PTN在3G傳送網(wǎng)中的應用研究

1 PTN的技術(shù)特點(diǎn)

PTN（packettransportnetwork，分組傳送網(wǎng)）是指針對分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統計復用傳送的要求而設置的IP業(yè)務(wù)和底層光傳輸媒質(zhì)之間的一個(gè)層面。PTN以分組業(yè)務(wù)為核心并提供多種業(yè)務(wù)，同時(shí)具備高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、較高的可擴展性和安全性等。

目前，分組傳送標準主要有T-MPLS和PBT2個(gè)陣營(yíng)。T-MPLS基于ITU-TG.805傳輸網(wǎng)絡(luò )結構，主要改進(jìn)包括通過(guò)消除IP控制層簡(jiǎn)化MPLS，以及增加傳輸網(wǎng)絡(luò )需要的OAM和管理功能。PBT則源自IEEE802.1ah定義的PBB-TE（運營(yíng)商骨干網(wǎng)橋接傳輸技術(shù)），它關(guān)閉傳統以太網(wǎng)的地址學(xué)習、地址廣播以及STP功能，以太網(wǎng)的轉發(fā)表完全由管理平面（將來(lái)的控制平面）進(jìn)行控制；具有面向連接的特性，使得以太網(wǎng)業(yè)務(wù)具有連接性，以便實(shí)現保護倒換、OAM、QoS、流量工程等傳送網(wǎng)絡(luò )的功能?？傮w來(lái)說(shuō)，目前主流PTN設備所實(shí)現的技術(shù)特點(diǎn)有：

·核心采用分組交換技術(shù)，同時(shí)集成了二層設備的統計復用、組播等技術(shù)，大大提升了帶寬利用率；

·采用二層面向連接的先進(jìn)分組技術(shù)，可以基于LSP實(shí)現路徑和帶寬規劃、隧道監控和保護等，從而實(shí)現流量工程和多業(yè)務(wù)的QoS傳送；

·提供多業(yè)務(wù)接口；

·采用同步以太網(wǎng)、IEEE1588v2、TOP技術(shù)實(shí)現時(shí)鐘傳送；

·采用SDH的環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的電信級QoS；

·采用業(yè)務(wù)端到端監控實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的可運營(yíng)、可管理。

從PTN的技術(shù)特點(diǎn)可以看出，PTN的高帶寬對TDM業(yè)務(wù)天然的支持能力，為tripleplay（多重播放）業(yè)務(wù)提供了完善的支持平臺，標準OMCI的定義以及電信級的管理平臺為其在接入網(wǎng)的大范圍應用提供了堅實(shí)的基礎。

隨著(zhù)數據業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，對數據接入的可移動(dòng)性要求不斷增強，支持高帶寬、可移動(dòng)、無(wú)線(xiàn)數據接入的3G系統的部署已經(jīng)成為不可扭轉的趨勢。因此，有必要針對3G的發(fā)展，研究PTN在3G傳送平臺的應用，從而為實(shí)現PTN在整個(gè)傳送網(wǎng)絡(luò )中的大范圍覆蓋提供堅實(shí)的依據。

2 3G傳送網(wǎng)的需求

在3G發(fā)展過(guò)程中，IMT-2000定義的3種主流技術(shù)是WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，這3種技術(shù)的主要區別在空中接口部分，其余部分的網(wǎng)絡(luò )邏輯架構基本一致。3G系統主要由無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )和核心網(wǎng)絡(luò )2大部分組成，如圖1所示。無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )主要包括基站和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制器（RNC/BSC）兩類(lèi)節點(diǎn)，負責提供終端設備和核心網(wǎng)絡(luò )的連接以及無(wú)線(xiàn)資源的管理和調配；核心網(wǎng)絡(luò )包括電路交換域（CS）和分組交換域（PS），分別用于處理電路交換業(yè)務(wù)和分組交換業(yè)務(wù)，主要由MSC、GMSC、SGSN、GGSN等設備組成。在目前的3G系統中，傳送平臺需要承載的業(yè)務(wù)主要包括以下2個(gè)部分。

·中心節點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)。RNC/BSC與3G核心網(wǎng)絡(luò )設備通常都安裝在中心節點(diǎn)，中心節點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò )資源比較豐富，并且業(yè)務(wù)已經(jīng)過(guò)相應的處理和收斂，一般只需提供透傳處理即可。

·基站到RNC/BSC之間的業(yè)務(wù)。該部分業(yè)務(wù)是3G傳送平臺的重點(diǎn)業(yè)務(wù)，從傳送網(wǎng)絡(luò )的接入層一直覆蓋到匯聚/核心層。目前，基站側的Iub接口一般為E1、FE，RNC/BSC側的Iub接口一般為STM-1、FE、GE。對于Iub的傳輸容量，按照目前各3G設備制造商的發(fā)展情況來(lái)看，對于室外的大型宏基站，一般為3個(gè)扇區、3～4個(gè)載頻的配置，每基站大概需配備3～8個(gè)E1或1～2個(gè)FE；對于室內小型覆蓋系統，一般配置1～3個(gè)扇區、1個(gè)載頻，每基站大概需配備1～2個(gè)E1或1～2個(gè)FE；考慮HSDPA（highspeeddownlink package access，高速下行分組接入）的應用，下行數據速率將提高5倍左右，相對應，各基站需配備的傳輸接口容量也需增加5倍左右。而基站到RNC/BSC的業(yè)務(wù)類(lèi)型比較豐富，需要保證各種等級業(yè)務(wù)類(lèi)型的QoS。

此外，基站的時(shí)鐘同步也是需要重點(diǎn)關(guān)注的方面。3G系統有無(wú)線(xiàn)和網(wǎng)絡(luò )2種同步方式：無(wú)線(xiàn)同步主要是基于GPS實(shí)現無(wú)線(xiàn)基站間和移動(dòng)終端的同步；網(wǎng)絡(luò )同步一般采用主從同步方式，時(shí)鐘參考來(lái)自GPS、MSC或PSTN的同步基準信號，用于移動(dòng)傳輸設備和交換機的同步，要求接入網(wǎng)絡(luò )必須有高精準的同步信號提供給各基站作支撐。

綜上所述，3G傳送平臺的需求主要集中在Iub接口、業(yè)務(wù)QoS保證、傳輸容量、基站時(shí)鐘提供、網(wǎng)管平臺的實(shí)現等幾個(gè)方面，具體如下。

·Iub接口和業(yè)務(wù)QoS保證。能同時(shí)提供E1、STM-1和FE接入。對于E1、STM-1接入，需嚴格按照TDM業(yè)務(wù)進(jìn)行傳送，保證其時(shí)延、抖動(dòng)等性能指標；對于FE接入，需區分各種業(yè)務(wù)等級，并保證各種業(yè)務(wù)等級的QoS。

·傳輸容量?；救萘堪雌瑓^覆蓋進(jìn)行劃分，考慮每個(gè)接入片區覆蓋10～20個(gè)基站。如按15個(gè)基站計算，假設其中1/5的基站為宏基站，每個(gè)基站需要的帶寬為16～20Mbit/s；3/5的基站為中型基站，每個(gè)基站需要的帶寬為8～10Mbit/s；1/5的基站為微蜂窩站，每個(gè)基站需要的帶寬為4～5 Mbit/s。15個(gè)基站共需帶寬約200 Mbit/s。對于將來(lái)HSDPA的應用，這種典型組網(wǎng)結構屆時(shí)每接入片區下行速率將達到850～1 000 Mbit/s。

·基站時(shí)鐘提供。3G傳送網(wǎng)結構復雜，對時(shí)鐘同步的要求很高。

·網(wǎng)管平臺的實(shí)現。由于基站機房往往無(wú)人值守，因此要求傳送設備提供各種網(wǎng)管通道和環(huán)境監控功能，從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )設備的可運營(yíng)、可管理。

3 PTN在3G傳送網(wǎng)中的應用

根據前面對PTN技術(shù)特點(diǎn)的闡述，可以看出以分組為核心的PTN具有很多天然的技術(shù)優(yōu)勢，面對移動(dòng)運營(yíng)商即將部署的3G網(wǎng)絡(luò )，PTN在移動(dòng)傳送網(wǎng)中完全可以找到合理、準確的定位。3.1PTN對3G傳送網(wǎng)的適應性

針對3G傳送網(wǎng)對業(yè)務(wù)傳送的各種需求，PTN對3G業(yè)務(wù)傳送的適應性是由其系統特性和技術(shù)體制決定的。

3.1.1業(yè)務(wù)接口和容量的提供

PTN設備目前能提供3G系統基站和核心設備所需的各種業(yè)務(wù)接口，如E1、FE、GE等，在業(yè)務(wù)接口方面完全滿(mǎn)足3G接入平臺的需求。

在容量方面，目前PTN設備采用環(huán)網(wǎng)結構，一般環(huán)上帶寬為GE/10GE，大大突破了傳統SDH接入環(huán)155/622Mbit/s帶寬的限制，完全可以滿(mǎn)足3G系統現在以及將來(lái)HSDPA應用的帶寬需求。

3.1.2各種業(yè)務(wù)的傳送

（1）E1業(yè)務(wù)的傳送

對于3G基站目前廣泛應用的E1接口，其時(shí)延、抖動(dòng)等性能指標要求滿(mǎn)足G.703的相應規定。PTN系統目前一般采用PWE3封裝的方式來(lái)承載3G的E1業(yè)務(wù)，TDMPWE3支持非結構化和結構化兩種模式，其封裝支持MPLS格式。

（2）FE/GE業(yè)務(wù)的傳送

隨著(zhù)3G系統的發(fā)展，3G將越來(lái)越廣泛地采用IP方式來(lái)承載業(yè)務(wù)，在接口方面，則表現為采用FE/GE接口進(jìn)行業(yè)務(wù)的傳送。

在3G發(fā)展進(jìn)程中，帶寬的擴展主要集中在用戶(hù)數據業(yè)務(wù)，數據業(yè)務(wù)的發(fā)展與經(jīng)濟、服務(wù)內容、用戶(hù)的消費觀(guān)念等息息相關(guān)，業(yè)務(wù)需求不確定性較大，PTN單環(huán)的帶寬可達到GE/10GE，并可隨時(shí)動(dòng)態(tài)地對各種數據業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬調整，完全可以滿(mǎn)足3G數據業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)發(fā)展的需求。

3G時(shí)代的業(yè)務(wù)將更加豐富多彩，語(yǔ)音、視頻、數據、組播業(yè)務(wù)等各種不同QoS需求的業(yè)務(wù)將在同一張網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行傳送。相比傳統的傳送設備，PTN系統具備完善的業(yè)務(wù)類(lèi)型識別手段和QoS靈活調度機制，可保證不同等級業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

（3）時(shí)鐘同步的提供

PTN系統目前普遍采用的時(shí)鐘同步技術(shù)方案有3種：基于物理層的同步以太網(wǎng)技術(shù)、基于分組包的TOP技術(shù)和IEEE1588v2技術(shù)。其中同步以太網(wǎng)技術(shù)和TOP技術(shù)都只能支持頻率信號的傳送，不支持時(shí)間信號的傳送；IEEE1588v2技術(shù)采用主從時(shí)鐘方案，對時(shí)間進(jìn)行編碼傳送，時(shí)戳的產(chǎn)生由靠近物理層的協(xié)議層完成，利用網(wǎng)絡(luò )鏈路的對稱(chēng)性和延時(shí)測量技術(shù)實(shí)現主從時(shí)鐘的頻率、相位和絕對時(shí)間的同步。利用這些技術(shù)，PTN可以實(shí)現高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò )同步，也可以解決3G基站回傳中非常重要的時(shí)鐘同步問(wèn)題。
3.1.3OAM和保護倒換

基于T-MPLS的PTN具有強大的OAM功能和性能監控能力，基于PBB的PTN則借助EthernetOAM來(lái)實(shí)現OAM管理。因此，采用PTN組建3G傳送網(wǎng)可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的電信級OAM能力。同時(shí)，PTN借鑒了SDH的環(huán)網(wǎng)和線(xiàn)性保護，可以保證50ms的業(yè)務(wù)保護倒換時(shí)間，使3G業(yè)務(wù)的傳送更加高效、安全。

3.2PTN在3G傳送網(wǎng)中的應用策略

就業(yè)務(wù)接口而言，3G網(wǎng)絡(luò )中數據業(yè)務(wù)的比例將越來(lái)越高，需要的鏈路資源越來(lái)越多、越來(lái)越靈活，PTN可以提供E1和FE/GE數據接口。

就業(yè)務(wù)帶寬而言，PTN目前環(huán)網(wǎng)帶寬一般為GE/10GE，為3G新業(yè)務(wù)的開(kāi)展奠定了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的帶寬基礎。對于將來(lái)3G系統中HSDPA的應用，可以方便地進(jìn)行業(yè)務(wù)的升級和網(wǎng)絡(luò )的擴容。

就業(yè)務(wù)QoS保證而言，PTN的高帶寬是由多用戶(hù)共享，并提供資源預留、優(yōu)先級、QoS保證，帶寬可管理、可靈活分配，非常適合提供運營(yíng)商級的服務(wù)。

就網(wǎng)絡(luò )管理而言，采用PTN作為統一的業(yè)務(wù)承載平臺，使得用一套管理系統對整個(gè)接入網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行管理成為可能。

PTN與3G傳送平臺的典型組網(wǎng)如圖2所示，PTN應用于寬帶接入網(wǎng)，在提供各種基站業(yè)務(wù)傳輸的同時(shí)，提供基站所在區域的各種寬帶業(yè)務(wù)接入，一網(wǎng)多用，將有利于寬帶接入網(wǎng)的統一規劃和管理，并且有利于在接入平臺上提供各種高帶寬的新型業(yè)務(wù)，為電信運營(yíng)商帶來(lái)新的利潤增長(cháng)點(diǎn)。

當然，PTN的相關(guān)技術(shù)和標準尚不完善，目前暫不具備大規模商用的條件，但是PTN集合了分組和SDH的優(yōu)點(diǎn)，能夠真正實(shí)現綜合業(yè)務(wù)的接入，能夠實(shí)現電信級的保護和OAM管理。從中長(cháng)期來(lái)看，PTN不僅具備在3G傳送平臺上廣泛應用的先天條件，而且能在整個(gè)城域網(wǎng)得到大范圍的應用。