廣電城域網絡演進
——從MSTP到PTN

于海明

（盤錦電視網絡傳輸中心，遼寧 盤錦 124000）

廣電城域網絡演進
——從MSTP到PTN

于海明

（盤錦電視網絡傳輸中心，遼寧 盤錦 124000）

三網融合業務對廣電城域承載網絡提出了更高的要求，選擇哪種技術路線更為合適成為從業者需要考慮的新問題。在充分分析了幾種關鍵城域網技術之后，重點從技術和業務支撐方面，具體闡述了未來廣電城域網將從MSTP向PTN演進的發展趨勢，為相關從業者提供一個參考。

電信級以太網；PTN；三網融合

1 廣電城域網特點分析

1.1 廣電城域網需求

考慮到廣電業務的特性及廣電運營商自身的一些特點，城域網需要滿足以下要求：1）多業務承載。目前廣電運營商開展的業務主要可以分為個人及大客戶兩大類。個人業務主要包括VOD/時移視頻業務、家庭寬帶上網業務，大客戶業務主要是政府、銀行等的VPN接入。2）高可靠性。整網要達到運營商級的可靠性，需要實現50 ms以內的環網自愈。3）高帶寬。隨著視頻等業務的發展，城域網的帶寬要求也越來越高。4）QoS保證。廣電視頻業務對于QoS要求很高，對時延抖動敏感，且對帶寬要求較高，若產生擁塞，則圖像會產生馬賽克、甚至停頓。5）技術先進性。需是業界認可的技術標準，并且適應未來分組業務為主的發展需求。6）易管理，易維護。廣電設備數量大、種類多，且分布分散，很多設備都需要進入居民小區及居民家中。若要單個進行維護，則無論人員數量還是工作量均非常龐大，耗時費力，因此整網管理功能要非常強大。

1.2 廣電城域承載網結構

廣電城域承載網以承載視頻等多媒體業務為核心，因此，在設備選擇上更應強調高性能、高帶寬、低時延的數據轉發。

PTN采用IP分組內核，以10GE，GE，100M等以太網接口作為主要接口類型，具有二層以太網交換機的絕大多數功能，具有IP網絡的突發傳輸、統計復用機制和良好的組播業務支持能力。同時，PTN又繼承和發展了SDH網絡的保護倒換機制和豐富的OAM機制，使得傳統以太網的健壯性和維護管理能力得以提升。

根據以上分析，在當前可選的城域網技術中，基于PTN的分組傳送網絡，將是廣電城域承載網的理想選擇之一。

1.3 保護倒換的重要性

廣電城域承載網作為未來業務的核心平臺，將承載高清點播、可視電話、視頻監控等關鍵業務，對于大客戶專線和VPN，50 ms的保護能力是對網絡的基本要求，否則，網絡可靠性的降低，可能導致嚴重的通信故障和大量的重要客戶流失。

定位于下一代傳輸網絡技術的PTN，繼承了傳統SDH網絡的電信級50 ms保護倒換特征，能夠為廣電網絡關鍵業務提供電信級的網絡和業務保護。

2 廣電城域網絡演進

2.1 廣電多業務城域承載網絡技術選擇

廣電承載網可以選用眾多的技術，其中包括基于以太網交換機或路由器的單純以太網解決方案、MSTP解決方案、CWDM解決方案以及電信級以太網解決方案。

各種技術的綜合比較如表1所示。以下重點討論廣電網絡從MSTP到PTN的演進。

2.2 MSTP解決方案

SDH作為近十幾年來電信網絡普遍使用的傳輸技術，在承載TDM業務方面具備成熟、可靠性高、互通性好、管理維護方便等特點。SDH同步復用技術非常適合傳送TDM業務，但隨著近年數據業務的飛速發展，傳統的基于SDH的傳輸網也面臨著許多的問題和挑戰，比如在傳輸及處理數據業務上的低效以及和數據業務接口速率不匹配等問題。為了更好地支持日益增長的數據業務，在SDH基礎上增加通用成幀規程（GFP）、虛級聯（VCAT）、鏈路帶寬調整機制（LCAS）、二層交換（L2）等功能后就演變為多業務傳送平臺MSTP，MSTP繼承了SDH的諸多優點，其與廣電應用相關的特點匯總于表2。

以電路交換為內核的MSTP傳送技術在QoS能力、OAM及保護倒換等方面能滿足現有ATM/TDM業務的傳送需求。然而，在廣電網絡的業務逐漸轉向分組業務為主的過程中，MSTP網絡在承載分組業務方面的缺陷日益明顯。主要體現在以下兩個方面：1）MSTP網絡的基于帶寬預留的保護機制，實際網絡帶寬利用率只有實際容量的50%；2）MSTP網絡的剛性電路承載方式只適用于電路業務為主、兼顧少量分組業務的網絡應用環境。

表1 多種廣電承載網技術的綜合比較

表2 MSTP適用于廣電領域的突出特點

此外，從目前技術發展的趨勢來看，MSTP已經不是未來傳輸網絡的方向。這是因為，傳統的SDH技術是以電路交換為核心，而將來網絡承載的業務是以IP業務為主，SDH在承載IP業務方面存在先天的缺陷，更適合以TDM業務為主同時有少量IP業務的網絡模型。當網絡需求轉變到以IP業務為主之后，繼續采用SDH技術存在很大的技術風險和成本風險。

圖1為MSTP承載TDM和以太網業務的復用模型，TDM業務是預留帶寬的，但是以太網業務要采用VC虛級聯技術和高效的GFP映射協議，VC虛級聯技術解決了MSTP和以太網端口速率適配的問題，例如配置了1個100 Mbit/s以太網通道，可以占用47 VC12時隙來傳輸，每個虛級聯通道所分配的VC顆粒是固定的，無法根據網絡的實際流量動態調整和虛級聯管道間帶寬的統計復用，例如在MSTP中有10個100 Mbit/s的虛級聯通道，假設某個通道突發流量遠超過100 Mbit/s，而其他通道都低于100 Mbit/s，這時通道間也無法做到帶寬統計復用，浪費了寶貴的線路帶寬。因此，面向網絡和業務的IP化演進，MSTP技術的升級技術——分組傳送網PTN應運而生。PTN通過面向連接的MPLS標簽轉發路徑（LSP）來形成虛擬的傳送管道，物理管道中的帶寬可以在所有的LSP之間進行統計復用，提高了帶寬的利用效率。

2.3 基于PTN的電信級以太網解決方案

PTN即（Packet Transport Network），是業界公認的下一代城域傳送解決方案。PTN在IP業務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，它針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計，以分組業務為核心并支持多業務提供，具有更低的總體使用成本（TCO），同時秉承光傳輸的傳統優勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網管、可擴展、較高的安全性等。相對于傳統數據網絡，PTN則具有以下特征：1）繼承SDH傳送網理念，關鍵部件冗余+網絡保護實現電信級可靠性。2）可以實現50 ms內的基于OAM的保護倒換。3）業務面向連接，能保證業務的時延和抖動，保護倒換不會引起網絡震蕩，業務故障可以快速判斷和處理。4）具備帶寬控制特性，業務帶寬可預配置和預留，支持嚴格的CIR+EIR及QoS處理。5）支持同步網絡時鐘傳遞。6）支持Ethernet、TDM和ATM等多種業務。

在廣電城域承載網中，PTN技術主要定位于城域的匯聚接入層，基于PTN的廣電多業務城域網方案如圖2所示。該網絡具有如下特點：1）單一網絡提供所有業務，降低網絡維護的復雜性和維護成本。2）高達10GE的IP分組業務承載，滿足各種帶寬需求。3）可提供端到端的可靠QoS和流量管理。4）具有電信級的50 ms保護倒換。5）可以提供數字電視、高清點播、可視電話、視頻監控、高速上網、數據專線、大客戶VPN等綜合業務。

3 采用PTN建設廣電城域網

廣電運營商城域網的業務將以互動電視等多媒體業務流為主，傳送業務以視頻大包為主，該業務對于帶寬、延時抖動等指標要求非常嚴格，在城域網技術選擇上應該考慮技術先進性、可擴展性和高性能、高帶寬、低時延的數據轉發性能。

MSTP對TDM的支持很好，但是對數據業務支持還存在不足并且價格也偏高，所以在廣電網絡以數據業務為主的情況下這個技術不是很合適。而且，MSTP信號時延比PTN設備要高，波分設備的封裝處理也會引入時延，而PTN設備本身支持以太網端口，支持超大包，只存在一個PTN封裝處理過程，引入時延非常小。據實際測試，普通環路時延在幾十微秒，最大環路時延在300 μs以下,正是以視頻業務為主的多業務的理想的傳送平臺。

PTN技術是以太網和SDH的強強聯合,具有以太網的簡單性，又具有SDH的電信級可靠性,能夠完全滿足帶寬、QoS、保護等廣電城域網要求。

全IP化分組業務時代已經到來，PTN必將肩負歷史使命，代替SDH/MSTP，成為廣電下一代城域承載網的智慧選擇，為三網融合業務的順利開展提供平臺保障。

TN943

B

1002－8692（2011）24－0051－03

許 盈

2011-11-01