張緯卿（上海郵電設計咨詢研究院有限公司，上海 200050）

0 前言

隨著近年來我國電信運營商3G網(wǎng)絡建設、全業(yè)務競爭的不斷深入，以及從業(yè)務應用到承載網(wǎng)絡全IP化進程的不斷加速，以SDH為代表的傳統(tǒng)TDM傳輸網(wǎng)技術已日顯捉襟見肘，無法滿足業(yè)務IP化、寬帶化發(fā)展趨勢要求，而面臨著深刻的變革局面；而當傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術向WAN/MAN規(guī)模演進時，則面臨著無法滿足電信級保護倒換需求、缺乏強大穩(wěn)定的QoS機制及良好的OAM管理功能等突出問題。

通過對傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)和以太網(wǎng)技術優(yōu)缺點的梳理，一個面向IP化綜合業(yè)務傳送網(wǎng)的技術框架已日漸明晰。從目前看，分組傳送網(wǎng)（PTN）是最為適合承擔這一任務的下一代傳送網(wǎng)技術。

1 PTN技術概覽

1.1 PTN技術的特征

PTN可分為基于多協(xié)議標記交換(MPLS)的傳輸子集 （MPLS-TP）和支持流量工程的運營商骨干橋接（PBB-TE）（運營商骨干網(wǎng)傳輸（PBT））2 種技術路線陣營。從目前的標準化、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)鏈及運營商應用情況等來看，前者已占據(jù)了業(yè)界主流地位。MPLS-TP的關鍵技術特征有以下幾個方面。

a）基于分組交換內(nèi)核，采用面向連接的分組交換（CO-PS）技術。

b）基于PW（偽線仿真）和MPLS標簽的多業(yè)務統(tǒng)一承載功能。

c）可靠的網(wǎng)絡生存性。

d）完善的OAM故障和性能管理功能。

e）嚴格的QoS能力。

f）完善的時間同步機制。

在上述各點中：a）凸顯了業(yè)務和網(wǎng)絡全面IP化的深刻變革，b）順應了全業(yè)務統(tǒng)一承載的發(fā)展方向，c）、d）及e）銜接了電信級網(wǎng)絡高可靠、可管理、可運營的一貫傳統(tǒng)，f）迎合了3G IP RAN建設的切實需求。

1.2 PTN的標準化進展

目前,主流PTN技術已從T-MPLS演進為MPLSTP，標準化工作主要由ITU-T和IETE成立的JWT聯(lián)合工作組進行推動。從需求和框架來看，MPLS-TP與T-MPLS基本一致，主要是在網(wǎng)絡生存性、OAM、控制平面及互通性等方面進行了擴展和深化。

至今，JWT內(nèi)部關于標準化的爭論焦點仍主要集中在 OAM 的“GACh+Y.1731框架”和“BFD/LSP Ping擴展框架”實現(xiàn)方案上。前者主要受傳統(tǒng)電信運營商、設備商和技術人員支持，后者主要受傳統(tǒng)數(shù)通廠商支持。此外，在線性保護和環(huán)網(wǎng)保護的實現(xiàn)方案上，不同專業(yè)來源的技術人員也有所爭論。

PTN標準化的尖銳交鋒，反映了All IP化和全業(yè)務融合大背景下，傳統(tǒng)傳輸專業(yè)與數(shù)據(jù)專業(yè)及其背后的產(chǎn)業(yè)鏈在技術原理、運營模式、操作習慣和經(jīng)濟利益等方面的激烈沖撞。

目前，我國基于MPLS-TP的PTN產(chǎn)業(yè)鏈已領先于國際平均水平，一個圍繞PTN的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正在迅速壯大。在標準化方面，在工信部科技司和CCSA領導下，由CATR牽頭成立的MPLS-TP中國標準協(xié)調(diào)組，由3大運營商和5家PTN設備商參加，正在制定《PTN總體技術要求》并于2010年10月完成了《送審稿》。

2 PTN技術在傳送網(wǎng)中的應用研究

2.1 本地網(wǎng)結構現(xiàn)狀和變革需求

目前，運營商的城域級本地網(wǎng)一般分為“本地傳輸網(wǎng)（城域傳輸網(wǎng)）”和“IP城域網(wǎng)（城域數(shù)據(jù)網(wǎng)）”2種業(yè)務承載網(wǎng)絡。

a）本地傳輸網(wǎng)。本地傳輸網(wǎng)以承載TDM業(yè)務為主并承載少量的IP業(yè)務，其骨干（核心）層以WDM/OTN或SDH（ASON）等設備為主，匯聚層和接入層以SDH/MSTP設備為主。

b）IP城域網(wǎng)。IP城域網(wǎng)以承載IP業(yè)務為主，其骨干（核心）層以各類業(yè)務平臺和網(wǎng)關設備為主并正在大規(guī)模建設NGN軟交換/IMS系統(tǒng)，匯聚層以IP/MPLS或CE類型的業(yè)務控制和承載設備為主，接入層以DSLAM、xPON、AG/IAD及LAN交換機等設備為主。

在我國電信運營格局發(fā)生快速變化下，對上述2個平面的現(xiàn)有承載方式提出了如下挑戰(zhàn)。

a）隨著3G移動回傳電路需求的迅速增長，現(xiàn)基于SDH/MSTP的移動回傳承載網(wǎng)絡對IP業(yè)務承載能力有限、效率低下的缺陷日益突出，難以承擔IP RAN使命；同時現(xiàn)IP承載網(wǎng)也無法支撐移動語音業(yè)務對時延、抖動、丟包率及誤碼率等質(zhì)量的嚴格要求。

b）寬帶接入網(wǎng)的匯聚?，F(xiàn)寬帶二層匯聚基本上是以光纖直連或少量MSTP承載方式將接入層業(yè)務上聯(lián)至SR/BRAS的，不僅占用了大量的光纖和端口資源，且管理與維護也較困難；同時隨著以IPTV為代表的高質(zhì)量、大流量業(yè)務的迅猛發(fā)展，IP/MPLS承載網(wǎng)在實時性QoS保障方面也受到了很大挑戰(zhàn)，而其過渡發(fā)展路線 （劃分單獨平面并以較高通道帶寬冗余度承載高等級業(yè)務）、升級改造成本（全網(wǎng)硬件升級及端口需求數(shù)量大等）及技術復雜度（快速收斂協(xié)議及FRR協(xié)議的選擇和兼容等）等許多方面都面臨著較大爭議。

c）全業(yè)務承載。從技術和需求看，業(yè)務形態(tài)已趨向All IP化；從政策和市場環(huán)境看，運營商已面臨全業(yè)務競爭格局。在這種大背景下，傳送承載網(wǎng)絡在IP化下趨向融合必將是大勢所趨。

總之，運營業(yè)務可分為語音、視頻及數(shù)據(jù)3大類，其業(yè)務特性和對QoS的要求各不相同（見表1）。

表1 業(yè)務類型及QoS需求表

下一代綜合傳送承載平臺不僅應滿足直接接入不同類型業(yè)務的初步能力，還應能針對各種業(yè)務特性提供差異化QoS服務，并具備高可靠和高靈活性特征。

2.2 PTN在網(wǎng)絡中的定位

a）從城域傳送網(wǎng)核心層角度看，由于OTN技術具備長距傳輸、超大帶寬容量、光層多維ROADM及電層可調(diào)度大顆粒業(yè)務等特點，對現(xiàn)網(wǎng)中的傳統(tǒng)WDM及ASON化SDH等設備有很強的替代優(yōu)勢，因此成了在核心層容量爆炸式增長情況下的天然傳送技術發(fā)展方向，但也因成本高、小顆粒調(diào)度能力有限及無二層匯聚收斂等缺點，也使其難以在短期內(nèi)向更低層次的網(wǎng)絡大規(guī)模延伸。

b）目前，匯聚層以下的主要綜合傳送承載手段如MSTP、電信級以太網(wǎng)、IP/MPLS及PTN等競爭得比較激烈。綜合傳送承載手段及技術特點對比如表2所示。

由表2可知，MSTP、CE或IP/MPLS等技術在兼顧傳輸效率、質(zhì)量及多業(yè)務能力上各有缺陷，且因不支持時間同步功能而無法滿足3G移動回傳業(yè)務的同步傳送需求。而由于PTN具有鮮明的技術優(yōu)勢，如：滿足IP化全業(yè)務運營需要的高生存性和魯棒性、良好的二層統(tǒng)計復用、完善友好的OAM管理、端到端的QoS、靈活的可擴展性、高精度的時間同步、較平滑的網(wǎng)絡過渡及適合于移動和固定接入業(yè)務統(tǒng)一承載的固定移動融合（FMC），從而使其在IP化演進中的城域匯聚接入層具有重大的應用價值，成了為運營商廣泛迅速地擴展業(yè)務及有效控制TCO的有力保障。

2.3 PTN網(wǎng)絡的演進策略

2.3.1 2G/3G RAN承載方案

將PTN技術引入到當前的2G/3G RAN網(wǎng)絡中，可采用以下2種組網(wǎng)方案。

2.3.1.1 MSTP與PTN獨立組網(wǎng)

新建獨立的分組傳送網(wǎng)絡，在匯聚、接入層安裝PTN設備與現(xiàn)網(wǎng)MSTP傳送網(wǎng)絡平行。在此模式下，BTS基站電路仍經(jīng)MSTP網(wǎng)絡傳送至BSC，而NodeB基站業(yè)務經(jīng)PTN傳送至RNC，組網(wǎng)拓撲示意見圖1。

2.3.1.2 MSTP與PTN混合組網(wǎng)

在匯聚層保持承載技術的單一性，在接入層以STP和PTN分別組網(wǎng)，綜合接入移動業(yè)務，形成混合的RAN網(wǎng)絡，組網(wǎng)拓撲示意見圖2。

筆者認為，可將上述2種組網(wǎng)方案視為IP RAN不同演進階段的特征模型。由于現(xiàn)網(wǎng)狀態(tài)和技術條件的復雜性，PTN技術的引入策略最好是漸進地以獨立組網(wǎng)→匯聚層替代→接入層融合→全PTN組網(wǎng)的路線為主，以完成自上而下、逐步演進的變革過程。筆者這一觀點主要是基于以下2個因素考慮的。

圖1 MSTP與PTN獨立組網(wǎng)拓撲示意

圖2 MSTP與PTN混合組網(wǎng)拓撲示意

a）3G業(yè)務的增速。表3為基于中等城市通用模型得出的NodeB單站帶寬需求預測值。從帶寬增長趨勢看，一旦Iub接口完全實現(xiàn)IP化，現(xiàn)有MSTP傳輸網(wǎng)在匯聚層和接入層都將面臨巨大的通道瓶頸壓力，以單獨的IP RAN網(wǎng)絡分流業(yè)務是勢在必行的舉措。

表2 綜合傳送承載手段及技術特點對比

表3 基站Iub接口帶寬需求預測

b）現(xiàn)網(wǎng)的替代成本和難度。 由于當前3G建設已采用了大量的MSTP設備來承載業(yè)務，因此若在短期內(nèi)以PTN完全替代MSTP設備將造成較大的前期投資浪費；同時3GPP R4~R6各版本對Iub定義了不同的接口類型，若在PTN設備上大規(guī)模配置低版接口，以電路仿真形式承載過多的電路仿真業(yè)務（CES），亦將會造成很大的成本支出。

據(jù)此，RAN傳送網(wǎng)演進將經(jīng)歷以下3個階段。

a）在3G業(yè)務初期，匯聚層和接入層以PTN設備組成單獨的IP RAN以承載IP化3G業(yè)務 （新基站），同時保留傳統(tǒng)MSTP傳輸網(wǎng)以承載2G和部分3G業(yè)務（老站或共址站）。

b）隨著業(yè)務的不斷成長，匯聚層IP化壓力將日益凸顯，此時以PTN設備逐漸替代MSTP設備，完成傳送網(wǎng)匯聚層的技術統(tǒng)一；同時根據(jù)各接入環(huán)上的容量占用情況及無線設備的迭代進程，逐步進行傳送設備替代，形成以PTN為主、MSTP為輔的網(wǎng)絡結構。

c）在業(yè)務和技術成熟期，以PTN技術建成統(tǒng)一的IP RAN傳送網(wǎng)絡。

RAN傳送網(wǎng)演進是個長期共存、逐步完善過程。期間應充分挖掘和發(fā)揮各類設備的性能特點，合理分配相應的主導對象業(yè)務，以避免因過度超前投資而造成的過大運營風險和運維壓力。

2.3.2 IP城域網(wǎng)二層匯聚承載方案

該方案的網(wǎng)絡拓撲示意見圖3。該方案通過PTN網(wǎng)絡將DSLAM、xPON、AG/IAD及LAN交換機等數(shù)據(jù)業(yè)務匯聚并傳送到SR/BRAS上，它較其競爭技術（如CE組環(huán)匯聚或IP/MPLS改造下沉等）有很多優(yōu)點，如：多業(yè)務支持能力強、OAM完善、QoS保障可靠及建設、維護成本低等，適合于在規(guī)模龐大的寬帶接入網(wǎng)匯聚/接入層部署。

2.3.3傳送網(wǎng)的發(fā)展遠景

圖3 IP城域網(wǎng)PTN二層匯聚承載網(wǎng)絡拓撲示意

從網(wǎng)絡發(fā)展前景來看，在經(jīng)濟有效的光層帶寬復用和調(diào)度技術實現(xiàn)前，OTN和PTN分別代表了傳送網(wǎng)的2個發(fā)展方向，其中：OTN主要負責傳送大粒度波長和子波長業(yè)務，位于傳送網(wǎng)的核心（骨干）層；PTN主要負責對精細、豐富業(yè)務流的靈活傳送和控制，位于傳送網(wǎng)的匯聚和接入層，打通了傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)和二層數(shù)據(jù)網(wǎng)的界限。二者一起構建成扁平化、統(tǒng)一承載、固移融合的傳送網(wǎng)絡，形成IP over PTN（L2）over OTN的網(wǎng)絡架構，其拓撲示意見圖4。

3 PTN實際應用案例

目前在我國的3大運營商中，中國移動的城域傳送網(wǎng)已展開了大規(guī)?；贛PLS-TP的PTN網(wǎng)絡建設，中國電信和中國聯(lián)通也在對PTN進行緊密的技術跟蹤和引入策略的研究，并在部分重點城市進行了規(guī)模商用試點或完成了實驗室測試階段。

圖4 傳送網(wǎng)遠景（OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)）拓撲示意

3.1 中國移動PTN近期演進策略

中國移動在城域網(wǎng)內(nèi)推動PTN技術演進的原則和思路如下。

3.1.1網(wǎng)絡規(guī)模分類原則（城市模型）

3.1.1.1中小型城市

a）核心層/匯聚層/接入層均采用分組化城域傳送網(wǎng)設備。

b）現(xiàn)階段核心、匯聚層宜采用10GE設備，接入層宜采用GE設備。

3.1.1.2大中型城市

a）核心層采用WDM/光纖+分組化城域網(wǎng)傳送設備，匯聚/接入層采用分組化城域傳送網(wǎng)設備。

b）現(xiàn)階段核心、匯聚層宜采用10G設備，接入層宜采用GE設備，大業(yè)務量可采用少量10GE設備。

3.1.2 層次建設原則（縱向邏輯）

3.1.2.1核心層

a）負責提供核心節(jié)點間局間中繼，應具有大容量業(yè)務調(diào)度、多業(yè)務傳送能力及較高安全性和可靠性。

b）對于較大規(guī)模的城域網(wǎng)，建議采用雙星形結構，成對建設大容量的PTN，通過WDM提供的10GE/GE通道與匯聚層PTN設備對接。

c）對于較小規(guī)模的城域網(wǎng)，一般宜組建PTN 10GE環(huán)路，其節(jié)點數(shù)不宜過多。

d）2環(huán)間宜采用雙節(jié)點互聯(lián)，提高網(wǎng)絡可靠性。

3.1.2.2匯聚層

a）負責一定區(qū)域內(nèi)的業(yè)務匯聚和疏導，具有較大容量的業(yè)務匯聚及多業(yè)務傳送能力。

b）主要采用環(huán)形結構，宜組建PTN 10GE環(huán)網(wǎng)。c）每個匯聚環(huán)應盡量上聯(lián)至2個核心節(jié)點，以確保網(wǎng)絡的可靠性。

d）較大規(guī)模城域網(wǎng)可組建匯聚層WDM環(huán)路。

3.1.2.3接入層

a）負責基站（含室內(nèi)分布）、集團客戶、營業(yè)廳和家庭客戶接入，應具有靈活、快速的多業(yè)務接入能力。

b）盡量采用環(huán)形結構，每個接入環(huán)的節(jié)點數(shù)一般不宜超過10個，根據(jù)實際需要可采用雙節(jié)點或單節(jié)點上聯(lián)方式。

c）一般宜組建GE環(huán)網(wǎng)，密集城區(qū)、業(yè)務量較大區(qū)域可組建PTN 10GE環(huán)路。

d）少量不易建立雙物理路由的接入節(jié)點，可考慮組成鏈形結構。

3.1.3獨立平面建設原則（橫向邏輯）

a）建議MSTP和PTN單獨組網(wǎng)，以盡量避免業(yè)務流跨越不同網(wǎng)絡。MSTP保持存量，PTN主要滿足新增業(yè)務需求。

b）核心匯聚層。新建PTN第二平面，全部新建或隨業(yè)務延伸需要逐步新建。

c）接入層。原則上TD基站、新增站點、IP化業(yè)務宜采用分組化設備承載，可先在業(yè)務需求密集的城區(qū)組建第二平面并向郊縣擴展，僅對個別局站的E1需求通過MSTP插盤擴容或設備利舊解決。

現(xiàn)階段中國移動引入PTN后的典型傳送網(wǎng)+IP承載網(wǎng)分層分域模塊組織示意見圖5。

圖5 現(xiàn)階段中國移動典型傳送網(wǎng)+IP承載網(wǎng)模塊組織示意

3.2 典型案例介紹

在上述原則和思路基礎上，應根據(jù)各地（市）當前網(wǎng)絡特點、業(yè)務分類/規(guī)模及建設運維習慣，進一步找到契合本地區(qū)的網(wǎng)絡演進發(fā)展模式。當前南通市移動本地城域網(wǎng)組成情況見表4，網(wǎng)絡拓撲結構見圖6。

3.3 演進關注點

在PTN的實際引入過程中，有一些重要的技術和策略問題值得引起建設單位關注。

3.3.1網(wǎng)絡規(guī)模化、復雜化后的性能特性

a）能否保證大量（萬條級或以上）的LSP/PW電路50 ms的倒換時間。

表4 當前南通市移動本地城域網(wǎng)組成情況

圖6 南通市移動本地城域網(wǎng)絡拓撲結構

b）能否保證長鏈路下的同步特性。c）如何保證網(wǎng)絡的擴展性等。

3.3.2 IP化的新需求

a）層次化QoS的實現(xiàn)能力。

b）1588V2的性能效果。

c）TDM/IP/ATM多業(yè)務的統(tǒng)一傳送效果。

d）過渡階段業(yè)務流在不同網(wǎng)絡間的互通性等。

3.3.3網(wǎng)絡管理的需求

a）大規(guī)模網(wǎng)絡下的業(yè)務配置與調(diào)度方案。

b）如何最大限度地降低運維習慣的轉型難度。c）如何降低網(wǎng)絡的擴容難度。

d）如何提升維護效率等。

3.3.4其他TCO相關問題

a）如何保護存量網(wǎng)絡投資。b）引入PTN的時機和節(jié)奏。c）設備成熟度對周邊（如電源配套系統(tǒng)等）成本的影響等。

4 結束語

PTN以其先進的技術優(yōu)勢，將在運營商面對ALL IP化變革和全業(yè)務競爭中起到舉足輕重的作用，能有力地推動城域網(wǎng)向統(tǒng)一、融合、扁平化的方向演進。隨著標準化進程的迅速推進和設備成熟度的日益完善，其大規(guī)模的應用將是指日可待的。

［1］CCSA 2009 H115 分組傳送網(wǎng)（PTN）總體技術要求［S/OL］.［2010－10－25］.http://download.csdn.net/source/2365352.

［2］IETF RFC 5921 A Framework for MPLS in Transport Networks［S/OL］.［2010－10－25］.http://tools.ietf.org/html/rfc5921.

［3］IETF RFC 5317 JWT Report on MPLS-TP Architectural Considerations［S/OL］.［2010－10－25］.http://tools.ietf.org/html/rfc5317.

［4］郭雄飛.淺談PTN在電信城域網(wǎng)中的應用 ［J］.廣東通信技術，2009，29（11）.

［5］朱京，劉昭偉，雷學義，賈小鐵.PTN——信息通信基礎承載網(wǎng)絡的演進與變革［J］.電力系統(tǒng)通信，2009（4）.