城域網(wǎng)環(huán)境下如何進行OTN和PTN聯(lián)合組網(wǎng)

        城域網(wǎng)是一個開放和高度競爭的網(wǎng)絡環(huán)境，受大量用戶和各種應用驅動，城域網(wǎng)內部呈現(xiàn)業(yè)務類型多樣化，業(yè)務流向流量的不確定性。本文首先分析全業(yè)務競爭環(huán)境下城域網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)，然后介紹傳送網(wǎng)技術OTN和PTN的最新進展，最后討論OTN和PTN聯(lián)合組網(wǎng)方案。 

        關鍵詞：5105020 綜述網(wǎng)絡分層光傳送網(wǎng)（OTN）分組傳送網(wǎng)（PTN）

        1. 前言

        為適應業(yè)務IP化和網(wǎng)絡IP化的發(fā)展趨勢，分組傳送網(wǎng)（PTN）技術已作為城域傳送網(wǎng)的主要發(fā)展方向。PTN技術具有豐富的OAM機制，完善多樣的保護恢復能力，可有效滿足基站、大客戶等各類業(yè)務接入需求。而光傳送網(wǎng)（OTN）技術為客戶信號提供在波長/子波長上進行傳送、復用、交換、監(jiān)控和保護恢復的技術。在提供豐富帶寬的基礎上，增強了節(jié)點匯聚和交叉能力、組網(wǎng)保護和OAM管理能力，可以為大量GE、2.5Gbit/s、10Gbit/s甚至40Gbit/s等大顆粒業(yè)務提供傳輸通道。

        結合PTN和OTN技術優(yōu)勢，OTN和PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式憑借其IP業(yè)務接入、匯聚及靈活調度能力，將有利于推動城域傳輸網(wǎng)向著統(tǒng)一的、融合的扁平化網(wǎng)絡演進，推進傳送網(wǎng)向更加“睿智”的方向發(fā)展。

        2. 城域網(wǎng)現(xiàn)狀挑戰(zhàn)

        城域網(wǎng)環(huán)境下的業(yè)務IP化和大顆粒化趨勢，首先導致帶寬需求增大，城域網(wǎng)將由主要承載現(xiàn)有E1/STM-1 TDM業(yè)務逐漸轉向承載FE/GE IP業(yè)務，單站點帶寬由2M/155M向著100M/1000M發(fā)展。對于3G無線基站數(shù)量，由于商業(yè)區(qū)域對數(shù)據(jù)業(yè)務需求不同，會產(chǎn)生3G基站密集覆蓋問題，3G基站數(shù)量約為2G基站的2倍。城域網(wǎng)技術需要由現(xiàn)有“以TDM電路交換為內核”向“以IP分組交換為內核”演進。

        在業(yè)務種類上，3G和全業(yè)務導致城域網(wǎng)不僅承載2G/3G語音和數(shù)據(jù)業(yè)務，還需承載集團客戶和家庭業(yè)務。隨著三網(wǎng)融合的進展，電信運營商和有線電視運營商業(yè)務互相滲透，通過全業(yè)務綁定及價格策略互相爭奪客戶，電信運營商通過超寬帶城域網(wǎng)來提供IPTV業(yè)務。相對于帶寬突發(fā)性強，對時延、抖動和丟包不敏感的數(shù)據(jù)業(yè)務，IPTV業(yè)務呈現(xiàn)下行流量大，對時延、抖動和丟包、保護等網(wǎng)絡質量要求高。因此城域網(wǎng)需要擴大規(guī)模并考慮多業(yè)務統(tǒng)一承載，對于基站、集團客戶、家庭寬帶和IPTV等業(yè)務，需要合理選擇組網(wǎng)技術，增強對于大規(guī)模數(shù)據(jù)業(yè)務的控制和管理。

        同時，由于TD-SCDMA系統(tǒng)，以及TD-LTE對于精確時鐘和時間同步的需求，城域網(wǎng)需要提供更高精度的同步信號傳送能力，應考慮端到端支持1588v2組網(wǎng)架構。

        3. 傳送網(wǎng)技術的新進展

         PTN技術在傳送網(wǎng)IP化發(fā)展中解決了帶寬高效利用、QoS、高網(wǎng)絡安全性、高精度時鐘傳送等需求，已經(jīng)在現(xiàn)網(wǎng)中正式部署，在承載基站回傳業(yè)務和集團大客戶業(yè)務的功能、性能方面，得到了很好的實際驗證。 

        在PTN技術的下一步發(fā)展中，首先考慮OAM的演進，國際標準重點討論兩種OAM解決方案：G-Ach+Y.1731和BFD擴展系列?？紤]到G-Ach+Y.1731標準已較完善，產(chǎn)品成熟度高，現(xiàn)網(wǎng)升級難度小，采用此方案作為PTN設備功能實現(xiàn)的目標方案，若將來有BFD擴展系列的OAM需求，也可考慮引入。

       其次是對LTE業(yè)務承載的支持，LTE業(yè)務的S1 Flex和X2接口存在橫向轉發(fā)需求，LTE站點的帶寬需求至少在200M以上。LTE回傳網(wǎng)解決方案需要綜合考慮技術成熟度、升級難度、建設成本和維護成本等因素，各種方案還需進一步驗證和完善，目前的方案主要包括：

       接入、匯聚、核心PTN設備維持L2靜態(tài)隧道，核心PTN設備通過CE路由器實現(xiàn)L3路由轉發(fā)。該種方案產(chǎn)品成熟度高，L3支持好，但是在核心層存在兩種形態(tài)的設備，成本較高，需跨專業(yè)維護。 

        端到端PTN組網(wǎng)，接入、匯聚PTN設備采用L2靜態(tài)隧道，核心PTN設備升級支持L3 VPN。在核心層只有PTN設備，成本低，便于統(tǒng)一運維。目前PTN支持L3的標準有待于完善，產(chǎn)品成熟度待驗證。 

        接入、匯聚、核心采用大容量傳輸設備（OTN/WDM）設備實現(xiàn)透傳，核心傳輸設備通過CE路由器實現(xiàn)L3路由轉發(fā)，該方案優(yōu)勢在于產(chǎn)品成熟度高，但是也存在核心層兩類設備需跨專業(yè)維護的情況。 

        端到端采用動態(tài)IP技術組網(wǎng)，接入設備采用交換機，匯聚、核心設備采用路由器，這種方案中L3支持好，但是網(wǎng)管、OAM、時間同步性能有待進一步提高。 

        OTN技術則在2009年開始完成向“面向全業(yè)務承載”的轉變，加強了對以太網(wǎng)業(yè)務的承載，OTN技術逐步完善對ODU0、ODU3e2、ODUflex、高階/低階光通道數(shù)據(jù)單元（HO/LO ODU）、通用映射規(guī)程（GMP）等技術方案的標準化，使OTN 滿足了多業(yè)務承載的需求。ODUflex支持分組和CBR業(yè)務承載，可提供靈活可變的速率適配機制，使得OTN 能夠更高效的承載包括IP 在內的全業(yè)務，最大限度提高線路帶寬利用率，對ETH、FC、CPRI、GPON 等多業(yè)務接口具有更好的適配能力。同時，OTN也在研究具備分組調度能力，采用分組調度+OCH光交叉兩級調度方式，或者是分組調度+ODUk電交叉+OCH光交叉的三級調度方式，以更好支持海量分組交換業(yè)務。

        在城域網(wǎng)OTN組網(wǎng)應用中，直接或間接面向來自基站、集團客戶、家庭寬帶和IPTV業(yè)務的需求。在核心或匯聚層面引入OTN組網(wǎng)，首先可以解決光纖緊張問題，避免某些跳段光纖瓶頸而導致業(yè)務難以開通；其次跨地區(qū)的業(yè)務快速而可靠開通，無需考慮大量長距離熔纖、跳光纜、測距等工作；在端口適配方面，OTN可把GE匯聚為10GE接口，有效解決部分BRAS/SR出GE端口，而CR出10GE端口的匹配問題；此外通過OTN的物理層保護，可解決扁平化過程可能遇到業(yè)務安全問題。

        OTN設備提供頻率和時間同步，參與時間同步的傳遞，可減少建設專用時間傳送網(wǎng)絡的投資，減少BITS和時間源設備的數(shù)量，減少光纖資源消耗。目前OTN設備正在逐步實現(xiàn)同步以太功能完成全網(wǎng)頻率同步，并在此基礎上，通過OTN帶內開銷或者帶外光監(jiān)控信道（OSC）傳遞時間同步，從而實現(xiàn)OTN和PTN組網(wǎng)環(huán)境下端到端的頻率同步和時間同步。

        5. PTN和OTN聯(lián)合組網(wǎng)的考慮

        位于城域核心層面的OTN作為透明的傳送平臺，為匯聚層及接入層的PTN提供傳送通道，兩者之間是服務層和客戶層的關系，相互獨立。因此在業(yè)務層面，OTN和PTN是客戶側信號對接，為提高OTN線路側的帶寬利用率，OTN可以將PTN業(yè)務進行初步匯聚。根據(jù)實際網(wǎng)絡環(huán)境，OTN對于PTN業(yè)務的匯聚存在不同的方式。

        在業(yè)務量大，覆蓋范圍大的網(wǎng)絡環(huán)境中，城域網(wǎng)采用在匯聚層部署OTN網(wǎng)絡，這樣就存在一個接入/匯聚層的PTN網(wǎng)絡和匯聚層OTN混合組網(wǎng)的場景。當3G基站歸屬多個RNC節(jié)點，在匯聚機房設置兩套PTN匯聚設備，3G基站組成若干個GE PTN接入環(huán)，通過OTN匯聚環(huán)雙掛接匯聚機房PTN設備，業(yè)務需在匯聚機房PTN設備做好分局向整合，匯聚成若干條GE/10GE鏈路通過核心層OTN連接業(yè)務平臺側PTN設備，形成基站接入、業(yè)務平臺兩層PTN網(wǎng)絡結構。

        對于3G基站歸屬同一個RNC節(jié)點，3G基站組成若干個GE PTN接入環(huán)，雙接匯聚節(jié)點PTN設備，匯聚節(jié)點PTN設備匯聚若干條GE鏈路，通過OTN匯聚環(huán)、骨干環(huán)雙掛接業(yè)務平臺側PTN設備，多個PTN接入環(huán)通過匯聚節(jié)點PTN設備匯聚若干個GE鏈路，可節(jié)約OTN匯聚環(huán)的波道資源。

         6. 總結

        OTN和PTN作為新興的技術，在光傳送網(wǎng)演進領域發(fā)揮中流砥柱的作用。PTN和OTN聯(lián)合組網(wǎng)模式需要進一步驗證，包括例如設備互通性問題，時間同步互通問題，保護互通問題，端到端網(wǎng)管實現(xiàn)問題。OTN和PTN混合組網(wǎng)沒有長時間大規(guī)模組網(wǎng)經(jīng)驗，在實際組網(wǎng)中兩者互相影響、相輔相成，需要在規(guī)劃建設時進行周密考慮，積累經(jīng)驗。隨著技術的進一步成熟和發(fā)展，OTN、PTN技術的應用會迎來更加廣闊的發(fā)展空間。（李允博）