PTN在3G傳送網(wǎng)中的應用研究

1 PTN的技術特點

PTN（packettransportnetwork，分組傳送網(wǎng)）是指針對分組業(yè)務流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復用傳送的要求而設置的IP業(yè)務和底層光傳輸媒質(zhì)之間的一個層面。PTN以分組業(yè)務為核心并提供多種業(yè)務，同時具備高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、較高的可擴展性和安全性等。

目前，分組傳送標準主要有T-MPLS和PBT2個陣營。T-MPLS基于ITU-TG.805傳輸網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，主要改進包括通過消除IP控制層簡化MPLS，以及增加傳輸網(wǎng)絡需要的OAM和管理功能。PBT則源自IEEE802.1ah定義的PBB-TE（運營商骨干網(wǎng)橋接傳輸技術），它關閉傳統(tǒng)以太網(wǎng)的地址學習、地址廣播以及STP功能，以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)表完全由管理平面（將來的控制平面）進行控制；具有面向連接的特性，使得以太網(wǎng)業(yè)務具有連接性，以便實現(xiàn)保護倒換、OAM、QoS、流量工程等傳送網(wǎng)絡的功能。總體來說，目前主流PTN設備所實現(xiàn)的技術特點有：

·核心采用分組交換技術，同時集成了二層設備的統(tǒng)計復用、組播等技術，大大提升了帶寬利用率；

·采用二層面向連接的先進分組技術，可以基于LSP實現(xiàn)路徑和帶寬規(guī)劃、隧道監(jiān)控和保護等，從而實現(xiàn)流量工程和多業(yè)務的QoS傳送；

·提供多業(yè)務接口；

·采用同步以太網(wǎng)、IEEE1588v2、TOP技術實現(xiàn)時鐘傳送；

·采用SDH的環(huán)網(wǎng)保護技術實現(xiàn)網(wǎng)絡的電信級QoS；

·采用業(yè)務端到端監(jiān)控實現(xiàn)網(wǎng)絡的可運營、可管理。

從PTN的技術特點可以看出，PTN的高帶寬對TDM業(yè)務天然的支持能力，為tripleplay（多重播放）業(yè)務提供了完善的支持平臺，標準OMCI的定義以及電信級的管理平臺為其在接入網(wǎng)的大范圍應用提供了堅實的基礎。

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的飛速發(fā)展，對數(shù)據(jù)接入的可移動性要求不斷增強，支持高帶寬、可移動、無線數(shù)據(jù)接入的3G系統(tǒng)的部署已經(jīng)成為不可扭轉(zhuǎn)的趨勢。因此，有必要針對3G的發(fā)展，研究PTN在3G傳送平臺的應用，從而為實現(xiàn)PTN在整個傳送網(wǎng)絡中的大范圍覆蓋提供堅實的依據(jù)。

2 3G傳送網(wǎng)的需求

在3G發(fā)展過程中，IMT-2000定義的3種主流技術是WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，這3種技術的主要區(qū)別在空中接口部分，其余部分的網(wǎng)絡邏輯架構(gòu)基本一致。3G系統(tǒng)主要由無線接入網(wǎng)絡和核心網(wǎng)絡2大部分組成，如圖1所示。無線接入網(wǎng)絡主要包括基站和無線網(wǎng)絡控制器（RNC/BSC）兩類節(jié)點，負責提供終端設備和核心網(wǎng)絡的連接以及無線資源的管理和調(diào)配；核心網(wǎng)絡包括電路交換域（CS）和分組交換域（PS），分別用于處理電路交換業(yè)務和分組交換業(yè)務，主要由MSC、GMSC、SGSN、GGSN等設備組成。在目前的3G系統(tǒng)中，傳送平臺需要承載的業(yè)務主要包括以下2個部分。

·中心節(jié)點之間的業(yè)務。RNC/BSC與3G核心網(wǎng)絡設備通常都安裝在中心節(jié)點，中心節(jié)點之間的網(wǎng)絡資源比較豐富，并且業(yè)務已經(jīng)過相應的處理和收斂，一般只需提供透傳處理即可。

·基站到RNC/BSC之間的業(yè)務。該部分業(yè)務是3G傳送平臺的重點業(yè)務，從傳送網(wǎng)絡的接入層一直覆蓋到匯聚/核心層。目前，基站側(cè)的Iub接口一般為E1、FE，RNC/BSC側(cè)的Iub接口一般為STM-1、FE、GE。對于Iub的傳輸容量，按照目前各3G設備制造商的發(fā)展情況來看，對于室外的大型宏基站，一般為3個扇區(qū)、3～4個載頻的配置，每基站大概需配備3～8個E1或1～2個FE；對于室內(nèi)小型覆蓋系統(tǒng)，一般配置1～3個扇區(qū)、1個載頻，每基站大概需配備1～2個E1或1～2個FE；考慮HSDPA（highspeeddownlink package access，高速下行分組接入）的應用，下行數(shù)據(jù)速率將提高5倍左右，相對應，各基站需配備的傳輸接口容量也需增加5倍左右。而基站到RNC/BSC的業(yè)務類型比較豐富，需要保證各種等級業(yè)務類型的QoS。

此外，基站的時鐘同步也是需要重點關注的方面。3G系統(tǒng)有無線和網(wǎng)絡2種同步方式：無線同步主要是基于GPS實現(xiàn)無線基站間和移動終端的同步；網(wǎng)絡同步一般采用主從同步方式，時鐘參考來自GPS、MSC或PSTN的同步基準信號，用于移動傳輸設備和交換機的同步，要求接入網(wǎng)絡必須有高精準的同步信號提供給各基站作支撐。

綜上所述，3G傳送平臺的需求主要集中在Iub接口、業(yè)務QoS保證、傳輸容量、基站時鐘提供、網(wǎng)管平臺的實現(xiàn)等幾個方面，具體如下。

·Iub接口和業(yè)務QoS保證。能同時提供E1、STM-1和FE接入。對于E1、STM-1接入，需嚴格按照TDM業(yè)務進行傳送，保證其時延、抖動等性能指標；對于FE接入，需區(qū)分各種業(yè)務等級，并保證各種業(yè)務等級的QoS。

·傳輸容量。基站容量按片區(qū)覆蓋進行劃分，考慮每個接入片區(qū)覆蓋10～20個基站。如按15個基站計算，假設其中1/5的基站為宏基站，每個基站需要的帶寬為16～20Mbit/s；3/5的基站為中型基站，每個基站需要的帶寬為8～10Mbit/s；1/5的基站為微蜂窩站，每個基站需要的帶寬為4～5 Mbit/s。15個基站共需帶寬約200 Mbit/s。對于將來HSDPA的應用，這種典型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)屆時每接入片區(qū)下行速率將達到850～1 000 Mbit/s。

·基站時鐘提供。3G傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，對時鐘同步的要求很高。

·網(wǎng)管平臺的實現(xiàn)。由于基站機房往往無人值守，因此要求傳送設備提供各種網(wǎng)管通道和環(huán)境監(jiān)控功能，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡設備的可運營、可管理。

3 PTN在3G傳送網(wǎng)中的應用

根據(jù)前面對PTN技術特點的闡述，可以看出以分組為核心的PTN具有很多天然的技術優(yōu)勢，面對移動運營商即將部署的3G網(wǎng)絡，PTN在移動傳送網(wǎng)中完全可以找到合理、準確的定位。3.1PTN對3G傳送網(wǎng)的適應性

針對3G傳送網(wǎng)對業(yè)務傳送的各種需求，PTN對3G業(yè)務傳送的適應性是由其系統(tǒng)特性和技術體制決定的。

3.1.1業(yè)務接口和容量的提供

PTN設備目前能提供3G系統(tǒng)基站和核心設備所需的各種業(yè)務接口，如E1、FE、GE等，在業(yè)務接口方面完全滿足3G接入平臺的需求。

在容量方面，目前PTN設備采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，一般環(huán)上帶寬為GE/10GE，大大突破了傳統(tǒng)SDH接入環(huán)155/622Mbit/s帶寬的限制，完全可以滿足3G系統(tǒng)現(xiàn)在以及將來HSDPA應用的帶寬需求。

3.1.2各種業(yè)務的傳送

（1）E1業(yè)務的傳送

對于3G基站目前廣泛應用的E1接口，其時延、抖動等性能指標要求滿足G.703的相應規(guī)定。PTN系統(tǒng)目前一般采用PWE3封裝的方式來承載3G的E1業(yè)務，TDMPWE3支持非結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化兩種模式，其封裝支持MPLS格式。

（2）FE/GE業(yè)務的傳送

隨著3G系統(tǒng)的發(fā)展，3G將越來越廣泛地采用IP方式來承載業(yè)務，在接口方面，則表現(xiàn)為采用FE/GE接口進行業(yè)務的傳送。

在3G發(fā)展進程中，帶寬的擴展主要集中在用戶數(shù)據(jù)業(yè)務，數(shù)據(jù)業(yè)務的發(fā)展與經(jīng)濟、服務內(nèi)容、用戶的消費觀念等息息相關，業(yè)務需求不確定性較大，PTN單環(huán)的帶寬可達到GE/10GE，并可隨時動態(tài)地對各種數(shù)據(jù)業(yè)務進行帶寬調(diào)整，完全可以滿足3G數(shù)據(jù)業(yè)務動態(tài)發(fā)展的需求。

3G時代的業(yè)務將更加豐富多彩，語音、視頻、數(shù)據(jù)、組播業(yè)務等各種不同QoS需求的業(yè)務將在同一張網(wǎng)絡中進行傳送。相比傳統(tǒng)的傳送設備，PTN系統(tǒng)具備完善的業(yè)務類型識別手段和QoS靈活調(diào)度機制，可保證不同等級業(yè)務的服務質(zhì)量。

（3）時鐘同步的提供

PTN系統(tǒng)目前普遍采用的時鐘同步技術方案有3種：基于物理層的同步以太網(wǎng)技術、基于分組包的TOP技術和IEEE1588v2技術。其中同步以太網(wǎng)技術和TOP技術都只能支持頻率信號的傳送，不支持時間信號的傳送；IEEE1588v2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。利用這些技術，PTN可以實現(xiàn)高質(zhì)量的網(wǎng)絡同步，也可以解決3G基站回傳中非常重要的時鐘同步問題。
3.1.3OAM和保護倒換

基于T-MPLS的PTN具有強大的OAM功能和性能監(jiān)控能力，基于PBB的PTN則借助EthernetOAM來實現(xiàn)OAM管理。因此，采用PTN組建3G傳送網(wǎng)可以實現(xiàn)網(wǎng)絡的電信級OAM能力。同時，PTN借鑒了SDH的環(huán)網(wǎng)和線性保護，可以保證50ms的業(yè)務保護倒換時間，使3G業(yè)務的傳送更加高效、安全。

3.2PTN在3G傳送網(wǎng)中的應用策略

就業(yè)務接口而言，3G網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)業(yè)務的比例將越來越高，需要的鏈路資源越來越多、越來越靈活，PTN可以提供E1和FE/GE數(shù)據(jù)接口。

就業(yè)務帶寬而言，PTN目前環(huán)網(wǎng)帶寬一般為GE/10GE，為3G新業(yè)務的開展奠定了一個優(yōu)質(zhì)的帶寬基礎。對于將來3G系統(tǒng)中HSDPA的應用，可以方便地進行業(yè)務的升級和網(wǎng)絡的擴容。

就業(yè)務QoS保證而言，PTN的高帶寬是由多用戶共享，并提供資源預留、優(yōu)先級、QoS保證，帶寬可管理、可靈活分配，非常適合提供運營商級的服務。

就網(wǎng)絡管理而言，采用PTN作為統(tǒng)一的業(yè)務承載平臺，使得用一套管理系統(tǒng)對整個接入網(wǎng)絡進行管理成為可能。

PTN與3G傳送平臺的典型組網(wǎng)如圖2所示，PTN應用于寬帶接入網(wǎng)，在提供各種基站業(yè)務傳輸?shù)耐瑫r，提供基站所在區(qū)域的各種寬帶業(yè)務接入，一網(wǎng)多用，將有利于寬帶接入網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃和管理，并且有利于在接入平臺上提供各種高帶寬的新型業(yè)務，為電信運營商帶來新的利潤增長點。

當然，PTN的相關技術和標準尚不完善，目前暫不具備大規(guī)模商用的條件，但是PTN集合了分組和SDH的優(yōu)點，能夠真正實現(xiàn)綜合業(yè)務的接入，能夠?qū)崿F(xiàn)電信級的保護和OAM管理。從中長期來看，PTN不僅具備在3G傳送平臺上廣泛應用的先天條件，而且能在整個城域網(wǎng)得到大范圍的應用。