雷曉東
(陜西通信規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 西安710065)
隨著網(wǎng)絡(luò)融合與網(wǎng)絡(luò)IP化的不斷發(fā)展,SDH等傳統(tǒng)“剛”性傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不再適合實際需求。運營商需要重新考慮網(wǎng)絡(luò)的部署與優(yōu)化。傳送網(wǎng)作為電信運營網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)支撐網(wǎng)絡(luò),在過去以SDH設(shè)備為核心的近10年里,幾乎覆蓋了電信網(wǎng)的骨干核心層、匯聚層、接入層等設(shè)備層次。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的部署和IMS業(yè)務(wù)應(yīng)用的增加,高帶寬和大顆粒承載成為傳送網(wǎng)必須擁有的能力。分組傳送網(wǎng)(PTN)恰恰可以融合傳統(tǒng)SDH安全性與IP網(wǎng)絡(luò)高帶寬的雙重優(yōu)勢。作為新一代分組傳送的代表技術(shù),PTN在提高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送效率、簡化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面有突出優(yōu)勢。
隨著網(wǎng)絡(luò)中IP/以太網(wǎng)業(yè)務(wù)量的快速增加以及基于以太網(wǎng)技術(shù)的新型解決方案的不斷出現(xiàn),電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺在城域網(wǎng)中的應(yīng)用將會越來越多,最終將有可能成為主要的技術(shù)承載平臺,而發(fā)展到2009年年底核心的發(fā)展方向已經(jīng)明確,那就是以PTN技術(shù)為核心構(gòu)建未來的全業(yè)務(wù)高性能承載和移動接入回傳網(wǎng)絡(luò)。
PTN主要用于城域接入、匯聚、城域核心和骨干網(wǎng)絡(luò)中,是建立端到端面向連接的傳送技術(shù),近幾年全球運營商對PTN進行了積極探索,其重大的里程碑事件如圖1所示。
Vodafone是全球最大的移動運營商之一,在25個國家有子網(wǎng),其合作伙伴更是遍布36個國家,足跡遍布五大洲。雖然Vodafone在歐洲3G牌照上占有先機,但由于3G的話音業(yè)務(wù)無法給客戶帶來與2G差異化的體驗,因此移動寬帶和其帶來的增值業(yè)務(wù)就成為Vodafone商業(yè)模式中的關(guān)鍵一環(huán)。移動寬帶是Vodafone的重點發(fā)展戰(zhàn)略。為了發(fā)展移動寬帶,移動網(wǎng)絡(luò)全IP轉(zhuǎn)型勢在必行。
當(dāng)Vodafone的核心網(wǎng)IP化改造完成之后,Vodafone最終還是面臨回傳網(wǎng)絡(luò)的瓶頸問題,現(xiàn)有的回傳網(wǎng)絡(luò)無法應(yīng)對移動寬帶業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展。與傳統(tǒng)的移動運營商一樣,Vodafone的大部分回傳網(wǎng)依賴于TDM技術(shù),網(wǎng)絡(luò)由大量的PDH設(shè)備、交叉復(fù)用設(shè)備、SDH組成,只有少數(shù)地方有條件部署昂貴的路由器解決IP業(yè)務(wù)的回傳問題。Vodafon傳統(tǒng)的基于自建和租用PDH/SDH的移動回傳方案如圖2所示。

據(jù)預(yù)測,未來兩年歐洲移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長速度在300%以上。雖然HSDPA已經(jīng)在歐洲大范圍部署,但受制于回傳網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制,運營商無法開通高速增值業(yè)務(wù)。以ARPU值最高的西班牙子網(wǎng)和德國子網(wǎng)為例,其3G基站的接入速率只有4~6個E1。若繼續(xù)沿用傳統(tǒng)技術(shù)對回傳網(wǎng)絡(luò)進行擴容,Vodafone將面臨技術(shù)和資金的雙重壓力。
與歐洲的很多移動運營商一樣,Vodafone的大部分子網(wǎng)都沒有自己的網(wǎng)絡(luò)資源,尤其是移動回傳網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng),而這一部分的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模占整個網(wǎng)絡(luò)站點數(shù)量的95%以上。除了自建的微波鏈路以外,Vodafone所需用的帶寬大部分靠租用線路。以Vodafone西班牙為例,租用的線路占接入網(wǎng)50%以上,而2 Mbit/s的每月租金為400~1 200美元(根據(jù)不同的SLA),減少昂貴的租金成為Vodafone開源節(jié)流的關(guān)鍵。
從長遠考慮,LTE對傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的沖擊也是Vodafone必須要面對的問題。在LTE時代,eNode B大 帶寬、X2接口、更密集的基站分布都是前所未有的挑戰(zhàn),BEP設(shè)備也必須具備平滑支持LTE的能力。
如何突破移動回傳瓶頸,建立面向未來的移動回傳網(wǎng)絡(luò)?經(jīng)過周密考慮,2007年2月,Vodafone發(fā)布了BEP標(biāo)書,第一次向業(yè)界系統(tǒng)地闡述了Vodafone的移動回傳網(wǎng)絡(luò)面向未來發(fā)展的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略,這是Vodafone歷時兩年的研究成果。
Vodafone將回傳的轉(zhuǎn)型和演進作為網(wǎng)絡(luò)層面的一個重要戰(zhàn)略來考慮,并制訂了Vodafone Global BEP(backhual evolution program)計劃,這是一個較長期的分步驟的計劃。Vodafone Global BEP發(fā)展計劃的第一步是采用完全新建一張IP RAN來發(fā)展3G IP業(yè)務(wù)的策略,同時重點考慮這張IP承載網(wǎng)的承載質(zhì)量,對電信業(yè)務(wù)的支持能力以及對移動網(wǎng)絡(luò)特殊需求的適配性。第二步是將基于BEP1.0的IP RAN網(wǎng)絡(luò),向城域綜合承載FMC進行擴展,在同一個網(wǎng)絡(luò)平臺上,通過多播等寬帶業(yè)務(wù)承載技術(shù)和WDM等帶寬擴展技術(shù)的引入,將IPTV/HSI/VPN等固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)納入,進行綜合承載,最終實現(xiàn)向FMC的演進。Vodafone在BEP計劃中規(guī)劃的IP/MPLS統(tǒng)一承載方案如圖3所示。

Vodafone受HSPA網(wǎng)絡(luò)部署和無線數(shù)據(jù)卡業(yè)務(wù)迅速開展驅(qū)動的帶寬增長影響,于2006年年中啟動IP基站接入傳送網(wǎng)BEP1.0計劃,期望通過IP基站接入傳送網(wǎng)自建,降低SDH電路租用費用,提升3G網(wǎng)絡(luò)競爭力。
2007年第3季度在對華為、Cisco、AL、Nortel、Ericsson、Tellabs進行評估之后,選擇Tellabs和華為作為PTN短名單廠商。2008年3月第一批西班牙和愛爾蘭兩個子網(wǎng)完成選型,西班牙子網(wǎng)選擇華為PTN系列(網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示),愛爾蘭子網(wǎng)選擇Tellabs 8600系列(網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5所示),其主要目的就是用以太網(wǎng)鏈路代替PDH電路,從而降低電路租金。
西班牙Vodafone是西班牙第二大移動運營商,用戶1 600萬戶(3G用戶600萬),在西班牙全國6個區(qū)域通過租用Telefonica的SDH電路和部分自建微波系統(tǒng)實現(xiàn)基站接入。對IP基站接入傳送網(wǎng)的需求比較迫切。
2008年3月份,西班牙Vodafone確定華為作為唯一供應(yīng)商后,和華為共同成立網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃小組,進行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)高層設(shè)計和拓?fù)?、配置結(jié)構(gòu)底層設(shè)計,2008年5月底開始簽訂正式的合同和進行部署。PTN總規(guī)模約6 000臺,覆蓋約5 500個3G基站。
沃達豐應(yīng)用PTN的管道化傳送設(shè)計,為基站和基站控制器之間提供端到端的雙向管道傳送,為IMA、TDM E1、以太接口提供基于MPLS和PWE3技術(shù)的統(tǒng)一承載。管道中按照業(yè)務(wù)類型提供8條細(xì)管道,分別是TDM CES仿真、ATM CS域、ATM PS域、ATM HSxPA域、以太CS域、以太PS域、以太HSxPA域。
Orange集團從2006年開始IP基站接入傳送網(wǎng)的研究,由于FT在大部分子網(wǎng)擁有一定規(guī)模的寬帶城域網(wǎng),Orange期望通過利用寬帶城域網(wǎng),增加部分網(wǎng)關(guān)設(shè)備實現(xiàn)IP基站接入傳送網(wǎng),如圖6所示。

英國沃達豐、Orange、O2、T-Mobile等運營商均沒有自建基站接入傳輸網(wǎng)絡(luò),通過租用BT的SDH電路實現(xiàn)基站接入,英國移動寬帶市場比較活躍,隨著無線數(shù)據(jù)卡的快速發(fā)行,各移動運營商在SDH電路租費上的問題都給BT施加了壓力。BT為保持自己在英國的帶寬批發(fā)地位,下決心自建傳輸網(wǎng),于2008年中決定在BT21CN的下一代寬帶網(wǎng)絡(luò)上,通過在RNC和Node B側(cè)增加PTN網(wǎng)關(guān)的方式,將4個移動運營商超過25 000個基站實現(xiàn)在IP接入。BT使用IP/MPLS向O2、VF、MBNL出租帶寬的網(wǎng) 絡(luò) 示意如圖7所示。
Megafon是俄羅斯第三大移動運營商,GSM用戶3900萬戶,擁有自建的光纜和SDH網(wǎng)絡(luò),末端部分基站采用微波接入。
2008年3月份,俄羅斯3個移動運營商MTS、Vimplecom、Megafon獲得3G牌照,由于直接部署HSPA,整體帶寬需求增加5~10倍,現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)無法直接通過擴容方案解決,三大移動運營商紛紛啟動對IP基站接入傳送網(wǎng)的研討和規(guī)劃。Megafon作為俄羅斯發(fā)展最快的移動運營商,在IP基站接入傳送網(wǎng)上啟動較早,2007年11月就對Cisco、Tellabs、阿朗和華為的相關(guān)設(shè)備進行了多輪評估。
Megafon認(rèn)識到在匯聚層IP統(tǒng)計復(fù)用的要求更加急迫,選擇了接入層SDH保留、匯聚層PTN 10GE組網(wǎng)的方案。在范圍上,確定最富裕的西北區(qū)(圣彼得堡)、中央?yún)^(qū)(莫斯科)和西南區(qū)(伏爾加)首先開始部署。圣彼得堡的設(shè)備已經(jīng)穩(wěn)定運行。

意大利電信移動(TIM)和意大利電信固網(wǎng)(TI)在2005年8月進行了融合,以降低運營成本。意大利電信移動在移動方面收入很豐厚,在意大利有2 600萬用戶,是意大利第一大移動運營商。其3G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的供應(yīng)商主要有Siemens(NSN)、Nokia(NSN)、Ericsson。意大利電信是前意大利TELCO,原先在全國范圍內(nèi)采用Metro Ethernet(Cisco提供設(shè)備)。
RAN傳輸項目的目標(biāo)是:意大利電信移動通過意大利電信固網(wǎng)進行傳輸,以便控制移動網(wǎng)絡(luò)帶寬成長相關(guān)的CAPEX。意大利電信固網(wǎng)和移動公司合并觸發(fā)了傳輸優(yōu)化的項目,固網(wǎng)公司推動項目需求,想在Metro Ethernet上傳送RAN,可實現(xiàn)以太網(wǎng)上單一、融合的傳輸網(wǎng)絡(luò)。意大利電信的IP RAN方案如圖8所示。
規(guī)劃的方案是8630在hub位置,8840在RNC位置,8840提供固網(wǎng)業(yè)務(wù),避免沒有前途的ATM投資。建立一個全業(yè)務(wù)的單一網(wǎng)絡(luò)平臺,具備平滑過渡到R5的能力,通過8630接入住宅ADSL業(yè)務(wù)。3G和DSLAM流量采用不同的VLAN進行承載,保護機制基于RSVP,對時延進行測試,與NSN和愛立信進行了互通測試。
整個方案的同步信息發(fā)布基于SDH,這主要是考慮SDH傳輸和2G站點共站,不但可用并且是可靠的解決方案。該方案的優(yōu)勢有:使以太網(wǎng)作為3G業(yè)務(wù)的傳送成為可能,通過將所有的網(wǎng)絡(luò)融合到一個單一的網(wǎng)絡(luò)平臺,減少了運營成本;為3G網(wǎng)絡(luò)提供了運營商等級的差分化QoS機制;點到點的彈性克服了以太網(wǎng)保護方面的缺陷;在RNC和hub站點同時具備了支持移動和固網(wǎng)業(yè)務(wù)的能力;支持E1 IMA,可以支持分布式的網(wǎng)絡(luò)模型;降低了hub設(shè)備的進入門檻。

DU是Emirates Integrated Telecommunications Company(EITC)的注冊品牌,其資本構(gòu)成為Government(50%)、Mubadala Development Company(25%)、Emirates Integrated Telecomunications Company(25%)。同時為住宅和商業(yè)客戶服務(wù),其中固網(wǎng)使用Tellabs 8100設(shè)備和Tellabs 8000網(wǎng)管系統(tǒng),可提供TV、高速互聯(lián)網(wǎng)和話音服務(wù),其3G網(wǎng)絡(luò)是全新的移動網(wǎng)絡(luò),定位2G用于漫游,3G用于HSDPA。
其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖9所示,RNC/BSC聚合,RNC側(cè)只需要非信道化接口,節(jié)省了RNC物理接口;通過統(tǒng)一的平臺為RNC/BSC/MSC站點間提供連接。
hub聚合是在ATM層聚合,2G TDM通過同樣的平臺進行傳輸。Overbooking on STM-1 links,80×E1×VC-4 with MPLS,更加有效地利用資源,終結(jié)IMA,RNC站點不再支持IMA。

該方案的優(yōu)勢:將ch.STM-1接口變?yōu)镾TM-1 ATM接口,節(jié)省了RNC成本,最少化從hub到RNC/BSC的無線鏈路——80×E1,其中60條E1用于3G,20條E1用于2G BTS;1×STM-1足夠。HSDPA可用同一個平臺進行傳送,2G和3G流量通用回傳。Tellabs 8600網(wǎng)絡(luò)可以容納更多的增值業(yè)務(wù)和移動核心網(wǎng)的連接,具有無可匹敵的擴展性、面向未來的平臺,具備了Ethernet和IP路由能力。
Swisscom Mobile是瑞士最大的移動運營商,UMTS網(wǎng)絡(luò)覆蓋了瑞士差不多90%的人口,同時也是瑞士第一個推出HSDPA的運營商。2007年初HSDPA覆蓋了40%人口,而且一直在增長。移動設(shè)備提供商為愛立信。
瑞士移動的IP RAN應(yīng)用方案如圖10所示,自有傳輸設(shè)備,站點間的線路租用Swisscom fixed,同時租用傳統(tǒng)的E1和以太網(wǎng)專線。需要為HSDPA推出后增加的數(shù)據(jù)流量進行傳送網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。由于高昂的租金使得每比特收益低,帶來了更多的成本壓力,而且商業(yè)用戶考慮的關(guān)鍵問題是HSDPA over Ethernet或IP業(yè)務(wù)(Phase 1:current deployment)。
考慮到以太網(wǎng)迅速成為“最后一公里”的替代技術(shù),以太網(wǎng)和IP提供了更靈活的帶寬分配方式,設(shè)備和帶寬方面都提供了高比特率和低價格的優(yōu)勢,而且目前的Ethernet和IP業(yè)務(wù)都還不能滿足移動話音業(yè)務(wù)的需要,因此Swisscom傾向于商用獨立的基礎(chǔ)網(wǎng)承載話音和視頻。
現(xiàn)網(wǎng)的8100和6300設(shè)備供客戶使用,采用Tellabs 8000網(wǎng)管系統(tǒng)。為話音流量進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,以便2G和3G話音共用現(xiàn)有的TDM基礎(chǔ)網(wǎng);為數(shù)據(jù)流量進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,讓HSDPA數(shù)據(jù)流量直接通過以太網(wǎng)承載。Ericsson Node B處理UMTS話音和HSDPA流量,分流到不同的VC,聚合設(shè)備將話音和數(shù)據(jù)流量分流。

該方案的優(yōu)勢:現(xiàn)網(wǎng)支持NMS,8620已經(jīng)在網(wǎng)使用,性能已經(jīng)驗證;6/16端口8605的許可證模式,降低了網(wǎng)絡(luò)進入門檻;對Tellabs和Miracom(Swiss partner of Tellabs)的信任;SLA和具有吸引力的保障協(xié)議;具有競爭力的商務(wù)條件。

Telstra是澳大利亞最大的電訊公司,是澳大利亞聯(lián)邦擁有的唯一國有企業(yè)。1997年10月澳大利亞政府開始通過向機構(gòu)投資者和個人投資者出售49.9%的股權(quán),對該公司實行部分私有化,政府仍持有50.1%的股份。
澳大利亞電訊是世界上盈利情況最好的電信公司之一,是澳大利亞領(lǐng)先的全業(yè)務(wù)電訊運營商,業(yè)務(wù)橫跨有線通信、ADSL、HFC、衛(wèi)星、CDMA和GSM數(shù)字移動網(wǎng)絡(luò)等,并且是澳大利亞領(lǐng)先的ISP。它的市場資本在世界電信業(yè)排名第11,在世界最大公司排名榜上,名列第49位,是澳大利亞、新西蘭和紐約股市的上市公司。
澳大利亞電訊啟動IP RAN計劃的最大推動力就是想用一個統(tǒng)一承載網(wǎng)絡(luò)同時為移動和固定網(wǎng)絡(luò)服務(wù),其IP RAN方案如圖12所示。
香港移動話音市場競爭激烈,2005年以來各移動運營商紛紛開發(fā)無線網(wǎng)卡移動寬帶業(yè)務(wù),由于香港數(shù)碼通屬于純移動運營商,在香港除移動設(shè)備外沒有任何基站接入光纖資源,因此所有基站接入全部通過租用PCCW(電信盈科)和HGC(和記電信)的SDH電路實現(xiàn),香港2 Mbit/s電路租用費超過2 200港元/月,移動寬帶開展之后租用費用上升迅速,對盈利狀況產(chǎn)生影響。同時,香港Ethernet專線的費用較低,資費約1 200港元/8 Mbit/s,如果采用Ethernet專線,數(shù)碼通每年的基站接入傳送租費將大大下降。
為完成基站接入傳送從SDH租用向Ethernet租用的轉(zhuǎn)換,香港數(shù)碼通啟動移動IP基站接入傳送網(wǎng)項目,在租用Ethernet的兩端,通過PTN設(shè)備完成基站(Node B)和基站控制器(RNC)的業(yè)務(wù)傳送,如圖12所示。同時由于香港的機房租用困難,末端基站無法重新安裝GPS時鐘天線,在該網(wǎng)絡(luò)中,要求PTN能夠通過IP分組的方式穿透租用網(wǎng)絡(luò)傳送時鐘信號。該項目涉及約2 000個基站,2008年3月,在評估Cisco、AL和華為之后,數(shù)碼通選擇華為PTN作為唯一的移動IP基站接入網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商,并共同研究ACR(自適應(yīng)時鐘恢復(fù))的可行性和保證精度。
另外,斯里蘭卡Mobitel也因為相類似的原因啟動移動IP基站接入傳送網(wǎng)建設(shè)。
最主要的原因是Verizon(MCI)CPA融合情況下的分組接入需求推動,其中MCI提供多種流行的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù):Frame-Relay、IP-VPN、ATM、Dedicated-Internet、Ethernet等。每種接入設(shè)備都使用不同的客戶接口,使用不同的接入設(shè)備和技術(shù):Leased T1’s、Leased DS3’s、Leased OCx facilities、On-net Sonet rings等;CSU/DSU’s、FRADS、ATM switches、Ethernet switches等。
CPA的動機是將所有的接入手段融合到Verizon的商業(yè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò),因此可以考慮使用Ethernet/EoS作為接入技術(shù),或使用MPLS偽線作為所有業(yè)務(wù)的隧道承載。最大的優(yōu)勢就是減少了多個CO & CPE平臺、多個租用設(shè)施,業(yè)務(wù)變化不需要改變接入網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)。Verizon(MCI)CPA網(wǎng)絡(luò)如圖13所示。
從全球運營網(wǎng)中的典型應(yīng)用案例可以看出,PTN已經(jīng)成為發(fā)展的熱點。移動網(wǎng)的IP化成為重要的發(fā)展趨勢,對于網(wǎng)絡(luò)和容量將有更高的要求。由于PTN市場規(guī)模直接與移動通信接入基站的數(shù)量正相關(guān),即運營商的基站部署規(guī)模直接決定了PTN的設(shè)備需求規(guī)模。IP化分組傳送在基站傳送市場中的比重如圖14所示。
移動運營商的業(yè)務(wù)將逐漸由以傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)為主轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主。3G網(wǎng)絡(luò)大大拓展了用戶通信方式,為用戶提供了更豐富的業(yè)務(wù)選擇。移動運營商2G/3G網(wǎng)絡(luò)的IP化趨勢也驅(qū)動著無線回傳網(wǎng)絡(luò)向分組化的方向發(fā)展演進,所提供的主導(dǎo)業(yè)務(wù)也從TDM電路業(yè)務(wù)向運營級以太網(wǎng)業(yè)務(wù)方向演進。
傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)主要承載2G的TDM業(yè)務(wù)需求,采用SDH/MSTP組網(wǎng)可以很好地滿足業(yè)務(wù)需求。隨著全業(yè)務(wù)和3G業(yè)務(wù)的開展,傳統(tǒng)的城域傳送網(wǎng)承載的主要內(nèi)容發(fā)生變化,帶寬由4~10 Mbit/s激增為40~100 Mbit/s,顆粒由E1轉(zhuǎn)變?yōu)镋1和FE,業(yè)務(wù)QoS要求多樣化等,導(dǎo)致現(xiàn)有的SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法滿足業(yè)務(wù)的需求。

值得關(guān)注的是,由于移動回傳網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的巨大需求,分組傳送技術(shù)將會是增長最為迅速的。不僅是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需要,運營商采取的運營和業(yè)務(wù)策略也讓PTN設(shè)備成為近幾年的熱點。