PTN在3G傳送網中的應用研究

1 PTN的技術特點

PTN（packettransportnetwork，分組傳送網）是指針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設置的IP業務和底層光傳輸媒質之間的一個層面。PTN以分組業務為核心并提供多種業務，同時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個陣營。T-MPLS基于ITU-TG.805傳輸網絡結構，主要改進包括通過消除IP控制層簡化MPLS，以及增加傳輸網絡需要的OAM和管理功能。PBT則源自IEEE802.1ah定義的PBB-TE（運營商骨干網橋接傳輸技術），它關閉傳統以太網的地址學習、地址廣播以及STP功能，以太網的轉發表完全由管理平面（將來的控制平面）進行控制；具有面向連接的特性，使得以太網業務具有連接性，以便實現保護倒換、OAM、QoS、流量工程等傳送網絡的功能?？傮w來說，目前主流PTN設備所實現的技術特點有：

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

·采用二層面向連接的先進分組技術，可以基于LSP實現路徑和帶寬規劃、隧道監控和保護等，從而實現流量工程和多業務的QoS傳送；

·提供多業務接口；

·采用同步以太網、IEEE1588v2、TOP技術實現時鐘傳送；

·采用SDH的環網保護技術實現網絡的電信級QoS；

·采用業務端到端監控實現網絡的可運營、可管理。

從PTN的技術特點可以看出，PTN的高帶寬對TDM業務天然的支持能力，為tripleplay（多重播放）業務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的大范圍應用提供了堅實的基礎。

隨著數據業務的飛速發展，對數據接入的可移動性要求不斷增強，支持高帶寬、可移動、無線數據接入的3G系統的部署已經成為不可扭轉的趨勢。因此，有必要針對3G的發展，研究PTN在3G傳送平臺的應用，從而為實現PTN在整個傳送網絡中的大范圍覆蓋提供堅實的依據。

2 3G傳送網的需求

在3G發展過程中，IMT-2000定義的3種主流技術是WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，這3種技術的主要區別在空中接口部分，其余部分的網絡邏輯架構基本一致。3G系統主要由無線接入網絡和核心網絡2大部分組成，如圖1所示。無線接入網絡主要包括基站和無線網絡控制器（RNC/BSC）兩類節點，負責提供終端設備和核心網絡的連接以及無線資源的管理和調配；核心網絡包括電路交換域（CS）和分組交換域（PS），分別用于處理電路交換業務和分組交換業務，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務主要包括以下2個部分。

·中心節點之間的業務。RNC/BSC與3G核心網絡設備通常都安裝在中心節點，中心節點之間的網絡資源比較豐富，并且業務已經過相應的處理和收斂，一般只需提供透傳處理即可。

·基站到RNC/BSC之間的業務。該部分業務是3G傳送平臺的重點業務，從傳送網絡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設備制造商的發展情況來看，對于室外的大型宏基站，一般為3個扇區、3～4個載頻的配置，每基站大概需配備3～8個E1或1～2個FE；對于室內小型覆蓋系統，一般配置1～3個扇區、1個載頻，每基站大概需配備1～2個E1或1～2個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的業務類型比較豐富，需要保證各種等級業務類型的QoS。

此外，基站的時鐘同步也是需要重點關注的方面。3G系統有無線和網絡2種同步方式：無線同步主要是基于GPS實現無線基站間和移動終端的同步；網絡同步一般采用主從同步方式，時鐘參考來自GPS、MSC或PSTN的同步基準信號，用于移動傳輸設備和交換機的同步，要求接入網絡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、業務QoS保證、傳輸容量、基站時鐘提供、網管平臺的實現等幾個方面，具體如下。

·Iub接口和業務QoS保證。能同時提供E1、STM-1和FE接入。對于E1、STM-1接入，需嚴格按照TDM業務進行傳送，保證其時延、抖動等性能指標；對于FE接入，需區分各種業務等級，并保證各種業務等級的QoS。

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

·基站時鐘提供。3G傳送網結構復雜，對時鐘同步的要求很高。

·網管平臺的實現。由于基站機房往往無人值守，因此要求傳送設備提供各種網管通道和環境監控功能，從而實現網絡設備的可運營、可管理。

3 PTN在3G傳送網中的應用

根據前面對PTN技術特點的闡述，可以看出以分組為核心的PTN具有很多天然的技術優勢，面對移動運營商即將部署的3G網絡，PTN在移動傳送網中完全可以找到合理、準確的定位。3.1PTN對3G傳送網的適應性

針對3G傳送網對業務傳送的各種需求，PTN對3G業務傳送的適應性是由其系統特性和技術體制決定的。

3.1.1業務接口和容量的提供

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

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

3.1.2各種業務的傳送

（1）E1業務的傳送

對于3G基站目前廣泛應用的E1接口，其時延、抖動等性能指標要求滿足G.703的相應規定。PTN系統目前一般采用PWE3封裝的方式來承載3G的E1業務，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業務的傳送

隨著3G系統的發展，3G將越來越廣泛地采用IP方式來承載業務，在接口方面，則表現為采用FE/GE接口進行業務的傳送。

在3G發展進程中，帶寬的擴展主要集中在用戶數據業務，數據業務的發展與經濟、服務內容、用戶的消費觀念等息息相關，業務需求不確定性較大，PTN單環的帶寬可達到GE/10GE，并可隨時動態地對各種數據業務進行帶寬調整，完全可以滿足3G數據業務動態發展的需求。

3G時代的業務將更加豐富多彩，語音、視頻、數據、組播業務等各種不同QoS需求的業務將在同一張網絡中進行傳送。相比傳統的傳送設備，PTN系統具備完善的業務類型識別手段和QoS靈活調度機制，可保證不同等級業務的服務質量。

（3）時鐘同步的提供

PTN系統目前普遍采用的時鐘同步技術方案有3種：基于物理層的同步以太網技術、基于分組包的TOP技術和IEEE1588v2技術。其中同步以太網技術和TOP技術都只能支持頻率信號的傳送，不支持時間信號的傳送；IEEE1588v2技術采用主從時鐘方案，對時間進行編碼傳送，時戳的產生由靠近物理層的協議層完成，利用網絡鏈路的對稱性和延時測量技術實現主從時鐘的頻率、相位和絕對時間的同步。利用這些技術，PTN可以實現高質量的網絡同步，也可以解決3G基站回傳中非常重要的時鐘同步問題。
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來實現OAM管理。因此，采用PTN組建3G傳送網可以實現網絡的電信級OAM能力。同時，PTN借鑒了SDH的環網和線性保護，可以保證50ms的業務保護倒換時間，使3G業務的傳送更加高效、安全。

3.2PTN在3G傳送網中的應用策略

就業務接口而言，3G網絡中數據業務的比例將越來越高，需要的鏈路資源越來越多、越來越靈活，PTN可以提供E1和FE/GE數據接口。

就業務帶寬而言，PTN目前環網帶寬一般為GE/10GE，為3G新業務的開展奠定了一個優質的帶寬基礎。對于將來3G系統中HSDPA的應用，可以方便地進行業務的升級和網絡的擴容。

就業務QoS保證而言，PTN的高帶寬是由多用戶共享，并提供資源預留、優先級、QoS保證，帶寬可管理、可靈活分配，非常適合提供運營商級的服務。

就網絡管理而言，采用PTN作為統一的業務承載平臺，使得用一套管理系統對整個接入網絡進行管理成為可能。

PTN與3G傳送平臺的典型組網如圖2所示，PTN應用于寬帶接入網，在提供各種基站業務傳輸的同時，提供基站所在區域的各種寬帶業務接入，一網多用，將有利于寬帶接入網的統一規劃和管理，并且有利于在接入平臺上提供各種高帶寬的新型業務，為電信運營商帶來新的利潤增長點。

當然，PTN的相關技術和標準尚不完善，目前暫不具備大規模商用的條件，但是PTN集合了分組和SDH的優點，能夠真正實現綜合業務的接入，能夠實現電信級的保護和OAM管理。從中長期來看，PTN不僅具備在3G傳送平臺上廣泛應用的先天條件，而且能在整個城域網得到大范圍的應用。