создаются по географическому принципу. Области предукрупнения являются независимыми друг от друга и предназначены для

обеспечения связности внутри крупного города или отдельной области. Каждая область предукрупнения подключается к области ядра, а также подключает области доступа своего города/региона.

В рамках построения сети МВН внутри каждого из городов Алматы и Астана создаются области предукрупнения.

2.1.3.3 ОБЛАСТИ ДОСТУПА

Область доступа создаются по географическому принципу. Области доступа являются независимыми друг от друга и предназначены для подключения граничных устройств сети МВН к области предукрупнения.

2.1.4 РОЛИ УСТРОЙСТВ

В сети МВН выделяются несколько основных ролей устройств. Роль устройства в сети определяется его возможностями, решаемыми задачами и расположением в сети МВН.

2.1.4.1 MASG

Основная задача устройств MASG это подключение сети МВН к ЕРС (пакетному ядру поставщика услуг подвижной связи). Устройства MASG относятся

кобласти ядра сети.

Всети МВН используется два устройства MASG, которые располагаются в г. Алматы.

2.1.4.2 AGG

Основная задача устройств AGG окончательное укрупнение подключений, то есть подключение нескольких областей предукрупнения к области ядра сети МВН.

Устройства AGG не выполняют подключения БС или ЕРС.

В сети МВН используется два устройства AGG, которые располагаются в г. Астана.

2.1.4.3 PRE-AGG

Основная задача устройств Pre-AGG это первоначальное (предварительное) укрупнение подключений устройств границы сети (РЕ-устройств). Устройства PreAGG не выполняют подключения БС или ЕРС.

Устройства Pre-AGG используются внутри областей предукрупнения городов Алматы и Астана.

2.1.4.4 CSG

Основная задача устройств CSG это подключение базовых станций или других устройств, не входящих в состав сети МВН к сети МВН и предоставление им соответствующих услуг связи.

Устройства CSG относятся к областям доступа.

2.1.5 ТРАНСПОРТНАЯ МОДЕЛЬ

Сеть MBH представляет собой единую автономную BGP систему.

На всех уровнях сетевой иерархии используются свои собственные, независимые друг от друга области внутренней маршрутизации IGP (Interior Gateway Protocol): область ядра, области предукрупнения, области доступа.

Для каждой области используется отдельный процесс внутренней маршрутизации. В качестве протокола IGP может быть использован протокол OSPF или IS-IS. Предпочтительным является использование протокола IS-IS. Устройства на границах областей могут использовать разные уровни одного и того же процесса маршрутизации или два независимых процесса.

Для ограничения количества путевых записей перетекание маршрутов между уровнями или процессами исключается.

Так как нет прямой связи между устройствами разных областей сети МВН, то необходим другой механизм обеспечения связности. Таким механизмом являются иерархические LSP.

Каждый MPLS LSP (путь по меткам) имеет два уровня: верхний уровень – основан на метке, переданной по протоколу BGP, нижний уровень – основан на метке, переданной по протоколу LDP. BGP LSP строятся поверх областей предукрупнения и ядра. LDP LSP строятся в пределах одной области, то есть внутри каждой из областей - ядра, предукрупнения, доступа - создаётся свой независимый путь LSP. Иерархические LSP обеспечивают создание единого «бесшовного» MPLS транспорта.

Для построения iBGP LSP используется процедура, описанная в RFC 3107, основанная на использовании IPv4 unicast + label префиксов (IPv4-labeled) в

протоколе iBGP (internal BGP). Все узлы Pre-AGG, AGG и MASG, между которыми строится междоменная iBGP LSP, выступают в роли IPv4-labeled BGP PE и обмениваются iBGP IPv4-label префиксной информацией, используя систему BGP

отражателей RR (Route Reflector).

AGG и MASG располагаются на границе области ядра и областей предукрупнения и выступают в роли inline-RR - переотражателя маршрутов, расположенного на пути прохождения транспортных LSP. AGG обменивается iBGP IPv4-labeled маршрутами с MASG и AGG других областей через существующие RR сети МСПД.

2.1.5.1 ИЕРАРХИЧЕСКИЕ LSP

Иерархические транспортные LSP строятся между интерфейсами Loopback устройства CSG и устройства MASG. Иерархические транспортные LSP используются для предоставления всех MBH услуг: 4G LTE и 3G UMTS/IP услуги на основе MPLS L2 VPN, 2G GSM и 3G UMTS/ATM услуги – с использованием

MPLS L3 VPN. MPLS L3 VPN и L2 VPN используют адреса интерфейсов Loopback

устройств CSG и MASG как конечные точки установления targeted LDP сессий (для

L2 VPN) и iBGP сессий (L3 VPN).

На CSG также используется IPv4-labeled iBGP. Прохождение трафика по транспортному LSP показано на рисунке.

Рис. 1 Иерархический LSP между CSG и MASG

2.1.5.2 УСТАНОВЛЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ПУТЯМИ ПО МЕТКАМ (LSP)

UMMT архитектура использует BGP как основной протокол управления транспортными путями по меткам. Так как для обеспечения правильной работы протокола BGP требуется полная связность между все участниками обмена iBGP, то для уменьшения количества соединений и для обеспечения работы иерархических путей используются отражатели маршрутов RR. Каждое устройство Pre-AGG и AGG/MASG работает как inline-RR для транспортного уровня.

Рис. 2 Управление путями LSP внутри опорной сети

Для построения транспортных LSP устройства MASG/AGG, а также Pre-AGG поочерёдно выступают в качестве inline RR для адресного семейства MP-iBGP IPv4-labeled unicast:

—MASG/AGG устанавливают BGP сессии с Pre-AGG, которые выступают в данном случае в качестве RR клиентов и BGP PE маршрутизаторов;

—MASG/AGG устанавливают BGP сессии с МСПД RR и выступают для них в качестве RR клиентов.

—Pre-AGG устанавливают BGP сессии с CSG, которые выступают случае в качестве RR клиентов и BGP PE маршрутизаторов, реализующих MPLS L3 VPN;

—Pre-AGG устанавливают BGP сессии с AGG или MASG (inline RR) и

выступают для них в качестве RR клиентов.

2.1.6 ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОТОКОЛЫ

Как следует из Архитектуры решения, основными составляющими частями построения сети МВН являются:

—технология MPLS, как единый и всеобъемлющий способ передачи данных из «конца-в-конец»;

—протокол LDP, как основное средство распространения меток MPLS внутри одной области внутренней маршрутизации;

—протокол ISIS, как основное средство распространения внутрисетевых путевых записей внутри одной области;

—возможность запускать на одном устройстве несколько сущностей протокола маршрутизации ISIS, обязательно для устройств, находящихся на границах областей;

—протокол BGP и адресное семейство IPv4 Labeled-Unicast, как основное средство управления созданием транспортных путей LSP MPLS «из-конца- в-конец»;