PTN設備在移動承載網建設中的部署
訊石光通訊網
2012/2/17 14:23:44
PTN設備是面向環網應用的第四代城域以太網接入和傳送平臺，支持從現有SDH/SONET架構平滑演進到分組優化的傳送網絡，承載高附加值的增值業務。PTN設備將高彈性的城域以太分組環和接入匯聚功能集成到統一的下一代SDH/SONET平臺中，可以實現效率極高的城域以太網（或其他數據業務）等分組數據業務的傳送和匯聚。
移動網絡運營商正在積極尋找更具性價比的城域以太網業務承載方案，以進一步降低因特網接入服務的成本，創造新的利潤增長點。僅僅簡單利用以太網點到點技術只能取代現有的租線、幀中繼和ATM上承載的業務，只有在基本的以太網連接功能上捆綁高附加值的業務才能把城域以太網服務改造為收入不斷增加并最終盈利的業務模式。例如部署2層VPN，或為每個連接設置多重服務級別（CoS）等增值業務就大大增強了以太網的連接特性。PTN迎合了移動承載網絡分組化的大趨勢，將在2010年開始進入大規模部署時期。
1 移動承載網絡分組化進程
根據我國運營商的城域網現狀，核心層主要是匯聚后的大粒度流量，傳送主要以OTN/ROADM為主，PTN技術應該用于解決接入/匯聚層的傳送問題。電信業務和網絡正在逐步演進為面向分組的業務和網絡，而傳統的TDM業務已經占有了可觀的市場。這種趨勢在移動終端用戶回傳設備向IP化發展的進程中尤為突出，同時，網元設備也逐步用以太網作為業務接口，而傳統的TDM接口也仍然和分組接口在各個層面共存于移動設備中。
隨著每比特利潤的降低以及數據和視頻業務給帶寬帶來的壓力，移動運營商必須找到提高成本結構的方法。這些技術和業務應用正在加速開發和部署更加有效的回傳及承載網絡。這就要求新一代的城域承載設備要給網絡提供靈活的混合傳輸模式，即可以完成從主流的TDM業務流到主流的分組業務流的混合傳輸，而且具有循序漸進、向下兼容的能力以保護現有投資，允許運營商逐步地從TDM組網過渡到電路仿真，再實現以太網回傳。
移動運營商正在享受著進入市場的新業務帶來的巨大利益，尤其是數據和視頻業務。這些新業務是驅動利潤增長的關鍵，隨之而來的是對業務承載網絡的需求快速增長。數據和視頻業務引發了傳輸容量的激增，對網絡的性能也提出了苛刻的要求。而運營商頭痛的地方主要是回傳網絡的成本太高。事實上，回傳網絡的成本投入很快就會和新業務增長帶來的收益抵平，所以運營商必須尋找更具性價比的回傳方案。
分組業務可以大大降低回傳網絡成本這一觀點已被業界廣泛接受。隨著IP/Ethernet設備逐步達到運營級，移動基礎網絡也逐步向分組技術演進。然而，廣泛部署的傳統T1/E1接口和基礎網絡將會繼續和新的面向分組的設備長期共存?？梢苑沼趥鹘y需求的混合傳輸設備具有巨大的市場需求，如面向電路的T1/E1、MLPPP和ATM/IMA，以及IP/Ethernet混合接口。
分組傳輸，特別是Ethernet，可以大幅降低移動回傳網的每比特成本。然而，從BTS/Node-B接口的角度出發，回傳方案必須滿足一系列復雜要求以配合承載網的部署，包括：純TDM （T1/E1和MLPPP）、ATM/IMA和IP/Ethernet。上聯到移動電話交換局的可能是SDH/SONET、Ethernet，或者是捆綁的PDH鏈路?；诠饩W絡的移動回傳和承載網方案要確保運營商可以高效地服務于來自下一代移動業務的爆炸式增長的業務流。所選方案的關鍵特征是基于TDM或Ethernet回傳網傳輸電路和分組混合業務的靈活性。隨著時間的推移，越來越多的業務流將向純分組化發展，現有網絡必須能輕松地應對這種業務演進。
PTN設備可以應用到任何傳統的TDM和Ethernet業務環境。而且混合光/分組傳送網也不僅僅局限于移動運營商。事實上，它可以應用到所有提供混合業務的運營商。如圖1所示，基于PTN可以構建混合傳輸模式。
以下幾個因素加快了移動運營商積極構建他們自己的混合光/分組回傳及承載網絡：一是，業務量在各個無線站點已接近飽和，即使是之前很小的站點也是如此，擴容TDM進行回傳的成本高于在室內建設回傳網絡。二是，無線接入設備，甚至終端用戶設備都在逐步向分組技術演進。這種高端業務和BTS/Node-B設備上IP/Ethernet接口的結合創造了一個使用新的靈活的回傳及承載網絡進行管道傳輸的機會。
移動運營商一直都在尋求降低回傳及承載成本的方案。業務和技術的發展使移動運營商能夠從部署他們自己的混合光/分組回傳及承載網絡中獲益。PTN設備的分組化特征符合這一要求，成為關鍵設備。
2 PTN設備在移動承載網中的現狀和應用
目前，兩大主流PTN技術（T-MPLS/MPLS-TP和PBB-TE）都處于進一步標準化和產業化的階段。雖然PTN技術的標準化工作還未完成，但由于國內外移動運營商的無線回傳市場需求迫切，目前業內已有一系列PTN產品相繼面市：T-MPLS產品主要有上海貝爾1850TSS、華為OSN3900/1900、UT斯達康TN725/705、愛立信OMS2430/2450、烽火CiTRANS、中興8905/6100等；PBB-TE產品主要有北電MERS8610/8606、諾西hiD6670/6650、華為Quidway CX600/380、烽火M8416E、中興8905/6100等。
PTN設備可以提供在現有SDH/SONET網絡或裸纖上承載高附加值的可盈利以太網業務的解決方案，同時具有和IP/MPLS核心網緊密結合，將業務擴展到全球范圍的能力。這樣的組網結構可以支持多種傳送增值業務，例如MEF定義的E-LINE（VPWS）或E-LAN（與IETF定義的VPLS類似），使得運營商能夠實現區分化業務提供，以極低的成本獲得豐厚的回報。由PTN設備組建的移動承載網中，豐富的業務接口可以很好地實現3G網絡的部署。
PTN設備可作為分組環交換機使用，配置為數據包的統計分插復用器，或傳送、匯聚城域以太網業務的接入復用設備。來自客戶側匯聚到環中的數據或TDM 業務可以在任一終端節點下路，或是轉接到IP/MPLS核心網中。二層（L2）交換技術與MPLS PWE3技術結合，提供了更完善的數據業務傳遞功能。
PTN設備主要功能包括：
● 以更加靈活的帶寬分配方式傳送、匯聚城域以太網分組數據業務，將多個邊緣以太網端口中的業務匯聚到GbE上行鏈路中。
● 以更加靈活的帶寬分配方式傳送、匯聚TDM業務。
● 城域以太網業務的完全帶寬統計復用，確保最大的帶寬利用率。
● 成熟的流量管理機制，在客戶和流的層面上控制業務量的傳遞。
PTN設備目前最典型的應用是作為TD網絡接入的承載通道，也可基于PTN設備構建分組環網內嵌于SDH或SONET平臺（也可以直接構建在裸光纖上），如圖2所示。這種方式利用MPLS偽線技術支持多個數據業務統計共享、競爭復用傳輸資源的巨大帶寬，在提高帶寬利用率的同時仍能確保每個業務流量的QoS/SLA。這里“彈性”是通過分組環技術中的“環回”機制實現的，能夠保證小于50ms的業務中斷時間，從而提高整個業務的可用性和環網的生存性。
因此，在電信網分組化的趨勢下，PTN設備的功能和應用模式適應了網絡發展的需要，從圖3可以更好地理解這種必然性。
目前，PTN主要包括T-MPLS/MPLS-TP及PBT兩大主流技術標準，其中T-MPLS/MPLS-TP主要由ITU-T及IETF在進行相關的標準研究及制定，PBT主要由IEEE在進行相關的標準制定。部分設備廠商推出了PTN設備，但由于PTN的技術標準仍在制定中，目前部分廠商推出的PTN均部分地實現了PTN功能，隨著技術標準的成熟與完善，設備功能也需要進一步進行增加及完善。
3 PTN設備在網絡部署中的特點
3.1 充分發揮智能化功能
PTN設備的一大特點是具備一定的自動化功能和網絡自適應能力，而像ASON這樣的自適應網絡技術的應用和推廣一直受到運營商的質疑甚至 殺。在網絡鏈路資源逐漸匱乏、網絡路由拓撲無限復雜的情況下，我們是否該為ASON技術松綁，讓基于智能化設備組建的網絡具有更強的自適應能力，以提高整網效率？
目前國外廠商提供的PTN設備都具有自適應功能，在國外運營商網絡部署時完全開啟自動配置、自動選路等功能，在大量節省維護成本的同時，使網絡資源的配置更加合理，自動選路、自動重路等功能的開啟大大提高了網絡利用率。
現階段，移動運營商的城域承載網絡升級和擴容的壓力都比較大，原因是多方面的，但根本的原因還是網絡規劃和建設比較混亂，缺乏科學建設和管理。所以單純增加新設備、采用新技術、鋪設新管道可能都無法從根本上解決問題。而且新設備的增加會帶來大量現網光纖的割接難問題，每條新線路、新站點的建設都付出了極大的代價。而工作量巨大只是一方面的問題，有些根本無法入手的改造工程才是更為棘手的問題。面對快速增長的用戶數和IP化發展進程，移動承載網的壓力非常大，已經成為整個移動通信網的薄弱環節。3G的進程越快，這個環節就越薄弱，承受的壓力會隨時使這里出現崩潰的情況。目前有比較好的技術來解決這一問題，比如PTN設備。在設備的升級和組網上，具有“網絡融合”重要歷史責任的PTN設備被業內廣泛關注，希望可以解決網絡的升級問題。
3.2 結合專用規劃軟件進行PTN網絡部署
現在有多家設計和科研單位開發了比較完善和能夠實用化的網絡規劃軟件，結合規劃軟件進行舊網絡的改造和新網絡的部署，這將在網絡擴容壓力巨大的今天發揮實際效用。比如基于T-MPLS的分組傳送網規劃軟件，提出了新型的分組標簽交換模式，可模擬產生IP、TDM、以太網等多種實際業務，各種業務的分布參數能夠通過外部屬性進行設置調整。運營商的現實網絡情況和數據可導入規劃軟件，模擬現實的網絡拓撲和流量，為每年的網絡改造和擴容提供可靠的分析手段和依據，提高運營商規劃部門和規劃院所的工作效率。
該軟件在控制平面上實現了OSPF-TE-基于流量工程的路由計算和資源信息分發，能夠完成RSVP-TE-建立和拆除LSP、為FEC分發標簽、維護標簽轉發表等操作。在數據平面基于協議G. 8110.1、G.8112、G.8121進行數據轉發。管理平面基于G.8131/Y.1382協議實現了分組傳送網中最關注的OAM功能和APS功能，其應用如圖4所示。
通過將實際數據加載到軟件算法中，可以對網絡的生存性、健壯性和適應性，以及傳送網的分組傳送效率，包括阻塞、丟包、延時等特性進行分析和考量。在軟件的設計過程中，已經采用高性能FPGA節點模擬硬件實現，形成了非常真實的T-MPLS網絡模型和節點互聯，對分組傳送網絡的網絡性能和傳送效率進行了實際測試，可不斷實現和驗證提出的新機制。
4 結束語
面對快速增長的用戶數和IP化發展進程，移動承載網的壓力非常大，已經成為整個移動通信網的薄弱環節。PTN設備有望解決網絡的升級問題。但要從根本上解決網絡規劃和設備部署的有效和優化問題，對新建網絡的規劃就要更科學，要走可持續發展的路線?，F有的問題肯定是可以解決的，更重要的是更加智能化的網絡設備與更加科學的規劃部署工具的緊密配合。應實現技術、設備和觀念的三重革新，防止出現技術新、設備新而管理觀念舊的情況。
移動網絡運營商正在積極尋找更具性價比的城域以太網業務承載方案，以進一步降低因特網接入服務的成本，創造新的利潤增長點。僅僅簡單利用以太網點到點技術只能取代現有的租線、幀中繼和ATM上承載的業務，只有在基本的以太網連接功能上捆綁高附加值的業務才能把城域以太網服務改造為收入不斷增加并最終盈利的業務模式。例如部署2層VPN，或為每個連接設置多重服務級別（CoS）等增值業務就大大增強了以太網的連接特性。PTN迎合了移動承載網絡分組化的大趨勢，將在2010年開始進入大規模部署時期。
1 移動承載網絡分組化進程
根據我國運營商的城域網現狀，核心層主要是匯聚后的大粒度流量，傳送主要以OTN/ROADM為主，PTN技術應該用于解決接入/匯聚層的傳送問題。電信業務和網絡正在逐步演進為面向分組的業務和網絡，而傳統的TDM業務已經占有了可觀的市場。這種趨勢在移動終端用戶回傳設備向IP化發展的進程中尤為突出，同時，網元設備也逐步用以太網作為業務接口，而傳統的TDM接口也仍然和分組接口在各個層面共存于移動設備中。
隨著每比特利潤的降低以及數據和視頻業務給帶寬帶來的壓力，移動運營商必須找到提高成本結構的方法。這些技術和業務應用正在加速開發和部署更加有效的回傳及承載網絡。這就要求新一代的城域承載設備要給網絡提供靈活的混合傳輸模式，即可以完成從主流的TDM業務流到主流的分組業務流的混合傳輸，而且具有循序漸進、向下兼容的能力以保護現有投資，允許運營商逐步地從TDM組網過渡到電路仿真，再實現以太網回傳。
移動運營商正在享受著進入市場的新業務帶來的巨大利益，尤其是數據和視頻業務。這些新業務是驅動利潤增長的關鍵，隨之而來的是對業務承載網絡的需求快速增長。數據和視頻業務引發了傳輸容量的激增，對網絡的性能也提出了苛刻的要求。而運營商頭痛的地方主要是回傳網絡的成本太高。事實上，回傳網絡的成本投入很快就會和新業務增長帶來的收益抵平，所以運營商必須尋找更具性價比的回傳方案。
分組業務可以大大降低回傳網絡成本這一觀點已被業界廣泛接受。隨著IP/Ethernet設備逐步達到運營級，移動基礎網絡也逐步向分組技術演進。然而，廣泛部署的傳統T1/E1接口和基礎網絡將會繼續和新的面向分組的設備長期共存?？梢苑沼趥鹘y需求的混合傳輸設備具有巨大的市場需求，如面向電路的T1/E1、MLPPP和ATM/IMA，以及IP/Ethernet混合接口。
分組傳輸，特別是Ethernet，可以大幅降低移動回傳網的每比特成本。然而，從BTS/Node-B接口的角度出發，回傳方案必須滿足一系列復雜要求以配合承載網的部署，包括：純TDM （T1/E1和MLPPP）、ATM/IMA和IP/Ethernet。上聯到移動電話交換局的可能是SDH/SONET、Ethernet，或者是捆綁的PDH鏈路?；诠饩W絡的移動回傳和承載網方案要確保運營商可以高效地服務于來自下一代移動業務的爆炸式增長的業務流。所選方案的關鍵特征是基于TDM或Ethernet回傳網傳輸電路和分組混合業務的靈活性。隨著時間的推移，越來越多的業務流將向純分組化發展，現有網絡必須能輕松地應對這種業務演進。
PTN設備可以應用到任何傳統的TDM和Ethernet業務環境。而且混合光/分組傳送網也不僅僅局限于移動運營商。事實上，它可以應用到所有提供混合業務的運營商。如圖1所示，基于PTN可以構建混合傳輸模式。
以下幾個因素加快了移動運營商積極構建他們自己的混合光/分組回傳及承載網絡：一是，業務量在各個無線站點已接近飽和，即使是之前很小的站點也是如此，擴容TDM進行回傳的成本高于在室內建設回傳網絡。二是，無線接入設備，甚至終端用戶設備都在逐步向分組技術演進。這種高端業務和BTS/Node-B設備上IP/Ethernet接口的結合創造了一個使用新的靈活的回傳及承載網絡進行管道傳輸的機會。
移動運營商一直都在尋求降低回傳及承載成本的方案。業務和技術的發展使移動運營商能夠從部署他們自己的混合光/分組回傳及承載網絡中獲益。PTN設備的分組化特征符合這一要求，成為關鍵設備。
2 PTN設備在移動承載網中的現狀和應用
目前，兩大主流PTN技術（T-MPLS/MPLS-TP和PBB-TE）都處于進一步標準化和產業化的階段。雖然PTN技術的標準化工作還未完成，但由于國內外移動運營商的無線回傳市場需求迫切，目前業內已有一系列PTN產品相繼面市：T-MPLS產品主要有上海貝爾1850TSS、華為OSN3900/1900、UT斯達康TN725/705、愛立信OMS2430/2450、烽火CiTRANS、中興8905/6100等；PBB-TE產品主要有北電MERS8610/8606、諾西hiD6670/6650、華為Quidway CX600/380、烽火M8416E、中興8905/6100等。
PTN設備可以提供在現有SDH/SONET網絡或裸纖上承載高附加值的可盈利以太網業務的解決方案，同時具有和IP/MPLS核心網緊密結合，將業務擴展到全球范圍的能力。這樣的組網結構可以支持多種傳送增值業務，例如MEF定義的E-LINE（VPWS）或E-LAN（與IETF定義的VPLS類似），使得運營商能夠實現區分化業務提供，以極低的成本獲得豐厚的回報。由PTN設備組建的移動承載網中，豐富的業務接口可以很好地實現3G網絡的部署。
PTN設備可作為分組環交換機使用，配置為數據包的統計分插復用器，或傳送、匯聚城域以太網業務的接入復用設備。來自客戶側匯聚到環中的數據或TDM 業務可以在任一終端節點下路，或是轉接到IP/MPLS核心網中。二層（L2）交換技術與MPLS PWE3技術結合，提供了更完善的數據業務傳遞功能。
PTN設備主要功能包括：
● 以更加靈活的帶寬分配方式傳送、匯聚城域以太網分組數據業務，將多個邊緣以太網端口中的業務匯聚到GbE上行鏈路中。
● 以更加靈活的帶寬分配方式傳送、匯聚TDM業務。
● 城域以太網業務的完全帶寬統計復用，確保最大的帶寬利用率。
● 成熟的流量管理機制，在客戶和流的層面上控制業務量的傳遞。
PTN設備目前最典型的應用是作為TD網絡接入的承載通道，也可基于PTN設備構建分組環網內嵌于SDH或SONET平臺（也可以直接構建在裸光纖上），如圖2所示。這種方式利用MPLS偽線技術支持多個數據業務統計共享、競爭復用傳輸資源的巨大帶寬，在提高帶寬利用率的同時仍能確保每個業務流量的QoS/SLA。這里“彈性”是通過分組環技術中的“環回”機制實現的，能夠保證小于50ms的業務中斷時間，從而提高整個業務的可用性和環網的生存性。
因此，在電信網分組化的趨勢下，PTN設備的功能和應用模式適應了網絡發展的需要，從圖3可以更好地理解這種必然性。
目前，PTN主要包括T-MPLS/MPLS-TP及PBT兩大主流技術標準，其中T-MPLS/MPLS-TP主要由ITU-T及IETF在進行相關的標準研究及制定，PBT主要由IEEE在進行相關的標準制定。部分設備廠商推出了PTN設備，但由于PTN的技術標準仍在制定中，目前部分廠商推出的PTN均部分地實現了PTN功能，隨著技術標準的成熟與完善，設備功能也需要進一步進行增加及完善。
3 PTN設備在網絡部署中的特點
3.1 充分發揮智能化功能
PTN設備的一大特點是具備一定的自動化功能和網絡自適應能力，而像ASON這樣的自適應網絡技術的應用和推廣一直受到運營商的質疑甚至 殺。在網絡鏈路資源逐漸匱乏、網絡路由拓撲無限復雜的情況下，我們是否該為ASON技術松綁，讓基于智能化設備組建的網絡具有更強的自適應能力，以提高整網效率？
目前國外廠商提供的PTN設備都具有自適應功能，在國外運營商網絡部署時完全開啟自動配置、自動選路等功能，在大量節省維護成本的同時，使網絡資源的配置更加合理，自動選路、自動重路等功能的開啟大大提高了網絡利用率。
現階段，移動運營商的城域承載網絡升級和擴容的壓力都比較大，原因是多方面的，但根本的原因還是網絡規劃和建設比較混亂，缺乏科學建設和管理。所以單純增加新設備、采用新技術、鋪設新管道可能都無法從根本上解決問題。而且新設備的增加會帶來大量現網光纖的割接難問題，每條新線路、新站點的建設都付出了極大的代價。而工作量巨大只是一方面的問題，有些根本無法入手的改造工程才是更為棘手的問題。面對快速增長的用戶數和IP化發展進程，移動承載網的壓力非常大，已經成為整個移動通信網的薄弱環節。3G的進程越快，這個環節就越薄弱，承受的壓力會隨時使這里出現崩潰的情況。目前有比較好的技術來解決這一問題，比如PTN設備。在設備的升級和組網上，具有“網絡融合”重要歷史責任的PTN設備被業內廣泛關注，希望可以解決網絡的升級問題。
3.2 結合專用規劃軟件進行PTN網絡部署
現在有多家設計和科研單位開發了比較完善和能夠實用化的網絡規劃軟件，結合規劃軟件進行舊網絡的改造和新網絡的部署，這將在網絡擴容壓力巨大的今天發揮實際效用。比如基于T-MPLS的分組傳送網規劃軟件，提出了新型的分組標簽交換模式，可模擬產生IP、TDM、以太網等多種實際業務，各種業務的分布參數能夠通過外部屬性進行設置調整。運營商的現實網絡情況和數據可導入規劃軟件，模擬現實的網絡拓撲和流量，為每年的網絡改造和擴容提供可靠的分析手段和依據，提高運營商規劃部門和規劃院所的工作效率。
該軟件在控制平面上實現了OSPF-TE-基于流量工程的路由計算和資源信息分發，能夠完成RSVP-TE-建立和拆除LSP、為FEC分發標簽、維護標簽轉發表等操作。在數據平面基于協議G. 8110.1、G.8112、G.8121進行數據轉發。管理平面基于G.8131/Y.1382協議實現了分組傳送網中最關注的OAM功能和APS功能，其應用如圖4所示。
通過將實際數據加載到軟件算法中，可以對網絡的生存性、健壯性和適應性，以及傳送網的分組傳送效率，包括阻塞、丟包、延時等特性進行分析和考量。在軟件的設計過程中，已經采用高性能FPGA節點模擬硬件實現，形成了非常真實的T-MPLS網絡模型和節點互聯，對分組傳送網絡的網絡性能和傳送效率進行了實際測試，可不斷實現和驗證提出的新機制。
4 結束語
面對快速增長的用戶數和IP化發展進程，移動承載網的壓力非常大，已經成為整個移動通信網的薄弱環節。PTN設備有望解決網絡的升級問題。但要從根本上解決網絡規劃和設備部署的有效和優化問題，對新建網絡的規劃就要更科學，要走可持續發展的路線?，F有的問題肯定是可以解決的，更重要的是更加智能化的網絡設備與更加科學的規劃部署工具的緊密配合。應實現技術、設備和觀念的三重革新，防止出現技術新、設備新而管理觀念舊的情況。
新聞來源：搜狐網a5
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