城域传输网中PTN的组网模式和引入策略

边春雨，谢金龙

（1．山西信息规划设计院有限公司 太原 030012；

2.中国联通北京市分公司网络分析调度中心 北京 100029）

城域传输网中PTN的组网模式和引入策略

边春雨1，谢金龙2

（1．山西信息规划设计院有限公司 太原 030012；

2.中国联通北京市分公司网络分析调度中心 北京 100029）

对分组传送网（PTN）技术在城域传输网中的技术定位、组网模式和引入策略进行了分析。技术定位方面，PTN适合应用在城域传输网的汇聚层、接入层；组网模式方面，大中型城域传输网适合采用PTN与ASON/WDM/OTN联合组网模式，对于小型城域传输网初期也可以考虑采用PTN完全独立组网模式；引入策略方面，应采用新老网络共存和逐步替换的方式以最大限度地保护现有投资。

分组传送网；技术定位；组网模式；引入策略

1 引言

2008年电信重组以及3G牌照发放后，电信企业全面步入了IP化、移动化、宽带化、融合化的全业务运营时代，新的运营方式必然要求接入、承载网络具备更高的带宽、更清晰的网络结构及多业务承载能力，同时需要确保业务配置更加灵活便捷、业务传递更加高效可靠，实现业务的精细化运营。为适应全业务运营需要，传输网络将从基于TDM的网络向基于IP的网络发展，网络节点将向大容量、多功能、分组化方向发展，承载将从单一的业务承载向多业务承载方向发展，同时网络能实现更加智能、灵活、高效的电路调度和疏导，保证稳定的传输质量。

分组传送网（PTN）技术是业界公认的现阶段理想的全业务统一IP化承载技术之一，不仅能较好地承载电信级以太网业务，而且兼顾了传统TDM业务，尤其是在3G基站、大客户专线等高品质业务承载领域，具有面向连接的多业务承载、50 ms的网络保护、完善的OAM管理机制以及全面的QoS保障等核心技术优势。随着PTN标准化的进一步完善，产业链的进一步发展，其技术与成本优势将更加明显，它将逐步发展成为高QoS业务的综合承载平台，并与IP/MPLS技术深度结合，推动全网融合。

2 PTN技术定位

在城域传输网这个业务需求最复杂、技术碰撞最激烈、新技术不断涌现的区域，任何先进技术的引入不是一蹴而就的。下面通过PTN与其他技术在技术层面和网络层面的比较分析，来确定PTN技术定位的问题。

（1）技术层面

与SDH/MSTP技术相比：基于电路交换的SDH/MSTP网络是通过刚性的分配机制和用户接口的IP化来保障以TDM业务为主、以太网数据业务为辅的高质量、安全的传输，因此其带宽利用率较低。内核IP化的PTN技术，具备强大的带宽统计复用能力，在面对突发性强、流量不确定的业务冲击时更具生命力，但是相比MSTP网络，PTN的劣势在于TDM业务的接入，PTN也可以通过仿真支持TDM业务，但接入能力有限，只能作为TDM业务承载的补充手段，所以用于承载高QoS需求的IP化业务才能真正体现和发挥PTN的优势。

与WDM/OTN技术相比：WDM/OTN技术注重于解决2.5 Gbit/s/10 Gbit/s甚至40 Gbit/s的IP大颗粒业务电路的超长距离、超大带宽传输问题，这是PTN难以达到的，但是WDM/OTN的带宽分配也是刚性的，带宽利用率不高。因此，PTN的优势体现在小颗粒IP业务的灵活接入、业务的汇聚收敛上，而并不擅长传送大量的点到点大颗粒业务，但在业务量较少时，PTN也可应用于IP业务在核心层的汇聚和调度。

（2）网络层面

面对城域传输网汇聚层、接入层大量的IP化业务需求，采用SDH/MSTP或者传统以太网都无法同时兼顾传输效率和传输质量的问题，PTN设备IP化的内核可以有效完成大量小颗粒业务的收敛和传输，非常适用于汇聚层、接入层IP化业务量大、突发性强的特点。同时PTN继承了传输设备的强大保护能力和丰富的OAM，为业务提供了电信级的保护和监控管理。

在城域传输网核心层，以各专业网元间互联的大颗粒数据业务点到点的传送为主，由于此类业务不再需要进一步的收敛，因此PTN技术不适合在核心层及以上应用，而WDM/OTN是理想的解决技术。PTN技术的引入，将主要借助于它在业务接入的灵活性、二层收敛、统计复用的优势，聚焦于解决城域传输网汇聚层、接入层，用于解决业务的接入、汇聚以及传送问题。

综合以上分析，PTN技术适合应用在城域传输网的汇聚层、接入层，在IP业务总量较少时，PTN也可用于IP业务在核心层的汇聚和调度，而WDM/OTN技术将是未来核心层大颗粒业务电路的主要承载技术。

3 PTN组网模式

3.1 PTN典型组网模式

在现网SDH/MSTP网络基础上，PTN设备的组网总体上可以分为PTN完全独立组网、SDH/MSTP升级PTN双平面组网、PTN与SDH/MSTP混合组网和 PTN与ASON/WDM/OTN联合组网4种模式。

模式一：PTN完全独立组网

PTN完全独立组网模式（如图1所示）是指从接入层、汇聚层至核心层全部采用PTN设备，新建分组传送平面，其中接入层采用GE速率组环，汇聚层和核心层采用10GE速率组环，和现有的SDH/MSTP设备长期共存、单独规划，共同维护。

该模式的网络结构和目前的SDH/MSTP网络相似，具有组网清晰、维护便利等优势，建网初期需要部署核心层和汇聚层，建网成本较高，组网工作量大，但中后期随着PTN采购成本的降低、组网规模的扩大，相应成本会大幅度降低。

采用该模式应在3G基站尚未完全IP化前，对于新建3G站址可由PTN网络同时承载3G语音TDM电路和数据IP电路，对于现有3G站址可由PTN网络仅负责承载3G数据IP电路，由现有SDH/MSTP承载3G语音TDM电路，以保护现有SDH/MSTP投资。但随着IP数据业务量的加大，核心层PTN的10GE带宽必将成为业务发展的瓶颈，需要WDM/OTN等大颗粒传送技术来解决。

模式二：SDH/MSTP升级PTN双平面组网

SDH/MSTP升级PTN双平面组网模式 （如图2所示）是指将现有接入层、汇聚层至核心层的SDH/MSTP的设备通过更换交叉板平滑升级到实现TDM和IP交换，同设备和同路由组建PTN环网，形成双平面，其中现有155 M/622 M/2.5 Gbit/s的SDH/MSTP环网升级为GE的PTN环网，现有10 Gbit/s的SDH/MSTP环网升级为10GE的PTN环网。

该模式完全在现有SDH/MSTP网络上升级，具有组网简单、工程量小的优势，在建设网初期，如果有业务需求的整个SDH/MSTP环网都进行升级，会造成建网成本非常高，如果是插花式升级，虽然节省投资，但会造成组网混乱；中远期看，相对于PTN完全独立组网模式更节省投资。这两种模式必然都存在对现网业务造成影响的风险以及只能是现网SDH/MSTP设备提供商进行组网的局限性，同时还存在个别厂家和个别设备不支持SDH/MSTP升级PTN双平面组网模式的问题。由于PTN和SDH/MSTP采用不同的技术机制，在采用该模式组网前应特别关注现网SDH/MSTP设备可升级性，升级后对现网的影响性，升级对槽位的影响，插花式升级还是全环升级等。

采用该模式应在3G基站尚未完全IP化前，对于新建3G站址可由PTN网络同时承载3G语音TDM电路和数据IP电路，对于现有3G站址可由PTN网络仅负责承载3G数据IP电路，由现有SDH/MSTP承载3G语音TDM电路，以保护现有SDH/MSTP投资。但随着IP数据业务量的加大，核心层PTN的10GE带宽必将成为业务发展的瓶颈，需要WDM/OTN等大颗粒传送技术来解决。

模式三：PTN与SDH/MSTP混合组网

PTN与SDH/MSTP混合组网是指在现有SDH/MSTP网络基础上，从有业务需求的接入点发起，通过SDH/MSTP设备升级改造为PTN设备或者直接替换为PTN设备，并与现有SDH/MSTP设备进行混合组网，向全PTN组网演进的模式。该模式的主要特点是从接入层自下往上逐步进行PTN设备的部署，通过接入层、汇聚层逐步地IP化汇聚收敛减轻上层SDH/MSTP承载IP业务的资源压力，可最大限度地保护现有SDH/MSTP投资。

由于只是在有需求的区域和层面进行PTN的部署，建设成本较低，组网工作量较小，但同时也会带来PTN网络管理和业务端到端配置上的一些问题，维护难度和成本加大。

根据IP业务需求和发展，PTN设备的引入深度又可以分为以下3个阶段。

阶段一：现有SDH/MSTP接入节点出现大IP化业务量的需求，现有接入层、汇聚层或者核心层无法进行承载时，组建相应GE PTN接入层环进行IP化业务收敛和汇聚后，再通过现有汇聚层及以上的现有SDH/MSTP进行传送，如图3所示。

阶段二：随着接入层GE PTN环数量增加，部分SDH/MSTP汇聚层能力无法满足承载需求后，组建相应10GE PTN汇聚环进行IP化业务收敛和汇聚后，再通过核心层的现有SDH/MSTP进行传送，如图4所示。

阶段三：在网络发展远期，最终形成接入层、汇聚层、核心层全PTN组网架构，如图5所示。

模式四：PTN与ASON/WDM/OTN联合组网

PTN与ASON/WDM/OTN联合组网模式（如图6所示）是指：汇聚层和汇聚层以下采用PTN完全独立组网，核心层则利用ASON系统将汇聚层上联的TDM业务调度到落地机房，WDM/OTN将汇聚层上联的IP业务调度到落地机房的组网模式。

该模式相对于其他模式主要是解决PTN的10GE带宽在核心层应用的瓶颈问题，通过WDM/OTN解决已经经过PTN接入、汇聚层收敛过的大颗粒IP业务的传送问题，同时充分利用现有核心层ASON系统解决TDM业务调度在核心层的调度。

采用该模式需要在核心层部署WDM/OTN系统进行大颗粒IP业务电路调度，对于ASON系统则可以充分利用现有系统，保护已有投资。

3.2 PTN组网模式分析

PTN完全独立组网模式的优点主要是组网结构清晰，有利于业务的开通和维护，但初期投入较大；SDH/MSTP升级PTN双平面组网模式的优点主要是组网简单，工程量小，能充分利用现有SDH/MSTP资源，但存在着升级对现网业务造成影响的风险等问题；PTN与SDH/MSTP混合组网模式的优点主要是在现有SDH/MSTP网络还具有一定冗余的情况下，在网络建设初期更有利于节省投资，但也存在中后期大规模的业务频繁割接，同时不利于网络的维护和业务管理；而PTN与ASON/WDM/OTN联合组网模式更适用于规模较大、核心节点较多的大中型城域传输网。

综合以上分析，为了使网络结构更加清晰，避免今后业务的频繁割接和对现网业务造成大的影响，大、中型城域传输网适合采用PTN与ASON/WDM/OTN联合组网模式，对于小型城域传输网初期也可以考虑采用PTN完全独立组网模式。

4 PTN引入策略

未来采用全业务统一IP化承载是大势所趋，而具体采用哪种技术或平台还在不断演进和发展中，并没有最终的定论，PTN只是现阶段理想的全业务统一IP化承载技术之一。PTN要在城域传输网上取得成功应用，除了满足电信级IP网络要求的扩展性、业务保护、QoS保障、TDM支持和业务管理功能之外，引入成本将成为至关重要的因素。虽然IP将会逐渐成为主流的业务颗粒，但TDM业务颗粒在减少的同时并不会完全消失，保证已有TDM业务的稳定传送是3G及全业务网络演进的基础。

综合考虑业务需求和技术成本以及PTN技术标准化情况，城域传输网中引入PTN的策略如下。

（1）大规模引入PTN之前，首先进行小范围的实验，以了解设备性能，摸索组网和维护模式，待PTN标准化成熟后，再进行规模组网。测试主要内容包括：传输性能指标测试 （验证以太网业务和TDM业务的综合承载能力，测试E1电路仿真业务的误码率和时延，以太网业务的丢包率和时延等）；保护能力和QoS测试（端到端的业务保护倒换测试，验证50 ms保护倒换能力以及保护倒换时的业务优先级调度能力）；OAM网管测试（验证端到端的业务配置、业务管理、故障检测、故障定位和性能监测等能力）；同步测试（验证网络的频率同步和时间同步性能）。

（2）采用新、老网络共存和逐步替换的方式完成网络演进，避免用PTN规模替换现有SDH/MSTP网络，TDM业务还将在长时间存在，现有的SDH/MSTP网络仍有较高的利用价值，同时PTN应率先在IP业务量大而现有SDH/MSTP无法满足承载需求的区域进行部署。

（3）在3G基站尚未完全IP化前，对于新建3G站址可由PTN网络同时在接入层、汇聚层承载3G语音TDM电路和数据IP电路，由ASON负责PTN所承载语音TDM电路的核心层调度，由WDM/OTN负责PTN所承载数据IP电路的核心层调度；对于现有3G站址可由PTN网络仅负责承载3G数据IP电路，由现有SDH/MSTP承载3G语音TDM电路，以保护现有SDH/MSTP投资。

5 结束语

在城域传输网向全业务统一IP化承载进行演进的过程中，任何先进技术的引入和网络架构的变革都必须以满足当前和未来的业务需求为基础，同时具备良好的性价比。通过分析对比，PTN与ASON/WDM/OTN联合组网模式，凭借其灵活的IP业务接入汇聚能力以及强大的IP业务核心调度能力，有利于推动城域传输网向着统一的、融合的扁平化网络演进。

1 胡卫，张届新，马钰璐.PTN在3G传送网中的应用研究.电信科学，2009，25（3）

2 龙文富.面向2G/3G移动回传的IP承载网解决方案IPTN.电信科学，2009，25（11）

3 朱召胜.传递PTN价值 构建移动回传绿色精品网络.电信科学，2009，25（11）

4 金家德.PTN力助运营商IP RAN建设步伐.电信科学，2009，25（11）

5 张红彬.PTN技术及应用探讨.电信科学，2008，24（6）

6 张成良.PTN技术与组网应用.电信科学，2008，24（8）

2010-07-20）