PTN在3G傳送網(wǎng)中的應(yīng)用研究

1 PTN的技術(shù)特點(diǎn)

PTN（packettransportnetwork，分組傳送網(wǎng)）是指針對(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)置的IP業(yè)務(wù)和底層光傳輸媒質(zhì)之間的一個(gè)層面。PTN以分組業(yè)務(wù)為核心并提供多種業(yè)務(wù)，同時(shí)具備高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機(jī)制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、較高的可擴(kuò)展性和安全性等。

目前，分組傳送標(biāo)準(zhǔn)主要有T-MPLS和PBT2個(gè)陣營(yíng)。T-MPLS基于ITU-TG.805傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要改進(jìn)包括通過(guò)消除IP控制層簡(jiǎn)化MPLS，以及增加傳輸網(wǎng)絡(luò)需要的OAM和管理功能。PBT則源自IEEE802.1ah定義的PBB-TE（運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)橋接傳輸技術(shù)），它關(guān)閉傳統(tǒng)以太網(wǎng)的地址學(xué)習(xí)、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(lái)的控制平面）進(jìn)行控制；具有面向連接的特性，使得以太網(wǎng)業(yè)務(wù)具有連接性，以便實(shí)現(xiàn)保護(hù)倒換、OAM、QoS、流量工程等傳送網(wǎng)絡(luò)的功能。總體來(lái)說(shuō)，目前主流PTN設(shè)備所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)有：

·核心采用分組交換技術(shù)，同時(shí)集成了二層設(shè)備的統(tǒng)計(jì)復(fù)用、組播等技術(shù)，大大提升了帶寬利用率；

·采用二層面向連接的先進(jìn)分組技術(shù)，可以基于LSP實(shí)現(xiàn)路徑和帶寬規(guī)劃、隧道監(jiān)控和保護(hù)等，從而實(shí)現(xiàn)流量工程和多業(yè)務(wù)的QoS傳送；

·提供多業(yè)務(wù)接口；

·采用同步以太網(wǎng)、IEEE1588v2、TOP技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘傳送；

·采用SDH的環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的電信級(jí)QoS；

·采用業(yè)務(wù)端到端監(jiān)控實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可運(yùn)營(yíng)、可管理。

從PTN的技術(shù)特點(diǎn)可以看出，PTN的高帶寬對(duì)TDM業(yè)務(wù)天然的支持能力，為tripleplay（多重播放）業(yè)務(wù)提供了完善的支持平臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)OMCI的定義以及電信級(jí)的管理平臺(tái)為其在接入網(wǎng)的大范圍應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)接入的可移動(dòng)性要求不斷增強(qiáng)，支持高帶寬、可移動(dòng)、無(wú)線(xiàn)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(shì)。因此，有必要針對(duì)3G的發(fā)展，研究PTN在3G傳送平臺(tái)的應(yīng)用，從而為實(shí)現(xiàn)PTN在整個(gè)傳送網(wǎng)絡(luò)中的大范圍覆蓋提供堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。

2 3G傳送網(wǎng)的需求

在3G發(fā)展過(guò)程中，IMT-2000定義的3種主流技術(shù)是WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，這3種技術(shù)的主要區(qū)別在空中接口部分，其余部分的網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)基本一致。3G系統(tǒng)主要由無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)2大部分組成，如圖1所示。無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)主要包括基站和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC/BSC）兩類(lèi)節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)提供終端設(shè)備和核心網(wǎng)絡(luò)的連接以及無(wú)線(xiàn)資源的管理和調(diào)配；核心網(wǎng)絡(luò)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(wù)和分組交換業(yè)務(wù)，主要由MSC、GMSC、SGSN、GGSN等設(shè)備組成。在目前的3G系統(tǒng)中，傳送平臺(tái)需要承載的業(yè)務(wù)主要包括以下2個(gè)部分。

·中心節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)。RNC/BSC與3G核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常都安裝在中心節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)資源比較豐富，并且業(yè)務(wù)已經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理和收斂，一般只需提供透?jìng)魈幚砑纯伞?

·基站到RNC/BSC之間的業(yè)務(wù)。該部分業(yè)務(wù)是3G傳送平臺(tái)的重點(diǎn)業(yè)務(wù)，從傳送網(wǎng)絡(luò)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(duì)于Iub的傳輸容量，按照目前各3G設(shè)備制造商的發(fā)展情況來(lái)看，對(duì)于室外的大型宏基站，一般為3個(gè)扇區(qū)、3～4個(gè)載頻的配置，每基站大概需配備3～8個(gè)E1或1～2個(gè)FE；對(duì)于室內(nèi)小型覆蓋系統(tǒng)，一般配置1～3個(gè)扇區(qū)、1個(gè)載頻，每基站大概需配備1～2個(gè)E1或1～2個(gè)FE；考慮HSDPA（highspeeddownlink package access，高速下行分組接入）的應(yīng)用，下行數(shù)據(jù)速率將提高5倍左右，相對(duì)應(yīng)，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(wù)類(lèi)型比較豐富，需要保證各種等級(jí)業(yè)務(wù)類(lèi)型的QoS。

此外，基站的時(shí)鐘同步也是需要重點(diǎn)關(guān)注的方面。3G系統(tǒng)有無(wú)線(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)2種同步方式：無(wú)線(xiàn)同步主要是基于GPS實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)基站間和移動(dòng)終端的同步；網(wǎng)絡(luò)同步一般采用主從同步方式，時(shí)鐘參考來(lái)自GPS、MSC或PSTN的同步基準(zhǔn)信號(hào)，用于移動(dòng)傳輸設(shè)備和交換機(jī)的同步，要求接入網(wǎng)絡(luò)必須有高精準(zhǔn)的同步信號(hào)提供給各基站作支撐。

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

·Iub接口和業(yè)務(wù)QoS保證。能同時(shí)提供E1、STM-1和FE接入。對(duì)于E1、STM-1接入，需嚴(yán)格按照TDM業(yè)務(wù)進(jìn)行傳送，保證其時(shí)延、抖動(dòng)等性能指標(biāo)；對(duì)于FE接入，需區(qū)分各種業(yè)務(wù)等級(jí)，并保證各種業(yè)務(wù)等級(jí)的QoS。

·傳輸容量。基站容量按片區(qū)覆蓋進(jìn)行劃分，考慮每個(gè)接入片區(qū)覆蓋10～20個(gè)基站。如按15個(gè)基站計(jì)算，假設(shè)其中1/5的基站為宏基站，每個(gè)基站需要的帶寬為16～20Mbit/s；3/5的基站為中型基站，每個(gè)基站需要的帶寬為8～10Mbit/s；1/5的基站為微蜂窩站，每個(gè)基站需要的帶寬為4～5 Mbit/s。15個(gè)基站共需帶寬約200 Mbit/s。對(duì)于將來(lái)HSDPA的應(yīng)用，這種典型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)屆時(shí)每接入片區(qū)下行速率將達(dá)到850～1 000 Mbit/s。

·基站時(shí)鐘提供。3G傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)時(shí)鐘同步的要求很高。

·網(wǎng)管平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。由于基站機(jī)房往往無(wú)人值守，因此要求傳送設(shè)備提供各種網(wǎng)管通道和環(huán)境監(jiān)控功能，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可運(yùn)營(yíng)、可管理。

3 PTN在3G傳送網(wǎng)中的應(yīng)用

根據(jù)前面對(duì)PTN技術(shù)特點(diǎn)的闡述，可以看出以分組為核心的PTN具有很多天然的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，面對(duì)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商即將部署的3G網(wǎng)絡(luò)，PTN在移動(dòng)傳送網(wǎng)中完全可以找到合理、準(zhǔn)確的定位。3.1PTN對(duì)3G傳送網(wǎng)的適應(yīng)性

針對(duì)3G傳送網(wǎng)對(duì)業(yè)務(wù)傳送的各種需求，PTN對(duì)3G業(yè)務(wù)傳送的適應(yīng)性是由其系統(tǒng)特性和技術(shù)體制決定的。

3.1.1業(yè)務(wù)接口和容量的提供

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

在容量方面，目前PTN設(shè)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(mǎn)足3G系統(tǒng)現(xiàn)在以及將來(lái)HSDPA應(yīng)用的帶寬需求。

3.1.2各種業(yè)務(wù)的傳送

（1）E1業(yè)務(wù)的傳送

對(duì)于3G基站目前廣泛應(yīng)用的E1接口，其時(shí)延、抖動(dòng)等性能指標(biāo)要求滿(mǎn)足G.703的相應(yīng)規(guī)定。PTN系統(tǒng)目前一般采用PWE3封裝的方式來(lái)承載3G的E1業(yè)務(wù)，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(wù)的傳送

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

在3G發(fā)展進(jìn)程中，帶寬的擴(kuò)展主要集中在用戶(hù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)、服務(wù)內(nèi)容、用戶(hù)的消費(fèi)觀念等息息相關(guān)，業(yè)務(wù)需求不確定性較大，PTN單環(huán)的帶寬可達(dá)到GE/10GE，并可隨時(shí)動(dòng)態(tài)地對(duì)各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬調(diào)整，完全可以滿(mǎn)足3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)發(fā)展的需求。

3G時(shí)代的業(yè)務(wù)將更加豐富多彩，語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)、組播業(yè)務(wù)等各種不同QoS需求的業(yè)務(wù)將在同一張網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳送。相比傳統(tǒng)的傳送設(shè)備，PTN系統(tǒng)具備完善的業(yè)務(wù)類(lèi)型識(shí)別手段和QoS靈活調(diào)度機(jī)制，可保證不同等級(jí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

（3）時(shí)鐘同步的提供

PTN系統(tǒng)目前普遍采用的時(shí)鐘同步技術(shù)方案有3種：基于物理層的同步以太網(wǎng)技術(shù)、基于分組包的TOP技術(shù)和IEEE1588v2技術(shù)。其中同步以太網(wǎng)技術(shù)和TOP技術(shù)都只能支持頻率信號(hào)的傳送，不支持時(shí)間信號(hào)的傳送；IEEE1588v2技術(shù)采用主從時(shí)鐘方案，對(duì)時(shí)間進(jìn)行編碼傳送，時(shí)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(duì)稱(chēng)性和延時(shí)測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)主從時(shí)鐘的頻率、相位和絕對(duì)時(shí)間的同步。利用這些技術(shù)，PTN可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)同步，也可以解決3G基站回傳中非常重要的時(shí)鐘同步問(wèn)題。
3.1.3OAM和保護(hù)倒換

基于T-MPLS的PTN具有強(qiáng)大的OAM功能和性能監(jiān)控能力，基于PBB的PTN則借助EthernetOAM來(lái)實(shí)現(xiàn)OAM管理。因此，采用PTN組建3G傳送網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的電信級(jí)OAM能力。同時(shí)，PTN借鑒了SDH的環(huán)網(wǎng)和線(xiàn)性保護(hù)，可以保證50ms的業(yè)務(wù)保護(hù)倒換時(shí)間，使3G業(yè)務(wù)的傳送更加高效、安全。

3.2PTN在3G傳送網(wǎng)中的應(yīng)用策略

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

就業(yè)務(wù)帶寬而言，PTN目前環(huán)網(wǎng)帶寬一般為GE/10GE，為3G新業(yè)務(wù)的開(kāi)展奠定了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的帶寬基礎(chǔ)。對(duì)于將來(lái)3G系統(tǒng)中HSDPA的應(yīng)用，可以方便地進(jìn)行業(yè)務(wù)的升級(jí)和網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容。

就業(yè)務(wù)QoS保證而言，PTN的高帶寬是由多用戶(hù)共享，并提供資源預(yù)留、優(yōu)先級(jí)、QoS保證，帶寬可管理、可靈活分配，非常適合提供運(yùn)營(yíng)商級(jí)的服務(wù)。

就網(wǎng)絡(luò)管理而言，采用PTN作為統(tǒng)一的業(yè)務(wù)承載平臺(tái)，使得用一套管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理成為可能。

PTN與3G傳送平臺(tái)的典型組網(wǎng)如圖2所示，PTN應(yīng)用于寬帶接入網(wǎng)，在提供各種基站業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，提供基站所在區(qū)域的各種寬帶業(yè)務(wù)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(tái)上提供各種高帶寬的新型業(yè)務(wù)，為電信運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。

當(dāng)然，PTN的相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)，能夠真正實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的接入，能夠?qū)崿F(xiàn)電信級(jí)的保護(hù)和OAM管理。從中長(zhǎng)期來(lái)看，PTN不僅具備在3G傳送平臺(tái)上廣泛應(yīng)用的先天條件，而且能在整個(gè)城域網(wǎng)得到大范圍的應(yīng)用。