面向移动业务的PTN组网架构及部署策略分析

hzsunwu

随着移动通信业务的发展和移动用户的快速增长，电信业正在发生巨大的变革。为适应移动业务从以电路语音为主的单一业务向多业务转变，移动网络架构从2G到3G，后续向LTE演进，移动网络在向IP化、宽带化发展过程中，对传输网提出新的需求。
　　SDH/MSTP具备高可靠性、高稳定性、易于管理维护等特点，在2G和3G初期以语音业务为主时，兼有少量数据业务的应用中，SDH/MSTP仍是最佳的传输网解决方案。随着3G/LTE宽带业务的发展，SDH/MSTP传输网存在带宽利用率低下、扩展困难、配置不够灵活等弊端，传输网需要采用灵活、高效和低成本的分组传送平台来实现全业务统一承载和网络融合，分组传输网（PTN）技术应运而生。
PTN技术简介
　　PTN（packet transport network，分组传输网）是指针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设置的IP业务和底层光传输媒质之间的一个层面。
　　PTN通过融合IP、MPLS和光传输技术的优势来达到网络扁平化的目的，以分组业务为核心，提供多种业务，同时具备高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管以及较高的可扩展性和安全性等。
PTN引入策略——独立建网还是混合建网？
　　中国移动拥有一张庞大的SDH/MSTP网络，大量的SDH/MSTP设备存在于现网是必须面对的现实。SDH/MSTP网络演进为PTN网络有两种方法：一种是混合组网模式；另一种是独立组网模式。
　　所谓独立组网模式，是指从接入层至汇聚层全部采用PTN设备，新建分组传送平面，其中接入层采用GE速率组环，汇聚环以上均为10GE速率组环，和现网的SDH/MSTP设备长期共存，单独规划，共同维护。

图1 独立组网模式

　　混合组网模式，是指在现有SDH/MSTP网络基础上，部分节点的SDH/MSTP设备通过板卡升级为PTN板卡或者设备直接替换为PTN设备，与其它SDH/MSTP设备混合组网，并向着全PTN组网演进的模式。

图2 混合组网模式

　　混合组网模式适用于初期TD基站规模较少，且现有SDH网络传送容量还具备一定冗余的情况，在网络建设初期有利于节省投资。但是其要求PTN设备具备SDH功能，且在后期涉及到业务的割接，不利于网络的维护。独立组网模式结构清晰，有利于业务的开通和网络的维护，但初期投入较大。即使在TD网络建设初期，业务规模也十分庞大，现有SDH网络远远不足于承载TD的电路传输需求。因此，为了使网络结构清晰，避免今后的业务割接，建议采用独立组网模式。
　　以下关于PTN组网架构即部署策略分析都是基于独立建网模式进行分析。
PTN 组网构架及部署策略
1.　总体策略
PTN虽然以分组为核心，采用基于IP的技术，但同时秉承了“传输”的理念，因此在组网构架及网络部署策略方面，PTN在考虑分组新特性之外，将借鉴传统的SDH网络构架及建设模式。

• 网络层次：依托现有机房、光缆网，面向移动业务，保持核心、汇聚、接入分层组网构架。
• 网络结构：面向业务连接及保护，利用现有光缆环结构，采用环形组网。
• 网络部署：综合IP网络特性，PTN网络采用端到端的业务连接模式。
  

2.　核心层规划及部署
　　随着全业务运营的开展，承载着局间业务和基站调度业务的核心层也面临着新的挑战。它所承载的业务颗粒由2M/155M发展为GE、2.5G、10G等接口，具备灵活的大颗粒业务（如GE/2.5G/10GE等）调度能力的OTN很好地迎合了这种业务发展的趋势。
　　但OTN对业务的调度是透明的，带宽分配也是刚性的，不具备业务收敛及小颗粒业务调度的功能，严格来讲，OTN不参与业务层面的组网，其作用更侧重于传输层面上。
　　随着TD网络分组化、IP化后，NodeB侧的Iub接口以FE/GE接口为主，RNC侧的Iub接口以GE接口为主，因此在移动backhaul IP化传送需求下，目前汇聚层中心节点的PTN设备与RNC连接存在多种方式，以下就各种方式的可行性、扩展性和优劣性等进行分析探讨。

• 方式一：

　　汇聚环中心节点的汇聚PTN设备与RNC通过GE光口直连，其中本机楼内汇聚层PTN设备与RNC通过尾纤直连，汇聚层PTN设备与其它机楼内的RNC通过骨干层OTN网络进行连接，如图3所示。

　　　  　　　　　　图3 中心机楼PTN设备与RNC连接方式一
　　由于PTN汇聚环传送过来的NodeB业务有可能存在着归属于各个不同的RNC，在这种情况下，若采用图3的方式与RNC进行连接，那么需要所有汇聚环的核心节点（骨干机楼中的PTN设备）与各相关的RNC通过GE光口直连。这种方式中，不论是RNC还是核心节点PTN设备均需要配置大量的GE光口。此外，由于配置了大量的GE端口，NodeB业务分散到各个GE端口中，容易造成GE端口的平均利用率偏低。同时随着网络的扩展涉及到大量的RNC或汇聚层PTN设备的GE端口扩容，不利于后期网络的扩展。因此，方式一缺少业务收敛处理的核心层，只有业务承载的接入层（如PTN网络的接入、汇聚层），难以满足规模组网及网络发展的要求。

• 方式二：

　　在核心机房之间组建PTN核心调度层，从基站来的业务经过接入汇聚层，一直到核心调度层，建立端到端LSP，实现业务灵活调度和管理。
　　作为PTN网络的最高点，核心调度层既可将来自各汇聚环的基站业务收敛到指定的RNC端口，起到节省带宽和端口的作用，同时还起到端到端业务调度的能力，还方便基站业务在不同BSC/RNC之间的归属和灵活的业务调度，并提供传输和RNC之间LAG或MSP的保护机制。
　　如图4所示，在所有设置RNC的机楼放置2套核心PTN设备，各汇聚环的中心机楼PTN设备仅与纳入本汇聚环的机楼内的核心PTN设备相连，即汇聚层核心节点双归属于核心层节点，而机楼内核心PTN设备仅与本机楼内的各RNC设备通过GE进行连接，核心层之间通过OTN进行10GE网状网互联，若涉及到其它机楼RNC的NodeB业务，则考虑通过核心PTN设备的GE支路进行调度。

图4中心机楼PTN设备与RNC连接方式二

• 方式三：
  

　　在每个设置RNC设备的机楼放置2套交换机，各汇聚环的中心机楼汇聚PTN设备与交换机设备相连，如图5所示。

图5中心机楼PTN设备与RNC方式三

　　这种方式中，主用LSP和备用LSP在中心机楼汇聚层PTN设备终结，通过GE接口与交换机相连。依据交换机的二层功能，通过Node传送过来的VLAN ID判别其所归属的RNC，并对各NodeB业务进行整理，把相同RNC归属的NodeB业务归属到同一GE接口或多个集中的GE接口。　
　　这种方式的优势是交换机更加有利于分组业务的处理。此外，随着今后Iub接口IP化后，RNC侧启动路由功能，那么可以通过在交换机上层增加核心路由器的方式实现核心层平滑升级到具备路由功能的网络。
　　但是这种组网方式涉及到数据和传输的混合组网，涉及到两个专业的组网，两个专业维护以及两个专业的业务管理，从目前来看可操作性相对较弱。

• 方式选择建议：

　　方式一对设备物理端口需求较大，且不利于网络的扩容和发展；方式二和方式三的组网方式不论对于RNC还是PTN汇聚层网络均较为清晰明了，有利于网络的后续发展，但是方式三从网络维护和业务开放的情况来看，涉及到数据和传输两个专业，维护界面相对模糊，可操作性相对较差一些，因此核心骨干层的建设建议采用方式二。
3.　汇聚接入层规划部署
　　对于汇聚层，由于主要是承载大量接入层站点汇聚业务，对网络的安全性和保护能力要求比较高，必须依托汇聚层光纤及机房资源，组成若干10GE环网，并具备带GE链的能力。
　　接入层站点多，机房条件有限，应采用高集成度的小容量PTN设备，对设备安装方式和功耗等都有较高要求。接入层PTN的部署主要依托现网接入层光纤资源，组成多个GE接入环，局部辅以链状结构，在热点区域考虑到业务的高速发展允许部署10GE接入环。
　　接入层和汇聚层的连接主要有三种模型：

• 单归模型

　　接入环所有站点按照环形组网都接入到同一汇聚节点，形成一个完整的闭合环路。该模型结构简单，继承了MSTP传输网的环形组网特点，便于维护以及保护方式配置。

• 双归模型（1）

　　接入环以闭合环形组网方式分别接入到同一汇聚环的2端汇聚节点上，形成双归节点保护。这种组网方式可以有效实现汇聚节点的节点失效保护，且接入节点的工作通道和保护通道走不同的汇聚层节点，尽可能的使工作通道和保护通道有效隔离。

• 双归模型（2）

　　接入环以闭合环形组网方式分别接入到不同汇聚环的2端汇聚节点上，形成跨双环的双归节点保护。这种组网方式可以有效实现不同汇聚环汇聚节点的节点失效保护，且接入节点的工作通道和保护通道走不同的汇聚层节点，尽可能的使工作通道和保护通道有效隔离。

图6汇聚层和接入层连接模型

　　总体建网指导：在光纤资源允许的情况下，接入层和汇聚层的连接尽量选择双归模型进行网络的建设，增加网络的安全性。

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