浅谈承载网的架构

程华意

【摘要】文章首先分析移动网络IP化以及由此引发的对承载技术的挑战，继而重点探讨几种主流承载技术的特点，由此提出现阶段承载网的架构组网——SDH／MSTP、PTN和OTN混合组网的模式；最后提出新的未来承载网发展方向。

【关键词】承载网SDHPTN

1引言

移动承载网的重要性毋庸置疑。电信业重组以后，中国移动的业务类型从以语音业务为主向3G业务和全业务发展，随着4G时代的来臨，移动承载网又被施与更多的创新压力。4G时代将迎来新业务的爆发性增长，移动宽带、云计算、物联网等都将成为承载网发展的宝贵机遇，运营商需要构建一个能承载多种新旧业务、易于扩展、安全可靠、综合业务统一承载、低成本的承载网。

随着通信网络业务和数据宽带业务的迅猛发展，AllIP成为运营商确定的网络和业务转型方向，移动承载网的IP化趋势已经非常明显。一方面，随着无线网络从2G网络向3G、LTE演进，基站所提供的业务类型也从原有的TDM业务向FE业务、三层IP业务发展，而且不同阶段对应的业务类型对承载网技术的要求也是不同的。2G基站以TDM接口为主，3G基站同时兼容TDM接口和FE接口，而LTE则是全IP化基站及基站之间的X2接口。另一方面，以软交换、IPTV为代表的新一代IP多媒体业务正推动着承载网向下一代的高可靠、有QoS保证、可运营、可管理的融合多业务IP网络演进。这两方面都推动着移动承载网从TDM向IP化演进。

2几种承载网技术

传统的移动承载网以较大规模光纤SDH传输网为主体。为承载TDM业务而设计制定的SDH技术，以可靠性高、可控性强、扩展性好以及完善的网络体制，在传统传输承载网中占据主导地位。SDH系统被认为是目前应用最稳定、最广泛的传输系统。以SDH技术为基础发展的MSTP(多业务传送平台)技术是适应数据业务接入的需求，在原有的SDH技术上增加了相关的数据接入、处理功能而形成。

SDH／MSTP的技术优势在于可靠的传送承载能力、灵活的分插复用技术、强大的保护恢复功能和运营级的维护管理能力。然而，MSTP的分组处理IP化程度不够彻底，其IP化主要体现在用户接口，内核却仍然是电路交换。这就使得MSTP在承载IP分组业务时效率较低，并且无法适应以大量数据业务为主的3G和全业务时代的需要。随着TDM业务的相对萎缩及全IP环境的逐渐成熟，承载网需要由现有以TDM电路交换为内核向以IP分组交换为内核演进。

PTN技术是IP／MPLS、以太网和传送网3种技术相结合的产物，融合了数据通信和SDH传输技术的优势。它具有多业务承载的特性，可以差异化地对不同业务进行分类传送。通过引入二层面向连接的先进分组技术，PTN技术可以实现网络LSP路径规划、LSP带宽规划、LSP隧道监控与保护、业务端到端规划与监控等，轻松实现流量工程，做好整网规划，保证网络的整体性能。PTN技术通过引入同步以太网、1588v2技术实现时钟传送，可以满足GSM、TD-SCDMA、LTE等不同无线网络对时钟的需求，并能够支撑移动现网TD基站的GPS改造要求。

经过研究与现网验证，PTN技术在网络规划和运维上继承了MSTP的理念，同时面向未来IP业务能实现统一承载，将是未来承载网的主流技术。然而，广泛部署的传统T1／E1接口和基础网络将会继续和新的面向分组的设备长期共存。

OTN光传送网(OTN)是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN跨越了传统的电域(数字传送)和光域(模拟传送)，成为管理电域和光域的统一标准。OTN处理的基本对象是波长级业务，将传送网推进到真正的多波长光网络阶段。

电域方面OTN保留了许多传统SDH传送体系行之有效的方面，如多业务适配、分级的复用和疏导、管理监视、故障定位、保护倒换等。同时，OTN扩展了新的能力和领域，如提供对更大颗粒的2.5G、10G、40G业务的透明传送的支持，通过异步映射同时支持业务和定时的透明传送，对带外FEC的支持，对多层、多域网络连接监视的支持等。光域方面OTN第一次为波分复用系统提供了标准的物理接口，同时将光域划分成Och、OMS、OTS三个子层，允许在波长层面管理网络并支持光层提供的OAM(运行、管理、维护)功能。为了管理跨多层的光网络，OTN提供了带内和带外两层控制管理开销。OTN集传送和交换能力于一体，是承载宽带IP业务的理想平台。

骨干层通过引入OTN构建光电一体化大颗粒调度网络，可实现IP与光的融合。通过OTN的光电两级调度模式，网络灵活性将大大提高，使得骨干网Full Mesh成为可能，汇聚节点直接互联可减少穿越流量，降低网络设备投资。同时，网络转发效率、扩展性和可维护性将有所提升。此外，OTN的光电两级保护与IP网三层路由保护相结合，增加了网络可靠性，能够满足移动运营商未来业务统一承载、无缝调度的需求。

3承载网的架构

现阶段典型的承载网架构组网如图1所示。在逻辑上可以分为三个层次：骨干层、汇聚层和接入层，融合了SDH／MSTP、PTN和OTN多种技术的混合组网。其中OTN网络主要用于骨干和汇聚层之间的大颗粒调度，完成光路延伸，节省光纤资源。SDH／MSTP和PTN网络主要用于接入业务的承载，包括基站和企业接入，面向业务需求的个体提供丰富的业务接口。通常SDH／MSTP传输城域网经过多年的发展已达大型本地网规模，承载传统的2G业务及部分数据业务，并保持稳定的业务量增长。PTN作为新一代的承载技术，正进行大规模的组网建设，主要承载3G业务、部分2G业务及大量的数据业务，并还在持续快速的发展中。

SDH／MSTP网络目前主要承载移动2G基站回传业务及少量的数据业务，其特性为TDM、传输安全性要求高而带宽要求相对较低的业务。接口方面，BTS基站一般使用2M的TDM接口，基站控制器BSC为2M或STM一1的TDM接口，MSC／GMSC则提供STM-N接口。对于局间中继业务，各节点业务量较大，业务颗粒一般为2M、155M。对于BTS到BSC间业务，网络业务流向集中，各节点业务量小，业务颗粒主要为2M。

SDH／MSTP承载网在逻辑上可以分为四个层次：核心层、汇聚层、接入层和落地层。交换局、关口局、长途局、数据中心节点形成核心层，一般采用城域OTN或10G／2.5G的SDH设备组建环网(个别地区采用网状网)。汇聚节点由重要局站、数据汇聚点组成，形成汇聚层，以2.5G的SDH／MSTP设备组建环网，环上节点个数一般为3～6个。接入节点由基站、社区宽带网业务及其他业务接入点组成，形成接入层，向业务需求的个体提供丰富的业务接口。主要采用622M／155M的SDH／MSTP设备，辅以PDH、微波或其他无线接入技术，主要

为通道保护环组网，根据接入光缆路由也可采用星型、树型或链型结构，目前MSTP环节点个数一般为6～15，个别地区可达到50个以上。落地层由复用器组成，以2.5G的SDH／MSTP设备在核心机房直接与交换核心网、数据核心网连接。

PTN承载网主要作为TD基站回传以及专线业务承载，其特性为电路分组化，安全性要求高且带宽要求高，同时承载新开的2G站的回传。接口方面，Node B侧的lub接口以FE／GE接口为主，RNC侧的Iub接口以GE接口为主，专线业务以FE／GE接口为主，2G基站仍为2M的TDM接口。

PTN网络结构逻辑上同样分为四个层次：核心层、汇聚层、落地层和接入层，如图2所示。核心层设备以GE光接口与RNC对接，实现基站到RNC的回传承载。接入层业务通过FE光／电口接入PTN接入环，通常PTN接入环以GE速率组网。GE接入环通常以双节点与汇聚环跨接，汇聚环以GE／10GE接口通过核心／骨干层的OTN透传到核心层PTN设备。汇聚层、落地层采用PTN3900组网，接入层以PTN910／950组网。

(1)TD基站承载

TD基站业务在PTN网络内部上下。基站侧PTN设备通过FE光口接入Node B，RNC侧PTN交叉机采用GE端口与RNC对接。PTN网络实现TD业务传送及汇聚功能，将若干个Node B数据汇聚成GE信号传送至RNC侧；Node B和RNC自行封装上、下行数据的VLAN，PTN网络全程透传，不进行VLAN封装和解封。在PTN接入节点与PTN核心节点间，采用基于MPLS隧道的端到端的APS保护，PTN接入点单板采用TPS保护。PTN核心节点与RNC接口之间采用静态链路LAG保护。

(2)2G基站承载

2G与TD基站共用同一套PTN设备，2G基站业务由PTN接入节点接入，在汇聚节点转入SDH网络。在PTN接入节点与PTN汇聚节点间，采用基于MPLS隧道的端到端的APS保护；在PTN汇聚节点与SDH设备间采用LMSP1+1线性复用段保护。

(3)专线业务承载

对于GPON上联电路，采用PTN汇聚环10GE通道进行承载，其中对接口采用LAG保护模式。对于普通专线采用全程大PP模式。通过PTN完成对小区宽带、重要集团接入、WLAN、视频监控专线等各类业务进行了承载。

(4)LTE基站承载

LTE的引入，对面向基站回传的PTN传送网提出新的挑战：空口要求传输网络提供巨大带宽；实时游戏类等业务要求回传网络提供极低时延；eNB之间X2接口以及S1 Pool等基站间、基站与核心网间的IP转发需求，导致回传网络已不再是简单的汇聚型网络，而是要求承载网络满足IP化承载要求、提供更高的承载带宽。面对LTE的挑战，可以在PTN汇聚层及以下网络架构不变的情况下，通过引入PTN智能路由域，根据IP地址完成S1和X2业务的转发和传送。关于PTN智能路由域，可行的方案有两种：一是通过在PTN核心层网络(MESH化)引入L3技术。完成路由转发；二是通过新增CE路由器的方式，将PTN业务全部进入CE网络进行路由转发。

4承载网的发展方向

未来SDH／MSTP网络在目前网络整体IP化的趋势下将不再考虑大容量的扩容和升级，会保持现有规模稳定运营。而PTN作为下一代IP化城域承载网技术，网络将迎来大规模的发展期，应对TD以及LTE的挑战。

然而移动运营商在全业务运营的背景下，由于接入点场景的多样性及其复杂性，多种接入技术混合存在、优势互补是必然的。PON技术作为一种新型的光纤接入网技术，采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点，具有低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务重组、与现有以太网的兼容性、方便管理等。

从技术适配性到经济性两方面综合分析：PTN在提供分等级QoS服务及可靠性方面具有明显优势，但在以个人用户为主的宽带接入点，PON的经济性更胜一筹。因此未来的承载网的发展方向将会是在省际、省内干线和城域网核心层采用OTN／WDM组网，而在城域网，根据业务对安全性、可靠性、QoS等要求不同，分别接入到两张网：

(1)面向3G／LTE基站和重要集团客户的接入网将由PTN承载：环网拓扑、保护能力强、网络结构稳定。

(2)面向普通集团客户、WLAN和家庭客户的接入网将由PON承载：星形拓扑、低成本、需经常加入新的接入点。

PTN和PON技术将是未来全业务的主要技术手段。其中，PTN主要面向基站回传和高等级的集团客户。如大型企业总部互联、重要政府部门专线等，应就近接入PTN网络，提供更大带宽、更为安全和可靠的专线接入方式。在PTN网络尚不具备的情况下，可以选用MSTP技术进行接入。PON技术主要用于中低端集团客户、WLAN和家庭客户，实现多用户共享，节省投资。OLT设置于城域汇聚机房，每个OLT可根据业务需求配置一定数量的PON口，每个PON口连接一根主干光纤，经分光器分光后接入N个ONU，ONU设置在楼道或者用户侧，实现FTTX。

5总结

全业务运营的持续深入对移动承载网提出了新的挑战，需构建一张能承载多种新旧业务、易于扩展、安全可靠、综合业务统一承载、低成本的承载网。为适应IP时代需求的承载网需认真考虑建设模式和技术选择方面，现阶段的承载网融合了SDH／MSTP、PTN和OTN多种技术的混合组网，能满足2G／3G／LTE的基站回传业务和数据业务的承载。考虑到全业务的运营，PTN和PON技术将是未来全业务的主要技术手段。