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城域网环境下怎样进行OTN和PTN联合组网

城域网是一个开放和高度竞争的网络环境,受大量用户和各种应用驱动,城域网内部呈现业务类型多样化,业务流向流量的不确定性。本文首先分析全业务竞争环境下城域网面临的挑战,然后介绍传送网技术OTN和PTN的最新进展,最后讨论OTN和PTN联合组网方案。

分组传送网与PTN技术

为适应业务IP化和网络IP化的发展趋势,分组传送网(PTN)技术已作为城域传送网的主要发展方向。PTN技术具有丰富的OAM机制,完善多样的保护恢复能力,可有效满足基站、大客户等各类业务接入需求。而光传送网(OTN)技术为客户信号提供在波长/子波长上进行传送、复用、交换、监控和保护恢复的技术。在提供丰富带宽的基础上,增强了节点汇聚和交叉能力、组网保护和OAM管理能力,可以为大量GE、2.5Gbit/s、10Gbit/s甚至40Gbit/s等大颗粒业务提供传输通道。

结合PTN和OTN技术优势,OTN和PTN联合组网模式凭借其IP业务接入、汇聚及灵活调度能力,将有利于推动城域传输网向着统一的、融合的扁平化网络演进,推进传送网向更加“睿智”的方向发展。

 城域网现状挑战

城域网环境下的业务IP化和大颗粒化趋势,首先导致带宽需求增大,城域网将由主要承载现有E1/STM-1 TDM业务逐渐转向承载FE/GE IP业务,单站点带宽由2M/155M向着100M/1000M发展。对于3G无线基站数量,由于商业区域对数据业务需求不同,会产生3G基站密集覆盖问题,3G基站数量约为2G基站的2倍。城域网技术需要由现有“以TDM电路交换为内核”向“以IP分组交换为内核”演进。

在业务种类上,3G和全业务导致城域网不仅承载2G/3G语音和数据业务,还需承载集团客户和家庭业务。随着三网融合的进展,电信运营商和有线电视运营商业务互相渗透,通过全业务绑定及价格策略互相争夺客户,电信运营商通过超宽带城域网来提供IPTV业务。相对于带宽突发性强,对时延、抖动和丢包不敏感的数据业务,IPTV业务呈现下行流量大,对时延、抖动和丢包、保护等网络质量要求高。因此城域网需要扩大规模并考虑多业务统一承载,对于基站、集团客户、家庭宽带和IPTV等业务,需要合理选择组网技术,增强对于大规模数据业务的控制和管理。

同时,由于TD-SCDMA系统,以及TD-LTE对于精确时钟和时间同步的需求,城域网需要提供更高精度的同步信号传送能力,应考虑端到端支持1588v2组网架构。

 传送网技术的新进展

PTN技术在传送网IP化发展中解决了带宽高效利用、QoS、高网络安全性、高精度时钟传送等需求,已经在现网中正式部署,在承载基站回传业务和集团大客户业务的功能、性能方面,得到了很好的实际验证。

在PTN技术的下一步发展中,首先考虑OAM的演进,国际标准重点讨论两种OAM解决方案:G-Ach+Y.1731和BFD扩展系列。考虑到G-Ach+Y.1731标准已较完善,产品成熟度高,现网升级难度小,采用此方案作为PTN设备功能实现的目标方案,若将来有BFD扩展系列的OAM需求,也可考虑引入。

其次是对LTE业务承载的支持,LTE业务的S1 Flex和X2接口存在横向转发需求,LTE站点的带宽需求至少在200M以上。LTE回传网解决方案需要综合考虑技术成熟度、升级难度、建设成本和维护成本等因素,各种方案还需进一步验证和完善,目前的方案主要包括:

接入、汇聚、核心PTN设备维持L2静态隧道,核心PTN设备通过CE路由器实现L3路由转发。该种方案产品成熟度高,L3支持好,但是在核心层存在两种形态的设备,成本较高,需跨专业维护。

端到端PTN组网,接入、汇聚PTN设备采用L2静态隧道,核心PTN设备升级支持L3 VPN。在核心层只有PTN设备,成本低,便于统一运维。目前PTN支持L3的标准有待于完善,产品成熟度待验证。

接入、汇聚、核心采用大容量传输设备(OTN/WDM)设备实现透传,核心传输设备通过CE路由器实现L3路由转发,该方案优势在于产品成熟度高,但是也存在核心层两类设备需跨专业维护的情况。

端到端采用动态IP技术组网,接入设备采用交换机,汇聚、核心设备采用路由器,这种方案中L3支持好,但是网管、OAM、时间同步性能有待进一步提高。

OTN技术则在2009年开始完成向“面向全业务承载”的转变,加强了对以太网业务的承载,OTN技术逐步完善对ODU0、ODU3e2、ODUflex、高阶/低阶光通道数据单元(HO/LO ODU)、通用映射规程(GMP)等技术方案的标准化,使OTN 满足了多业务承载的需求。ODUflex支持分组和CBR业务承载,可提供灵活可变的速率适配机制,使得OTN 能够更高效的承载包括IP 在内的全业务,最大限度提高线路带宽利用率,对ETH、FC、CPRI、GPON 等多业务接口具有更好的适配能力。同时,OTN也在研究具备分组调度能力,采用分组调度+OCH光交叉两级调度方式,或者是分组调度+ODUk电交叉+OCH光交叉的三级调度方式,以更好支持海量分组交换业务。

在城域网OTN组网应用中,直接或间接面向来自基站、集团客户、家庭宽带和IPTV业务的需求。在核心或汇聚层面引入OTN组网,首先可以解决光纤紧张问题,避免某些跳段光纤瓶颈而导致业务难以开通;其次跨地区的业务快速而可靠开通,无需考虑大量长距离熔纤、跳光缆、测距等工作;在端口适配方面,OTN可把GE汇聚为10GE接口,有效解决部分BRAS/SR出GE端口,而CR出10GE端口的匹配问题;此外通过OTN的物理层保护,可解决扁平化过程可能遇到业务安全问题。

OTN设备提供频率和时间同步,参与时间同步的传递,可减少建设专用时间传送网络的投资,减少BITS和时间源设备的数量,减少光纤资源消耗。目前OTN设备正在逐步实现同步以太功能完成全网频率同步,并在此基础上,通过OTN带内开销或者带外光监控信道(OSC)传递时间同步,从而实现OTN和PTN组网环境下端到端的频率同步和时间同步。

 PTN和OTN联合组网的考虑

位于城域核心层面的OTN作为透明的传送平台,为汇聚层及接入层的PTN提供传送通道,两者之间是服务层和客户层的关系,相互独立。因此在业务层面,OTN和PTN是客户侧信号对接,为提高OTN线路侧的带宽利用率,OTN可以将PTN业务进行初步汇聚。根据实际网络环境,OTN对于PTN业务的汇聚存在不同的方式。

在业务量大,覆盖范围大的网络环境中,城域网采用在汇聚层部署OTN网络,这样就存在一个接入/汇聚层的PTN网络和汇聚层OTN混合组网的场景。当3G基站归属多个RNC节点,在汇聚机房设置两套PTN汇聚设备,3G基站组成若干个GE PTN接入环,通过OTN汇聚环双挂接汇聚机房PTN设备,业务需在汇聚机房PTN设备做好分局向整合,汇聚成若干条GE/10GE链路通过核心层OTN连接业务平台侧PTN设备,形成基站接入、业务平台两层PTN网络结构。

对于3G基站归属同一个RNC节点,3G基站组成若干个GE PTN接入环,双接汇聚节点PTN设备,汇聚节点PTN设备汇聚若干条GE链路,通过OTN汇聚环、骨干环双挂接业务平台侧PTN设备,多个PTN接入环通过汇聚节点PTN设备汇聚若干个GE链路,可节约OTN汇聚环的波道资源。

总结

OTN和PTN作为新兴的技术,在光传送网演进领域发挥中流砥柱的作用。PTN和OTN联合组网模式需要进一步验证,包括例如设备互通性问题,时间同步互通问题,保护互通问题,端到端网管实现问题。OTN和PTN混合组网没有长时间大规模组网经验,在实际组网中两者互相影响、相辅相成,需要在规划建设时进行周密考虑,积累经验。随着技术的进一步成熟和发展,OTN、PTN技术的应用会迎来更加广阔的发展空间。

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