城域傳輸網中PTN的組網模式和引入策略

邊春雨，謝金龍

（1．山西信息規(guī)劃設計院有限公司 太原 030012；

2.中國聯(lián)通北京市分公司網絡分析調度中心 北京 100029）

城域傳輸網中PTN的組網模式和引入策略

邊春雨1，謝金龍2

（1．山西信息規(guī)劃設計院有限公司 太原 030012；

2.中國聯(lián)通北京市分公司網絡分析調度中心 北京 100029）

對分組傳送網（PTN）技術在城域傳輸網中的技術定位、組網模式和引入策略進行了分析。技術定位方面，PTN適合應用在城域傳輸網的匯聚層、接入層；組網模式方面，大中型城域傳輸網適合采用PTN與ASON/WDM/OTN聯(lián)合組網模式，對于小型城域傳輸網初期也可以考慮采用PTN完全獨立組網模式；引入策略方面，應采用新老網絡共存和逐步替換的方式以最大限度地保護現(xiàn)有投資。

分組傳送網；技術定位；組網模式；引入策略

1 引言

2008年電信重組以及3G牌照發(fā)放后，電信企業(yè)全面步入了IP化、移動化、寬帶化、融合化的全業(yè)務運營時代，新的運營方式必然要求接入、承載網絡具備更高的帶寬、更清晰的網絡結構及多業(yè)務承載能力，同時需要確保業(yè)務配置更加靈活便捷、業(yè)務傳遞更加高效可靠，實現(xiàn)業(yè)務的精細化運營。為適應全業(yè)務運營需要，傳輸網絡將從基于TDM的網絡向基于IP的網絡發(fā)展，網絡節(jié)點將向大容量、多功能、分組化方向發(fā)展，承載將從單一的業(yè)務承載向多業(yè)務承載方向發(fā)展，同時網絡能實現(xiàn)更加智能、靈活、高效的電路調度和疏導，保證穩(wěn)定的傳輸質量。

分組傳送網（PTN）技術是業(yè)界公認的現(xiàn)階段理想的全業(yè)務統(tǒng)一IP化承載技術之一，不僅能較好地承載電信級以太網業(yè)務，而且兼顧了傳統(tǒng)TDM業(yè)務，尤其是在3G基站、大客戶專線等高品質業(yè)務承載領域，具有面向連接的多業(yè)務承載、50 ms的網絡保護、完善的OAM管理機制以及全面的QoS保障等核心技術優(yōu)勢。隨著PTN標準化的進一步完善，產業(yè)鏈的進一步發(fā)展，其技術與成本優(yōu)勢將更加明顯，它將逐步發(fā)展成為高QoS業(yè)務的綜合承載平臺，并與IP/MPLS技術深度結合，推動全網融合。

2 PTN技術定位

在城域傳輸網這個業(yè)務需求最復雜、技術碰撞最激烈、新技術不斷涌現(xiàn)的區(qū)域，任何先進技術的引入不是一蹴而就的。下面通過PTN與其他技術在技術層面和網絡層面的比較分析，來確定PTN技術定位的問題。

（1）技術層面

與SDH/MSTP技術相比：基于電路交換的SDH/MSTP網絡是通過剛性的分配機制和用戶接口的IP化來保障以TDM業(yè)務為主、以太網數(shù)據(jù)業(yè)務為輔的高質量、安全的傳輸，因此其帶寬利用率較低。內核IP化的PTN技術，具備強大的帶寬統(tǒng)計復用能力，在面對突發(fā)性強、流量不確定的業(yè)務沖擊時更具生命力，但是相比MSTP網絡，PTN的劣勢在于TDM業(yè)務的接入，PTN也可以通過仿真支持TDM業(yè)務，但接入能力有限，只能作為TDM業(yè)務承載的補充手段，所以用于承載高QoS需求的IP化業(yè)務才能真正體現(xiàn)和發(fā)揮PTN的優(yōu)勢。

與WDM/OTN技術相比：WDM/OTN技術注重于解決2.5 Gbit/s/10 Gbit/s甚至40 Gbit/s的IP大顆粒業(yè)務電路的超長距離、超大帶寬傳輸問題，這是PTN難以達到的，但是WDM/OTN的帶寬分配也是剛性的，帶寬利用率不高。因此，PTN的優(yōu)勢體現(xiàn)在小顆粒IP業(yè)務的靈活接入、業(yè)務的匯聚收斂上，而并不擅長傳送大量的點到點大顆粒業(yè)務，但在業(yè)務量較少時，PTN也可應用于IP業(yè)務在核心層的匯聚和調度。

（2）網絡層面

面對城域傳輸網匯聚層、接入層大量的IP化業(yè)務需求，采用SDH/MSTP或者傳統(tǒng)以太網都無法同時兼顧傳輸效率和傳輸質量的問題，PTN設備IP化的內核可以有效完成大量小顆粒業(yè)務的收斂和傳輸，非常適用于匯聚層、接入層IP化業(yè)務量大、突發(fā)性強的特點。同時PTN繼承了傳輸設備的強大保護能力和豐富的OAM，為業(yè)務提供了電信級的保護和監(jiān)控管理。

在城域傳輸網核心層，以各專業(yè)網元間互聯(lián)的大顆粒數(shù)據(jù)業(yè)務點到點的傳送為主，由于此類業(yè)務不再需要進一步的收斂，因此PTN技術不適合在核心層及以上應用，而WDM/OTN是理想的解決技術。PTN技術的引入，將主要借助于它在業(yè)務接入的靈活性、二層收斂、統(tǒng)計復用的優(yōu)勢，聚焦于解決城域傳輸網匯聚層、接入層，用于解決業(yè)務的接入、匯聚以及傳送問題。

綜合以上分析，PTN技術適合應用在城域傳輸網的匯聚層、接入層，在IP業(yè)務總量較少時，PTN也可用于IP業(yè)務在核心層的匯聚和調度，而WDM/OTN技術將是未來核心層大顆粒業(yè)務電路的主要承載技術。

3 PTN組網模式

3.1 PTN典型組網模式

在現(xiàn)網SDH/MSTP網絡基礎上，PTN設備的組網總體上可以分為PTN完全獨立組網、SDH/MSTP升級PTN雙平面組網、PTN與SDH/MSTP混合組網和 PTN與ASON/WDM/OTN聯(lián)合組網4種模式。

模式一：PTN完全獨立組網

PTN完全獨立組網模式（如圖1所示）是指從接入層、匯聚層至核心層全部采用PTN設備，新建分組傳送平面，其中接入層采用GE速率組環(huán)，匯聚層和核心層采用10GE速率組環(huán)，和現(xiàn)有的SDH/MSTP設備長期共存、單獨規(guī)劃，共同維護。

該模式的網絡結構和目前的SDH/MSTP網絡相似，具有組網清晰、維護便利等優(yōu)勢，建網初期需要部署核心層和匯聚層，建網成本較高，組網工作量大，但中后期隨著PTN采購成本的降低、組網規(guī)模的擴大，相應成本會大幅度降低。

采用該模式應在3G基站尚未完全IP化前，對于新建3G站址可由PTN網絡同時承載3G語音TDM電路和數(shù)據(jù)IP電路，對于現(xiàn)有3G站址可由PTN網絡僅負責承載3G數(shù)據(jù)IP電路，由現(xiàn)有SDH/MSTP承載3G語音TDM電路，以保護現(xiàn)有SDH/MSTP投資。但隨著IP數(shù)據(jù)業(yè)務量的加大，核心層PTN的10GE帶寬必將成為業(yè)務發(fā)展的瓶頸，需要WDM/OTN等大顆粒傳送技術來解決。

模式二：SDH/MSTP升級PTN雙平面組網

SDH/MSTP升級PTN雙平面組網模式 （如圖2所示）是指將現(xiàn)有接入層、匯聚層至核心層的SDH/MSTP的設備通過更換交叉板平滑升級到實現(xiàn)TDM和IP交換，同設備和同路由組建PTN環(huán)網，形成雙平面，其中現(xiàn)有155 M/622 M/2.5 Gbit/s的SDH/MSTP環(huán)網升級為GE的PTN環(huán)網，現(xiàn)有10 Gbit/s的SDH/MSTP環(huán)網升級為10GE的PTN環(huán)網。

該模式完全在現(xiàn)有SDH/MSTP網絡上升級，具有組網簡單、工程量小的優(yōu)勢，在建設網初期，如果有業(yè)務需求的整個SDH/MSTP環(huán)網都進行升級，會造成建網成本非常高，如果是插花式升級，雖然節(jié)省投資，但會造成組網混亂；中遠期看，相對于PTN完全獨立組網模式更節(jié)省投資。這兩種模式必然都存在對現(xiàn)網業(yè)務造成影響的風險以及只能是現(xiàn)網SDH/MSTP設備提供商進行組網的局限性，同時還存在個別廠家和個別設備不支持SDH/MSTP升級PTN雙平面組網模式的問題。由于PTN和SDH/MSTP采用不同的技術機制，在采用該模式組網前應特別關注現(xiàn)網SDH/MSTP設備可升級性，升級后對現(xiàn)網的影響性，升級對槽位的影響，插花式升級還是全環(huán)升級等。

采用該模式應在3G基站尚未完全IP化前，對于新建3G站址可由PTN網絡同時承載3G語音TDM電路和數(shù)據(jù)IP電路，對于現(xiàn)有3G站址可由PTN網絡僅負責承載3G數(shù)據(jù)IP電路，由現(xiàn)有SDH/MSTP承載3G語音TDM電路，以保護現(xiàn)有SDH/MSTP投資。但隨著IP數(shù)據(jù)業(yè)務量的加大，核心層PTN的10GE帶寬必將成為業(yè)務發(fā)展的瓶頸，需要WDM/OTN等大顆粒傳送技術來解決。

模式三：PTN與SDH/MSTP混合組網

PTN與SDH/MSTP混合組網是指在現(xiàn)有SDH/MSTP網絡基礎上，從有業(yè)務需求的接入點發(fā)起，通過SDH/MSTP設備升級改造為PTN設備或者直接替換為PTN設備，并與現(xiàn)有SDH/MSTP設備進行混合組網，向全PTN組網演進的模式。該模式的主要特點是從接入層自下往上逐步進行PTN設備的部署，通過接入層、匯聚層逐步地IP化匯聚收斂減輕上層SDH/MSTP承載IP業(yè)務的資源壓力，可最大限度地保護現(xiàn)有SDH/MSTP投資。

由于只是在有需求的區(qū)域和層面進行PTN的部署，建設成本較低，組網工作量較小，但同時也會帶來PTN網絡管理和業(yè)務端到端配置上的一些問題，維護難度和成本加大。

根據(jù)IP業(yè)務需求和發(fā)展，PTN設備的引入深度又可以分為以下3個階段。

階段一：現(xiàn)有SDH/MSTP接入節(jié)點出現(xiàn)大IP化業(yè)務量的需求，現(xiàn)有接入層、匯聚層或者核心層無法進行承載時，組建相應GE PTN接入層環(huán)進行IP化業(yè)務收斂和匯聚后，再通過現(xiàn)有匯聚層及以上的現(xiàn)有SDH/MSTP進行傳送，如圖3所示。

階段二：隨著接入層GE PTN環(huán)數(shù)量增加，部分SDH/MSTP匯聚層能力無法滿足承載需求后，組建相應10GE PTN匯聚環(huán)進行IP化業(yè)務收斂和匯聚后，再通過核心層的現(xiàn)有SDH/MSTP進行傳送，如圖4所示。

階段三：在網絡發(fā)展遠期，最終形成接入層、匯聚層、核心層全PTN組網架構，如圖5所示。

模式四：PTN與ASON/WDM/OTN聯(lián)合組網

PTN與ASON/WDM/OTN聯(lián)合組網模式（如圖6所示）是指：匯聚層和匯聚層以下采用PTN完全獨立組網，核心層則利用ASON系統(tǒng)將匯聚層上聯(lián)的TDM業(yè)務調度到落地機房，WDM/OTN將匯聚層上聯(lián)的IP業(yè)務調度到落地機房的組網模式。

該模式相對于其他模式主要是解決PTN的10GE帶寬在核心層應用的瓶頸問題，通過WDM/OTN解決已經經過PTN接入、匯聚層收斂過的大顆粒IP業(yè)務的傳送問題，同時充分利用現(xiàn)有核心層ASON系統(tǒng)解決TDM業(yè)務調度在核心層的調度。

采用該模式需要在核心層部署WDM/OTN系統(tǒng)進行大顆粒IP業(yè)務電路調度，對于ASON系統(tǒng)則可以充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)，保護已有投資。

3.2 PTN組網模式分析

PTN完全獨立組網模式的優(yōu)點主要是組網結構清晰，有利于業(yè)務的開通和維護，但初期投入較大；SDH/MSTP升級PTN雙平面組網模式的優(yōu)點主要是組網簡單，工程量小，能充分利用現(xiàn)有SDH/MSTP資源，但存在著升級對現(xiàn)網業(yè)務造成影響的風險等問題；PTN與SDH/MSTP混合組網模式的優(yōu)點主要是在現(xiàn)有SDH/MSTP網絡還具有一定冗余的情況下，在網絡建設初期更有利于節(jié)省投資，但也存在中后期大規(guī)模的業(yè)務頻繁割接，同時不利于網絡的維護和業(yè)務管理；而PTN與ASON/WDM/OTN聯(lián)合組網模式更適用于規(guī)模較大、核心節(jié)點較多的大中型城域傳輸網。

綜合以上分析，為了使網絡結構更加清晰，避免今后業(yè)務的頻繁割接和對現(xiàn)網業(yè)務造成大的影響，大、中型城域傳輸網適合采用PTN與ASON/WDM/OTN聯(lián)合組網模式，對于小型城域傳輸網初期也可以考慮采用PTN完全獨立組網模式。

4 PTN引入策略

未來采用全業(yè)務統(tǒng)一IP化承載是大勢所趨，而具體采用哪種技術或平臺還在不斷演進和發(fā)展中，并沒有最終的定論，PTN只是現(xiàn)階段理想的全業(yè)務統(tǒng)一IP化承載技術之一。PTN要在城域傳輸網上取得成功應用，除了滿足電信級IP網絡要求的擴展性、業(yè)務保護、QoS保障、TDM支持和業(yè)務管理功能之外，引入成本將成為至關重要的因素。雖然IP將會逐漸成為主流的業(yè)務顆粒，但TDM業(yè)務顆粒在減少的同時并不會完全消失，保證已有TDM業(yè)務的穩(wěn)定傳送是3G及全業(yè)務網絡演進的基礎。

綜合考慮業(yè)務需求和技術成本以及PTN技術標準化情況，城域傳輸網中引入PTN的策略如下。

（1）大規(guī)模引入PTN之前，首先進行小范圍的實驗，以了解設備性能，摸索組網和維護模式，待PTN標準化成熟后，再進行規(guī)模組網。測試主要內容包括：傳輸性能指標測試 （驗證以太網業(yè)務和TDM業(yè)務的綜合承載能力，測試E1電路仿真業(yè)務的誤碼率和時延，以太網業(yè)務的丟包率和時延等）；保護能力和QoS測試（端到端的業(yè)務保護倒換測試，驗證50 ms保護倒換能力以及保護倒換時的業(yè)務優(yōu)先級調度能力）；OAM網管測試（驗證端到端的業(yè)務配置、業(yè)務管理、故障檢測、故障定位和性能監(jiān)測等能力）；同步測試（驗證網絡的頻率同步和時間同步性能）。

（2）采用新、老網絡共存和逐步替換的方式完成網絡演進，避免用PTN規(guī)模替換現(xiàn)有SDH/MSTP網絡，TDM業(yè)務還將在長時間存在，現(xiàn)有的SDH/MSTP網絡仍有較高的利用價值，同時PTN應率先在IP業(yè)務量大而現(xiàn)有SDH/MSTP無法滿足承載需求的區(qū)域進行部署。

（3）在3G基站尚未完全IP化前，對于新建3G站址可由PTN網絡同時在接入層、匯聚層承載3G語音TDM電路和數(shù)據(jù)IP電路，由ASON負責PTN所承載語音TDM電路的核心層調度，由WDM/OTN負責PTN所承載數(shù)據(jù)IP電路的核心層調度；對于現(xiàn)有3G站址可由PTN網絡僅負責承載3G數(shù)據(jù)IP電路，由現(xiàn)有SDH/MSTP承載3G語音TDM電路，以保護現(xiàn)有SDH/MSTP投資。

5 結束語

在城域傳輸網向全業(yè)務統(tǒng)一IP化承載進行演進的過程中，任何先進技術的引入和網絡架構的變革都必須以滿足當前和未來的業(yè)務需求為基礎，同時具備良好的性價比。通過分析對比，PTN與ASON/WDM/OTN聯(lián)合組網模式，憑借其靈活的IP業(yè)務接入?yún)R聚能力以及強大的IP業(yè)務核心調度能力，有利于推動城域傳輸網向著統(tǒng)一的、融合的扁平化網絡演進。

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2010-07-20）