基于PTN的城域傳輸網(wǎng)建設(shè)策略探討
隨著業(yè)務(wù)需求驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向AllIP化發(fā)展，分組化傳輸技術(shù)成為下一代傳輸網(wǎng)的主流IP承載技術(shù)是大勢(shì)所趨。在城域網(wǎng)這個(gè)業(yè)務(wù)需求最復(fù)雜、技術(shù)碰撞最激烈、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的區(qū)域，任何先進(jìn)技術(shù)的引入不是一蹴而就的，尤其是面對(duì)龐大而成熟的SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)、不斷延伸覆蓋的IP城域網(wǎng)以及正在興起的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)，PTN在網(wǎng)絡(luò)中的定位以及和其他網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系均需要重新思考。同時(shí)，隨著PTN步入商用化階段，基于PTN設(shè)備的具體組網(wǎng)策略已成為各移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的焦點(diǎn)。
1、PTN在城域網(wǎng)中的定位
（1）技術(shù)對(duì)比
基于電路交換的SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)剛性的分配機(jī)制和單板級(jí)別的IP化來(lái)保障以TDM業(yè)務(wù)為主、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為輔的高質(zhì)量、安全的傳輸，因此其帶寬利用率較低。內(nèi)核IP化的PTN技術(shù)，具備強(qiáng)大的帶寬統(tǒng)計(jì)復(fù)用能力，在面對(duì)突發(fā)性強(qiáng)、流量不確定的業(yè)務(wù)沖擊時(shí)更具生命力，但是相比MSTP網(wǎng)絡(luò)，PTN的劣勢(shì)在于TDM業(yè)務(wù)的接入，PTN也可以通過(guò)仿真支持TDM業(yè)務(wù)，但接入能力有限，只能作為T(mén)DM業(yè)務(wù)承載的補(bǔ)充手段，所以用于承載高QoS需求的IP化業(yè)務(wù)才能真正體現(xiàn)和發(fā)揮PTN的優(yōu)勢(shì)。
與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)相比，PTN良好地繼承了傳統(tǒng)SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)的端到端的OAM管理能力，并可根據(jù)不同的QoS機(jī)制提供差異化的服務(wù)，這正是盡力而為的傳統(tǒng)以太網(wǎng)所欠缺的，PTN的主要劣勢(shì)在成本方面，PTN短期內(nèi)和傳統(tǒng)以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性仍有很大的差距。
與IPoverWDM/OTN技術(shù)相比，IPover WDM/OTN技術(shù)注重于解決IP業(yè)務(wù)的超長(zhǎng)距離、超大帶寬傳輸問(wèn)題，可以為大量的2.5 Gbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s等大顆粒業(yè)務(wù)提供點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸通道，這是PTN難以達(dá)到的，但是IP over WDM/OTN的帶寬分配也是剛性的，帶寬利用率不高。同時(shí)，OTN設(shè)備并不具備二層匯聚收斂功能，因此，PTN的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在小顆粒IP業(yè)務(wù)的靈活接入、業(yè)務(wù)的匯聚收斂上，而并不擅長(zhǎng)對(duì)大量的點(diǎn)到點(diǎn)大顆粒業(yè)務(wù)的傳送。
（2）網(wǎng)絡(luò)層面
面對(duì)城域網(wǎng)匯聚接入層大量的IP化業(yè)務(wù)需求，采用SDH/MSTP或者傳統(tǒng)以太網(wǎng)都無(wú)法同時(shí)兼顧傳輸效率和傳輸質(zhì)量的問(wèn)題，PTN設(shè)備IP化的內(nèi)核可以有效完成大量小顆粒業(yè)務(wù)的收斂和傳輸，非常適用于城域網(wǎng)匯聚接入層IP化業(yè)務(wù)量大、突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)PTN繼承了傳輸設(shè)備的強(qiáng)大保護(hù)能力和豐富的OAM，為業(yè)務(wù)提供了電信級(jí)的保護(hù)和監(jiān)控管理。
在城域網(wǎng)的核心骨干層以及干線，以各專(zhuān)業(yè)網(wǎng)元間互聯(lián)的大顆粒數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)點(diǎn)到點(diǎn)的傳送為主，由于此類(lèi)業(yè)務(wù)不再需要進(jìn)一步的收斂，因此PTN技術(shù)不適合在骨干層以上應(yīng)用，因此，PTN技術(shù)的引入，將主要借助于它在業(yè)務(wù)接入的靈活性、二層收斂、統(tǒng)計(jì)復(fù)用的優(yōu)勢(shì)，聚焦于解決城域傳輸網(wǎng)匯聚接入層面上，IPRAN以及全業(yè)務(wù)的接入、傳送問(wèn)題。
2、PTN與其他網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系
PTN能夠承載的業(yè)務(wù)類(lèi)型既包含高QoS要求的基站業(yè)務(wù)和專(zhuān)線業(yè)務(wù)又包含高帶寬、突發(fā)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這與中國(guó)移動(dòng)城域網(wǎng)內(nèi)目前已部署或已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)的SDH/MSTP網(wǎng)、IP城域網(wǎng)以及全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)有著密切的聯(lián)系和區(qū)別。
（1）PTN與城域MSTP網(wǎng)
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在2G業(yè)務(wù)的承載方面，SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)成熟、穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也比較龐大，考慮到SDH/MSTP也具備相當(dāng)?shù)腎P業(yè)務(wù)承載能力，而且短期內(nèi)2G業(yè)務(wù)仍然會(huì)持續(xù)發(fā)展。在PTN大規(guī)模部署前，傳統(tǒng)的小顆粒2G業(yè)務(wù)以及零星的、小規(guī)模的專(zhuān)線業(yè)務(wù)仍然可以由SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載，以充分利用前期已配置的網(wǎng)絡(luò)資源。
在基站IP化進(jìn)程完成后，大量由TDM方式承載的基站改為由IP方式承載，此時(shí)，城域MSTP網(wǎng)絡(luò)將出現(xiàn)大量的空閑資源，考慮到MSTP網(wǎng)絡(luò)優(yōu)秀的業(yè)務(wù)保護(hù)能力和OAM能力以及經(jīng)過(guò)多年建設(shè)形成的廣泛的覆蓋能力，可以將MSTP網(wǎng)絡(luò)作為PTN的有效補(bǔ)充，為帶寬需求不高，但是安全性和私密性要求較高的客戶提供專(zhuān)線接入，同時(shí)可覆蓋PTN暫時(shí)無(wú)法到達(dá)的區(qū)域。
（2）PTN與IP城域網(wǎng)及全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)
PTN、IP城域網(wǎng)以及以PON技術(shù)為代表的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)，三張網(wǎng)絡(luò)在二層以下是統(tǒng)一的、融合的網(wǎng)絡(luò)，只是面向的業(yè)務(wù)對(duì)象不同。
首先，PTN采用了二層面向連接技術(shù)，而且集成了二層設(shè)備的統(tǒng)計(jì)復(fù)用、組播等功能，可以基于LSP實(shí)現(xiàn)端到端的電信級(jí)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)保護(hù)、帶寬規(guī)劃等，因此在高等級(jí)的業(yè)務(wù)傳送、網(wǎng)絡(luò)故障定位等方面，與傳統(tǒng)的二層數(shù)據(jù)網(wǎng)相比，優(yōu)勢(shì)明顯，特別適用于高等級(jí)的基站類(lèi)業(yè)務(wù)、大客戶專(zhuān)線類(lèi)業(yè)務(wù)的承載。
由于用戶業(yè)務(wù)的QoS保障、網(wǎng)絡(luò)安全性等方面的不足，IP城域網(wǎng)主要通過(guò)低成本、擴(kuò)展性好的優(yōu)勢(shì)，采用二層交換設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)等實(shí)時(shí)性、可靠性要求不高的低等級(jí)IP業(yè)務(wù)。
全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)則側(cè)重于密集型普通用戶接入，根據(jù)用戶群體的不同需求，常見(jiàn)的解決方案有PON+LAN、PON+PBX、PON+交換機(jī)等，全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)主要完成OLT以下語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的接入、匯聚。在初期業(yè)務(wù)量不大的情況下，OLT上行接口可通過(guò)PTN或者交換機(jī)最終進(jìn)入IP城域網(wǎng)，在全業(yè)務(wù)發(fā)展的爆發(fā)期，IPoverWDM/OTN必將進(jìn)一步下沉，承載OLT的上行業(yè)務(wù)。
3、PTN的建設(shè)策略
在現(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，城域傳輸網(wǎng)PTN設(shè)備的引入總體上可分為PTN與SDH/MSTP獨(dú)立組網(wǎng)，PTN與SDH/MSTP混合組網(wǎng)以及PTN與IPoverWDM/OTN聯(lián)合組網(wǎng)3種模式。在混合組網(wǎng)模式中，根據(jù)IP分組業(yè)務(wù)需求和發(fā)展，PTN設(shè)備的引入又可以分為4個(gè)演進(jìn)階段，下面分別介紹并分析。
（1）混合組網(wǎng)模式
依托原有的MSTP網(wǎng)絡(luò)，從有業(yè)務(wù)需求的接入點(diǎn)發(fā)起，由SDH和PTN混合組環(huán)逐步向全PTN組環(huán)演進(jìn)的模式稱(chēng)之為混合組網(wǎng)模式。混合組網(wǎng)模式可分為4個(gè)不同的階段。
圖1 混合組網(wǎng)模式
階段一：在基站IP化和全業(yè)務(wù)啟動(dòng)的初期，接入層出現(xiàn)零星的IP業(yè)務(wù)接入需求，PTN設(shè)備的引入主要集中在接入層，與既有的SDH設(shè)備混合組建SDH環(huán)，提供E1、FE等業(yè)務(wù)的接入，考慮到接入IP業(yè)務(wù)需求量不大，該階段匯聚層以上采用MSTP組網(wǎng)方式仍然可以滿足需求。
階段二：隨著基站IP化的深入和全業(yè)務(wù)的持續(xù)推進(jìn)，在業(yè)務(wù)發(fā)達(dá)的局部地區(qū)將形成由PTN單獨(dú)構(gòu)建的GE環(huán)。考慮到部分匯聚點(diǎn)下掛GE接入環(huán)的需求，匯聚層的相關(guān)節(jié)點(diǎn)（如節(jié)點(diǎn)E、F）可通過(guò)MSTP直接替換成PTN或者M(jìn)STP逐漸升級(jí)為PTN設(shè)備的方式，使此類(lèi)節(jié)點(diǎn)具備GE環(huán)的接入能力，但整個(gè)匯聚層仍然為MSTP組網(wǎng)，接入層GE環(huán)的FE業(yè)務(wù)需要在匯聚節(jié)點(diǎn)E、F處通過(guò)業(yè)務(wù)終接板轉(zhuǎn)化成E1模式后，再通過(guò)匯聚層傳輸。
階段三：在IP業(yè)務(wù)的爆發(fā)期，接入層GE環(huán)數(shù)量劇增，對(duì)匯聚層的分組傳輸能力提出了更高要求。該階段匯聚層部分節(jié)點(diǎn)，如B、E、F節(jié)點(diǎn)之間在MSTP環(huán)路的基礎(chǔ)上，再疊加組建GE/10GE環(huán)，滿足接入層TDM業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)的同時(shí)接入和分離承載。
階段四：在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展遠(yuǎn)期，全網(wǎng)實(shí)現(xiàn)AllIP化后，城域匯聚層和接入層形成全PTN設(shè)備構(gòu)建的分組傳送網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)投入產(chǎn)出比大大提高，管理維護(hù)進(jìn)一步簡(jiǎn)化。
前3個(gè)階段，業(yè)務(wù)的配置類(lèi)似于SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)端到端的1+1PP方式，只是演進(jìn)到第四階段純PTN組網(wǎng)，業(yè)務(wù)的配置轉(zhuǎn)變?yōu)槎说蕉说?∶1LSP方式。總體上，混合組網(wǎng)有利于SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)向全PTN的平滑演進(jìn)，允許不同階段、不同設(shè)備、不同類(lèi)型環(huán)路的共存，投資分步進(jìn)行，風(fēng)險(xiǎn)較小，但在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)初期，混合組網(wǎng)模式中由于PTN設(shè)備必須兼顧SDH功能，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)面向IP業(yè)務(wù)的傳送能力被限制并弱化了，無(wú)法發(fā)揮PTN內(nèi)核IP化的優(yōu)勢(shì)。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展后期，又涉及到大量的業(yè)務(wù)割接，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的壓力非常大。鑒于此，除了現(xiàn)網(wǎng)資源缺乏（如局房機(jī)位緊張、電源容量受限、光纜路由不具備條件）確實(shí)無(wú)法滿足單獨(dú)組建PTN條件的，或者因?yàn)橥顿Y所限必須分步實(shí)施PTN建設(shè)的，均不推薦混合組網(wǎng)模式進(jìn)行PTN的建設(shè)。
（2）獨(dú)立組網(wǎng)模式
從接入層至核心層全部采用PTN設(shè)備，新建分組傳送平面，和現(xiàn)網(wǎng)（MSTP）長(zhǎng)期共存、單獨(dú)規(guī)劃、共同維護(hù)的模式稱(chēng)之為獨(dú)立組網(wǎng)模式。該模式下，傳統(tǒng)的2G業(yè)務(wù)繼續(xù)利舊原有MSTP平面，新增的IP化業(yè)務(wù)（包含IP化語(yǔ)音、IP化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）則開(kāi)放在PTN中。PTN獨(dú)立組網(wǎng)模式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和目前的2GMSTP網(wǎng)絡(luò)相似，接入層GE速率組環(huán)，匯聚環(huán)以上均為10吉比特以太網(wǎng)速率組環(huán)，網(wǎng)絡(luò)各層面間以相交環(huán)的形式進(jìn)行組網(wǎng)，如圖2所示。
圖2 獨(dú)立組網(wǎng)模式
獨(dú)立組網(wǎng)模式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常清晰，易于管理和維護(hù)，但新建獨(dú)立的PTN一次性投資較大，需占用節(jié)點(diǎn)機(jī)房寶貴的機(jī)位資源和光纜纖芯，電源容量不足的局房還需進(jìn)行電源的改造。此外，SDH/MSTP設(shè)備具備155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s、10 Gbit/s的多級(jí)線路側(cè)組網(wǎng)速率，可從下至上組建多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相比之下，PTN組網(wǎng)速率目前只有GE和10吉比特以太網(wǎng)兩級(jí)，如果采用PTN建設(shè)二級(jí)以上的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，勢(shì)必會(huì)引發(fā)其中一層環(huán)路帶寬資源消耗過(guò)快或者大量閑置的問(wèn)題，導(dǎo)致上下層網(wǎng)絡(luò)速率的不匹配。
同時(shí)，在獨(dú)立組網(wǎng)模式中，骨干層節(jié)點(diǎn)與核心層節(jié)點(diǎn)采用10吉比特以太網(wǎng)環(huán)路互聯(lián)，在大型城域網(wǎng)中，核心層RNC節(jié)點(diǎn)較多，一方面骨干層節(jié)點(diǎn)與所有RNC節(jié)點(diǎn)相連，環(huán)路節(jié)點(diǎn)過(guò)多，利用率下降，另一方面，環(huán)路上任一節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)量增加需要擴(kuò)容時(shí)，必然導(dǎo)致環(huán)路整體擴(kuò)容，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容成本較高，因此，獨(dú)立組網(wǎng)模式一是比較適應(yīng)于在核心節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少的小型城域網(wǎng)內(nèi)組建二級(jí)PTN，二是作為在IPoverWDM/OTN沒(méi)有建設(shè)且短期內(nèi)無(wú)法覆蓋到位的過(guò)渡組網(wǎng)方案。
（3）聯(lián)合組網(wǎng)模式
匯聚層以下采用PTN組網(wǎng)，核心骨干層則充分利用IPoverWDM/OTN將上聯(lián)業(yè)務(wù)調(diào)度至PTN所屬業(yè)務(wù)落地機(jī)房的模式稱(chēng)之為聯(lián)合組網(wǎng)。該模式下，業(yè)務(wù)在匯聚接入層完成收斂后，上聯(lián)至核心機(jī)房設(shè)置兩端大容量的交叉落地設(shè)備，并通過(guò)GE光口1+1的Trunk保護(hù)方式與RNC相聯(lián)，其中，骨干節(jié)點(diǎn)PTN設(shè)備，通過(guò)GE光口僅與所屬RNC節(jié)點(diǎn)的PTN交叉機(jī)連接，而不與其他RNC節(jié)點(diǎn)的PTN交叉機(jī)以及匯聚環(huán)的骨干PTN設(shè)備發(fā)生關(guān)系，具體如圖3所示。
圖3 聯(lián)合組網(wǎng)模式
盡管獨(dú)立組網(wǎng)模式中核心骨干層組建的PTN10吉比特以太網(wǎng)環(huán)路業(yè)務(wù)也可以通過(guò)波分平臺(tái)承載，但波分平臺(tái)只作為鏈路的承載手段，而聯(lián)合組網(wǎng)模式中，IPoverWDM/OTN不僅僅是一種承載手段，而且通過(guò)IP over WDM/OTN對(duì)骨干節(jié)點(diǎn)上聯(lián)的GE業(yè)務(wù)與所屬交叉落地設(shè)備之間進(jìn)行調(diào)度，其上聯(lián)GE通道的數(shù)量可以根據(jù)該P(yáng)TN中實(shí)際接入的業(yè)務(wù)總數(shù)按需配置，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)投資。同時(shí)，由于骨干層PTN設(shè)備僅與所屬RNC機(jī)房相聯(lián)，因此，聯(lián)合組網(wǎng)模式非常適于有多個(gè)RNC機(jī)房的大型城域網(wǎng)，極大地簡(jiǎn)化了骨干節(jié)點(diǎn)與核心節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)組建，從而避免了在PTN獨(dú)立組網(wǎng)模式中，因某節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)容量升級(jí)而引起的環(huán)路上所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備必須升級(jí)的情況，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)投資。
當(dāng)然，聯(lián)合組網(wǎng)分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，前期的投資會(huì)因?yàn)镮PoverWDM/OTN建設(shè)而比較高。聯(lián)合組網(wǎng)模式適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的大型城域網(wǎng)，考慮到聯(lián)合組網(wǎng)模式的諸多優(yōu)勢(shì)，除了在沒(méi)有IPover WDM/OTN或者短期內(nèi)IP over WDM/OTN無(wú)法覆蓋至骨干匯聚點(diǎn)的地區(qū)，均建議采用聯(lián)合組網(wǎng)的方式進(jìn)行城域PTN的建設(shè)。
4、結(jié)束語(yǔ)
在城域傳輸網(wǎng)向AllIP化演進(jìn)的過(guò)程中，任何先進(jìn)技術(shù)的引入和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變革都必須滿足當(dāng)前和未來(lái)的業(yè)務(wù)需求基礎(chǔ)，同時(shí)具備良好的性?xún)r(jià)比。經(jīng)過(guò)分析對(duì)比，PTN+IPoverWDM/OTN的聯(lián)合組網(wǎng)模式憑借其強(qiáng)大的IP業(yè)務(wù)接入、匯聚及靈活調(diào)度能力，有利于推動(dòng)城域傳輸網(wǎng)向著統(tǒng)一的、融合的扁平化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，是各移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商組建下一代傳輸網(wǎng)的最佳選擇。
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