PTN组网浅析

　　经过多年的建设和优化，以SDH/MSTP技术为基础的中国移动城域传送网已经较好地满足了基于TDM的语音业务和少量数据业务的传送需求，但3G和全业务运营的来临，使基于IP的数据业务将成为城域网传送的主体。虽然SDH/MSTP也具备多业务承载能力，但基于TDM的内核使其在承载IP分组业务时效率较低、配置复杂，并且灵活性和扩展性也较差，而基于分组交换内核的传送技术PTN（分组传送网）经过近几年的飞速发展已逐渐成熟，有望成为替代SDH的下一代主流技术，因此中国移动在浙江杭州开展了IP化传送项目试点工作，以测试PTN组网的可行性。
1.PTN简介
　　PTN是一种面向分组业务的传送网络和技术，它定位于城域网汇聚接入层，以分组交换为核心并提供多业务支持，既具备数据通信网组网灵活和统计复用传送的特性，又继承了传统光传送网面向连接、快速保护、OAM能力强等优点。
　　PTN通过标签交换机制实现面向连接的快速转发；通过PWE3技术实现各类非分组业务的端到端仿真；通过DiffServ模型实现端到端的QoS控制；通过CIR（保证带宽）和PIR（突发带宽）机制实现统计复用；通过同步以太网、IEEE1588v2和ToP等技术提供精确的频率和时间同步；提供设备保护、线性复用段保护、MPLSTunnelAPS、LAG和FRR等丰富的保护方式和类似SDH的电信级的OAM能力。多种技术的融合为PTN高效、高质地承载3G基站和全业务奠定了良好的基础。
　　PTN在实现方式上有MPLS-TP和PBT两种技术标准，分别源自对MPLS技术和以太网技术的改进。本次杭州IP化传送项目试点使用的华为PTN系列设备采用的是MPLS-TP技术。
2.PTN组网和保护
　　PTN是一种全新的设备制式，它的工作机理以及可能承载的业务模型都与SDH有很大的差异，为了充分发挥PTN的优点，使新建的PTN更适应3G和全业务竞争的需要，中国移动浙江公司组织全省专家对PTN的组网模型和保护方式选择进行了细致讨论，并结合OTN的部署制定了一个较佳的组网和保护方案。
　　在组网模型方面，由于3G时代每个接入点的带宽需求可能会比2G时代有10倍以上的增长，使得核心层和骨干层网络的带宽压力急剧上升，如果仍然与SDH/MSTP网络一样采用组建10Gbit/s环的方式来解决，则很容易造成核心骨干环带宽耗尽需要扩容的情况，而环形结构的扩容成本较高且灵活性较差，因此核心层和骨干层的组网模型便成了PTN网络结构优化考虑的重点，最终的方案是借助OTN的大容量业务提供和电信级保护能力达到了简化PTN结构的目的。
　　如图1所示，在应用PTN设备组网时，接入层和汇聚层仍采用环形结构组建系统，其中接入层采用GE速率，汇聚层采用10吉比特以太网速率组环，并采用双节点挂环的结构预防汇聚节点和骨干节点单节点失效风险，但在骨干层不再建环形系统，而是通过OTN提供的GE或10吉比特以太网链路将每个骨干层节点与相关核心层节点直接相连。同时，在每个核心机房配置两套大型PTN设备负责本机房业务设备端口的接入以及业务的调度，并实现安全分担。

图1 大中型城域网PTN组网方案

　　在保护方面，通过建立端到端的MPLSTunnel保护实现类似SDH网络SNCP方式的保护，同时，为降低因端到端的保护路径距离太长带来的主备用Tunnel同时失效风险，在OTN上对骨干层链路再叠加一层波道保护。对于采用GE接口的3GRNC，核心层PTN设备在进行RNC接口接入时引入LAG保护以避免单接口失效引起的大量业务中断。

骨干层带宽扩容的工作变得非常简单和便捷，当某个节点的某个方向带宽不足时，直接通过OTN增加一条链路即可。

　　我们采用4套PTN3900和9套PTN1900分别组建汇聚环和接入环，以进行各类性能和真实业务加载测试，并在2009年3月25日成功开通第一条CES业务，用于承载1800MHz基站。目前已扩大了业务加载范围，开通了数十个基站的业务。
　　IEEE1588v2时钟同步性能测试是我们本次测试的一个重点，由于TD-SCDMA基站对同步的要求非常高，且要求时间同步，目前只能通过为每个基站配置GPS的方式来解决，投资成本和维护成本均很高，而PTN设备支持的同步以太网和IEEE1588v2协议则可以较好地解决频率和时间的地面传送问题。测试的结果表明PTN设备较好地实现了时间同步，达到了TD-SCDMA基站1.5μs的时间同步要求，相关TD-SCDMA基站的业务与小区切换均正常，成功地验证了IEEE 1588v2技术的可行性。
4.PTN部署策略
　　PTN作为一种分组化的传送技术，很好地迎合了未来业务IP化、宽带化的发展趋势，其高精度的频率和时间同步传送能力，更有望解决TD-SCDMA建设的一大难题，其他各方面的性能也在本次IP化传送测试中得到验证，因此我们认为以PTN作为下一阶段中国移动城域传送网汇聚层和接入层网络的主要解决方案是可行的，特别在3G基站接入和用户数据专线接入等应用场景下有SDH/MSTP无法比拟的优势。在部署策略上，我们建议：

1. 由于PTN的全部技术标准预计在2010年左右成熟，各厂家的设备也需要一定的完善时间，因此2010年之前，建议小范围地建设试验网以了解设备性能，摸索组网和维护经验，2010年后可逐步展开规模建设。


2. 预计TDM业务还将长时间存在，原有的SDH/MSTP网络仍有较高的利用价值，建议避免立即用PTN去替换原有网络，而采用新老网络共存和逐步替换的方式完成网络演进。由于工作机理有较大不同，也不建议用PTN与SDH混合组建环路。


3. 考虑到未来业务宽带化的特点，建议以PTN作为接入层、汇聚层设备，以OTN作为骨干层、核心层设备混合组建城域传送网，使PTN趋于扁平化，简化网络扩容和业务调度工作。


4. IEEE1588v2作为全新的同步技术，虽然性能已达到测试要求，但在复杂网络的情况下能否真正独立承担起GPS替代的作用还有待观察，因此在PTN建网前期，仍然建议TD-SCDMA基站同时配置GPS，直至经现网验证PTN的同步技术可以完全替代GPS。



　　PTN虽然融合了传送网和数据网的许多优点，但任何新技术的演进都不是一蹴而就的，需要经过不断地探索和完善。我们应该密切跟踪PTN技术的发展，并遵循平滑演进的原则，逐步推进PTN技术的应用和传送网IP化的发展，以组建更高效、安全和可扩展的传送网络。

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