趙銘浩,馬少武,唐雄燕,王曉湘
(1.北京郵電大學(xué) 北京 100876;2.中國聯(lián)通研究院 北京 100048)
2011年,中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司(以下簡稱中國聯(lián)通)在分組傳送試驗(yàn)網(wǎng)方面動(dòng)作不斷,先在北京、廣州、大連等8個(gè)城市啟動(dòng)PTN、IP/MPLS試驗(yàn)網(wǎng)外場測試。在部分PTN外場測試完成之后,又選擇了長春、寧波、武漢等7個(gè)重點(diǎn)城市進(jìn)行PTN承載HSPA+業(yè)務(wù)的試商用,預(yù)計(jì)在2012年5月17日電信日來臨之前,相關(guān)站點(diǎn)可以通過PTN承載HSPA+業(yè)務(wù)。表1為中國聯(lián)通8地市試驗(yàn)網(wǎng)外場測試整體計(jì)劃。
在指定的9個(gè)外場試驗(yàn)中,有5個(gè)采用全網(wǎng)PTN方案,3個(gè)采用混合方案,1個(gè)采用IP/MPLS方案。該次測試的現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)部分主要包括各種業(yè)務(wù)的提供方案、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方案、業(yè)務(wù)性能監(jiān)測、保護(hù)倒換對業(yè)務(wù)的影響等內(nèi)容;模擬業(yè)務(wù)測試主要包括LTE業(yè)務(wù)測試和同步測試等;網(wǎng)管及運(yùn)行維護(hù)主要包括網(wǎng)管功能以及運(yùn)行維護(hù)場景測試等內(nèi)容。
隨著iPhone4等3G終端的迅速推廣,中國聯(lián)通在3G網(wǎng)絡(luò)方面的壓力逐步顯現(xiàn)出來,HSPA+網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署正是中國聯(lián)通的應(yīng)對之策之一。雖然目前MSTP網(wǎng)絡(luò)尚能夠滿足當(dāng)前的承載需求,然而隨著中國聯(lián)通宣布2012年5月17日之前將在國內(nèi)56個(gè)城市完成HSPA+的升級工作,現(xiàn)有的MSTP網(wǎng)絡(luò)將不能滿足其激增的帶寬和無線部署需求。HSPA+網(wǎng)絡(luò)部署之后,IP帶寬的需求將迅速增長,原有的MSTP網(wǎng)絡(luò)承載能力將捉襟見肘,迫切需要引入新型的承載方式。
本文從不同角度對PTN技術(shù)與IP/MPLS技術(shù)進(jìn)行對比分析,對不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下的PTN組網(wǎng)模式進(jìn)行探討,特別對PTN與MSTP混合組網(wǎng)進(jìn)行簡單分析,以期為中國聯(lián)通的移動(dòng)回傳網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)參考。
PTN是指以面向連接的MPLS-TP分組交換技術(shù)為核心,具備類似SDH傳送特性的OAM和保護(hù)功能的多業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)技術(shù)。PTN不僅能承載電信級以太網(wǎng)業(yè)務(wù),而且還可支持TDM、ATM和IP業(yè)務(wù),滿足網(wǎng)絡(luò)高可靠性、完善的OAM、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、嚴(yán)格QoS等傳送網(wǎng)屬性。PTN主要面向城域傳送網(wǎng)的應(yīng)用,承載移動(dòng)回傳、企事業(yè)專線/專網(wǎng)等高QoS要求的業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)城域傳送網(wǎng)從TDM向分組化的逐步演進(jìn)[1]。PTN針對分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計(jì)復(fù)用傳送的要求而設(shè)計(jì),具有更低的總體使用成本(TCO),同時(shí)秉承光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢,如高可用性和可靠性、高效的業(yè)務(wù)調(diào)度機(jī)制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、易擴(kuò)展、業(yè)務(wù)隔離與高安全性。
表1 中國聯(lián)通8地市試驗(yàn)網(wǎng)外場測試整體計(jì)劃
作為未來LTE的主要承載方式之一的IP/MPLS技術(shù),是針對基站回傳應(yīng)用場景優(yōu)化定制的路由器/交換機(jī)整體解決方案,具備電路仿真、同步等能力,提高了OAM和保護(hù)能力,基于IP/MPLS架構(gòu),以面向無連接、可動(dòng)態(tài)路由為主要特征,其核心是路由器設(shè)備。
從正在進(jìn)行的PTN及IP/MPLS測試看,中國聯(lián)通對兩種技術(shù)的選擇仍然舉棋不定,選擇何種技術(shù)用于移動(dòng)回傳承載,仍然需要在實(shí)驗(yàn)網(wǎng)測試結(jié)束后才能有結(jié)果。從承載技術(shù)的角度來說,PTN能夠擔(dān)當(dāng)起HSPA+的承載任務(wù),然而隨著未來網(wǎng)絡(luò)向LTE的演進(jìn),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將轉(zhuǎn)向IP化、扁平化,IP/MPLS技術(shù)也會得到進(jìn)一步的發(fā)展,PTN與IP/MPLS之間將會形成競爭格局,并且將會逐步走向統(tǒng)一。PTN技術(shù)與傳輸網(wǎng)更吻合,基于原有的MSTP網(wǎng)絡(luò)向PTN過渡更為順利;而IP/MPLS則純粹是由路由和以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備構(gòu)成,是由一系列數(shù)據(jù)產(chǎn)品構(gòu)成的完整數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),如需打造一套全新的城域以太網(wǎng)體系,采用IP/MPLS技術(shù)會更佳。選擇哪種承載方式,應(yīng)取決于不同地域的網(wǎng)絡(luò)情況,還要考慮到投資問題[2]。綜上所述,對于兩種技術(shù)的選擇要視網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)發(fā)展的情況而定。
單就PTN技術(shù)來說,從2009年剛剛推出時(shí)標(biāo)準(zhǔn)方面的缺失、對承載LTE的欠缺,甚至與原有網(wǎng)絡(luò)之間缺乏有效兼容等種種不足,逐步在規(guī)模應(yīng)用中完善,現(xiàn)在的PTN技術(shù)在承載3G、LTE方面已經(jīng)擁有了更強(qiáng)的實(shí)力。PTN技術(shù)的迅速發(fā)展得益于運(yùn)營商對該項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模推廣,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)應(yīng)用往往是相互促進(jìn)、相互推動(dòng)的。結(jié)合近兩年P(guān)TN技術(shù)的發(fā)展,PTN在標(biāo)準(zhǔn)、OAM、L3功能以及設(shè)備互通性方面已經(jīng)取得了迅速的發(fā)展,尤其在組網(wǎng)規(guī)模、保護(hù)、OAM、時(shí)間同步方面具有較大優(yōu)勢,非常適合3G和未來LTE的承載。
當(dāng)前,全業(yè)務(wù)運(yùn)營作為運(yùn)營商主流建網(wǎng)思路,使得運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨重要的挑戰(zhàn):一方面是業(yè)務(wù)的多樣化,帶寬急劇增加承載網(wǎng)帶寬的彈性調(diào)度,對不同業(yè)務(wù)提供不同服務(wù)質(zhì)量的需求;另一方面是業(yè)務(wù)IP化趨勢明顯,業(yè)務(wù)承載力求高效率和低成本。由于中國聯(lián)通在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)方面有較為豐富的差異化網(wǎng)絡(luò)資源,需要充分考慮利用已有的投資、經(jīng)驗(yàn),因此在技術(shù)引入過程中,對PTN的技術(shù)需求相比中國移動(dòng)多了兩個(gè)方面,一個(gè)是綜合業(yè)務(wù)的承載效果,另一個(gè)是跟MSTP網(wǎng)絡(luò)無縫互通的能力?,F(xiàn)階段,中國聯(lián)通主要使用PTN作為移動(dòng)回傳和大客戶接入的一種承載方式,與MSTP互為補(bǔ)充,在某些應(yīng)用下兩種技術(shù)混合組網(wǎng),協(xié)同工作;而中國移動(dòng)則是將PTN作為移動(dòng)回傳和大客戶接入的惟一承載方式,因此,其PTN與原來的MSTP網(wǎng)絡(luò)是兩張獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò),截至2010年底,中國移動(dòng)已部署了20萬端PTN設(shè)備。
運(yùn)營商在選擇移動(dòng)回傳承載方式方面,更為關(guān)注的主要有電信級差異化的服務(wù)提供、健壯的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)能力、良好的可擴(kuò)展性和兼容性、大規(guī)模組網(wǎng)的能力、便捷高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、精準(zhǔn)的時(shí)間同步和具備相關(guān)3層功能等方面。能否進(jìn)行統(tǒng)一的管理,是運(yùn)營商尤為關(guān)注的問題。PTN采用和MSTP一脈相承的組網(wǎng)和管理方式,最大程度地繼承了MSTP的建設(shè)和維護(hù)經(jīng)驗(yàn),對運(yùn)維人員的沖擊很小,并且延續(xù)了原有的組織架構(gòu)和運(yùn)維分工界面;同時(shí),PTN可以組織任意規(guī)模本地網(wǎng),不用分割網(wǎng)絡(luò),而且在網(wǎng)絡(luò)前期規(guī)劃和擴(kuò)容方面具備極大的優(yōu)勢;其環(huán)型組網(wǎng)的方式繼承了MSTP的組網(wǎng)形態(tài),也較好地利用了現(xiàn)網(wǎng)光纜資源,能組織安全、高效的本地網(wǎng)。而IP/MPLS技術(shù)與路由器、交換設(shè)備之間的銜接較為密切,在傳輸方面性能較弱,可管理性也較為欠缺,這給后期的運(yùn)維管理帶來很多難題;雖然可以提供完善的3層功能,但是無法進(jìn)行大規(guī)模組網(wǎng),暫時(shí)沒有完善精準(zhǔn)的時(shí)間同步方案,網(wǎng)絡(luò)健壯性方面也有缺陷。
從標(biāo)準(zhǔn)層面來說,PTN技術(shù)已經(jīng)逐步標(biāo)準(zhǔn)化,在應(yīng)用、管理方面日益完善,ITU-T、IETF等國際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)以及國內(nèi)的CCSA已經(jīng)讓PTN的標(biāo)準(zhǔn)充實(shí)起來。國際標(biāo)準(zhǔn)方面,MPLS-TP的核心標(biāo)準(zhǔn)(包括需求、框架、網(wǎng)管等)在2010年就已經(jīng)完成;OAM方面,中國移動(dòng)、工業(yè)和信息化部電信研究院根據(jù)IETF的G-ACh編碼格式,參照ITU-T Y.1731以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的OAM PDU格式定義,結(jié)合原G.8113標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu),提出G-ACh+Y.1731標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一了OAM標(biāo)準(zhǔn)方面存在的分歧和爭議。目前,該標(biāo)準(zhǔn)已被CCSA《分組傳送網(wǎng)(PTN)總體技術(shù)要求(報(bào)批稿)》采納,并作為惟一必選方案,正在等待IETF和ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化組織的審批。事實(shí)上,中國PTN的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展已經(jīng)走在了國際標(biāo)準(zhǔn)組織的前面。反觀IP/MPLS技術(shù),其標(biāo)準(zhǔn)化就是一大難題,對于IP/MPLS技術(shù),業(yè)界有不同的認(rèn)識,而且各個(gè)廠商的理解也有所不同,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)性較弱。
隨著中國聯(lián)通3G業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,在HSPA+的部署方面,中國聯(lián)通目前已經(jīng)有了明確的日程表。隨著HSPA+的進(jìn)一步部署,在業(yè)務(wù)量需求較大的省市,必須考慮引入新型的承載技術(shù),中國聯(lián)通會逐步引入一些PTN設(shè)備用于承載移動(dòng)回傳。HSPA+的引入是一個(gè)漸進(jìn)的過程,在未來一段時(shí)間內(nèi),MSTP承載仍將占據(jù)主導(dǎo),而移動(dòng)回傳仍屬于傳輸?shù)姆懂牐瑢τ跇I(yè)務(wù)需求量不大的地方,仍將沿用MSTP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載。從中國聯(lián)通各地對PTN技術(shù)的測試情況看,PTN技術(shù)在承載能力方面已經(jīng)得到認(rèn)可,雖然中國聯(lián)通目前考慮的承載方案包括PTN和IP/MPLS兩種技術(shù),然而從演進(jìn)思路看,中國聯(lián)通大量的MSTP現(xiàn)網(wǎng)決定了其主要演進(jìn)方向仍然是PTN,這一演進(jìn)路線更適合傳輸網(wǎng)的平滑過渡。
PTN組網(wǎng)可以與原有城域傳送網(wǎng)混合組網(wǎng),也可以獨(dú)立組網(wǎng)。
混合組網(wǎng)是指將新老平面的網(wǎng)絡(luò)混合在同一張網(wǎng)上,可以首先在匯聚層采用PTN代替MSTP,然后逐步在接入層采用PTN替代MSTP,也可以將PTN設(shè)備從有IP業(yè)務(wù)接入需求的接入層引入,組建GE環(huán),隨著IP業(yè)務(wù)的深入,在匯聚層引入GE/10GE環(huán)。混合組網(wǎng)方式可以保護(hù)原有的設(shè)備投資,并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn);其缺點(diǎn)在于PTN與SDH兩種技術(shù)存在互通性的瓶頸,PTN設(shè)備必須兼顧SDH功能,無法發(fā)揮其內(nèi)核IP化的優(yōu)勢,在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展后期,又涉及大量業(yè)務(wù)割接,網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的壓力較大。
獨(dú)立組網(wǎng)是指從接入層至核心層均采用PTN設(shè)備,和現(xiàn)網(wǎng)SDH/MSTP設(shè)備形成兩個(gè)獨(dú)立的平面。此時(shí),IP化基站回傳采用PTN承載,TDM基站回傳和有高安全性要求的以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)仍由MSTP承載。MSTP向PTN演進(jìn)時(shí),可以首先在匯聚層轉(zhuǎn)入PTN,其次在接入層轉(zhuǎn)入PTN承載。獨(dú)立組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰,易于管理和維護(hù),新老兩個(gè)平面可采取不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)流向;但目前PTN組網(wǎng)速率只有GE和10GE兩級,若采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),將導(dǎo)致上下層網(wǎng)絡(luò)速率的不匹配。因此,獨(dú)立組網(wǎng)模式比較適合核心節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少的小型城域網(wǎng)組建二級PTN[3]。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí),在核心層采用OTN、匯聚層和接入層采用PTN組網(wǎng)是比較合理的組網(wǎng)方式。該方式可通過OXC對業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度,簡化核心節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),避免在PTN獨(dú)立組網(wǎng)模式中因某節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)容量升級而引起環(huán)路上所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備必須升級的情況,從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資。
由于不同城市的業(yè)務(wù)量存在差異,因此應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貥I(yè)務(wù)量和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況進(jìn)行組網(wǎng)規(guī)劃,而不能簡單地以地級市、省級市規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)[4],同時(shí)還要考慮未來3~5年的業(yè)務(wù)發(fā)展需求。
對于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小的城市,城域網(wǎng)的核心匯聚層和接入層應(yīng)盡量采用環(huán)型結(jié)構(gòu)組網(wǎng),核心匯聚層可采用10GE環(huán),每個(gè)匯聚環(huán)應(yīng)盡量經(jīng)過兩個(gè)核心節(jié)點(diǎn),接入層采用GE環(huán),環(huán)上節(jié)點(diǎn)數(shù)在2~6個(gè)即可,否則很可能超出所在環(huán)的承載極限,引起線路堵塞,從而影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,接入環(huán)上節(jié)點(diǎn)數(shù)過多還會擴(kuò)大出現(xiàn)故障點(diǎn)時(shí)的受影響范圍。中小規(guī)模城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)應(yīng)用如圖1所示。
對于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的城市,城域網(wǎng)的核心層應(yīng)盡量采用雙星型網(wǎng)絡(luò),匯聚層和接入層應(yīng)盡量采用環(huán)型網(wǎng)絡(luò),后續(xù)可以根據(jù)路由規(guī)劃逐步引入Mesh結(jié)構(gòu)。核心層和匯聚層均采用10GE環(huán),每個(gè)匯聚環(huán)應(yīng)盡量經(jīng)過兩個(gè)核心節(jié)點(diǎn),接入層可根據(jù)業(yè)務(wù)量實(shí)際情況組建10GE環(huán)或GE環(huán),PTN核心節(jié)點(diǎn)之間的10GE鏈路通過WDM/OTN網(wǎng)絡(luò)承載或光纖直連。較大規(guī)模城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)應(yīng)用如圖2所示。
圖1 中小規(guī)模城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)應(yīng)用示意
圖2 較大規(guī)模城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)應(yīng)用示意
在城域傳送網(wǎng)的建設(shè)和演進(jìn)過程中,由于不同類型接口和設(shè)備長期共存,因此需要和其他多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通。目前,由于中國聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)存在大量的MSTP,因此當(dāng)業(yè)務(wù)逐步向PTN遷移時(shí),為了保護(hù)投資,需要將MSTP所承載的部分業(yè)務(wù)接入PTN。此時(shí),可以由MSTP將業(yè)務(wù)終結(jié)落地后通過FE/GE/cSTM-1(專指E1業(yè)務(wù)復(fù)用為STM-1)接口和PTN對接(UNI),或者直接通過線路STM-n接口和PTN對接(MSTP/PTN網(wǎng)關(guān))。前一種方式下,MSTP設(shè)備將其承載的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)或者TDM業(yè)務(wù)終結(jié)落地后,從PTN的客戶側(cè)接口接入PTN進(jìn)行承載,此時(shí),PTN和MSTP網(wǎng)絡(luò)各自獨(dú)立,在需要互通的節(jié)點(diǎn)之間通過UNI接口易于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通,對兩類設(shè)備的功能要求簡單,不需要進(jìn)行MSTP或PTN設(shè)備的升級改造,兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)相對獨(dú)立地進(jìn)行建設(shè)擴(kuò)容和管理運(yùn)維,主要適用于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間有少量業(yè)務(wù)互通需求的場景。對于MSTP和PTN需要大量業(yè)務(wù)互通的場景,在PTN和MSTP網(wǎng)絡(luò)的邊界點(diǎn),可由PTN設(shè)備提供MSTP/PTN網(wǎng)關(guān)功能,即通過STM-n接口和MSTP網(wǎng)絡(luò)對接,此時(shí),PTN將STM-n接口中以太網(wǎng)或TDM業(yè)務(wù)終結(jié)后再通過PTN傳送[1]。PTN與MSTP混合組網(wǎng)對接如圖3所示。
特別地,對于3G、集團(tuán)客戶需求發(fā)展較快的大中型城市,可以在原有的MSTP環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)上新增PTN設(shè)備,這樣可以滿足網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展需求,避免網(wǎng)絡(luò)頻繁擴(kuò)容和調(diào)整[5]。如果機(jī)房、電源、光纖等接入站點(diǎn)的配套資源較為充足,則可以考慮疊加組網(wǎng)的方式,其優(yōu)點(diǎn)是對已有業(yè)務(wù)影響較小,缺點(diǎn)是配套資源要求較高,初期投資較多;如果接入站點(diǎn)配套資源有限,則可以采用替換方式,將已有的MSTP局站替換為PTN設(shè)備,優(yōu)點(diǎn)是不受配套資源條件的限制,現(xiàn)有資源改造少,缺點(diǎn)是需要割接電路和調(diào)整網(wǎng)絡(luò),工程復(fù)雜。新增PTN設(shè)備組網(wǎng)拓?fù)淙鐖D4所示。
長遠(yuǎn)來看,2G網(wǎng)絡(luò)在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)仍將為運(yùn)營商帶來可觀的利潤,這就決定了MSTP將與PTN在一定時(shí)間內(nèi)長期共存、共同維護(hù)。之后,MSTP還可作為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線接入,同時(shí)兼顧覆蓋PTN暫時(shí)無法到達(dá)的區(qū)域。
圖3 PTN與MSTP混合組網(wǎng)對接示意
圖4 新增PTN設(shè)備組網(wǎng)拓?fù)?/p>
對于選擇何種技術(shù)用于移動(dòng)回傳承載,爭議還在繼續(xù),但是作為電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),如果沒有承載網(wǎng)的支持,無線網(wǎng)絡(luò)帶來的高帶寬優(yōu)勢將得不到任何體現(xiàn),尤其是中國聯(lián)通已宣布2012年5月17日之前將在國內(nèi)56個(gè)城市完成HSPA+升級工作。PTN和IP/MPLS兩種方案本身在不斷完善,中國聯(lián)通國家工程實(shí)驗(yàn)室副總工程師唐雄燕也表示,未來不排除根據(jù)不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用場景和網(wǎng)絡(luò)部署現(xiàn)狀,在不同的區(qū)域選擇不同的技術(shù)解決方案的可能。如今,這兩種方案也在向更加融合的方向發(fā)展,特別是近期MPLS-TP的OAM和保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)即將發(fā)布,PTN支持L3的必要性將逐漸消失,而路由器支持MPLS-TP接口也將逐漸成為業(yè)界的一種共識,路由器和PTN之間將采用MPLS-TP作為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口。
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