PTN技術承載3G基站回傳

圖1 GSM/UMTS主要網(wǎng)絡功能單元和架構(gòu)示意圖

目前RAN接口的承載主要基于SDH，3GPPR4引入了ATM承載模式，但是隨著IP技術的發(fā)展，它已逐步成為未來RAN接口承載的方向。雖然3GPP在R5階段才提出了IPRAN，但是由于目前IP化的進程發(fā)展迅速，GSM和3GR4RAN的IP化已經(jīng)提前，商用已經(jīng)開始出現(xiàn)。RAN網(wǎng)絡的IP化使得承載和傳送層面面臨業(yè)務類型由TDM為主向以IP/ETH分組為主轉(zhuǎn)變、業(yè)務接口由E1向FE變化、業(yè)務粒度由2Mbit/s向10Mbit/s至100Mbit/s發(fā)展等挑戰(zhàn)。IP化的業(yè)務呈現(xiàn)出帶寬突發(fā)性、很高的峰均值比等特點，傳統(tǒng)基于電路交換的MSTP傳送網(wǎng)以剛性管道為特點，不能很好地滿足這些分組業(yè)務的傳送需求，MSTP的分組處理或IP化程度不夠徹底，其IP化主要體現(xiàn)在業(yè)務接口IP化，內(nèi)核卻仍然是電路交換。這就使得MSTP在承載IP分組業(yè)務時效率較低，并且無法適應以大量數(shù)據(jù)業(yè)務為主的3G和全業(yè)務時代的需要。隨著TDM業(yè)務的相對萎縮及全IP環(huán)境的逐漸成熟，傳送設備需要由現(xiàn)有“以TDM電路交換為內(nèi)核”向“以IP分組交換為內(nèi)核”演進。目前，業(yè)界提出的分組傳送網(wǎng)絡（PTN）可以很好地解決移動網(wǎng)絡由2G向3G演進背景下，由TDM業(yè)務向IP業(yè)務的逐步過渡，滿足2G/3G基站回傳業(yè)務的統(tǒng)一接入和傳送，被認為是下一代城域傳送網(wǎng)的一個重要發(fā)展方向。

PTN技術特性

分組傳送網(wǎng)在垂直網(wǎng)絡協(xié)議中位于一層的物理層和三層的IP層之間，能夠?qū)Ψ纸M業(yè)務提供高效統(tǒng)計復用傳送，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)支持分層分域，具有良好的可擴展性，可以提供可靠的網(wǎng)絡保護及OAM管理功能，具備完善的QoS功能，兼容傳統(tǒng)TDM、ATM、FR等業(yè)務的綜合傳送網(wǎng)技術，支持分組的時間及時鐘同步，分組傳送網(wǎng)需要具備多種功能來實現(xiàn)上述業(yè)務的傳送，這其中既有繼承的原來SDH傳送網(wǎng)的功能需求，也有針對分組業(yè)務提出的新的功能需求。目前，T-MPLS/MPLS-TP和PBT（PBB-TE）技術是分組傳送網(wǎng)的代表技術，可以較好地滿足分組傳送網(wǎng)的功能要求。T-MPLS/MPLS-TP和PBT的技術功能特性主要有6個方面。

多業(yè)務承載特性

MPLS-TP采用PWE3的電路仿真技術來適配所有類型的客戶業(yè)務，包括以太網(wǎng)、TDM和ATM等，采用VPWS支持以太網(wǎng)專線業(yè)務（包括EP-Line和EVP-Line），采用VPLS支持以太網(wǎng)專網(wǎng)業(yè)務（包括EP-LAN和EVP-LAN）；而PBB-TE目前主要支持以太網(wǎng)專線業(yè)務，采用PBB技術來支持以太網(wǎng)專網(wǎng)業(yè)務；對于TDM和ATM等業(yè)務，PBB-TE也可采用PW來承載，基于以太網(wǎng)的電路仿真技術還在開發(fā)中。目前，兩種PTN技術對E-Tree業(yè)務的實現(xiàn)機制還有待完善。

網(wǎng)絡可擴展性

T-MPLS繼承了傳送網(wǎng)的分層和分域架構(gòu)，支持TMC（PW）、TMP（LSP）和TMS（段層，可選）三層，不同域之間通過NNI接口互連，PW的20bit標簽支持的業(yè)務數(shù)量多達104萬（220－17），MPLS-TP的分層架構(gòu)尚未確定，但至少有LSP和PW兩層；PBB-TE是基于PBB的分層網(wǎng)絡架構(gòu)，支持用戶業(yè)務和運營商網(wǎng)絡的安全隔離，用于標識業(yè)務的I-SID為24bit，多達1677萬（224－1）。PTN的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)都是基于標簽進行，但兩者采用的標簽和轉(zhuǎn)發(fā)機制有所區(qū)別。

保護功能

在MPLS-TP保護方面，ITU-T的T-MPLS支持1＋1和1：1線性保護（G.8131）以及Wrapping和Steering環(huán)網(wǎng)保護（G.8132），IETF傾向于采用MPLS的FRR完成1：N線性和環(huán)網(wǎng)保護。目前IETF和ITU-T的JWT專家正在討論MPLS-TP的環(huán)網(wǎng)保護需求，而目前PBB-TE支持1：1線性保護，由于其標簽全局性帶來的限制，不支持子網(wǎng)保護和基于連接的環(huán)網(wǎng)保護，可采用G.8032的以太環(huán)網(wǎng)保護。

OAM功能

PTN的OAM主要包括故障管理（故障檢測、定位和通告）和性能管理功能。PPB-TE的OAM是基于IEEE802.1ag的連接故障管理（CFM）或Y.1731的以太網(wǎng)OAM機制。T-MPLS的OAM是基于G.8114，與Y.1731的OAM消息功能非常相似，不同之處是T-MPLS的OAM支持分層：TMP/TMC/TMS（可選）。標準制定組織正在討論MPLS-TP的OAM，修改了OAM報文格式，引入ACH來實現(xiàn)與PWVCCV兼容，PW的CC可能會利用VCCV-BFD實現(xiàn)，同時引入CV、AIS、APS等OAM功能。

QoS功能

PTN的QoS主要包括流分類、流量管理、優(yōu)先級標記、流量整形、隊列調(diào)度和擁塞控制等。MPLS-TP主要采用E-LSP方式，即利用EXP字段的3bit作為優(yōu)先級標記，支持8個優(yōu)先級；MPLS-TP的QoS通常分為3層：客戶層、PW層和LSP層，可基于每層進行流量管理和調(diào)度。PBB-TE主要采用B-VLAN的VLANPRI（3bit）作為優(yōu)先級標記，支持8個優(yōu)先級；PBB-TE的QoS可分為客戶層、業(yè)務層（I-SID）和隧道層（Trunk）。

時鐘特性

在PTN中，對于同步的需求主要體現(xiàn)在兩個方面：其一，承載TDM業(yè)務以及與PSTN網(wǎng)絡進行互通，要求分組傳送網(wǎng)在TDM業(yè)務入口和出口提供同步功能，實現(xiàn)業(yè)務時鐘的恢復；其二，實現(xiàn)對時間和頻率同步信號的傳送，滿足承載2G/3G基站業(yè)務對高精度的時間同步需求。分組傳送網(wǎng)的時鐘和同步實現(xiàn)技術主要有兩種，IEEE1588協(xié)議和同步以太網(wǎng)技術。同步以太網(wǎng)只能支持頻率信號的傳送，不支持時間信號的傳送。支持同步以太網(wǎng)的時鐘稱之為EEC，其時鐘性能和功能需滿足ITU-TG.8262的要求。IEEE1588技術采用主從時鐘方案，對時間進行編碼傳送，時戳的產(chǎn)生由靠近物理層的協(xié)議層完成，利用網(wǎng)絡鏈路的對稱性和延時測量技術，實現(xiàn)主從時鐘的頻率、相位和絕對時間的同步。

圖2 PTN技術引入的階段示意圖

PTN技術發(fā)展現(xiàn)狀

T-MPLS技術標準最初由ITU-T于2005年5月開始開發(fā)，到2007年底已發(fā)布和制定了T-MPLS框架G.8110.1、T-MPLS網(wǎng)絡接口G.8112、T-MPLS設備功能G.8121、T-MPLS線性保護G.8131和環(huán)網(wǎng)保護G.8132、T-MPLSOAMG.8114等系列標準。2008年2月，ITU-T和IETF成立聯(lián)合工作組（JWT）來共同討論T-MPLS和MPLS標準的融合問題，擴展現(xiàn)有MPLS技術為MPLS-TP。今后由IETF和ITU-T的JWT共同開發(fā)MPLS-TP標準，并保證T-MPLS標準與MPLS-TP一致。

PBB-TE技術由IEEE的802.1Qay任務組負責開發(fā)，是在IEEE802.1ah規(guī)范的PBB（運營商骨干橋接，即MACinMAC技術）基礎上發(fā)展而來，增加了業(yè)務的流量工程和1：1的50ms快速保護等面向連接的傳送特性。IEEE802.1Qay任務組的目標是在2009年第2季度進行IEEE802贊助者投票，預計在2009年第4季度成為IEEE標準。

雖然PTN技術的標準化工作還未完成，但由于國內(nèi)外移動運營商的無線回傳市場需求迫切，目前業(yè)內(nèi)已有一系列分別基于T-MPLS和PBT的PTN產(chǎn)品相繼面世，但目前都不夠成熟，部分廠商設備進入試驗網(wǎng)測試階段，部分基于PBT的技術設備被應用為電信級以太網(wǎng)。

PTN技術引入策略

PTN技術是IP/MPLS、以太網(wǎng)和傳送網(wǎng)三種技術相結(jié)合的產(chǎn)物，具有面向連接和電信級可靠性的特征，適用于承載電信運營商的無線基站回傳網(wǎng)絡、以太網(wǎng)專線、L2VPN等高品質(zhì)數(shù)據(jù)業(yè)務?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務的寬帶接入是盡力而為的，而基站業(yè)務的電信級傳送對時延、抖動和丟包率都有嚴格的要求，因此它們在業(yè)務特性和網(wǎng)絡功能方面存在著本質(zhì)差異，直接導致基站回傳與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務接入在質(zhì)量保證和網(wǎng)絡性能方面相去甚遠，很難統(tǒng)一承載。雖然城域網(wǎng)內(nèi)業(yè)務將全部面向分組的IP化發(fā)展，但在現(xiàn)網(wǎng)中引入PTN技術后，城域網(wǎng)在長期內(nèi)將仍然呈現(xiàn)出多網(wǎng)并存局面，寬帶業(yè)務及普通集團客戶寬帶接入將主要由寬帶接入網(wǎng)及IP城域網(wǎng)進行承載，而無線基站回傳、以太網(wǎng)專線等對可靠性及網(wǎng)絡安全要求較高的業(yè)務將由新建的分組傳送網(wǎng)（PTN）進行承載。

由于PTN標準及產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，雖然有部分廠商已經(jīng)推出相關產(chǎn)品，但目前國內(nèi)商用案例較少，部分設備進入試驗網(wǎng)測試階段。此外，國內(nèi)各大運營商3G網(wǎng)絡建設已經(jīng)開始，目前3G基站接口主要為ATMIMA格式，尚未引入IP化接口，所以各運營商在傳輸承載技術選擇方面仍然以MSTP為主。PTN技術的規(guī)模商用主要受以上兩個條件約束，預計PTN技術將先于基站IP化達到成熟商用水平，但其規(guī)模商用將與基站實施IP化相輔相成。待PTN技術成熟以后，2G/3G基站接入承載網(wǎng)將停止MSTP網(wǎng)絡建設，轉(zhuǎn)而逐步引入PTN技術。雖然PTN技術具有多業(yè)務適應性，但引入過程中也需要充分考慮保護現(xiàn)網(wǎng)投資，平穩(wěn)過渡，平滑演進，因為現(xiàn)網(wǎng)中針對3G基站的MSTP承載網(wǎng)絡建設時間不長。傳送網(wǎng)技術過渡期間，基站業(yè)務承載的基本原則是：對于E1、ATMIMA接口基站盡量采用已有的MSTP網(wǎng)絡進行承載，對于IP化接口基站采用PTN網(wǎng)絡進行承載，因為MSTP即將退網(wǎng)，繼續(xù)擴容數(shù)據(jù)板卡意義不大，同樣，對于PTN網(wǎng)絡，將來面向的業(yè)務以分組業(yè)務為主，也要盡量避免配置E1、ATM等支路板及處理板。PTN技術的引入將是一個逐步實施的過程，首先將在匯聚層引入，然后逐步向匯聚及接入進行滲透，概括起來可以分為3個階段來進行。

階段一：首先在匯聚層進行PTN網(wǎng)絡的搭建，城域傳送網(wǎng)在匯聚及接入層呈現(xiàn)出PTN及MSTP兩網(wǎng)并存局面，新增基站利用PTN網(wǎng)絡承載，原有基站利用MSTP網(wǎng)絡承載。
階段二：PTN技術在匯聚層實現(xiàn)對MSTP技術的替代，接入層仍保留部分MSTP設備，各種類型的基站在接入層接入后，都統(tǒng)一通過PTN匯聚層實現(xiàn)到RNC的匯聚回傳。

階段三：PTN技術在匯聚接入實現(xiàn)對MSTP的完全替代，3G基站回傳全程全網(wǎng)為PTN設備，退網(wǎng)的MSTP設備可利舊組建集團大客戶專線網(wǎng)絡。