廣電城域網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)
——從MSTP到PTN

于海明

（盤錦電視網(wǎng)絡(luò)傳輸中心，遼寧 盤錦 124000）

廣電城域網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)
——從MSTP到PTN

于海明

（盤錦電視網(wǎng)絡(luò)傳輸中心，遼寧 盤錦 124000）

三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)對(duì)廣電城域承載網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，選擇哪種技術(shù)路線更為合適成為從業(yè)者需要考慮的新問題。在充分分析了幾種關(guān)鍵城域網(wǎng)技術(shù)之后，重點(diǎn)從技術(shù)和業(yè)務(wù)支撐方面，具體闡述了未來廣電城域網(wǎng)將從MSTP向PTN演進(jìn)的發(fā)展趨勢(shì)，為相關(guān)從業(yè)者提供一個(gè)參考。

電信級(jí)以太網(wǎng)；PTN；三網(wǎng)融合

1 廣電城域網(wǎng)特點(diǎn)分析

1.1 廣電城域網(wǎng)需求

考慮到廣電業(yè)務(wù)的特性及廣電運(yùn)營(yíng)商自身的一些特點(diǎn)，城域網(wǎng)需要滿足以下要求：1）多業(yè)務(wù)承載。目前廣電運(yùn)營(yíng)商開展的業(yè)務(wù)主要可以分為個(gè)人及大客戶兩大類。個(gè)人業(yè)務(wù)主要包括VOD/時(shí)移視頻業(yè)務(wù)、家庭寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)，大客戶業(yè)務(wù)主要是政府、銀行等的VPN接入。2）高可靠性。整網(wǎng)要達(dá)到運(yùn)營(yíng)商級(jí)的可靠性，需要實(shí)現(xiàn)50 ms以內(nèi)的環(huán)網(wǎng)自愈。3）高帶寬。隨著視頻等業(yè)務(wù)的發(fā)展，城域網(wǎng)的帶寬要求也越來越高。4）QoS保證。廣電視頻業(yè)務(wù)對(duì)于QoS要求很高，對(duì)時(shí)延抖動(dòng)敏感，且對(duì)帶寬要求較高，若產(chǎn)生擁塞，則圖像會(huì)產(chǎn)生馬賽克、甚至停頓。5）技術(shù)先進(jìn)性。需是業(yè)界認(rèn)可的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且適應(yīng)未來分組業(yè)務(wù)為主的發(fā)展需求。6）易管理，易維護(hù)。廣電設(shè)備數(shù)量大、種類多，且分布分散，很多設(shè)備都需要進(jìn)入居民小區(qū)及居民家中。若要單個(gè)進(jìn)行維護(hù)，則無論人員數(shù)量還是工作量均非常龐大，耗時(shí)費(fèi)力，因此整網(wǎng)管理功能要非常強(qiáng)大。

1.2 廣電城域承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)

廣電城域承載網(wǎng)以承載視頻等多媒體業(yè)務(wù)為核心，因此，在設(shè)備選擇上更應(yīng)強(qiáng)調(diào)高性能、高帶寬、低時(shí)延的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

PTN采用IP分組內(nèi)核，以10GE，GE，100M等以太網(wǎng)接口作為主要接口類型，具有二層以太網(wǎng)交換機(jī)的絕大多數(shù)功能，具有IP網(wǎng)絡(luò)的突發(fā)傳輸、統(tǒng)計(jì)復(fù)用機(jī)制和良好的組播業(yè)務(wù)支持能力。同時(shí)，PTN又繼承和發(fā)展了SDH網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)倒換機(jī)制和豐富的OAM機(jī)制，使得傳統(tǒng)以太網(wǎng)的健壯性和維護(hù)管理能力得以提升。

根據(jù)以上分析，在當(dāng)前可選的城域網(wǎng)技術(shù)中，基于PTN的分組傳送網(wǎng)絡(luò)，將是廣電城域承載網(wǎng)的理想選擇之一。

1.3 保護(hù)倒換的重要性

廣電城域承載網(wǎng)作為未來業(yè)務(wù)的核心平臺(tái)，將承載高清點(diǎn)播、可視電話、視頻監(jiān)控等關(guān)鍵業(yè)務(wù)，對(duì)于大客戶專線和VPN，50 ms的保護(hù)能力是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的基本要求，否則，網(wǎng)絡(luò)可靠性的降低，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的通信故障和大量的重要客戶流失。

定位于下一代傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的PTN，繼承了傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)的電信級(jí)50 ms保護(hù)倒換特征，能夠?yàn)閺V電網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供電信級(jí)的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)保護(hù)。

2 廣電城域網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

2.1 廣電多業(yè)務(wù)城域承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)選擇

廣電承載網(wǎng)可以選用眾多的技術(shù)，其中包括基于以太網(wǎng)交換機(jī)或路由器的單純以太網(wǎng)解決方案、MSTP解決方案、CWDM解決方案以及電信級(jí)以太網(wǎng)解決方案。

各種技術(shù)的綜合比較如表1所示。以下重點(diǎn)討論廣電網(wǎng)絡(luò)從MSTP到PTN的演進(jìn)。

2.2 MSTP解決方案

SDH作為近十幾年來電信網(wǎng)絡(luò)普遍使用的傳輸技術(shù)，在承載TDM業(yè)務(wù)方面具備成熟、可靠性高、互通性好、管理維護(hù)方便等特點(diǎn)。SDH同步復(fù)用技術(shù)非常適合傳送TDM業(yè)務(wù)，但隨著近年數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的基于SDH的傳輸網(wǎng)也面臨著許多的問題和挑戰(zhàn)，比如在傳輸及處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上的低效以及和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口速率不匹配等問題。為了更好地支持日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在SDH基礎(chǔ)上增加通用成幀規(guī)程（GFP）、虛級(jí)聯(lián)（VCAT）、鏈路帶寬調(diào)整機(jī)制（LCAS）、二層交換（L2）等功能后就演變?yōu)槎鄻I(yè)務(wù)傳送平臺(tái)MSTP，MSTP繼承了SDH的諸多優(yōu)點(diǎn)，其與廣電應(yīng)用相關(guān)的特點(diǎn)匯總于表2。

以電路交換為內(nèi)核的MSTP傳送技術(shù)在QoS能力、OAM及保護(hù)倒換等方面能滿足現(xiàn)有ATM/TDM業(yè)務(wù)的傳送需求。然而，在廣電網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)逐漸轉(zhuǎn)向分組業(yè)務(wù)為主的過程中，MSTP網(wǎng)絡(luò)在承載分組業(yè)務(wù)方面的缺陷日益明顯。主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1）MSTP網(wǎng)絡(luò)的基于帶寬預(yù)留的保護(hù)機(jī)制，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率只有實(shí)際容量的50%；2）MSTP網(wǎng)絡(luò)的剛性電路承載方式只適用于電路業(yè)務(wù)為主、兼顧少量分組業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境。

表1 多種廣電承載網(wǎng)技術(shù)的綜合比較

表2 MSTP適用于廣電領(lǐng)域的突出特點(diǎn)

此外，從目前技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)來看，MSTP已經(jīng)不是未來傳輸網(wǎng)絡(luò)的方向。這是因?yàn)?，傳統(tǒng)的SDH技術(shù)是以電路交換為核心，而將來網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)是以IP業(yè)務(wù)為主，SDH在承載IP業(yè)務(wù)方面存在先天的缺陷，更適合以TDM業(yè)務(wù)為主同時(shí)有少量IP業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)模型。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需求轉(zhuǎn)變到以IP業(yè)務(wù)為主之后，繼續(xù)采用SDH技術(shù)存在很大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和成本風(fēng)險(xiǎn)。

圖1為MSTP承載TDM和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的復(fù)用模型，TDM業(yè)務(wù)是預(yù)留帶寬的，但是以太網(wǎng)業(yè)務(wù)要采用VC虛級(jí)聯(lián)技術(shù)和高效的GFP映射協(xié)議，VC虛級(jí)聯(lián)技術(shù)解決了MSTP和以太網(wǎng)端口速率適配的問題，例如配置了1個(gè)100 Mbit/s以太網(wǎng)通道，可以占用47 VC12時(shí)隙來傳輸，每個(gè)虛級(jí)聯(lián)通道所分配的VC顆粒是固定的，無法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際流量動(dòng)態(tài)調(diào)整和虛級(jí)聯(lián)管道間帶寬的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，例如在MSTP中有10個(gè)100 Mbit/s的虛級(jí)聯(lián)通道，假設(shè)某個(gè)通道突發(fā)流量遠(yuǎn)超過100 Mbit/s，而其他通道都低于100 Mbit/s，這時(shí)通道間也無法做到帶寬統(tǒng)計(jì)復(fù)用，浪費(fèi)了寶貴的線路帶寬。因此，面向網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的IP化演進(jìn)，MSTP技術(shù)的升級(jí)技術(shù)——分組傳送網(wǎng)PTN應(yīng)運(yùn)而生。PTN通過面向連接的MPLS標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)路徑（LSP）來形成虛擬的傳送管道，物理管道中的帶寬可以在所有的LSP之間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，提高了帶寬的利用效率。

2.3 基于PTN的電信級(jí)以太網(wǎng)解決方案

PTN即（Packet Transport Network），是業(yè)界公認(rèn)的下一代城域傳送解決方案。PTN在IP業(yè)務(wù)和底層光傳輸媒質(zhì)之間設(shè)置了一個(gè)層面，它針對(duì)分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計(jì)復(fù)用傳送的要求而設(shè)計(jì)，以分組業(yè)務(wù)為核心并支持多業(yè)務(wù)提供，具有更低的總體使用成本（TCO），同時(shí)秉承光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢(shì)，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機(jī)制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、可擴(kuò)展、較高的安全性等。相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，PTN則具有以下特征：1）繼承SDH傳送網(wǎng)理念，關(guān)鍵部件冗余+網(wǎng)絡(luò)保護(hù)實(shí)現(xiàn)電信級(jí)可靠性。2）可以實(shí)現(xiàn)50 ms內(nèi)的基于OAM的保護(hù)倒換。3）業(yè)務(wù)面向連接，能保證業(yè)務(wù)的時(shí)延和抖動(dòng)，保護(hù)倒換不會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)震蕩，業(yè)務(wù)故障可以快速判斷和處理。4）具備帶寬控制特性，業(yè)務(wù)帶寬可預(yù)配置和預(yù)留，支持嚴(yán)格的CIR+EIR及QoS處理。5）支持同步網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘傳遞。6）支持Ethernet、TDM和ATM等多種業(yè)務(wù)。

在廣電城域承載網(wǎng)中，PTN技術(shù)主要定位于城域的匯聚接入層，基于PTN的廣電多業(yè)務(wù)城域網(wǎng)方案如圖2所示。該網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn)：1）單一網(wǎng)絡(luò)提供所有業(yè)務(wù)，降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的復(fù)雜性和維護(hù)成本。2）高達(dá)10GE的IP分組業(yè)務(wù)承載，滿足各種帶寬需求。3）可提供端到端的可靠QoS和流量管理。4）具有電信級(jí)的50 ms保護(hù)倒換。5）可以提供數(shù)字電視、高清點(diǎn)播、可視電話、視頻監(jiān)控、高速上網(wǎng)、數(shù)據(jù)專線、大客戶VPN等綜合業(yè)務(wù)。

3 采用PTN建設(shè)廣電城域網(wǎng)

廣電運(yùn)營(yíng)商城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)將以互動(dòng)電視等多媒體業(yè)務(wù)流為主，傳送業(yè)務(wù)以視頻大包為主，該業(yè)務(wù)對(duì)于帶寬、延時(shí)抖動(dòng)等指標(biāo)要求非常嚴(yán)格，在城域網(wǎng)技術(shù)選擇上應(yīng)該考慮技術(shù)先進(jìn)性、可擴(kuò)展性和高性能、高帶寬、低時(shí)延的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能。

MSTP對(duì)TDM的支持很好，但是對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持還存在不足并且價(jià)格也偏高，所以在廣電網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的情況下這個(gè)技術(shù)不是很合適。而且，MSTP信號(hào)時(shí)延比PTN設(shè)備要高，波分設(shè)備的封裝處理也會(huì)引入時(shí)延，而PTN設(shè)備本身支持以太網(wǎng)端口，支持超大包，只存在一個(gè)PTN封裝處理過程，引入時(shí)延非常小。據(jù)實(shí)際測(cè)試，普通環(huán)路時(shí)延在幾十微秒，最大環(huán)路時(shí)延在300 μs以下,正是以視頻業(yè)務(wù)為主的多業(yè)務(wù)的理想的傳送平臺(tái)。

PTN技術(shù)是以太網(wǎng)和SDH的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,具有以太網(wǎng)的簡(jiǎn)單性，又具有SDH的電信級(jí)可靠性,能夠完全滿足帶寬、QoS、保護(hù)等廣電城域網(wǎng)要求。

全I(xiàn)P化分組業(yè)務(wù)時(shí)代已經(jīng)到來，PTN必將肩負(fù)歷史使命，代替SDH/MSTP，成為廣電下一代城域承載網(wǎng)的智慧選擇，為三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)的順利開展提供平臺(tái)保障。

TN943

B

1002－8692（2011）24－0051－03

許 盈

2011-11-01