基于PTN网络传送动环业务的技术实现方式

田宝生

【摘要】文章首先介绍动力与环境监控系统，引出传统的SDH网络2M传送方式；然后从多方面阐述分组传送网PTN的技术特点，进而讨论LSP保护对和VLAN的划分方式；最后对传送动力与环境监控业务给出技术方案。

【关键词】动力与环境监控系统区域监控中心现场监控单元分组传送网标记交换路径

1动力与环境监控系统的发展状况

随着移动通信业迅猛发展，移动网络规模不断扩大，移动基站成倍增长，需要操作与维护的设备种类和数量大幅度增加，维护管理工作日趋复杂。移动基站地点分散、供电情况及机房环境较复杂，部分人员从事电源、空调维护时间短，紧急故障的应急反应难以做到及时有效，动力设备和机房环境成为影响基站稳定工作的主要因素，按照传统方式进行分散维护和人工监控，不仅浪费人力、物力，而且可靠性差，无法适应发展需要。

科技进步与电子工业的不断发展、计算机网络的普及与办公自动化的实现，为实施集中监控、提高维护的实时性与准确性创造了条件；交换、传输与电源技术的发展，又为实施集中监控打下扎实的基础，对动力设备及环境集中监控成为必然趋势。电源、空调及环境集中监控管理系统，在保证系统维护质量的同时，可以做到少人、无人值守，并简化、优化系统运行，降低运行维护成本，这些对于通信系统技术水平和企业竞争力的整体提升具有重要意义。

2动力与环境监控网络结构

2.1网络结构

基站动力与环境监控系统由以下部分组成，功能分别如下：

(1)现场监控单元FSU

面向直接的设备数据采集、处理的监控层次，对局房现场的动力、空调设备的运行信息和环境信息进行采集，通过各种传输组网方式将采集的数据上送至LSC，并接受LSC下发的控制命令，实现对设备和环境监控设备的遥控、遥调等操作。

(2)区域监控中心LSC

面向区域级的设备对象管理和表现的监控层次，通过人机界面对现场设备和环境信息进行通信控制、三遥功能，实现对告警和数据呈现、存储、查询统计分析，并能执行CSC下发的各种通信控制命令，提供与其它系统互联的能力。

(3)集中监控中心CSC

如图1，面向多LSC管理的高级监控层次，具备LSC的所有功能(通信控制、三遥等)，并能同步各LSC之问的数据和配置。

2.2监控中心组成及功能

监控中心内部主要分为两部分：第一部分负责监控系统数据的存储、显示、备份、网页浏览、数据的输入输出等功能，由各类服务器和控制台组成；第二部分负责所有监控站点数据的收敛、汇聚、保护等功能，由二层交换机、三层交换机、2M／IP转换设备等组成。

监控中心各组成部分功能如下：

(1)数据库服务器：各类数据存储、备份。

(2)应用服务器：监控系统的应用服务程序。

(3)业务台：实时显示各被控端局监控对象的状态和参数，显示告警以及提供告警处理接口，提供遥控、遥调的接口，具有完备的实时监控的功能和丰富的显示方式。

(4)报表台：提供历史数据、告警记录的统计查询和报表输出功能，具备丰富的自定义报表功能和多种报表输出方式。

(5)前置台：接收汇总各端局的监控数据及告警，实现实时数据和历史数据的接入，以及遥控、遥调命令下发，实现系统自诊断功能。

(6)安防台：提供专业的图像监控、门禁管理、防盗管理和基站出入管理等安防管理功能。

(7)Web台：实现Web浏览功能的服务器。

(8)二层／三层交换机：将监控数据进行收敛汇聚。

2.3监控对象及数据信息

现有运营商网络中，每个站点需要监控的数据信息不尽相同。其中，主要监控三类站点：宏基站、室内覆盖、小区覆盖。

如图2，监控的环境参量主要有：温度、湿度、烟感、红外、玻璃破碎、水淹、门磁开关、智能门禁、手动报警开关、空调、智能风机、热交换系统以及各个局站的现场视频等。

其中：

交流输入量：监控交流输入电压、交流输入电流；

智能开关电源：监控主要开关状态、系统故障告警、交流输入电压、交流输入电流、模块故障、直流输出电压、单块模块的信息；

UPS电源：监控交流输入电压、电池电压、输出电压、系统故障告警；

空调：风机工作状态、故障告警、过滤器堵塞告警、回风温度、回风湿度、送风温度、送风湿度、开／关风机；

远程抄表：采集输出信号(远程读取)、单相／三相分时电度(显示总电度)；

油机电源／市电电源切换开关：采集输出的干结点信号，对油机发电进行监控；

蓄电池组电池总电压：监控蓄电池组总电压高／低、蓄电池组总电压／总电流；

烟感、水浸、温湿度环境量：监控建站的水、火、室内温度；

门禁系统：采集输出信号(远程读取)告警、远程控制授权；

空调室外机防盗：采集输出信号(远程读取)告警；

视频系统：采集输出信号(远程读取)告警、远程控制；

前端采集器：将采集的各类数据进行整合，映射到城域传送网中以2M或IP的方式进行传送。

3动力与环境监控数据的传送方式

目前，传送动环监控数据的方式包括：2M专线传输方式、IP数据网传输方式、2M环(链)传输方式、光纤收敛方式、串口(RS232／RS485／RS422)+公务通道、GPRS+短信无线方式、3G等无线方式、分组传送网(PTN)传输方式。从带宽资源、网络管理、施工便捷等角度出发，现网主要采用2M环(链)传输方式和GPRS+短信无线方式。

3.12M环(链)传输方式

(1)传送方式

每个监控站点都设有相应的设备将监控信息送入2M线路。同时，平台侧需要专门的接入设备，将2M环闭合并进行2M／IP转换。多个站点之间开通2M电路，组成1个2M环路，环上每个站点共享这个2M环路上的带宽，以IP数据包的形式传送监控信息。如图3，中心平台存有一张站点ID及IP对应表，每个FSU需要有缺省的IP地址，每个2M环与对应的交换机组成一个VLAN。FSU启动后，站点首先依据平台地址，通过DHCP协议向平台发送申请，在平台侧，交换机收到申请后，根据该网络端口所分配的VLAN回送FSU一个IP地址，FSU收到这个IP地址后，以此IP地址及站点ID号向中心注册。中心平台通过站点ID号识别站点，并注册站点IP，更新ID与IP的对应表。随后，该站点就以此IP地址，以IP数据包的形式，通过2M线路上传告警，通过交换机进行收敛，最后传送至中心。

(2)保护方式

在2M保护环组网中，需要被监控的基站传输链路形成一个环形，并在监控中心终结；在基站端，每个FSU(现场监控单元)提供2组E1接口，分别与两个方向的传输链路连接。当2M环传输链路正常时，接入设备仅开通一个方向的2M端口，此时相当于一个单一的链型链路；当2M环上某处E1断开时，由于中心设备与FSU之间的握

手信息中断，中心接入设备判断此状况后，会立即打开另外一个2M端口，从另一个方向向下发送／接收数据，从而保证监控数据的正常传输；此时相当于接入设备连接了两条环形链路。

3.2GPRS+短信无线传送方式

在基站中增加无线模块，为GPRS方式申请专用的APN地址段，并设置在GPRS模块中，在模块启用后，首先向GGSN发送申请，然后由GGSN根据APN选取1个IP地址分配给该站点，以建立GPRS无线通信链路，开始上传告警。在GGSN侧及平台侧分别设置路由器，将GPRS告警通过专线互联，直接从GGSN传送到中心平台LSC。如图4。

各个站点需配置相应的短信设备，内置短信号(sim卡号)，以此短信号向短信中心发送开关量告警。为了提高短信告警传递的安全性，建议利用短信中心原有路由器与平台侧路由器连接，将短信告警专线互联直接接入LSC平台。平台通过FSU ID加短信号码对站点进行识别。监控平台收到数据后，按原路返回应答信息。

4基于PTN的传送方式

4.1PTN网络相关技术解析

运营商网络承载的业务主要有GSM、TD、LTE、CMNET、WLAN、集团客户专线六大类，其归属在核心层相应的局房和业务流向都有不同。

(1)可以考虑在传送监控数据时，是否要与这些业务封装在同一对LSP中

PTN设备支持以太网业务的封装格式如图5。

LSP(Label Switching Path)标记交换路径，可分为三类：

◆分段落地：业务落地、重启LSP、物理接口连接；

◆分段不落地：业务不落地、沿用原LSP、软件升级要求高、针对PW的OAM；

◆端到端：业务不落地、全程一对LSP。

(2)可以考虑选择分段落地或端到端的方式进行传送

◆基于业务：从节省网络资源的角度出发，尽可能使环监业务与其它业务信息共用一对LSP，根据不同业务流向，终结至不同局房；

◆基于架构：从网络层次架构统一角度出发，尽可能使环监业务信息统一终结在同一网络结构层面，使信息维护管理清晰化；

◆分散核心层：对于直辖市或者大型城市，PTN网络建设势必涵盖分散核心层，该层面主要负责不同区域WLAN、集团专线、零散语音业务的跨区调度。

(3)可以考虑将监控数据业务统一在分散核心层落地(第一段LSP)，然后开启第二段LSP至监控中心。

4.2基于架构的分段式LSP传送方式

站点接入侧：接入点PTN设备通过FE电口与环监接入设备连接，通过PORT或PORT+VLAN把环监业务映射到PW，通过LSP保护对传送到监控中心。如图6。

厂商1：第一段LSP的终结落在分散核心层的扩架设备上；厂商2：第一段LSP的终结落在骨干汇聚点设备上。

第一段：就GSM／WLAN／CMNET业务而言，环监业务可与之共用原有LSP；就TD／LTE业务而言，环监业务需要新建一对LSP。

第二段：需要在分散核心层新建若干对LSP保护对。

环监业务通过PTN设备扩架的双GE光口与交换机对接，提供以太网的LAG保护。

4.3端到端LSP的传送方式

站点接入侧：接入层PTN设备通过FE电口与环监接入设备连接，通过PORT或PORT+VLAN把环监业务映射到PW，通过LSP传送到监控中心；传送环监业务需新建一对LSP。如图7。

网络侧：提供主各1：1 LSP保护，进行端到端业务监控和保护；

监控中心：环监业务通过局房PTN设备的双GE光口与交换机对接，提供以太网的LAG保护。

5基于PTN的VLAN划分及实现方式

5.1PTN承载多种业务的VLAN划分

其一，GSM基站在Abis口未进行IP化改造前仍为2M和155M接口，在PTN中承载时采用伪线仿真技术，无需设置VLAN。

其二，TD基站、动力与环境监控业务、营业厅BOSS和OA业务不与互联网相连，可以视作独立的内部网络，其VLAN地址可单独规划，且根据PTN端口不同可重复使用。

其三，WLAN、集团客户上网专线、营业厅宽带需要通过城域数据网与公网相连，其VLAN遵循数据网VLAN统一规划，但在PTN网络内部，根据端口不同可重复使用。

其四，集团客户专网(即集团客户总部与分部之间组成的内部网络)如采用PTN承载，在城域网范围内由PTN网络进行电路透传；跨地市的电路由PTN传送至CMNET，在地市之间通过CMNET提供VPN电路，其VLAN遵循数据网VLAN统一规划。

5.2动环业务的VLAN划分实现方式

如图8，接入层的PTN设备通过FE光／电口接入动环监控FSU，核心层PTN设备采用双GE光口与动环监控系统自有的三层交换机对接，以实现以太网的LAG保护；PTN网络实现动环监控业务传送及汇聚功能，将若干个FSU数据汇聚成GE信号传送至LSC侧；接入层PTN设备和三层交换机分别负责FSU和LSC数据的VLAN封装及解封装。

业务可按区域配置若干个VLAN，同一个VLAN ID的FSU节点数量不亦超过200个；每个FSU设备根据MAC地址分配不同的ID号，在监控中心经前置机应用层解析MAC地址，以识别不同站点。核心层的PTN设备与三层交换机端口应工作在TRUNCK模式，以保证不同VLAN间的数据互访。

6基于PTN传送动环业务的选择及展望

随着运营商网络规模不断扩大，客户业务等级不断提升，对动力与环境监控的要求日益提高。技术方面，需考虑网络结构、LSP资源占用、网络保护、QoS等级、网络带宽等；工程方面，需考虑管理维护、投资成本等。因此对于直辖市或者大型城市，可以考虑采用基于架构的分段LSP传送方式，对于中小城市，可以考虑采用端到端LSP的传送方式。随着PTN网络的不断演变升级，未来有望采用三层的全IP化方式传送动力与环境监控业务。