PTN设备在移动承载网建设中的部署

摘 要：重点介绍了分组传送网设备PTN在移动承载网中的重要地位和基于PTN组网的网络部署方案，强调以智能化功能的开放和软件工具的使用来配合PTN网络的规划和部署工作，即采用科学有效的方案对网络实施设计和升级改造，实现网络融合、业务融合及运营商融合的目标。

0 引言

PTN设备是面向环网应用的第四代城域以太网接入和传送平台，支持从现有SDH/SONET架构平滑演进到分组优化的传送网络，承载高附加值的增值业务。PTN设备将高弹性的城域以太分组环和接入汇聚功能集成到统一的下一代SDH/SONET平台中，可以实现效率极高的城域以太网（或其他数据业务）等分组数据业务的传送和汇聚。

移动网络运营商正在积极寻找更具性价比的城域以太网业务承载方案，以进一步降低因特网接入服务的成本，创造新的利润增长点。仅仅简单利用以太网点到点技术只能取代现有的租线、帧中继和ATM上承载的业务，只有在基本的以太网连接功能上捆绑高附加值的业务才能把城域以太网服务改造为收入不断增加并最终盈利的业务模式。例如部署2层VPN，或为每个连接设置多重服务级别（CoS）等增值业务就大大增强了以太网的连接特性。PTN迎合了移动承载网络分组化的大趋势，将在2010年开始进入大规模部署时期。

1 移动承载网络分组化进程

根据我国运营商的城域网现状，核心层主要是汇聚后的大粒度流量，传送主要以OTN/ROADM为主，PTN技术应该用于解决接入/汇聚层的传送问题。电信业务和网络正在逐步演进为面向分组的业务和网络，而传统的TDM业务已经占有了可观的市场。这种趋势在移动终端用户回传设备向IP化发展的进程中尤为突出，同时，网元设备也逐步用以太网作为业务接口，而传统的TDM接口也仍然和分组接口在各个层面共存于移动设备中。

随着每比特利润的降低以及数据和视频业务给带宽带来的压力，移动运营商必须找到提高成本结构的方法。这些技术和业务应用正在加速开发和部署更加有效的回传及承载网络。这就要求新一代的城域承载设备要给网络提供灵活的混合传输模式，即可以完成从主流的TDM业务流到主流的分组业务流的混合传输，而且具有循序渐进、向下兼容的能力以保护现有投资，允许运营商逐步地从TDM组网过渡到电路仿真，再实现以太网回传。

移动运营商正在享受着进入市场的新业务带来的巨大利益，尤其是数据和视频业务。这些新业务是驱动利润增长的关键，随之而来的是对业务承载网络的需求快速增长。数据和视频业务引发了传输容量的激增，对网络的性能也提出了苛刻的要求。而运营商头痛的地方主要是回传网络的成本太高。事实上，回传网络的成本投入很快就会和新业务增长带来的收益抵平，所以运营商必须寻找更具性价比的回传方案。

分组业务可以大大降低回传网络成本这一观点已被业界广泛接受。随着IP/Ethernet设备逐步达到运营级，移动基础网络也逐步向分组技术演进。然而，广泛部署的传统T1/E1接口和基础网络将会继续和新的面向分组的设备长期共存。可以服务于传统需求的混合传输设备具有巨大的市场需求，如面向电路的T1/E1、MLPPP和ATM/IMA，以及IP/Ethernet混合接口。

分组传输，特别是Ethernet，可以大幅降低移动回传网的每比特成本。然而，从BTS/Node-B接口的角度出发，回传方案必须满足一系列复杂要求以配合承载网的部署，包括：纯TDM （T1/E1和MLPPP）、ATM/IMA和IP/Ethernet。上联到移动电话交换局的可能是SDH/SONET、Ethernet，或者是捆绑的PDH链路。基于光网络的移动回传和承载网方案要确保运营商可以高效地服务于来自下一代移动业务的爆炸式增长的业务流。所选方案的关键特征是基于TDM或Ethernet回传网传输电路和分组混合业务的灵活性。随着时间的推移，越来越多的业务流将向纯分组化发展，现有网络必须能轻松地应对这种业务演进。

PTN设备可以应用到任何传统的TDM和Ethernet业务环境。而且混合光/分组传送网也不仅仅局限于移动运营商。事实上，它可以应用到所有提供混合业务的运营商。如图1所示，基于PTN可以构建混合传输模式。

以下几个因素加快了移动运营商积极构建他们自己的混合光/分组回传及承载网络：一是，业务量在各个无线站点已接近饱和，即使是之前很小的站点也是如此，扩容TDM进行回传的成本高于在室内建设回传网络。二是，无线接入设备，甚至终端用户设备都在逐步向分组技术演进。这种高端业务和BTS/Node-B设备上IP/Ethernet接口的结合创造了一个使用新的灵活的回传及承载网络进行管道传输的机会。

移动运营商一直都在寻求降低回传及承载成本的方案。业务和技术的发展使移动运营商能够从部署他们自己的混合光/分组回传及承载网络中获益。PTN设备的分组化特征符合这一要求，成为关键设备。

2 PTN设备在移动承载网中的现状和应用

目前，两大主流PTN技术（T-MPLS/MPLS-TP和PBB-TE）都处于进一步标准化和产业化的阶段。虽然PTN技术的标准化工作还未完成，但由于国内外移动运营商的无线回传市场需求迫切，目前业内已有一系列PTN产品相继面市：T-MPLS产品主要有上海贝尔1850TSS、华为OSN3900/1900、UT斯达康TN725/705、爱立信OMS2430/2450、烽火CiTRANS、中兴8905/6100等；PBB-TE产品主要有北电MERS8610/8606、诺西hiD6670/6650、华为Quidway CX600/380、烽火M8416E、中兴8905/6100等。

PTN设备可以提供在现有SDH/SONET网络或裸纤上承载高附加值的可盈利以太网业务的解决方案，同时具有和IP/MPLS核心网紧密结合，将业务扩展到全球范围的能力。这样的组网结构可以支持多种传送增值业务，例如MEF定义的E-LINE（VPWS）或E-LAN（与IETF定义的VPLS类似），使得运营商能够实现区分化业务提供，以极低的成本获得丰厚的回报。由PTN设备组建的移动承载网中，丰富的业务接口可以很好地实现3G网络的部署。

PTN设备可作为分组环交换机使用，配置为数据包的统计分插复用器，或传送、汇聚城域以太网业务的接入复用设备。来自客户侧汇聚到环中的数据或TDM 业务可以在任一终端节点下路，或是转接到IP/MPLS核心网中。二层（L2）交换技术与MPLS PWE3技术结合，提供了更完善的数据业务传递功能。

PTN设备主要功能包括：

● 以更加灵活的带宽分配方式传送、汇聚城域以太网分组数据业务，将多个边缘以太网端口中的业务汇聚到GbE上行链路中。

● 以更加灵活的带宽分配方式传送、汇聚TDM业务。

● 城域以太网业务的完全带宽统计复用，确保最大的带宽利用率。

● 成熟的流量管理机制，在客户和流的层面上控制业务量的传递。

PTN设备目前最典型的应用是作为TD网络接入的承载通道，也可基于PTN设备构建分组环网内嵌于SDH或SONET平台（也可以直接构建在裸光纤上），如图2所示。这种方式利用MPLS伪线技术支持多个数据业务统计共享、竞争复用传输资源的巨大带宽，在提高带宽利用率的同时仍能确保每个业务流量的QoS/SLA。这里"弹性"是通过分组环技术中的"环回"机制实现的，能够保证小于50ms的业务中断时间，从而提高整个业务的可用性和环网的生存性。

因此，在电信网分组化的趋势下，PTN设备的功能和应用模式适应了网络发展的需要，从图3可以更好地理解这种必然性。

目前，PTN主要包括T-MPLS/MPLS-TP及PBT两大主流技术标准，其中T-MPLS/MPLS-TP主要由ITU-T及IETF在进行相关的标准研究及制定，PBT主要由IEEE在进行相关的标准制定。部分设备厂商推出了PTN设备，但由于PTN的技术标准仍在制定中，目前部分厂商推出的PTN均部分地实现了PTN功能，随着技术标准的成熟与完善，设备功能也需要进一步进行增加及完善。

3 PTN设备在网络部署中的特点

3.1 充分发挥智能化功能

PTN设备的一大特点是具备一定的自动化功能和网络自适应能力，而像ASON这样的自适应网络技术的应用和推广一直受到运营商的质疑甚至封杀。在网络链路资源逐渐匮乏、网络路由拓扑无限复杂的情况下，我们是否该为ASON技术松绑，让基于智能化设备组建的网络具有更强的自适应能力，以提高整网效率？

目前国外厂商提供的PTN设备都具有自适应功能，在国外运营商网络部署时完全开启自动配置、自动选路等功能，在大量节省维护成本的同时，使网络资源的配置更加合理，自动选路、自动重路等功能的开启大大提高了网络利用率。

现阶段，移动运营商的城域承载网络升级和扩容的压力都比较大，原因是多方面的，但根本的原因还是网络规划和建设比较混乱，缺乏科学建设和管理。所以单纯增加新设备、采用新技术、铺设新管道可能都无法从根本上解决问题。而且新设备的增加会带来大量现网光纤的割接难问题，每条新线路、新站点的建设都付出了极大的代价。而工作量巨大只是一方面的问题，有些根本无法入手的改造工程才是更为棘手的问题。面对快速增长的用户数和IP化发展进程，移动承载网的压力非常大，已经成为整个移动通信网的薄弱环节。3G的进程越快，这个环节就越薄弱，承受的压力会随时使这里出现崩溃的情况。目前有比较好的技术来解决这一问题，比如PTN设备。在设备的升级和组网上，具有"网络融合"重要历史责任的PTN设备被业内广泛关注，希望可以解决网络的升级问题。

3.2 结合专用规划软件进行PTN网络部署

现在有多家设计和科研单位开发了比较完善和能够实用化的网络规划软件，结合规划软件进行旧网络的改造和新网络的部署，这将在网络扩容压力巨大的今天发挥实际效用。比如基于T-MPLS的分组传送网规划软件，提出了新型的分组标签交换模式，可模拟产生IP、TDM、以太网等多种实际业务，各种业务的分布参数能够通过外部属性进行设置调整。运营商的现实网络情况和数据可导入规划软件，模拟现实的网络拓扑和流量，为每年的网络改造和扩容提供可靠的分析手段和依据，提高运营商规划部门和规划院所的工作效率。

该软件在控制平面上实现了OSPF-TE-基于流量工程的路由计算和资源信息分发，能够完成RSVP-TE-建立和拆除LSP、为FEC分发标签、维护标签转发表等操作。在数据平面基于协议G. 8110.1、G.8112、G.8121进行数据转发。管理平面基于G.8131/Y.1382协议实现了分组传送网中最关注的OAM功能和APS功能，其应用如图4所示。

通过将实际数据加载到软件算法中，可以对网络的生存性、健壮性和适应性，以及传送网的分组传送效率，包括阻塞、丢包、延时等特性进行分析和考量。在软件的设计过程中，已经采用高性能FPGA节点模拟硬件实现，形成了非常真实的T-MPLS网络模型和节点互联，对分组传送网络的网络性能和传送效率进行了实际测试，可不断实现和验证提出的新机制。

4 结束语

面对快速增长的用户数和IP化发展进程，移动承载网的压力非常大，已经成为整个移动通信网的薄弱环节。PTN设备有望解决网络的升级问题。但要从根本上解决网络规划和设备部署的有效和优化问题，对新建网络的规划就要更科学，要走可持续发展的路线。现有的问题肯定是可以解决的，更重要的是更加智能化的网络设备与更加科学的规划部署工具的紧密配合。应实现技术、设备和观念的三重革新，防止出现技术新、设备新而管理观念旧的情况。

参考文献

1 Thomas S Afferton, Robert D Doverspike, Charles R Kalmanek et al. Packet-Aware Transport for Metro Networks. IEEE Communications,2004,42(3):120~127

2 张立新. IP系列之一业务发展推动移动承载网络的全面IP化. 数据通信, 2008.3

3 成少飞. 面向3G的移动承载网络的优化与演进. 通信产业报, 2007.8

4 张立新. 移动承载网络的IP化. 数据通信, 2006.6

5 面向IP架构的移动核心承载网建设. eNet硅谷动力, 2008.4

6 杨继军 杨壮. 新一代城域光传送技术. 北京邮电大学出版社, 2005