广电城域网络演进——从MSTP到PTN

于海明

（盘锦电视网络传输中心，辽宁 盘锦 124000）

广电城域网络演进
——从MSTP到PTN

于海明

（盘锦电视网络传输中心，辽宁 盘锦 124000）

三网融合业务对广电城域承载网络提出了更高的要求，选择哪种技术路线更为合适成为从业者需要考虑的新问题。在充分分析了几种关键城域网技术之后，重点从技术和业务支撑方面，具体阐述了未来广电城域网将从MSTP向PTN演进的发展趋势，为相关从业者提供一个参考。

电信级以太网；PTN；三网融合

1 广电城域网特点分析

1.1 广电城域网需求

考虑到广电业务的特性及广电运营商自身的一些特点，城域网需要满足以下要求：1）多业务承载。目前广电运营商开展的业务主要可以分为个人及大客户两大类。个人业务主要包括VOD/时移视频业务、家庭宽带上网业务，大客户业务主要是政府、银行等的VPN接入。2）高可靠性。整网要达到运营商级的可靠性，需要实现50 ms以内的环网自愈。3）高带宽。随着视频等业务的发展，城域网的带宽要求也越来越高。4）QoS保证。广电视频业务对于QoS要求很高，对时延抖动敏感，且对带宽要求较高，若产生拥塞，则图像会产生马赛克、甚至停顿。5）技术先进性。需是业界认可的技术标准，并且适应未来分组业务为主的发展需求。6）易管理，易维护。广电设备数量大、种类多，且分布分散，很多设备都需要进入居民小区及居民家中。若要单个进行维护，则无论人员数量还是工作量均非常庞大，耗时费力，因此整网管理功能要非常强大。

1.2 广电城域承载网结构

广电城域承载网以承载视频等多媒体业务为核心，因此，在设备选择上更应强调高性能、高带宽、低时延的数据转发。

PTN采用IP分组内核，以10GE，GE，100M等以太网接口作为主要接口类型，具有二层以太网交换机的绝大多数功能，具有IP网络的突发传输、统计复用机制和良好的组播业务支持能力。同时，PTN又继承和发展了SDH网络的保护倒换机制和丰富的OAM机制，使得传统以太网的健壮性和维护管理能力得以提升。

根据以上分析，在当前可选的城域网技术中，基于PTN的分组传送网络，将是广电城域承载网的理想选择之一。

1.3 保护倒换的重要性

广电城域承载网作为未来业务的核心平台，将承载高清点播、可视电话、视频监控等关键业务，对于大客户专线和VPN，50 ms的保护能力是对网络的基本要求，否则，网络可靠性的降低，可能导致严重的通信故障和大量的重要客户流失。

定位于下一代传输网络技术的PTN，继承了传统SDH网络的电信级50 ms保护倒换特征，能够为广电网络关键业务提供电信级的网络和业务保护。

2 广电城域网络演进

2.1 广电多业务城域承载网络技术选择

广电承载网可以选用众多的技术，其中包括基于以太网交换机或路由器的单纯以太网解决方案、MSTP解决方案、CWDM解决方案以及电信级以太网解决方案。

各种技术的综合比较如表1所示。以下重点讨论广电网络从MSTP到PTN的演进。

2.2 MSTP解决方案

SDH作为近十几年来电信网络普遍使用的传输技术，在承载TDM业务方面具备成熟、可靠性高、互通性好、管理维护方便等特点。SDH同步复用技术非常适合传送TDM业务，但随着近年数据业务的飞速发展，传统的基于SDH的传输网也面临着许多的问题和挑战，比如在传输及处理数据业务上的低效以及和数据业务接口速率不匹配等问题。为了更好地支持日益增长的数据业务，在SDH基础上增加通用成帧规程（GFP）、虚级联（VCAT）、链路带宽调整机制（LCAS）、二层交换（L2）等功能后就演变为多业务传送平台MSTP，MSTP继承了SDH的诸多优点，其与广电应用相关的特点汇总于表2。

以电路交换为内核的MSTP传送技术在QoS能力、OAM及保护倒换等方面能满足现有ATM/TDM业务的传送需求。然而，在广电网络的业务逐渐转向分组业务为主的过程中，MSTP网络在承载分组业务方面的缺陷日益明显。主要体现在以下两个方面：1）MSTP网络的基于带宽预留的保护机制，实际网络带宽利用率只有实际容量的50%；2）MSTP网络的刚性电路承载方式只适用于电路业务为主、兼顾少量分组业务的网络应用环境。

表1 多种广电承载网技术的综合比较

表2 MSTP适用于广电领域的突出特点

此外，从目前技术发展的趋势来看，MSTP已经不是未来传输网络的方向。这是因为，传统的SDH技术是以电路交换为核心，而将来网络承载的业务是以IP业务为主，SDH在承载IP业务方面存在先天的缺陷，更适合以TDM业务为主同时有少量IP业务的网络模型。当网络需求转变到以IP业务为主之后，继续采用SDH技术存在很大的技术风险和成本风险。

图1为MSTP承载TDM和以太网业务的复用模型，TDM业务是预留带宽的，但是以太网业务要采用VC虚级联技术和高效的GFP映射协议，VC虚级联技术解决了MSTP和以太网端口速率适配的问题，例如配置了1个100 Mbit/s以太网通道，可以占用47 VC12时隙来传输，每个虚级联通道所分配的VC颗粒是固定的，无法根据网络的实际流量动态调整和虚级联管道间带宽的统计复用，例如在MSTP中有10个100 Mbit/s的虚级联通道，假设某个通道突发流量远超过100 Mbit/s，而其他通道都低于100 Mbit/s，这时通道间也无法做到带宽统计复用，浪费了宝贵的线路带宽。因此，面向网络和业务的IP化演进，MSTP技术的升级技术——分组传送网PTN应运而生。PTN通过面向连接的MPLS标签转发路径（LSP）来形成虚拟的传送管道，物理管道中的带宽可以在所有的LSP之间进行统计复用，提高了带宽的利用效率。

2.3 基于PTN的电信级以太网解决方案

PTN即（Packet Transport Network），是业界公认的下一代城域传送解决方案。PTN在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本（TCO），同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。相对于传统数据网络，PTN则具有以下特征：1）继承SDH传送网理念，关键部件冗余+网络保护实现电信级可靠性。2）可以实现50 ms内的基于OAM的保护倒换。3）业务面向连接，能保证业务的时延和抖动，保护倒换不会引起网络震荡，业务故障可以快速判断和处理。4）具备带宽控制特性，业务带宽可预配置和预留，支持严格的CIR+EIR及QoS处理。5）支持同步网络时钟传递。6）支持Ethernet、TDM和ATM等多种业务。

在广电城域承载网中，PTN技术主要定位于城域的汇聚接入层，基于PTN的广电多业务城域网方案如图2所示。该网络具有如下特点：1）单一网络提供所有业务，降低网络维护的复杂性和维护成本。2）高达10GE的IP分组业务承载，满足各种带宽需求。3）可提供端到端的可靠QoS和流量管理。4）具有电信级的50 ms保护倒换。5）可以提供数字电视、高清点播、可视电话、视频监控、高速上网、数据专线、大客户VPN等综合业务。

3 采用PTN建设广电城域网

广电运营商城域网的业务将以互动电视等多媒体业务流为主，传送业务以视频大包为主，该业务对于带宽、延时抖动等指标要求非常严格，在城域网技术选择上应该考虑技术先进性、可扩展性和高性能、高带宽、低时延的数据转发性能。

MSTP对TDM的支持很好，但是对数据业务支持还存在不足并且价格也偏高，所以在广电网络以数据业务为主的情况下这个技术不是很合适。而且，MSTP信号时延比PTN设备要高，波分设备的封装处理也会引入时延，而PTN设备本身支持以太网端口，支持超大包，只存在一个PTN封装处理过程，引入时延非常小。据实际测试，普通环路时延在几十微秒，最大环路时延在300 μs以下,正是以视频业务为主的多业务的理想的传送平台。

PTN技术是以太网和SDH的强强联合,具有以太网的简单性，又具有SDH的电信级可靠性,能够完全满足带宽、QoS、保护等广电城域网要求。

全IP化分组业务时代已经到来，PTN必将肩负历史使命，代替SDH/MSTP，成为广电下一代城域承载网的智慧选择，为三网融合业务的顺利开展提供平台保障。

TN943

B

1002－8692（2011）24－0051－03

许 盈

2011-11-01