PTN技術發展與網絡架構探討

湯進凱，王 健

（中國移動通信集團設計院有限公司上海分公司 上海200060）

1 引言

無論是固定網絡還是移動網絡，傳統的電路交換都已向全IP的架構發展，IP業務在網絡中的比重已經越來越大。中國移動的網絡，已逐步完成端局的IP化改造，實現信令及話務over IP，TD網絡中的基站也在逐步IP化；同時，集團客戶專線的QoS日益豐富。光傳送網承載TDM的場景越來越少，對IP業務的承載越來越多，以PTN（packet transport network,分組傳送網絡）面向多業務的承載正在成為目前研究的重點。

2 PTN技術的介紹

2.1 PTN技術發展

PTN的設計構想是用一個有連接的、支持類似SDH端到端性能管理的網絡，滿足網絡從當前向下一代網絡平滑演進的能力。

最初，由ITU-T定義了T-MPLS，后來由IETF/ITU-T JWT工作組負責標準制訂，命名為MPLS-Transport Profile（MPLS-TP）。T-MPLS/MPLS-TP是面向連接的技術，是MPLS在傳送網中的應用，它對MPLS數據轉發的某些復雜功能進行了簡化，并增加了傳送風格的面向連接的OAM和保護恢復的功能，并將ASON/GMPLS作為其控制平面。T-MPLS/MPLS-TP可以簡單地表述為：MPLS-TP=MPLS+OAM–IP。其主要特征為：引入傳送風格的OAM機制；結合2層和3層協議的一種面向連接的分組交換傳送技術；避免對3層IP不必要的處理；提供線型保護倒換和環網保護；具有兼容分組交換、TDM/波長技術的通用分布控制面——ASON/GMPLS。

2.2 PTN實現特點

PTN技術基于分組的架構，繼承了SDH的理念，融合了Internet和MPLS的優點，承載電信級以太網業務為主，兼容TDM、ATM等綜合傳送技術。PTN的實現特點如圖1所示。

PTN繼承SDH的優勢主要體現在以下幾方面：

·面向連接，剛柔并濟的帶寬保證；

·業務時效性，電信級電路倒換；

·精確的時鐘傳送能力；

·完善的OAM機制、網管機制。

PTN融合分組技術主要體現在以下幾方面：

·帶寬統計復用，針對數據業務的突發性；

·支持多級QoS；

·良好的組播分發能力（手機電視等業務）。

PTN一方面繼承了面向MSTP網絡在多業務、高可靠、可管理和時鐘等方面的優勢，另一方面又具備以太網的低成本和統計復用的特點，是下一代網絡的核心部件。當前對移動網絡而言，采用MSTP到PTN的演進是一種低成本和穩妥的方式。PTN實現方式有MPLS-TP和PBT，技術選擇主要由產業鏈情況決定。中國移動目前選擇了基于MPLS-TP的實現方式。

2.3 PTN的業務定位

分組化城域傳送網主要承載高價值的以太網類分組化電路業務，如2G、3G基站和LTE業務以及重要的集團客戶業務。

城域傳送網主要為各類移動通信網絡（2G/3G/LET）提供無線業務的回傳與調度，在核心、匯聚層可以承載于WDM網絡之上，作為WDM傳送網的客戶層。另外，PTN一方面為重要集團客戶提供VPL/VPLS業務的傳送與調度，也可與SR配合，為重要集團客戶提供VPN、固定寬帶等業務的傳送與接入；另一方面還可以為普通集團客戶與家庭客戶提供各類業務的匯聚與傳送，具體包含以下4個方面：

·3G/HSPA移動通信系統基站回傳；

·GSM/GPRS移動通信系統基站回傳；

·重要集團客戶接入（近期含普通集團客戶和家庭客戶的OLT上聯）；

·LTE移動通信系統基站回傳。

3 PTN網絡架構探討

3.1 PTN與SDH的建網差異

PTN技術目前主要用于城域傳送網，從技術實現角度看，PTN與SDH技術的主要區別介紹如下。

·PTN技術的實現機制主要針對分組業務開發，采用彈性管道，其核心是基于分組交換。SDH技術的實現機制主要針對TDM業務開發，采用固定管道。

·PTN目前主要基于端到端的LSP保護，段層保護尚未完全成熟。SDH提供MSP、PP、SNCP等多種成熟的保護方式，分別運用于各層網絡。

·PTN設備沒有群路和支路的區分，10GE/GE的端口資源豐富，交換容量較大。SDH設備區分群路支路，單套設備接入能力受限于槽位/端口資源以及交叉能力等因素。

·PTN涉及VLAN、IP地址等配置，單節點結構調整帶來配置工作較大。SDH配置主要以通道、VC12等為主，相對PTN而言較簡單。

因此，PTN網絡在建網時主要的差異體現在以下3方面：

·PTN匯聚/接入層不一定要采用環型結構，可以采用總線型結構；

·PTN單個骨干匯聚點可帶更多匯聚環；

·PTN匯聚點選取對穩定性要求更嚴格，且由于接入能力的提高，全網單個匯聚環對應的匯聚點數較SDH略低。

3.2 PTN與SDH/MSTP網絡間架構的關系

隨著城域傳送網接入層所承載業務逐步向All IP轉型，PTN成為面向全網接入和SDH/MSTP網絡相對應的新平面。在新平面建設的過渡階段，一般有以下策略。

策略1：MSTP和PTN共存，形成兩個平面，MSTP主要承載TDM業務，保持存量，PTN主要承載分組業務，滿足新增需求；在網絡演進期間，業務流向可能會存在跨不同網絡的情況。核心/匯聚層：新建PTN第二平面，全部新建或隨著業務延伸情況逐步新建。接入層：IP化業務主要采用PTN設備承載。對于個別節點的TDM E1需求，可通過MSTP插盤擴容或利舊設備解決。

策略2：建設PTN并替換 MSTP，形成一個平面，PTN同時作為逐步增加的IP業務和逐步減少的TDM業務的承載。核心/匯聚層：新建全網的PTN網絡。接入層：將有新增需求的站點替換為PTN設備。有擴容需求的MSTP站點逐步替換為PTN設備。

策略3：升級MSTP并支持PTN功能，形成一個平面，全網的MSTP設備通過升級形成SDH/MSTP和PTN的雙處理內核和接口，分別處理TDM和IP類的業務。

從節約投資角度考慮，升級MSTP并支持PTN功能是一個比較不錯的選擇，但運營商往往更注重今后的長遠發展和PTN交換容量的更易擴展性，從而選擇新建PTN網絡，在充分利用已有投資的前提下，最優選擇變為策略1，即MSTP和PTN共存，形成兩個平面。

3.3 PTN與OTN組網架構探討

隨著OTN的逐步成熟以及對大顆粒業務調度的天然優勢，PTN建網與OTN是否結合以及如何結合成為PTN架構搭建的重要問題，結合城域網業務發展尤其是高帶寬業務的發展，可以考慮下述的3種組網架構。

（1）架構 1：PTN 獨立組網

該組網架構應用最多，類似SDH的組網，即從核心層到接入層全部采用PTN設備組網，核心層采用10GE環網或組Mesh結構，匯聚層一般采用10GE速率組網，接入層一般采用GE速率組網。PTN獨立組網的拓結構如圖2所示。

PTN核心層解決局間業務和匯聚轉接業務的調度，提供大通道，起到業務收斂作用。一般核心層對設備的交換容量和端口要求較高，目前交換容量可以配置到800 GB。PTN匯聚層與接入層負責將基站或數據點的業務接入并實現帶寬的統計復用。

這種網絡架構的優點是有利于業務開通配置和端到端調度，有利于時間同步信號在全網傳送，對于一般的基站回傳業務有著天然的優勢；缺點主要是在核心層面的可擴性不強。

（2）架構2：OTN核心+PTN匯聚接入聯合組網

核心層通過OTN調度，提供大顆粒業務的大顆粒波分疏導，一般在RNC等設置局房的業務落地側配置PTN設備完成業務的終結。匯聚層采用10GE速率組環，接入層采用GE速率組環。OTN核心+PTN匯聚接入聯合組網的拓撲架構如圖3所示。

該架構的優點是核心層充分利用了波分系統良好的擴展性，缺點是增加了PTN配置的復雜性和管理的難度，且要求OTN能支持1588v2協議。

圖2 PTN獨立組網

圖3 OTN核心+PTN匯聚接入聯合組網

（3）架構3：OTN核心匯聚+PTN接入聯合組網

OTN下沉到匯聚層，在匯聚層OTN設置點同時設置PTN匯聚設備，接入節點組成若干個GE PTN接入環，雙掛接匯聚節點PTN設備，匯聚節點PTN設備做好業務流向整合，匯聚若干條GE鏈路，通過OTN匯聚環及核心層調度到落地PTN設備。OTN核心匯聚+PTN接入聯合組網的拓撲架構如圖4所示。

這一架構的優點是擴展性好，同時由于PTN接入環先通過各匯聚節點PTN設備匯聚若干個GE鏈路，再上聯匯聚層OTN網絡，可節約OTN匯聚環的波道資源。缺點是網絡投入相對較大，初期鏈路匯聚效率不高。

3.4 4G場景PTN組網架構探討

隨著LTE的發展，單站帶寬一般在100 Mbit/s以上，要求網絡支持帶寬擴展，接口和流向發生了變化，出現了S1接口和X2接口，S1為eNB與SGW/MME之間的接口，X2為eNB基站之間的連接，這對PTN提出了更高的要求，PTN組網一般有兩種方案。

（1）PTN+CE 路由器方案

接入、匯聚、核心層采用PTN組網，路由器成對部署在aWG/MME節點，完成IP業務的轉發。通過路由器的L3VPN功能，為S1提供靈活的調度能力以及X2接口的轉發能力。PTN+CE路由器的拓撲架構如圖5所示。

（2）PTN支持簡化L3VPN方案

采用PTN端到端組網，核心層的PTN支持簡化L3VPN，提供IP轉發能力，滿足LTE承載對S1的靈活調度以及X2接口的IP轉發需求。PTN支持L3VPN方案如圖6所示。

對于S1流量：經接入層PTN統一送到核心層PTN，由核心層PTN根據目的IP地址（MME/SGW）查找L3 VPN的路由表，封裝LSP和L3 VPN的標簽，經由核心層設備間的轉發到達歸屬的MME/SGW。

對于X2流量：經接入層PTN統一送到核心層PTN，由核心層PTN根據目的IP地址 （相鄰的基站）查找L3VPN的路由表，以決定流量是經由核心層環送往非本地歸屬的基站；或向下轉發，經由本地的L2VPN封裝送外相鄰的基站。

目前來看，PTN+CE路由器方案是相對成熟且可直接應用的建網選擇，PTN支持簡化L3VPN方案則需PTN設備的支持，在設備支持的前提下，這一方案對簡化網絡結構和靈活調度有相對的優勢。

4 結束語

PTN已經成為適應IP業務迅猛發展的新型承載技術，中國移動目前正在城域網全面部署推動網絡轉型，應緊密結合網絡部署，研究PTN與現有SDH網及OTN的關系，關注PTN的網絡架構，面向LTE和高速數據業務的發展，搭建合理的網絡結構，從而實現新型的PTN網絡對各類業務的最佳承載。

1 湯進凱，張奇，王健.下一代光傳送網技術發展與應用探討.電信科學，2009(10A):192～195

2 李健，顧畹儀，張杰等.T-MPLS分組傳送技術.電信科學，2007， 23（1）：85～88