趙銘浩，馬少武，唐雄燕，王曉湘

（1.北京郵電大學 北京 100876；2.中國聯(lián)通研究院 北京 100048）

1 引言

2011年，中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司（以下簡稱中國聯(lián)通）在分組傳送試驗網(wǎng)方面動作不斷，先在北京、廣州、大連等8個城市啟動PTN、IP/MPLS試驗網(wǎng)外場測試。在部分PTN外場測試完成之后，又選擇了長春、寧波、武漢等7個重點城市進行PTN承載HSPA+業(yè)務的試商用，預計在2012年5月17日電信日來臨之前，相關站點可以通過PTN承載HSPA+業(yè)務。表1為中國聯(lián)通8地市試驗網(wǎng)外場測試整體計劃。

在指定的9個外場試驗中，有5個采用全網(wǎng)PTN方案，3個采用混合方案，1個采用IP/MPLS方案。該次測試的現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務部分主要包括各種業(yè)務的提供方案、網(wǎng)絡保護方案、業(yè)務性能監(jiān)測、保護倒換對業(yè)務的影響等內(nèi)容；模擬業(yè)務測試主要包括LTE業(yè)務測試和同步測試等；網(wǎng)管及運行維護主要包括網(wǎng)管功能以及運行維護場景測試等內(nèi)容。

隨著iPhone4等3G終端的迅速推廣，中國聯(lián)通在3G網(wǎng)絡方面的壓力逐步顯現(xiàn)出來，HSPA+網(wǎng)絡的大規(guī)模部署正是中國聯(lián)通的應對之策之一。雖然目前MSTP網(wǎng)絡尚能夠滿足當前的承載需求，然而隨著中國聯(lián)通宣布2012年5月17日之前將在國內(nèi)56個城市完成HSPA+的升級工作，現(xiàn)有的MSTP網(wǎng)絡將不能滿足其激增的帶寬和無線部署需求。HSPA+網(wǎng)絡部署之后，IP帶寬的需求將迅速增長，原有的MSTP網(wǎng)絡承載能力將捉襟見肘，迫切需要引入新型的承載方式。

本文從不同角度對PTN技術(shù)與IP/MPLS技術(shù)進行對比分析，對不同網(wǎng)絡規(guī)模下的PTN組網(wǎng)模式進行探討，特別對PTN與MSTP混合組網(wǎng)進行簡單分析，以期為中國聯(lián)通的移動回傳網(wǎng)建設提供技術(shù)參考。

2 PTN與IP/MPLS

PTN是指以面向連接的MPLS-TP分組交換技術(shù)為核心，具備類似SDH傳送特性的OAM和保護功能的多業(yè)務傳送網(wǎng)技術(shù)。PTN不僅能承載電信級以太網(wǎng)業(yè)務，而且還可支持TDM、ATM和IP業(yè)務，滿足網(wǎng)絡高可靠性、完善的OAM、網(wǎng)絡擴展性、嚴格QoS等傳送網(wǎng)屬性。PTN主要面向城域傳送網(wǎng)的應用，承載移動回傳、企事業(yè)專線/專網(wǎng)等高QoS要求的業(yè)務，實現(xiàn)城域傳送網(wǎng)從TDM向分組化的逐步演進[1]。PTN針對分組業(yè)務流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復用傳送的要求而設計，具有更低的總體使用成本（TCO），同時秉承光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢，如高可用性和可靠性、高效的業(yè)務調(diào)度機制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、易擴展、業(yè)務隔離與高安全性。

表1 中國聯(lián)通8地市試驗網(wǎng)外場測試整體計劃

作為未來LTE的主要承載方式之一的IP/MPLS技術(shù)，是針對基站回傳應用場景優(yōu)化定制的路由器/交換機整體解決方案，具備電路仿真、同步等能力，提高了OAM和保護能力，基于IP/MPLS架構(gòu)，以面向無連接、可動態(tài)路由為主要特征，其核心是路由器設備。

從正在進行的PTN及IP/MPLS測試看，中國聯(lián)通對兩種技術(shù)的選擇仍然舉棋不定，選擇何種技術(shù)用于移動回傳承載，仍然需要在實驗網(wǎng)測試結(jié)束后才能有結(jié)果。從承載技術(shù)的角度來說，PTN能夠擔當起HSPA+的承載任務，然而隨著未來網(wǎng)絡向LTE的演進，整個網(wǎng)絡將轉(zhuǎn)向IP化、扁平化，IP/MPLS技術(shù)也會得到進一步的發(fā)展，PTN與IP/MPLS之間將會形成競爭格局，并且將會逐步走向統(tǒng)一。PTN技術(shù)與傳輸網(wǎng)更吻合，基于原有的MSTP網(wǎng)絡向PTN過渡更為順利；而IP/MPLS則純粹是由路由和以太網(wǎng)交換機設備構(gòu)成，是由一系列數(shù)據(jù)產(chǎn)品構(gòu)成的完整數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，如需打造一套全新的城域以太網(wǎng)體系，采用IP/MPLS技術(shù)會更佳。選擇哪種承載方式，應取決于不同地域的網(wǎng)絡情況，還要考慮到投資問題[2]。綜上所述，對于兩種技術(shù)的選擇要視網(wǎng)絡現(xiàn)狀和業(yè)務發(fā)展的情況而定。

單就PTN技術(shù)來說，從2009年剛剛推出時標準方面的缺失、對承載LTE的欠缺，甚至與原有網(wǎng)絡之間缺乏有效兼容等種種不足，逐步在規(guī)模應用中完善，現(xiàn)在的PTN技術(shù)在承載3G、LTE方面已經(jīng)擁有了更強的實力。PTN技術(shù)的迅速發(fā)展得益于運營商對該項技術(shù)的大規(guī)模推廣，技術(shù)標準和技術(shù)應用往往是相互促進、相互推動的。結(jié)合近兩年PTN技術(shù)的發(fā)展，PTN在標準、OAM、L3功能以及設備互通性方面已經(jīng)取得了迅速的發(fā)展，尤其在組網(wǎng)規(guī)模、保護、OAM、時間同步方面具有較大優(yōu)勢，非常適合3G和未來LTE的承載。

當前，全業(yè)務運營作為運營商主流建網(wǎng)思路，使得運營商的網(wǎng)絡建設面臨重要的挑戰(zhàn)：一方面是業(yè)務的多樣化，帶寬急劇增加承載網(wǎng)帶寬的彈性調(diào)度，對不同業(yè)務提供不同服務質(zhì)量的需求；另一方面是業(yè)務IP化趨勢明顯，業(yè)務承載力求高效率和低成本。由于中國聯(lián)通在基礎網(wǎng)絡方面有較為豐富的差異化網(wǎng)絡資源，需要充分考慮利用已有的投資、經(jīng)驗，因此在技術(shù)引入過程中，對PTN的技術(shù)需求相比中國移動多了兩個方面，一個是綜合業(yè)務的承載效果，另一個是跟MSTP網(wǎng)絡無縫互通的能力。現(xiàn)階段，中國聯(lián)通主要使用PTN作為移動回傳和大客戶接入的一種承載方式，與MSTP互為補充，在某些應用下兩種技術(shù)混合組網(wǎng)，協(xié)同工作；而中國移動則是將PTN作為移動回傳和大客戶接入的惟一承載方式，因此，其PTN與原來的MSTP網(wǎng)絡是兩張獨立的網(wǎng)絡，截至2010年底，中國移動已部署了20萬端PTN設備。

運營商在選擇移動回傳承載方式方面，更為關注的主要有電信級差異化的服務提供、健壯的網(wǎng)絡恢復能力、良好的可擴展性和兼容性、大規(guī)模組網(wǎng)的能力、便捷高效的網(wǎng)絡運維、精準的時間同步和具備相關3層功能等方面。能否進行統(tǒng)一的管理，是運營商尤為關注的問題。PTN采用和MSTP一脈相承的組網(wǎng)和管理方式，最大程度地繼承了MSTP的建設和維護經(jīng)驗，對運維人員的沖擊很小，并且延續(xù)了原有的組織架構(gòu)和運維分工界面；同時，PTN可以組織任意規(guī)模本地網(wǎng)，不用分割網(wǎng)絡，而且在網(wǎng)絡前期規(guī)劃和擴容方面具備極大的優(yōu)勢；其環(huán)型組網(wǎng)的方式繼承了MSTP的組網(wǎng)形態(tài)，也較好地利用了現(xiàn)網(wǎng)光纜資源，能組織安全、高效的本地網(wǎng)。而IP/MPLS技術(shù)與路由器、交換設備之間的銜接較為密切，在傳輸方面性能較弱，可管理性也較為欠缺，這給后期的運維管理帶來很多難題；雖然可以提供完善的3層功能，但是無法進行大規(guī)模組網(wǎng)，暫時沒有完善精準的時間同步方案，網(wǎng)絡健壯性方面也有缺陷。

從標準層面來說，PTN技術(shù)已經(jīng)逐步標準化，在應用、管理方面日益完善，ITU-T、IETF等國際標準機構(gòu)以及國內(nèi)的CCSA已經(jīng)讓PTN的標準充實起來。國際標準方面，MPLS-TP的核心標準（包括需求、框架、網(wǎng)管等）在2010年就已經(jīng)完成；OAM方面，中國移動、工業(yè)和信息化部電信研究院根據(jù)IETF的G-ACh編碼格式，參照ITU-T Y.1731以太網(wǎng)業(yè)務的OAM PDU格式定義，結(jié)合原G.8113標準架構(gòu)，提出G-ACh+Y.1731標準，統(tǒng)一了OAM標準方面存在的分歧和爭議。目前，該標準已被CCSA《分組傳送網(wǎng)（PTN）總體技術(shù)要求（報批稿）》采納，并作為惟一必選方案，正在等待IETF和ITU-T標準化組織的審批。事實上，中國PTN的標準化進展已經(jīng)走在了國際標準組織的前面。反觀IP/MPLS技術(shù)，其標準化就是一大難題，對于IP/MPLS技術(shù)，業(yè)界有不同的認識，而且各個廠商的理解也有所不同，缺乏統(tǒng)一標準，標準性較弱。

隨著中國聯(lián)通3G業(yè)務的快速發(fā)展，在HSPA+的部署方面，中國聯(lián)通目前已經(jīng)有了明確的日程表。隨著HSPA+的進一步部署，在業(yè)務量需求較大的省市，必須考慮引入新型的承載技術(shù)，中國聯(lián)通會逐步引入一些PTN設備用于承載移動回傳。HSPA+的引入是一個漸進的過程，在未來一段時間內(nèi)，MSTP承載仍將占據(jù)主導，而移動回傳仍屬于傳輸?shù)姆懂?，對于業(yè)務需求量不大的地方，仍將沿用MSTP網(wǎng)絡進行承載。從中國聯(lián)通各地對PTN技術(shù)的測試情況看，PTN技術(shù)在承載能力方面已經(jīng)得到認可，雖然中國聯(lián)通目前考慮的承載方案包括PTN和IP/MPLS兩種技術(shù)，然而從演進思路看，中國聯(lián)通大量的MSTP現(xiàn)網(wǎng)決定了其主要演進方向仍然是PTN，這一演進路線更適合傳輸網(wǎng)的平滑過渡。

3 PTN組網(wǎng)

3.1 PTN組網(wǎng)思路

PTN組網(wǎng)可以與原有城域傳送網(wǎng)混合組網(wǎng)，也可以獨立組網(wǎng)。

混合組網(wǎng)是指將新老平面的網(wǎng)絡混合在同一張網(wǎng)上，可以首先在匯聚層采用PTN代替MSTP，然后逐步在接入層采用PTN替代MSTP，也可以將PTN設備從有IP業(yè)務接入需求的接入層引入，組建GE環(huán)，隨著IP業(yè)務的深入，在匯聚層引入GE/10GE環(huán)?；旌辖M網(wǎng)方式可以保護原有的設備投資，并實現(xiàn)網(wǎng)絡的平滑演進；其缺點在于PTN與SDH兩種技術(shù)存在互通性的瓶頸，PTN設備必須兼顧SDH功能，無法發(fā)揮其內(nèi)核IP化的優(yōu)勢，在網(wǎng)絡發(fā)展后期，又涉及大量業(yè)務割接，網(wǎng)絡維護的壓力較大。

獨立組網(wǎng)是指從接入層至核心層均采用PTN設備，和現(xiàn)網(wǎng)SDH/MSTP設備形成兩個獨立的平面。此時，IP化基站回傳采用PTN承載，TDM基站回傳和有高安全性要求的以太網(wǎng)專線業(yè)務仍由MSTP承載。MSTP向PTN演進時，可以首先在匯聚層轉(zhuǎn)入PTN，其次在接入層轉(zhuǎn)入PTN承載。獨立組網(wǎng)方式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)清晰，易于管理和維護，新老兩個平面可采取不同的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，適應不同的業(yè)務流向；但目前PTN組網(wǎng)速率只有GE和10GE兩級，若采用多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，將導致上下層網(wǎng)絡速率的不匹配。因此，獨立組網(wǎng)模式比較適合核心節(jié)點數(shù)量較少的小型城域網(wǎng)組建二級PTN[3]。

當網(wǎng)絡規(guī)模較大時，在核心層采用OTN、匯聚層和接入層采用PTN組網(wǎng)是比較合理的組網(wǎng)方式。該方式可通過OXC對業(yè)務進行調(diào)度，簡化核心節(jié)點與匯聚節(jié)點之間的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，避免在PTN獨立組網(wǎng)模式中因某節(jié)點業(yè)務容量升級而引起環(huán)路上所有節(jié)點設備必須升級的情況，從而節(jié)省網(wǎng)絡投資。

3.2 PTN組網(wǎng)模式

由于不同城市的業(yè)務量存在差異，因此應根據(jù)當?shù)貥I(yè)務量和移動網(wǎng)絡的實際情況進行組網(wǎng)規(guī)劃，而不能簡單地以地級市、省級市規(guī)劃網(wǎng)絡[4]，同時還要考慮未來3～5年的業(yè)務發(fā)展需求。

對于網(wǎng)絡規(guī)模較小的城市，城域網(wǎng)的核心匯聚層和接入層應盡量采用環(huán)型結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，核心匯聚層可采用10GE環(huán)，每個匯聚環(huán)應盡量經(jīng)過兩個核心節(jié)點，接入層采用GE環(huán)，環(huán)上節(jié)點數(shù)在2～6個即可，否則很可能超出所在環(huán)的承載極限，引起線路堵塞，從而影響網(wǎng)絡質(zhì)量，接入環(huán)上節(jié)點數(shù)過多還會擴大出現(xiàn)故障點時的受影響范圍。中小規(guī)模城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)應用如圖1所示。

對于網(wǎng)絡規(guī)模較大的城市，城域網(wǎng)的核心層應盡量采用雙星型網(wǎng)絡，匯聚層和接入層應盡量采用環(huán)型網(wǎng)絡，后續(xù)可以根據(jù)路由規(guī)劃逐步引入Mesh結(jié)構(gòu)。核心層和匯聚層均采用10GE環(huán)，每個匯聚環(huán)應盡量經(jīng)過兩個核心節(jié)點，接入層可根據(jù)業(yè)務量實際情況組建10GE環(huán)或GE環(huán)，PTN核心節(jié)點之間的10GE鏈路通過WDM/OTN網(wǎng)絡承載或光纖直連。較大規(guī)模城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)應用如圖2所示。

圖1 中小規(guī)模城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)應用示意

圖2 較大規(guī)模城域網(wǎng)PTN組網(wǎng)應用示意

3.3 PTN與MSTP混合組網(wǎng)

在城域傳送網(wǎng)的建設和演進過程中，由于不同類型接口和設備長期共存，因此需要和其他多個網(wǎng)絡進行互通。目前，由于中國聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)存在大量的MSTP，因此當業(yè)務逐步向PTN遷移時，為了保護投資，需要將MSTP所承載的部分業(yè)務接入PTN。此時，可以由MSTP將業(yè)務終結(jié)落地后通過FE/GE/cSTM-1（專指E1業(yè)務復用為STM-1）接口和PTN對接（UNI），或者直接通過線路STM-n接口和PTN對接（MSTP/PTN網(wǎng)關）。前一種方式下，MSTP設備將其承載的以太網(wǎng)業(yè)務或者TDM業(yè)務終結(jié)落地后，從PTN的客戶側(cè)接口接入PTN進行承載，此時，PTN和MSTP網(wǎng)絡各自獨立，在需要互通的節(jié)點之間通過UNI接口易于實現(xiàn)業(yè)務互通，對兩類設備的功能要求簡單，不需要進行MSTP或PTN設備的升級改造，兩個網(wǎng)絡相對獨立地進行建設擴容和管理運維，主要適用于兩個網(wǎng)絡之間有少量業(yè)務互通需求的場景。對于MSTP和PTN需要大量業(yè)務互通的場景，在PTN和MSTP網(wǎng)絡的邊界點，可由PTN設備提供MSTP/PTN網(wǎng)關功能，即通過STM-n接口和MSTP網(wǎng)絡對接，此時，PTN將STM-n接口中以太網(wǎng)或TDM業(yè)務終結(jié)后再通過PTN傳送[1]。PTN與MSTP混合組網(wǎng)對接如圖3所示。

特別地，對于3G、集團客戶需求發(fā)展較快的大中型城市，可以在原有的MSTP環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)上新增PTN設備，這樣可以滿足網(wǎng)絡快速發(fā)展需求，避免網(wǎng)絡頻繁擴容和調(diào)整[5]。如果機房、電源、光纖等接入站點的配套資源較為充足，則可以考慮疊加組網(wǎng)的方式，其優(yōu)點是對已有業(yè)務影響較小，缺點是配套資源要求較高，初期投資較多；如果接入站點配套資源有限，則可以采用替換方式，將已有的MSTP局站替換為PTN設備，優(yōu)點是不受配套資源條件的限制，現(xiàn)有資源改造少，缺點是需要割接電路和調(diào)整網(wǎng)絡，工程復雜。新增PTN設備組網(wǎng)拓撲如圖4所示。

長遠來看，2G網(wǎng)絡在相當長一段時間內(nèi)仍將為運營商帶來可觀的利潤，這就決定了MSTP將與PTN在一定時間內(nèi)長期共存、共同維護。之后，MSTP還可作為PTN的有效補充，為帶寬需求不高，但是安全性和私密性要求較高的客戶提供專線接入，同時兼顧覆蓋PTN暫時無法到達的區(qū)域。

4 結(jié)束語

圖3 PTN與MSTP混合組網(wǎng)對接示意

圖4 新增PTN設備組網(wǎng)拓撲

對于選擇何種技術(shù)用于移動回傳承載，爭議還在繼續(xù)，但是作為電信網(wǎng)絡的基礎，如果沒有承載網(wǎng)的支持，無線網(wǎng)絡帶來的高帶寬優(yōu)勢將得不到任何體現(xiàn)，尤其是中國聯(lián)通已宣布2012年5月17日之前將在國內(nèi)56個城市完成HSPA+升級工作。PTN和IP/MPLS兩種方案本身在不斷完善，中國聯(lián)通國家工程實驗室副總工程師唐雄燕也表示，未來不排除根據(jù)不同的業(yè)務應用場景和網(wǎng)絡部署現(xiàn)狀，在不同的區(qū)域選擇不同的技術(shù)解決方案的可能。如今，這兩種方案也在向更加融合的方向發(fā)展，特別是近期MPLS-TP的OAM和保護標準即將發(fā)布，PTN支持L3的必要性將逐漸消失，而路由器支持MPLS-TP接口也將逐漸成為業(yè)界的一種共識，路由器和PTN之間將采用MPLS-TP作為標準網(wǎng)絡接口。

1 CCSA傳送網(wǎng)工作組.分組傳送網(wǎng)（PTN）總體技術(shù)要求（報批稿）,2011

2 趙光磊.與IP RAN交鋒PTN暫勝一籌.通信世界周刊,2011(4)

3 張勝,嚴炎.PTN技術(shù)在城域傳輸網(wǎng)中的應用分析.數(shù)據(jù)通信,2010(2):33～35

4 王磊,葉雯,李晗等.中國移動PTN網(wǎng)絡規(guī)劃和部署策略.移動通信,2010,34(17):45～50

5 張俊華,夏楠菲.3G背景下城域傳送網(wǎng)PTN布署方案.通信管理與技術(shù),2010(1):31～35