全業(yè)務(wù)運營移動運營商傳送網(wǎng)架構(gòu)演進趨勢

郭棟 李偉強

【摘要】全業(yè)務(wù)運營的驅(qū)動下，移動運營商的各層網(wǎng)絡(luò)都面臨著巨大的變革。作為傳輸網(wǎng)下游的無線接入和上游的核心網(wǎng)都在逐步實現(xiàn)融合，配合這一發(fā)展方向，傳送網(wǎng)也需要梳理現(xiàn)在多系統(tǒng)疊加的混亂，朝向統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，依區(qū)域細分，匯聚層下沉的趨勢演進。

【關(guān)鍵詞】全業(yè)務(wù)運營傳送網(wǎng)演進區(qū)域中心

1移動運營商傳送網(wǎng)發(fā)展介紹

1.1早期面向語音業(yè)務(wù)的SDH網(wǎng)絡(luò)(1994～2008)

光傳送網(wǎng)剛出現(xiàn)時，主要面對的仍是固話和移動電話回傳的需求，這些語音業(yè)務(wù)需要的是一種可靠的專有傳輸通道，而SDH技術(shù)迎合了這一需求。

(1)SDH／MSTP多業(yè)務(wù)承載平臺

SDH全稱為同步數(shù)字傳輸體制，是一種基于TDM幀結(jié)構(gòu)的同步傳輸技術(shù)。它具有國際統(tǒng)一的數(shù)字傳輸標準STM-N，采用同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，擁有豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的操作管理和維護，具有統(tǒng)一的標準光接口和各速率系統(tǒng)間完美的技術(shù)兼容性，因此被運營商廣泛采用。從2002年開始，面對初步升溫的IP業(yè)務(wù)需求，SDH網(wǎng)絡(luò)開始進行MSTP設(shè)備改造，通過映射方式實現(xiàn)分組化業(yè)務(wù)在SDH網(wǎng)絡(luò)上的承載。

(2)WDM對于長途傳送的補充

一干、二干的長距離傳輸對SDH系統(tǒng)一直是難題，20世紀末引入的WDM技術(shù)解決了這類長距離、大容量業(yè)務(wù)的傳輸難題，而WDM只能完成點對點靜態(tài)通道傳輸，缺少數(shù)據(jù)交換和調(diào)度能力的缺點由承載于其上的STM信號彌補，最終形成目前龐大、成熟的SDH+WDM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

1.2傳送網(wǎng)向IP化轉(zhuǎn)變(2008～2012)

3G普及使IP業(yè)務(wù)終于成為傳送網(wǎng)不可忽視的重要需求，以時分同步技術(shù)為基礎(chǔ)的MSTP網(wǎng)絡(luò)用于傳輸IP業(yè)務(wù)效率低的先天缺點再也無法掩蓋，因此，SDH+WDM的傳送網(wǎng)架構(gòu)讓位于能夠良好兼容TDM和分組業(yè)務(wù)的PTN+OTN傳送網(wǎng)架構(gòu)。

(1)使用PTN承載3G回傳業(yè)務(wù)

PTN技術(shù)基于分組的架構(gòu)，繼承了MSTP的理念，融合了Ethernet和MPLS的優(yōu)點，是下一代分組承載的技術(shù)。3G／LTE業(yè)務(wù)的帶寬需求主要來源于移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有流量不確定和突發(fā)等特性，因此需要傳輸網(wǎng)具備業(yè)務(wù)的收斂匯聚能力，有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。

(2)WDM向OTN升級

OTN技術(shù)由WDM技術(shù)演進而來，初期在WDM設(shè)備上增加了OTN接口和ROADM(光交叉)，實現(xiàn)了波長級別調(diào)度，起到光配線架作用；在初期OTN基礎(chǔ)上，后期又增加了電交叉模塊，引入了波長／子波長交叉連接功能。為各類速率客戶信號提供復(fù)用、調(diào)度功能。

1.3ASON和向全光網(wǎng)演進(2012～)

ASON全稱為自動交換光網(wǎng)絡(luò)，是一種控制平面技術(shù)。通過統(tǒng)一的接口、路由、信令協(xié)議實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)通路的快速自動建立、維護、拆除、保護／恢復(fù)，以及業(yè)務(wù)的SLA及全網(wǎng)的流量工程(TE)。電層的ASON技術(shù)已經(jīng)在SDH、PTN網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)，未來只要解決OXC的技術(shù)困難，結(jié)合ROADM的應(yīng)用，就能夠?qū)崿F(xiàn)光層的自動波長路由分配，將一直延續(xù)至今的靜態(tài)路由環(huán)形網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)最終進化成動態(tài)分配路由的網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)，實現(xiàn)全光的IP傳送網(wǎng)。

2現(xiàn)有傳送網(wǎng)分析

2.1SDH／MSTP

經(jīng)過十余年建設(shè)，國內(nèi)三大運營商都擁有大規(guī)模成熟的SDH／MSTP網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用于一干、二干和城域網(wǎng)，承載著固話、移動網(wǎng)絡(luò)、寬帶接入、專線、數(shù)據(jù)調(diào)度等業(yè)務(wù)。

SDH／MSTP定位于承載GSM回傳業(yè)務(wù)，同時承載少量集團專線業(yè)務(wù)。在啟動PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后，中國移動已明確提出采用分組化傳送設(shè)備取代SDH／MSTP設(shè)備?，F(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)基本停止新建SDH網(wǎng)絡(luò)。只通過少量新建站點和擴容板卡方式滿足GSM承載需求。但由于現(xiàn)有2G業(yè)務(wù)規(guī)模龐大，SDH網(wǎng)絡(luò)仍將存在很長時間。

2.2PTN

中國移動擁有目前世界唯一的大規(guī)模商用PTN網(wǎng)絡(luò)，以其作為面向3G乃至未來LTE大帶寬IP化回傳需求的承載平臺。

PTN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)階段主要定位于承載3G移動回傳業(yè)務(wù)，既保證高質(zhì)量的電信級傳送(電信級的保護倒換和帶寬保證)，又能對分組業(yè)務(wù)提供統(tǒng)計復(fù)用，提高帶寬利用率和轉(zhuǎn)發(fā)效率。

為區(qū)別傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)，PTN網(wǎng)絡(luò)采用獨立組網(wǎng)原則，在現(xiàn)有SDH傳統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)上疊加PTN網(wǎng)絡(luò)，骨干層采用10GE系統(tǒng)，用于機樓間電路調(diào)度。匯聚層采用10GE系統(tǒng)，接八層引入GE PTN設(shè)備，現(xiàn)階段主要滿足TD基站的承載需求。

2.3OTN

OTN網(wǎng)絡(luò)被廣泛部署在一干、二干中用于各類業(yè)務(wù)的調(diào)度。在城域網(wǎng)中，OTN通過OTN接口實現(xiàn)多種客戶信號的封裝和透明傳送，如以太網(wǎng)、白定義速率數(shù)據(jù)流等，因此城域波分系統(tǒng)是一個大顆粒業(yè)務(wù)的統(tǒng)一傳送平臺，主要用于核心層骨干機樓間大顆粒IP業(yè)務(wù)的調(diào)度；同時在部分一、二類地市建設(shè)有波分匯聚環(huán)用于骨干節(jié)點至骨干節(jié)點間的業(yè)務(wù)傳送，滿足大顆粒IP電路匯聚、接入以及長距離傳輸需求。近期，OTN網(wǎng)絡(luò)定位于寬帶接入等大顆粒(GE以上)業(yè)務(wù)的傳送，后期將逐步考慮分組傳送設(shè)備PTN至骨干節(jié)點的透明傳送等需求。

新建城域OTN主要采用40*10G系統(tǒng)，部分業(yè)務(wù)量大的地市采用80*10G系統(tǒng)，同時在核心機樓間少量部署40*40GE系統(tǒng)用于骨干層業(yè)務(wù)調(diào)度。

3面向全業(yè)務(wù)的傳送網(wǎng)架構(gòu)演進

3.1全業(yè)務(wù)場景下傳送環(huán)境的改變

(1)接入側(cè)的四網(wǎng)融合

在全業(yè)務(wù)背景下，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)空前復(fù)雜，WLAN、2G、3G乃至LTE四種無線網(wǎng)絡(luò)將在密集市區(qū)同時存在；而且集團客戶專線和分散的家庭客戶業(yè)務(wù)的目標客戶群也覆蓋著同一片區(qū)域。如此高密度的網(wǎng)絡(luò)疊加，意味著二十平米的接入機房須同時容納BTS、NodeB、ONU、SDH、PTN四套設(shè)備，機房空間和電源供應(yīng)十分緊張；而且疊加的網(wǎng)絡(luò)都有各自獨立的纖芯需求，這將榨干市區(qū)有限的管線資源。

為了應(yīng)對，中國移動一方面推進BBU和RRU分離技術(shù)及部署C-RAN，簡化無線網(wǎng)絡(luò)。降低無線設(shè)備對機房資源的需求；另一方面，推動2G、TD、LTE、WLAN四網(wǎng)在接入側(cè)實現(xiàn)融合，通過統(tǒng)一的接入釋放現(xiàn)有接入網(wǎng)SDH、PTN、PON三網(wǎng)相互疊加下占用的機房與纖芯。

(2)核心網(wǎng)的演進

核心網(wǎng)演進朝接口IP化、接入端POOL化和架構(gòu)扁平化方向發(fā)展，引入CM-IMS網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有IMS融合，將現(xiàn)有固網(wǎng)SS、移動SS、移動TDM交換，PSTN統(tǒng)一至CS域和PS域，實現(xiàn)ABits和lu-CS接口IP化，部署MSC POOL，PS域演進至SAE架構(gòu)，部署SGSN POOL，HLR和HSS逐步融合，實現(xiàn)統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)管理和語音、數(shù)據(jù)接口。

3.2區(qū)域中心建設(shè)必要性

(1)應(yīng)對基礎(chǔ)資源的壓力，提高網(wǎng)絡(luò)效率

現(xiàn)網(wǎng)采用SDH、PTN匯聚環(huán)相互獨立，疊加建設(shè)，各自上聯(lián)至核心機樓的建設(shè)方式。這種建設(shè)方式造成的

結(jié)果是現(xiàn)在核心機樓普遍下聯(lián)數(shù)十個匯聚環(huán)，各匯聚環(huán)路由長，覆蓋范圍大，在密集市區(qū)相互交叉重合，接入混亂。全業(yè)務(wù)運營下，網(wǎng)絡(luò)流量將十倍于現(xiàn)有業(yè)務(wù)，如果繼續(xù)維持現(xiàn)有建設(shè)方式，通過拆環(huán)加點方式不斷擴容，機房、電源、管線等基礎(chǔ)資源勢必?zé)o法負荷。

為梳理混亂的匯聚環(huán)網(wǎng)，釋放基礎(chǔ)資源，在現(xiàn)有匯聚層上添加一層大容量調(diào)度網(wǎng)絡(luò)十分必要。將城市分割為相互獨立的業(yè)務(wù)區(qū)，通過區(qū)域中心匯聚區(qū)域內(nèi)各種傳輸業(yè)務(wù)，將現(xiàn)有路由長，覆蓋范圍大的SDH／PTN匯聚環(huán)從核心機樓剝離，退化為以區(qū)域中心為上聯(lián)目標的小匯聚環(huán)。區(qū)域范圍內(nèi)匯聚環(huán)通過合理規(guī)劃，各自覆蓋相應(yīng)范圍，避免重合，基礎(chǔ)資源從而得到解放。

(2)統(tǒng)一的核心網(wǎng)接口的需求

CM－IMS下的核心網(wǎng)融合大大簡化了網(wǎng)絡(luò)邊緣接口，WLAN、GSM、TD、LTE、集團客戶專線、家庭客戶等業(yè)務(wù)將從現(xiàn)在多樣分散的接口統(tǒng)一匯聚至POOL化的MSC和S-GW內(nèi)。統(tǒng)一接口要求對應(yīng)傳送網(wǎng)鏈接的穩(wěn)定，不斷拆環(huán)加點的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)顯然無法滿足要求，而區(qū)域中心結(jié)點通過OTN上聯(lián)核心機樓，因為區(qū)域劃分的固定和OTN巨大的傳輸容量，新增城域調(diào)度環(huán)可以維持相對的穩(wěn)定。

3.3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇

(1)OTN下沉面臨的問題

面對迅速增長的業(yè)務(wù)流量，OTN下沉至匯聚層是一勞永逸的方案，即使采用高密度集成的mini OTN系統(tǒng)，也能夠提供120G以上的數(shù)據(jù)帶寬，能滿足相當長時間內(nèi)的業(yè)務(wù)增長需求。但OTN用于匯聚環(huán)也存在問題：

◆高成本。相對于PTN設(shè)備價格，40*10G OTN價格仍較貴，若規(guī)模部署OTN匯聚環(huán)，投資規(guī)模將十分龐大。

◆調(diào)度和維護。OTN系統(tǒng)不具備PTN靈活的通道創(chuàng)建、管理能力。在四網(wǎng)共存下，仍將長期存在大量小顆粒業(yè)務(wù)和低速率通道，OTN數(shù)量有限的子通道難以應(yīng)對這類需求。

◆缺乏收斂能力。OTN系統(tǒng)依靠透傳模式承載接入，采用全OTN架構(gòu)的匯聚環(huán)無法收斂帶寬，會造成巨大帶寬浪費。

◆時間同步。OTN目前仍無法做到1588V2信號的透傳，這意味著區(qū)域內(nèi)的時間同步無法通過匯聚層解決。

(2)PTN+OTN架構(gòu)的部署優(yōu)勢

PTN最大的不足是容量有限，在現(xiàn)有大面積覆蓋的情況下，PTN匯聚環(huán)10GE的帶寬會迅速被寬帶接入榨干；但采用按區(qū)域分割的小匯聚環(huán)建設(shè)模式，單匯聚環(huán)覆蓋面積大大減小，同時OLT不需再依靠PTN回傳而直接接入OTN城域調(diào)度環(huán)，匯聚環(huán)單環(huán)承載壓力將大大減輕。

解決容量問題后，PTN+OTN的模式可表現(xiàn)出雙系統(tǒng)互補的顯著優(yōu)勢：

◆PTN匯聚環(huán)低成本高密度建設(shè)與OTN大容量的互補：PTN匯聚設(shè)備成本低，功耗低，匯聚環(huán)可以深度下沉，提高接入環(huán)的承載效率。而OTN的大容量又保證了下沉后大量PTN環(huán)的承載。

◆PTN匯聚環(huán)完成區(qū)域業(yè)務(wù)收斂功能：對于潮汐效應(yīng)明顯的移動業(yè)務(wù)，匯聚環(huán)的業(yè)務(wù)收斂是有效提高網(wǎng)絡(luò)利用率的手段。四網(wǎng)融合帶來統(tǒng)一的PTN接入，而PTN匯聚環(huán)可以對接入層帶寬進行收斂，提高系統(tǒng)傳輸效率。

4傳送網(wǎng)節(jié)點部署建議

在具體實施PTN+OTN區(qū)域分割的傳輸網(wǎng)部署時，應(yīng)當考慮以下幾點：

(1)區(qū)域中心機房和核心機樓的定位關(guān)系，匯聚層PTN不必都與核心節(jié)點組環(huán)。

(2)在業(yè)務(wù)密集區(qū)域適當考慮組建10GE接入環(huán)。

(3)OTN覆蓋節(jié)點和沒有OTN覆蓋節(jié)點的對接。

5結(jié)束語

和以往相比，全業(yè)務(wù)背景下的傳送網(wǎng)絡(luò)需要承載多種業(yè)務(wù)，包括基站、集團專線、家庭客戶、WLAN等，部分業(yè)務(wù)的帶寬需求也隨著客戶需求和業(yè)務(wù)的多樣性而呈爆發(fā)式增長，因此在這個背景下的傳送網(wǎng)規(guī)劃顯得更為重要。選擇合適的承載方式、引入策略以及如何考慮和現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的過渡銜接，成為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)者要重點考慮的問題。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者應(yīng)根據(jù)客戶業(yè)務(wù)需求，結(jié)合自身網(wǎng)絡(luò)資源現(xiàn)狀，在保護已有投資和前提下綜合各種因素，以便靈活選擇合適的組網(wǎng)方案，建設(shè)滿足全業(yè)務(wù)需求安全可靠的傳送網(wǎng)絡(luò)。