PTN技術(shù)承載3G基站回傳

圖1 GSM/UMTS主要網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(jìn)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(luò)的IP化使得承載和傳送層面面臨業(yè)務(wù)類型由TDM為主向以IP/ETH分組為主轉(zhuǎn)變、業(yè)務(wù)接口由E1向FE變化、業(yè)務(wù)粒度由2Mbit/s向10Mbit/s至100Mbit/s發(fā)展等挑戰(zhàn)。IP化的業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出帶寬突發(fā)性、很高的峰均值比等特點(diǎn)，傳統(tǒng)基于電路交換的MSTP傳送網(wǎng)以剛性管道為特點(diǎn)，不能很好地滿足這些分組業(yè)務(wù)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(wù)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(wù)時效率較低，并且無法適應(yīng)以大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的3G和全業(yè)務(wù)時代的需要。隨著TDM業(yè)務(wù)的相對萎縮及全I(xiàn)P環(huán)境的逐漸成熟，傳送設(shè)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(jìn)。目前，業(yè)界提出的分組傳送網(wǎng)絡(luò)（PTN）可以很好地解決移動網(wǎng)絡(luò)由2G向3G演進(jìn)背景下，由TDM業(yè)務(wù)向IP業(yè)務(wù)的逐步過渡，滿足2G/3G基站回傳業(yè)務(wù)的統(tǒng)一接入和傳送，被認(rèn)為是下一代城域傳送網(wǎng)的一個重要發(fā)展方向。

PTN技術(shù)特性

分組傳送網(wǎng)在垂直網(wǎng)絡(luò)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(wù)提供高效統(tǒng)計復(fù)用傳送，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持分層分域，具有良好的可擴(kuò)展性，可以提供可靠的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)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(wù)的綜合傳送網(wǎng)技術(shù)，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(shí)現(xiàn)上述業(yè)務(wù)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(wù)提出的新的功能需求。目前，T-MPLS/MPLS-TP和PBT（PBB-TE）技術(shù)是分組傳送網(wǎng)的代表技術(shù)，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(shù)功能特性主要有6個方面。

多業(yè)務(wù)承載特性

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

網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)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(biāo)簽支持的業(yè)務(wù)數(shù)量多達(dá)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(luò)架構(gòu)，支持用戶業(yè)務(wù)和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的安全隔離，用于標(biāo)識業(yè)務(wù)的I-SID為24bit，多達(dá)1677萬（224－1）。PTN的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)都是基于標(biāo)簽進(jìn)行，但兩者采用的標(biāo)簽和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制有所區(qū)別。

保護(hù)功能

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

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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)與PWVCCV兼容，PW的CC可能會利用VCCV-BFD實(shí)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(biāo)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(biāo)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(jìn)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(biāo)記，支持8個優(yōu)先級；PBB-TE的QoS可分為客戶層、業(yè)務(wù)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(wù)以及與PSTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通，要求分組傳送網(wǎng)在TDM業(yè)務(wù)入口和出口提供同步功能，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)時鐘的恢復(fù)；其二，實(shí)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(wù)對高精度的時間同步需求。分組傳送網(wǎng)的時鐘和同步實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要有兩種，IEEE1588協(xié)議和同步以太網(wǎng)技術(shù)。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(shù)采用主從時鐘方案，對時間進(jìn)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(luò)鏈路的對稱性和延時測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主從時鐘的頻率、相位和絕對時間的同步。

圖2 PTN技術(shù)引入的階段示意圖

PTN技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

T-MPLS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(luò)接口G.8112、T-MPLS設(shè)備功能G.8121、T-MPLS線性保護(hù)G.8131和環(huán)網(wǎng)保護(hù)G.8132、T-MPLSOAMG.8114等系列標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)的融合問題，擴(kuò)展現(xiàn)有MPLS技術(shù)為MPLS-TP。今后由IETF和ITU-T的JWT共同開發(fā)MPLS-TP標(biāo)準(zhǔn)，并保證T-MPLS標(biāo)準(zhǔn)與MPLS-TP一致。

PBB-TE技術(shù)由IEEE的802.1Qay任務(wù)組負(fù)責(zé)開發(fā)，是在IEEE802.1ah規(guī)范的PBB（運(yùn)營商骨干橋接，即MACinMAC技術(shù)）基礎(chǔ)上發(fā)展而來，增加了業(yè)務(wù)的流量工程和1：1的50ms快速保護(hù)等面向連接的傳送特性。IEEE802.1Qay任務(wù)組的目標(biāo)是在2009年第2季度進(jìn)行IEEE802贊助者投票，預(yù)計在2009年第4季度成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)。

雖然PTN技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作還未完成，但由于國內(nèi)外移動運(yùn)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(shè)備進(jìn)入試驗(yàn)網(wǎng)測試階段，部分基于PBT的技術(shù)設(shè)備被應(yīng)用為電信級以太網(wǎng)。

PTN技術(shù)引入策略

PTN技術(shù)是IP/MPLS、以太網(wǎng)和傳送網(wǎng)三種技術(shù)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(yùn)營商的無線基站回傳網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)專線、L2VPN等高品質(zhì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的寬帶接入是盡力而為的，而基站業(yè)務(wù)的電信級傳送對時延、抖動和丟包率都有嚴(yán)格的要求，因此它們在業(yè)務(wù)特性和網(wǎng)絡(luò)功能方面存在著本質(zhì)差異，直接導(dǎo)致基站回傳與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)接入在質(zhì)量保證和網(wǎng)絡(luò)性能方面相去甚遠(yuǎn)，很難統(tǒng)一承載。雖然城域網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)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(shù)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(wù)及普通集團(tuán)客戶寬帶接入將主要由寬帶接入網(wǎng)及IP城域網(wǎng)進(jìn)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(luò)安全要求較高的業(yè)務(wù)將由新建的分組傳送網(wǎng)（PTN）進(jìn)行承載。

由于PTN標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，雖然有部分廠商已經(jīng)推出相關(guān)產(chǎn)品，但目前國內(nèi)商用案例較少，部分設(shè)備進(jìn)入試驗(yàn)網(wǎng)測試階段。此外，國內(nèi)各大運(yùn)營商3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(yùn)營商在傳輸承載技術(shù)選擇方面仍然以MSTP為主。PTN技術(shù)的規(guī)模商用主要受以上兩個條件約束，預(yù)計PTN技術(shù)將先于基站IP化達(dá)到成熟商用水平，但其規(guī)模商用將與基站實(shí)施IP化相輔相成。待PTN技術(shù)成熟以后，2G/3G基站接入承載網(wǎng)將停止MSTP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，轉(zhuǎn)而逐步引入PTN技術(shù)。雖然PTN技術(shù)具有多業(yè)務(wù)適應(yīng)性，但引入過程中也需要充分考慮保護(hù)現(xiàn)網(wǎng)投資，平穩(wěn)過渡，平滑演進(jìn)，因?yàn)楝F(xiàn)網(wǎng)中針對3G基站的MSTP承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時間不長。傳送網(wǎng)技術(shù)過渡期間，基站業(yè)務(wù)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(luò)進(jìn)行承載，對于IP化接口基站采用PTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載，因?yàn)镸STP即將退網(wǎng)，繼續(xù)擴(kuò)容數(shù)據(jù)板卡意義不大，同樣，對于PTN網(wǎng)絡(luò)，將來面向的業(yè)務(wù)以分組業(yè)務(wù)為主，也要盡量避免配置E1、ATM等支路板及處理板。PTN技術(shù)的引入將是一個逐步實(shí)施的過程，首先將在匯聚層引入，然后逐步向匯聚及接入進(jìn)行滲透，概括起來可以分為3個階段來進(jìn)行。

階段一：首先在匯聚層進(jìn)行PTN網(wǎng)絡(luò)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(luò)承載，原有基站利用MSTP網(wǎng)絡(luò)承載。
階段二：PTN技術(shù)在匯聚層實(shí)現(xiàn)對MSTP技術(shù)的替代，接入層仍保留部分MSTP設(shè)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(shí)現(xiàn)到RNC的匯聚回傳。

階段三：PTN技術(shù)在匯聚接入實(shí)現(xiàn)對MSTP的完全替代，3G基站回傳全程全網(wǎng)為PTN設(shè)備，退網(wǎng)的MSTP設(shè)備可利舊組建集團(tuán)大客戶專線網(wǎng)絡(luò)。