PTN技術(shù)在全球運營網(wǎng)中的典型應用案例分析

雷曉東

（陜西通信規(guī)劃設計研究院有限公司 西安710065）

1 背景

隨著網(wǎng)絡融合與網(wǎng)絡IP化的不斷發(fā)展，SDH等傳統(tǒng)“剛”性傳輸技術(shù)標準不再適合實際需求。運營商需要重新考慮網(wǎng)絡的部署與優(yōu)化。傳送網(wǎng)作為電信運營網(wǎng)絡的基礎支撐網(wǎng)絡，在過去以SDH設備為核心的近10年里，幾乎覆蓋了電信網(wǎng)的骨干核心層、匯聚層、接入層等設備層次。隨著3G網(wǎng)絡的部署和IMS業(yè)務應用的增加，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)務傳送效率、簡化數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)絡架構(gòu)方面有突出優(yōu)勢。

2 全球運營商對PTN的探索及其發(fā)展里程碑

隨著網(wǎng)絡中IP/以太網(wǎng)業(yè)務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)務平臺在城域網(wǎng)中的應用將會越來越多，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)務高性能承載和移動接入回傳網(wǎng)絡。

PTN主要用于城域接入、匯聚、城域核心和骨干網(wǎng)絡中，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。

3 PTN技術(shù)全球典型應用案例

3.1 Vodafone的BEP計劃

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)絡全IP轉(zhuǎn)型勢在必行。

當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)絡的瓶頸問題，現(xiàn)有的回傳網(wǎng)絡無法應對移動寬帶業(yè)務的迅速發(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)絡由大量的PDH設備、交叉復用設備、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)預測，未來兩年歐洲移動數(shù)據(jù)業(yè)務的增長速度在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)絡的帶寬限制，運營商無法開通高速增值業(yè)務。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)絡資源，尤其是移動回傳網(wǎng)絡和接入網(wǎng)，而這一部分的網(wǎng)絡規(guī)模占整個網(wǎng)絡站點數(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？經(jīng)過周密考慮，2007年2月，Vodafone發(fā)布了BEP標書，第一次向業(yè)界系統(tǒng)地闡述了Vodafone的移動回傳網(wǎng)絡面向未來發(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)務的支持能力以及對移動網(wǎng)絡特殊需求的適配性。第二步是將基于BEP1.0的IP RAN網(wǎng)絡，向城域綜合承載FMC進行擴展,在同一個網(wǎng)絡平臺上，通過多播等寬帶業(yè)務承載技術(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。

3.2 愛爾蘭、西班牙Vodafone的PTN應用

Vodafone受HSPA網(wǎng)絡部署和無線數(shù)據(jù)卡業(yè)務迅速開展驅(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)絡結(jié)構(gòu)如圖4所示），愛爾蘭子網(wǎng)選擇Tellabs 8600系列（網(wǎng)絡結(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商后，和華為共同成立網(wǎng)絡規(guī)劃小組，進行網(wǎng)絡技術(shù)、業(yè)務結(jié)構(gòu)高層設計和拓撲、配置結(jié)構(gòu)底層設計，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。

沃達豐應用PTN的管道化傳送設計，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)務類型提供8條細管道，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。

3.3 法國電信（FT）/Orange Magic項目

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)設備實現(xiàn)IP基站接入傳送網(wǎng)，如圖6所示。

3.4 英國電信（BT）MEAS項目

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，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 示意如圖7所示。

3.5 俄羅斯Megafon的漸進式PTN演進

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，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)設備進行了多輪評估。

Megafon認識到在匯聚層IP統(tǒng)計復用的要求更加急迫，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。圣彼得堡的設備已經(jīng)穩(wěn)定運行。

3.6 意大利電信的PTN應用方案

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)絡設備的供應商主要有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提供設備)。

RAN傳輸項目的目標是：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。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，避免沒有前途的ATM投資。建立一個全業(yè)務的單一網(wǎng)絡平臺，具備平滑過渡到R5的能力，通過8630接入住宅ADSL業(yè)務。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)務的傳送成為可能，通過將所有的網(wǎng)絡融合到一個單一的網(wǎng)絡平臺，減少了運營成本；為3G網(wǎng)絡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)務的能力；支持E1 IMA，可以支持分布式的網(wǎng)絡模型；降低了hub設備的進入門檻。

3.7 DU使用PTN從移動運營商向全業(yè)務轉(zhuǎn)型

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，其中固網(wǎng)使用Tellabs 8100設備和Tellabs 8000網(wǎng)管系統(tǒng)，可提供TV、高速互聯(lián)網(wǎng)和話音服務，其3G網(wǎng)絡是全新的移動網(wǎng)絡，定位2G用于漫游，3G用于HSDPA。

其網(wǎng)絡結(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)絡可以容納更多的增值業(yè)務和移動核心網(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。

3.8 Swisscom Mobile的PTN應用方案

Swisscom Mobile是瑞士最大的移動運營商，UMTS網(wǎng)絡覆蓋了瑞士差不多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。移動設備提供商為愛立信。

瑞士移動的IP RAN應用方案如圖10所示，自有傳輸設備，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(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)務都還不能滿足移動話音業(yè)務的需要，因此Swisscom傾向于商用獨立的基礎網(wǎng)承載話音和視頻。

現(xiàn)網(wǎng)的8100和6300設備供客戶使用，采用Tellabs 8000網(wǎng)管系統(tǒng)。為話音流量進行網(wǎng)絡優(yōu)化，以便2G和3G話音共用現(xiàn)有的TDM基礎網(wǎng)；為數(shù)據(jù)流量進行網(wǎng)絡優(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；具有競爭力的商務條件。

3.9 澳大利亞Telstra的PTN計劃

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)務電訊運營商，業(yè)務橫跨有線通信、ADSL、HFC、衛(wèi)星、CDMA和GSM數(shù)字移動網(wǎng)絡等，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)絡同時為移動和固定網(wǎng)絡服務，其IP RAN方案如圖12所示。

3.10 香港數(shù)碼通（Smartone）的IP RAN計劃

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，由于香港數(shù)碼通屬于純移動運營商，在香港除移動設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設備完成基站（Node B）和基站控制器（RNC）的業(yè)務傳送，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)絡中，要求PTN能夠通過IP分組的方式穿透租用網(wǎng)絡傳送時鐘信號。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)絡供應商，并共同研究ACR（自適應時鐘恢復）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。

3.11 Verizon的PTN應用案例

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：Frame-Relay、IP-VPN、ATM、Dedicated-Internet、Ethernet等。每種接入設備都使用不同的客戶接口，使用不同的接入設備和技術(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)服務網(wǎng)絡，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、多個租用設施，業(yè)務變化不需要改變接入網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)。Verizon(MCI)CPA網(wǎng)絡如圖13所示。

4 PTN發(fā)展趨勢

從全球運營網(wǎng)中的典型應用案例可以看出，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)務將逐漸由以傳統(tǒng)話音業(yè)務為主轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)業(yè)務為主。3G網(wǎng)絡大大拓展了用戶通信方式，為用戶提供了更豐富的業(yè)務選擇。移動運營商2G/3G網(wǎng)絡的IP化趨勢也驅(qū)動著無線回傳網(wǎng)絡向分組化的方向發(fā)展演進，所提供的主導業(yè)務也從TDM電路業(yè)務向運營級以太網(wǎng)業(yè)務方向演進。

傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)主要承載2G的TDM業(yè)務需求，采用SDH/MSTP組網(wǎng)可以很好地滿足業(yè)務需求。隨著全業(yè)務和3G業(yè)務的開展，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QoS要求多樣化等，導致現(xiàn)有的SDH/MSTP網(wǎng)絡已經(jīng)無法滿足業(yè)務的需求。

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