跨区域汇聚PTN设备组网探讨

宫辉，马丹，潘卫强

（1.广州杰赛科技股份有限公司济南分公司，山东 济南 250004；2.中国联合网络通信有限公司山东省分公司，山东 济南 250000）

1 引言

青海、新疆及内蒙等边疆地区幅员辽阔，人口覆盖密度小，单站接入距离大，虽然经过近几年的大力建设，光纤资源得到一定量的补充，但受整体投资及区域面积大等因素影响，光纤资源仍然较少，特别是某些地市的市县光缆纤芯资源更是匮乏，使得市县之间、旗县和旗县之间分组传送设备成环困难，现网安全性得不到保障。

边疆地区冬季时间长，施工周期短，加之地区跨度大，一旦出现断站等情况，维护人员无法及时前往处理，造成断站时间长，严重影响用户使用。

基于上述内容，本文拟通过实际测试分析跨区域汇聚PTN组网方案的可行性及可能存在的问题。

PTN（Packet Transport Network，分组传送网）是指这样一种光传送网络架构和具体技术：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TCO（Total Cost of Ownership，总体使用成本），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、可扩展及较高的安全性等。

2 跨区域汇聚PTN设备组网实例分析

本方案以某区间段设备成环需求为例，讨论跨区域汇聚PTN设备组网方案的可行性。

2.1 业务需求

为满足4G工程的业务回传需求，需在旗县1-旗县2的A、B、C、D基站新增接入层PTN设备。

同时为保证网络安全，拟将本次新增的4台PTN设备进行组环，规划旗县1（汇聚PTN设备02）-A基站-B基站-C基站-D基站-旗县2（汇聚PTN设备01）环网。

2.2 资源现状

（1）光纤资源现状

某运营商在旗县1-旗县2区间段占有纤芯较少，由D基站返回旗县2汇聚PTN设备距离过长，无法通过裸纤回传。如考虑接入层波分回传则会形成同缆环，无法切实保证网络安全。

（2）传输设备现状

本次新增PTN设备的机房均已安装接入层波分设备，在旗县1中心机房、旗县2中心机房安装10G波分系统设备及汇聚PTN设备各两端（本内容暂按B01及B02代替），汇聚PTN设备通过10G波分系统回传至枢纽楼核心PTN设备（本内容暂按R-01及R-02代替）。

目前接入层PTN设备组网大部分为下挂在该设备所归属的1对汇聚PTN设备下，具体如图1所示。

2.3 目前组网方式存在的限制

目前下挂所属汇聚层设备的组网方式存在如下受限因素：

（1）纤芯资源限制

按照运营商集团要求，每个GE环网设备站点数量初期为5～6个，随着4G基站的大力建设及后续5G基站建设，PTN设备覆盖密度也会逐渐增大，对于成环所需的纤芯资源有着很大的需求。

图1 PTN设备组网规划网络拓扑图

边疆省份地区纤芯资源一直是网络发展的制约条件，无法充分地满足PTN设备的成环建设，纤芯资源成为传输设备成环的重要制约因素。

（2）地理因素限制

盟市中心至各旗县距离较远，少则约200 km，多则可达400多千米。设备组网以链型为主，无法完成成环的建设。

2.4 建设方案

（1）总体建设思路

为解决成环保护的问题，拟进行跨区域汇聚PTN设备对成环方案，建设的拓扑图示意如图2所示。对于无法返回所在区域中心局汇聚PTN设备的单链结构，考虑下挂临近区域的汇聚PTN设备，组建环网保护。

即临近旗县2区域的D设备不再返回旗县1的另1个汇聚PTN设备，而直接下挂在旗县2的汇聚PTN设备下。业务通过旗县2的汇聚PTN设备，经本地网波系统回传至核心层PTN设备。

因目前旗县1-旗县2的接入层波分系统已搭建完毕，即旗县1（B02）-A-B-C-D-旗县2（B01）线路侧可满足建设条件。

（2）建设可行性分析测试

1）前提条件

不同区域的两台汇聚PTN设备到核心PTN设备之间链路严格不同缆，汇聚PTN设备到A设备之间链路严格不同缆，不能出现光缆一个断点导致网内两条以上链路中断的情况。

图2 跨区域PTN设备组网拓扑图

2）业务回传的方式

如图3所示，正常状态下接入层A设备业务通过主用汇聚PTN（旗县1-B02）设备，经本地网波分系统回传至核心PTN设备，当主用汇聚PTN设备（旗县1-B02）出现中断时，因旗县1-B02和旗县2-B01无心跳线连接，无法完成自动倒换，需手动在网管侧进行数据的人工倒换操作，实现业务通过备用汇聚PTN设备回传核心PTN设备，完成业务的正常回传。

图3 业务回传示意图

3）数据规划

两台汇聚PTN设备按照成对分配业务地址并连接业务。这两台设备上要重新分配汇聚PTN到A业务及管理地址，并用其他OSPF进程实现和现网业务管理路由隔离；两台汇聚PTN设备还需要新增相同的基站网关地址，用以保障汇聚PTN到新建接入环链路中断时，业务切至另一侧网关地址保持不变。

后期该类环数量不多，建议此类场景汇聚PTN设备分配的管理地址由原来的每B对2个C改为一个C地址，基站网关地址段由原来的每B对128个地址改为64个地址，用以节约网络地址。

4）测试方法及标准

测试方法，新建一台测试PTN设备，上连两台没有成对关系的汇聚路由器设备。PTN下挂一台PC模拟基站长Ping中心局LTE网管服务器地址，测试过程分别中断PTN左连、右连到汇聚路由器设备链路及两台汇聚路由器设备上连链路，检测各种场景下基站丢包情况，验证网络承载能力。

测试标准：与正常组网方案相比，中断一条链路情况下业务是否可实现正常倒换。

5）测试过程

◆搭建倒换环境

D基站PTN设备长Ping中心局LTE网管地址。

Ping源地址6.204.206.2；基站侧地址是6.201.1.5。

◆中断测试PTN到旗县1-B02设备链路，Ping结果丢一个包后恢复，测试结果如下所示：

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

请求超时（断A设备至主用B设备）。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=33 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=33 ms、TTL=58。

◆恢复测试PTN到旗县1-B02链路，中断测试PTN到旗县2-B01之间链路，Ping过程无丢包，测试结果如下所示：

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

◆恢复测试PTN到旗县2-B01链路，中断旗县1-B02设备到ER设备链路，过程丢一包恢复，测试结果如下所示：

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

请求超时（断主用B设备上联）。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=33 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=33 ms、TTL=58。

◆恢复旗县1-B02到ER链路，中断旗县2-B01到ER之间链路，Ping过程无丢包，测试结果如下所示：

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=31 ms、TTL=58。

◆恢复旗县2-B1到ER之间链路，Ping过程无丢包，恢复一段时间查看Ping结果无丢包，测试结果如下所示：

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=33 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=33 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=33 ms、TTL=58。

来自6.201.1.5的回复：字节=32、时间=33 ms、TTL=58。

6）测试结论

通过上面的测试，结论如下：

◆按测试结果推论，PTN网络在跨区域汇聚PTN接入环场景，中断一条链路情况下，业务倒换正常，网络基本能达到LTE基站承载要求；

◆考虑到后期网络维护困难及对汇聚层资源占用等问题，若考虑大规模组建该场景接入环，需要找省公司报备。

3 应用场景建议及存在的问题

由上述内容可知，跨区域组网方案具备可行性，但在实际使用中应注意使用场景，建议如下：

（1）首先，跨区域组网方案只可作为常规组网方案，是暂时无法实现或实现成本较高的情况下对现网设备组网保护的临时性辅助手段。因该方案不可实现自动倒换保护功能，大规模建设会增加后期网络管理的难度，不建议大批量建设。

（2）其次，主要应用区域为青海、新疆及内蒙等边疆区域，单站接入距离大，加之地广人稀光纤资源短缺、设备组网困难；内陆省份在遇到乡镇交界情况，可能也会存在纤芯资源不丰富无第二方向纤芯资源的情况，也可适当考虑该种建设方式。

存在的问题如下：

（1）方案在不新增额外投资的前提下实现了设备的组网建设，且对现有设备的组网建设基础设施、配套等内容无额外要求，但该方案无法实现自动倒换保护，对后期运维造成很大压力。

（2）该场景下，基站业务在汇聚PTN到A链路中断后，由于缺少LSP快收敛保护，倒换时间要比标准组网略长。

（3）由于该类场景不在运营商前期要求的组网范围内，该场景数据开通，无法通过IP综合网管实现设备及业务自动开通。后期运维过程中A设备出问题，也无法通过网管新开发的配置恢复功能恢复设备配置，只能人工手动恢复。

（4）业务归属存在问题，不利于后期的运营维护。如D基站，虽然该点业务会经过旗县2区域汇聚PTN设备回传，但从区域位置来看，该站点属于旗县1。

4 结束语

经对应用场景、组网方式、倒换方式、倒换时间等内容进行论证，跨区域汇聚PTN设备组网方案具有可行性。

方案在纤芯资源短缺、新建成本较大的情况下，不新增额外投资，实现了对现网设备组网保护的建设，但方案提升了网络的复杂度，对后期维护造成压力，可作为常规组网方案无法实施时的临时性组网方案，不建议大规模采用。

参考文献：

[1]迟永生. 电信网分组传送技术IPRAN/PTN[M]. 北京： 人民邮电出版社, 2017.

[2]中国电信集团网发部. 中国电信【2013】79号－关于印发中国电信集团网络发展指导意见（2012－2013版）的通知[Z]. 2012.

[3]李建航. IPRAN组网及LTE基站成环网络优化原则[J].通讯世界, 2014(6)： 26-27.

[4]单志波. 分组传输设备在通信网络中的应用分析[J]. 通讯世界, 2016(22)： 76.

[5]程功利,张南国. 中国电信农村区域LTE无线网建设方案浅析[J]. 移动通信, 2016,40(23)： 52-55.

[6]刘泉. 浅谈中国电信LTE 800M规划的基本方法[J]. 信息通信, 2016(1)： 255-256.

[7]韩苏丹. 4G移动通信网络技术的发展现状及前景分析[J]. 电信快报, 2014(2)： 39-41.

[8]戴渭. 4G移动网络发展现状及趋势分析[J]. 中国新通信, 2016,18(8)： 117.

[9]Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skold. 4G移动通信技术权威指南LTE与LTE-Advanced[M]. 2版. 朱敏,堵久辉,缪庆育,等,译. 北京： 人民邮电出版社, 2015.

[10]李进良. 2017年全面清理及综合发展移动通信网络的分析[J]. 移动通信, 2017,41(1)： 21-24. ★