PTN 与SPN 城域传送网网络融合演进的思考

［翟鹏 豆晓雷］

1 概述

PTN 技术作为4G 时代主流的移动回传解决方案，具备能够同时满足对传统语音业务和数据业务的支持，并继续延续传统MSTP 网络的运维方式等诸多优点，期间中国基础电信企业的移动电话网络进持续扩大，用户总数已增长至15.98 亿户。

现有的PTN 技术的缺点逐渐突出，无法满足大带宽低时延的要求，面对这种情况，采用SPN 技术的5G 网络应运而生，自2020 年至今，5G 网络发展迅速，不断发展壮大，已形成4、5G 网络并存的局面。由于采用不同的组网架构，两种网络并存的情况往往使得本地网结构十分复杂，网络维护压力巨大，采用支持不同技术的的设备也不完全通用，采购设备也对运营商造成了一定的投资压力。

现如今运营商对于PTN 网络已不再进行投资，转向支持SPN 网络的发展，但在很长一段时间内，PTN 网络仍将作为覆盖面最广的网络与蓬勃发展的SPN 网络长期共存。如何充分利用现有资源，同时考虑未来网络的演进，已成为PTN 和SPN 网融合的新问题。

2 网络现状及问题分析

2.1 PTN/SPN 网络现状

PTN 城域传送网，采用业务由接入层收敛至汇聚层，进而上联至L2/3 转发至L3 层落地的结构[1,2]，经过多年建设，已实现全网覆盖，承载着2G、4G 及大量组网专线和部分家宽业务，但网络容量普遍较小，接入层以10GE 环、汇聚核心层以n*10GE/100GE 为主设置，基站采用D-RAN方式接入。现如今5G ToC、5G ToB、上云专线等新业务对现网要求越来越高，宽带专线等存在带宽扩容需求，高价值集客业务对硬管道隔离等各种要求，使得现有的传统PTN 网络已无法满足[3]。PTN 网络结构如图1 所示。

图1 PTN 网络结构

5G SPN 网络采用时分复用等一系列新技术，整体依托核心、汇聚、接入层光缆搭建核心、（骨干）汇聚及接入三层结构[4,5]，基于综合业务接入区的设置建设，能够实现业务软、硬隔离，支持SDN 等功能[6～9]。其网络容量大，汇聚核心层200GE/n*100GE，采用口字型结构，业务便于实现双路径保护。接入层速率普遍为50GE，基站采用C-RAN 方式接入。全面支持原有业务、5G ToC、ToB及上云专线等新业务模型，对于高价值集客业务切片等各种需求均能顺利满足。SPN 网络结构如图2 所示。

图2 SPN 网络结构

2.2 存在问题

采用PTN 技术网络保证了运营商在4G 时代大量业务快速接入的需求，主要业务也由以往TDM 为主转变为数据业务主导。随着在网用户的持续发展，接入业务种类也愈加丰富多样[7]，集客等各类高价值群体带宽需求不断增大，现有的PTN 城域网也愈加难以应对，且经过多年的运行，整张网络逐渐浮现出各种问题和隐患[3]。

（1）4G 网络架构接入层以上采用L2 点对点的通道上传业务，经过L2/L3 桥接后至L3 层，最终将收敛上来的业务进行调度。现如今随着业务量扩大，基站数量不断增多，原有设备压力过大，接入设备能力亦无法满足5G网络L3 全程全网的组网需求。

（2）现有L2/L3 节点承载量的基站数普遍较多，基本上40%～50%的节点对所带基站数量超过4 000 站，此外伴随新基站的建设增量持续上涨，需要严格控制新业务的接入，同时要对现有的超量节点对进行持续的优化分流。

（3）PTN 现网部分GE/10GE 链路端口带宽超过60%，需要尽快升级链路带宽[10]。

（4）PTN 设备目前还存大量老旧设备，例如：华为950、910、3900 等型号，此部分设备已经普遍运行10 年以上，面临大规模设备更新问题，伴随老旧设备在网时长的加大，板卡返修频率也在持续增长，对承载业务的可靠性风险直线增加，因无法满足新业务的需求，设备厂商已停止生产此类型号产品，运营商也不再对此类设备进行新增采购。

3 整体融合演进思路

PTN 网络覆盖最广，但存在网络容量小、部分老旧设备在网时间长、创新性不足等问题。SPN 网络覆盖率低，但其网络容量大、技术先进且可持续演进。因此可以将PTN 与SPN 融合成广覆盖、大容量、高效节能的综合承载网络[3,6～13]。

鉴于以上情况，以中部某城市为例，其城域传送网总体融合演进思路如下：既充分利用SPN 的大带宽和切片能力，又充分发挥PTN 的接入覆盖能力。SPN 网络和PTN 网络均已覆盖的机房，所有业务迁移到SPN 网络。SPN 网络未覆盖、PTN 网络已覆盖的机房，PTN 设备逐步迁移到SPN 网络并按需升级为SPN 设备或继续利旧PTN 设备[14]。

（1）城域核心：升级PTN 落地设备，完善SPN 核心层落地设备建设。

①将原4G 业务L3 落地节点，升级为SPN 设备（使其支持网络切片、SR、IFIT 等关键特性），或将业务迁移至同机房的SPN 5G 核心设备。若4G L3 落地机房已部署SPN 5G NPE 且4G L3 不具备升级到SPN 的能力，可采用SPN 5G NPE 割接承载同机房的4G 落地业务；割接至SPN 网络的2G 落地设备基于设备能力按需升级到SPN。

② 专线落地、专线核心调度设备升级/替换为SPN设备。

③2G TDM 落地设备按需升级/替换为SPN 设备，或保留原设备。

（2）城域调度：SPN 网络调度设备已基本建设完成，SPN 网络不承载原有PTN 调度设备业务。

（3）（骨干）汇聚：新建SPN 网络骨干汇聚层，不承载PTN 调度设备业务。

（4）普通汇聚：新建 SPN 网络汇聚层，不承载PTN普通汇聚设备。

（5）接入层：PTN 接入环设备或PTN 接入环承载的业务按需割接至SPN 网络。

①SPN 接入环已覆盖区域的PTN 接入环业务，业务割接至SPN 接入环，接入环原PTN 设备腾退待利旧。已部署PTN 接入环、尚未部署SPN 接入环的区域，按需建设SPN 接入环。

② PTN 接入环不满足业务接入及演进需求：新建SPN 接入环，对应PTN 接入环承载的所有业务割接到SPN 网络。

③若因纤缆、供电、机柜空间不具备新建SPN 接入环能力、且设备不具备升级到SPN 能力，则采用设备替换的方式将PTN 接入环升级到SPN 接入环；该接入环挂接到SPN 汇聚环，环上承载的所有业务割接到SPN 网络。

④ 无升级SPN 需求的PTN 接入环，挂接到SPN 汇聚环；该接入环承载的所有业务割接到SPN 网络。

以上思路主要针对同厂家设备的情况，异厂家PTN网络和SPN 网络融合时，还需梳理PTN 网络所有业务信息，逐区域论证分析PTN 网络每条业务迁移的可行性及要求。在进行网络、业务融合时，先进行核心层的融合、再进行接入层的融合。

4 分场景融合实施方案

目前4G 时代部署的本地网设备在面对5G 时代繁多的业务种类和带宽需求时，现有资源已力不从心，亟需新设备进行替换更迭。结合以上总体演进思路分析，目前4G 网络资源不足情况主要存在以下几种场景。

（1）资源不足场景1：现有L3 PTN 落地节点资源不足，核心层设备扮演着本地网所有流量的最终承接者，在本地网业务调度收敛的同时也承载着与其他区域的联通重任，鉴于此，在替换更新过程中业务不能中断，有两种方案可参考。

①方案1：先将L3 备用核心节点下电，业务运行于主节点。先替换备用节点后，业务倒换到备用节点运行，再进行主用节点的替换，设备替换过程中业务不中断[2]。

② 方案2：调整PTN L2/L3 节点割接至SPN 调度，L3 落地资源做4/5G 融合，将PTN L2/L3 与L3 落地的光纤纤改到SPN 调度设备上。腾出来的L3 落地设备端口与SPN 调度设备连接；先基于PTN L2/L3、SPN 调度、L3核心落地备用节点这一路径连通，调整业务隧道经SPN调度节点，再基于PTN L2/L3、SPN 调度、L3 核心落地主用节点这一路径连通，调整业务隧道经SPN 调度节点，4G 基站网关还是在PTN L2/L3 设备上、L3 落地，SPN 调度设备只做隧道穿通，流程如图3 所示。割接过程业务不中断，工作量和风险可控。

图3 L2/3-调度设备

（2）资源不足场景2：原有L2/L3 节点设备资源不足，此部分采用SPN 骨干汇聚设备替换资源不足的L2/L3 节点设备，替换顺序依然是先备用后主用的顺序，设备替换过程中业务不中断，流程如图4 所示。

（3）资源不足场景3：骨干汇聚节点设备资源不足，可采取SPN 骨干汇聚设备替换原有PTN 骨干汇聚节点设备，按照先备后主的顺序进行替换可保证更新过程中成业务不中断，同时部分PTN 汇聚环割接至同机房的SPN 的骨干汇聚节点，通过将PTN 的L2/L3 设备和SPN 骨干汇聚节点增加连纤，先割接汇聚环的一边到SPN 骨干汇聚节点，然后把原业务隧道路径调整为由SPN 骨干汇聚节点到达L2/L3 节点，再割接汇聚环光纤的另一边到SPN骨干汇聚节点，最后把原业务隧道路径为由SPN 骨干汇聚节点到达L2/L3 节点，割接过程业务不中断，工作量和风险可控，流程如图5 所示。

图5 骨干汇聚节点替换

（4）资源不足场景4：普通汇聚层设备资源紧张退网，将下挂接入环割接至SPN 汇聚环，腾退原PTN 汇聚环，先将PTN L2L3/调度和SPN 调度设备互联打通，后将PTN 接入环一条边割接到SPN 汇聚设备承载，调整备用MPLS-TP 隧道到经过SPN 城域汇聚到达PTN L2/L3备节点，再将接入环的另一边割接到SPN 汇聚设备，最后修改主用MPLS-TP 隧道经过SPN 城域网到达PTN L2/L3 主节点，4G 基站网关还是在PTN L2/L3 设备上，中间SPN 设备只做隧道穿通，流程如图6 所示。

图6 汇聚层替换

（5）资源不足场景5：GE 环流量超标，升级10GE改挂SPN 汇聚设备，将基站同机房或者就近PTN GE 环割接SPN 10GE 环设备，先增加SPN 调度与PTN L3 落地设备光纤互连，再逐个基站同机房或者就近PTN GE 环割接至SPN 10GE 环设备，在SPN 10GE 环上采用L3 到边缘开通4G 基站业务；割接后的PTN GE 接入环设备可以利旧或作为集客接入设备使用[15]。这种方式因为需要重新规划基站IP（通过SPN 网络动获取到IP 地址），基站改挂SPN 10GE 环，会短暂业务中断，流程如图7 所示。

图7 接入环替换

5 结束语

目前，运营商传送网中已经开始进行PTN 和SPN 环网的融合演进，在两网长期共存的情况下如何更好更稳定地平滑过渡，需要关注诸多问题，鉴于各地区网络结构、建设进度不同等差异，在满足重点区域业务接入及完善SPN 网络的基础上，还需合理有效的利用现网PTN 资源及优势，实现降本增效，在两网顺利融合演进时需要根据各地网络特点因地制宜采取不同的实施策略。