PTN在深圳移动TD-SCDMA中的应用

2010-06-09方勇

电信工程技术与标准化 2010年7期

方勇

（中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司深圳 518048）

1 引言

随着3G时代的到来，通信业务IP化使得需要光网络负责传输的分组业务量迅猛增长，WDM承载IP的通信网络目标架构比较容易明确，即众所周知的 IP over WDM。最初设想的理想 IP over WDM 方案是建立尽量扁平的网络架构，IP分组通过简单的封装适配直接承载在智能的WDM光层之上，适配层功能限制在接口信号格式的范围内，省略二层及传输电层，其大部分功能放到 IP或光层上来实现，并由统一的控制平面在 WDM层面上实现最高效率的光纤带宽资源调度。这一设想很早就已提出，但已被实践证明不能操之过急，其技术成熟还有待时日。人们逐渐认识到要化解数据扩展性和网络扁平化之间的矛盾不能急于求成， “All-IP”并不意味着 “All-Laye3”，扁平IP over WDM架构目前更多地被看作是一个目标网络，目前更为重要的是向它迈进的过程，即如何规划 IP over WDM 的优化演进方案[1]。

在上述背景下，近些年作为IP over WDM解决方案的 PTN逐渐成为光通信领域的技术热点。

2 PTN技术的特征

分组传送网（PTN，Packet Transport Network）是指针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设置的IP业务和底层光传输媒质之间的一个层面。PTN以分组业务为核心并提供多种业务（如图1）同时具备高可用性和可靠性，高效的带宽管理机制和流量工程，便捷的OAM和网管，较高的可扩展性和安全性等。适用于FE/GE/10GE以太网接口传输，兼容TDM。

图1 PTN的技术特点

PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道，具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力，提供了更加适合于IP业务特性的“柔性”传输管道；点对点连接通道的保护切换可以在50ms内完成，可以实现传输级别的业务保护和恢复；继承了SDH技术的操作、管理和维护机制，具有点对点连接的完整OAM，保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力；完成了与IP/MPLS多种方式的互连互通，无缝承载核心 IP业务；网管系统可以控制连接信道的建立和设置，实现了业务QoS的区分和保证，灵活提供SLA等优点。

另外，它可利用各种底层传输通道（如SDH/Ethernet/OTN）。总之，它具有完善的OAM机制，精确的故障定位和严格的业务隔离功能，最大限度地管理和利用光纤资源，保证了业务安全性，在结合GMPLS后，可实现资源的自动配置及网状网的高生存性。

目前主流的PTN 技术有两种分别是 T-MPLS/MPLS-TP和PBT/PBB -TE。

2.1 T-MPLS[2]

T-MPLS经由阿尔卡特朗讯、爱立信、富士通、华为和泰乐等众多支持者提议，于2006年2月由ITU-T实现了技术的标准化，是PTN的首次尝试。T-MPLS是一种基于MPLS面向连接的分组传送技术。与MPLS不同T-MPLS不支持无连接模式，实现上要比MPLS更简单更易于运行和管理。T-MPLS取消了MPLS中与L3和IP路由相关的功能特性，采用了端到端保护机制和双向LSP。其设备实现将满足运营商对低成本和大容量的下一代分组网的需求。T-MPLS沿袭了现有基于电路交换传送网的思想，采用与其相同的体系架构管理和运行模式，到目前为止 ITUT已经完成了T-MPLS的大部分标准化工作，近期经过与IETF的协商，双方决定共同开发传送MPLS的标准并将T-MPLS更名为MPLS-TP。

2.2 PBT

PBT（Provider Backbone Transport）由北电予以支持，是在IEEE 802.1ah PBB（MAC in MAC）的基础上进行的扩展，目前正在ITU-T和IEEE进行标准化（IEEE称其为PBB-TE—运营商骨干网桥接传输技术）。PBT的主要特征是关闭了MAC地址学习、广播、生成树协议等传统以太网功能，从而避免广播包的泛滥。PBT具有面向连接的特征，通过网络管理系统或控制协议进行连接配置，并可以实现快速保护倒换、OAM、QoS、流量工程等电信级传送网络功能。PBT建立在已有的以太网标准之上，具有较好的兼容性，可以基于现有以太网交换机实现。这使得PBT具有以太网所具有的广泛应用和低成本特性。

2.3 PBT与T-MPLS的对比(表1所示)

PBT着眼于解决以太网的缺点，T-MPLS着眼于解决IP/MPLS的复杂性。它们都为从现有的SONET/SDH向完全分组交换网络的转变提供了平滑过渡的方法。从标准化的程度上看，T-MPLS更成熟，ITU-T已经完成了大部分标准化工作，正在修订部分标准并与IETF合作。PBT则处于标准发展的早期，2007年3月在IEEE批准立项，标准化过程需持续2～3年，IETF的GELS工作组预备成立，提交了2个IETF draft，并且，802.1agCFM本身尚未批准。

总的说来，PBT和T-MPLS技术结合了以太网和MPLS的优点，提供了一种扁平化、可运营、低成本的融合网络架构。两者都提供类似SDH的性能和可靠性，都提供标准的面向连接的隧道，区别主要体现在数据转发、保护、OAM的实现方式不同。PBT和T-MPLS都能满足运营商面向连接的、可控、可管理的以太网传送要求，运营商可以根据自己的网络结构和管理模式做出选择。

3 PTN的组网方式

从PTN的设备特性来看，PTN设备可以与MSTP设备混合组网，也可以独立组网，也可以与OTN联合组网。混合组网方式实际上就是将PTN设备当作MSTP设备使用，与MSTP设备组成普通的PP环。按照未来网络发展的趋势，核心层主要是汇聚后的大颗粒流量，传送主要是以OTN/ROADM为主。PTN应该聚焦于解决接入/汇聚层的传送问题。

表1 PBT与T-MPLS的比较

3.1 PTN单独组网

PTN在单独组网的情况下网络结构非常清晰（如图2所示），易于网络的维护管理。但是由于目前PTN组网速率只有GE和10GE两级，如果骨干、汇聚和接入均采用PTN设备，会导致其中一层环路带宽资源消耗过快或大量闲置的问题。同时，在大型城域网中，核心层RNC节点较多，骨干层PTN节点必须与所有RNC节点相连，环路节点过多，带宽利用率下降。所以，PTN独立组网仅适用于网络规模较小的情况。

图2 PTN设备独立组网示意图

3.2 PTN+OTN联合组网方式

汇聚层以下采用PTN组网，核心骨干层通过OTN进行大颗粒业务调度，网络结构图见图3所示。该模式下，业务在汇聚接入层完成收敛后，通过GE光口与OTN网络相连，由OTN网络进行业务调度至相应的RNC侧落地，再与安装在RNC侧的一主一备大型PTN设备相连[3]。这种组网方式具有较多的优点：(1）RNC侧大型PTN可以互为备份，进行业务分担；(2）OTN仅作为承载网，进行大颗粒业务调度，方便网络的维护管理；(3）非常方便以后RNC的业务调整及优化。原因是大型PTN设备在通过OTN网络相连时，采用了以太网二层VLAN标签交换技术，RNC利用VLAN标签与Node B互相识别，在RNC调整时，传送网的调整将非常简单，只需在网管上进行VLAN配置即可，避免了网络硬件割接。

综上所述，这些网络的组网方式各有特点，满足不同的网络发展阶段及需求。但是从方便网络维护与管理，方便网络的以后发展和建设，减少对现网业务的冲击来看，将PTN设备定位在接入层和汇聚层，同时通过OTN在骨干层面进行业务调度的组网方式是比较合适的。可以预见，OTN+PTN的组合，成为未来光网络建设的重要发展方向。

4 深圳移动PTN实验网建设探讨

图3 PTN设备联合组网示意图

作为全国首批建设TD-SCDMA试验网的8个城市之一，中国移动广东有限公司深圳分公司（以下简称深圳移动）的TD-SCDMA网络已具备了较大的规模，基本实现了对深圳市全境的全面覆盖。深圳移动现有的TD-SCDMA传输网主要基于MSTP网络建设，基站电路通过IMA E1形式透传至骨干机楼RNC侧，以155Mbit/s光口形式落地。

目前，深圳移动PTN城域传输网采用独立的组网方式，在原有的SDH网络上独立叠加一层PTN 网络，主要是针对TD-SCDMA基站的传输接入需要。选取宝安区福永、沙井、龙华、观澜、公明等5个街道办的180个TD基站组网；汇聚层选取福永二C、福永三C、沙井二C、沙井三C、龙华一C、观澜一C、观澜二C、及公明一C共8个汇聚层节点，组成4个10GE汇聚环，分别双跨接入宝城-西丽，坂田-龙岗的汇聚层局端。进行扩大范围内的PTN组网测试。测试内容包括不限于ATM/IP化TD基站回传的各项功能、性能测试[4]。参与厂家设备有：华为PTN3900、PTN1900，中兴CTN6300、CTN6100。组环的结构如图4所示。

为了验证PTN应用的可行性，我们从OAM特性、保护特性、业务承载、时钟同步等多个角度对PTN进行了测试，各项主要指标均符合测试要求。

IEEE 1588v2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IEEE 1588v2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。

通过扩大的PTN实验网的测试结合深圳移动的传输网现状及未来业务发展需要，我们认为，未来深圳移动传输网建设的总体策略应为：重新构建一张面向3G和IP城域网等新业务的IP化传送网络，现有的MSTP网络只专用于GSM网络及少量高端集团客户的业务承载。TD-SCDMA早期过渡阶段配置的MSTP传输系统将逐步由新的IP化传输系统进行替换。