县级市PTN传输网络浅析与设计.doc

毕业设计 论文 题 目 县级市 PTN 传输网络的 浅析与设计 学 生 邱建冰 指导老师 蒋新华 教授 系 别 计算机与信息科学系 专 业 网络工程 班 级 网络 0602 班 学 号 0306109222 2010 年 6 月 福建工程学院本科毕业设计 论文 作者承诺保证书 本人郑重承诺 本篇毕业设计 论文 的内容真实 可靠 如果存在弄 虚作假 抄袭的情况 本人愿承担全部责任 学生签名 年 月 日 福建工程学院本科毕业设计 论文 指导教师承诺保证书 本人郑重承诺 我已按有关规定对本篇毕业设计 论文 的选题与内容 进行了指导和审核 该同学的毕业设计 论文 中未发现弄虚作假 抄袭 的现象 本人愿承担指导教师的相关责任 指导教师签名 年 月 日 I 目目 录录 1 绪论 1 1 1 研究背景和现状 1 1 1 1 研究背景 1 1 1 2 研究现状 1 1 1 3 研究的意义 2 2 PTN 概述 2 2 1 PTN 的定义 2 2 2 PTN 技术特点 3 2 2 1 PTN 的主要特性 3 2 2 2 T MPLS 技术 4 2 2 3 PBT 技术 6 2 3 PTN 的应用场合 7 2 3 1 PTN 在二层汇聚网络的应用 7 2 3 2 PTN 用于高等级业务的承载 7 2 4 PTN 在城域网中的定位 8 2 4 1 技术对比 8 2 4 2 网络层面 9 2 5 PTN 与其他网络的关系 9 2 5 1 PTN 与城域 MSTP 网 9 2 5 2 PTN 与 IP 城域网及全业务接入网 10 3 PTN 传输网络的设计 10 3 1 PTN 的组网模式 10 3 1 1 PTN 与 SDH MSTP 混合组网 11 3 1 2 PTN 与 SDH MSTP 独立组网 12 3 1 3 PTN 与 IP OVER WDM OTN 联合组网 13 II 3 2 龙泉市 PTN 传输网络的设计 14 3 2 1 龙泉市城镇概况 14 3 2 2 龙泉市传输网络建设策略 15 3 2 3 龙泉市传输网络建设原则 15 4 PTN 的部署与实施 16 4 1 PTN 设备的选型 16 4 1 1 烽火通信 PTN 设备应用场景 16 4 1 2 CITRANS 660 技术说明 17 4 1 3 CITRANS 640 技术说明 19 4 1 4 CITRANS 620 技术说明 21 4 2 机房现场的勘察 22 4 3 龙泉市站点 PTN 的安装 22 4 3 1 龙泉市站点概况 22 4 3 2 龙泉骨干站点 PTN 的安装 23 4 3 3 龙泉汇聚站点 PTN 的安装 25 4 3 4 龙泉接入站点 PTN 的安装 25 4 4 汇聚机房的改造 25 5 总结与展望 26 5 1 本文的主要工作 26 5 2 展望 27 致谢语 28 参考文献 29 III 县级市 PTN 传输网络的浅析与设计 摘要 本文以龙泉市的 PTN 传输网络设计与部署为例 介绍了 PTN 的关键技术 T MPLS 与 PBT 技术 深入分析了常用的几种 PTN 组网模式 重点讨论了龙泉市的 PTN 传输网络的建设策略和原 则 并进行了具体的机房设计和 PTN 网络部署 调试结果表明 该网络可满足龙泉市 PTN 传输网 络的设计要求 将推动移动业务从 3G 向 HSPA LTE 的演进过程 降低 IP 业务的传送成本 关键字 PTN T MPLS PBT 城域网 IV Discuss and design the county level PTN transmission network Abstract The T MPLS and PBT technologies are introduced in this paper by the example of designing and implementing the PTN network in LongQuan City And then the common models of networking are analyzed in detail especially for the construction principals and strategies in the PTN network designing for LongQuan City Finally the PTN network and its computer room are implemented Debug results show that this network can meet with the demand of LongQuan City and can promote the development process from the 3G to HSPA and LTE with decreasing the transmission cost of IP network Key words PTN T MPLS PBT MAN 1 1 绪论 1 1 研究背景和现状 1 1 1 研究背景 在网络向全 IP 化演进的大背景下 在终端 如手机 PC 已经是以 IP 为基础实现 各种各样的业务接入 企业用户已经全面使用路由器 交换机和网关 服务器 防火墙 各种网络的业务控制也逐渐转向 IP 化的条件下 传输网为了实现对上层业务的高效承 载 从 MSTP 演进到 PTN 是大势所趋 1 当前运营商的传输网和传统数据网正面临着网络和业务 IP 化的挑战 PTN 技术的 出现 迎合了运营商承载网的新需求 运营商已经开始进入全业务运营时代 全业务意 味着融合 IP 化是融合的基础 ALL IP 已成为当今业务发展的大势所趋 在传统业务 IP 化的同时 天生具有 IP 血统的新业务蓬勃发展起来 而当前传输网和传统数据网络 受其技术体制限制 已越来越成为业务 网络 IP 化发展的掣肘 于是 PTN 技术在此背 景下应运而生 1 1 2 研究现状 国内 3G 牌照发放以后 三大运营商都在进行 IP 化的转型 移动网络的 IP 化比固 网的 IP 化更复杂 移动网络的 IP 化 除了传统业务 IP 化方面的需求 还对时钟 网络 延时 可靠性和安全性要求较高 从而对承载网产生了新的需求 当前移动 IP RAN 建 设是业界关注的热点 传统的 MSTP 传送技术在承载效率 可扩展性和成本方面难以满 足移动 IP RAN 的长期发展要求 需要一种基于分组的新型承载技术来替代 MSTP PTN 技术的出现正好适应了这个需求 2 目前 中国移动现网上的移动承载仍然以 SDH 为主 从 2002 年开始至 2008 年 中国移动为保证 GSM 移动通信网络的传送需求 几乎每年投资约 30 亿元用于 SDH 网 络的新建或扩容 从 2009 年年末开始 中国移动的本地传输网建设将全面转向 PTN 网 络及向用户延伸的 PON 接入网络 中国移动是国内最早关注 PTN 技术的运营商 并率 先完成了对 PTN 设备的综合测试 对 PTN 的掌握比较全面 中国移动目前拥有国内最 大的移动网络和最多的移动客户 在 3G 业务开时所面临的挑战也最为显著 中国移动 2 制订了全业务运营条件下的 ALL IP 的网络转型战略 以此优化网络架构 提升网络服 务能力 提高综合收益 而 PTN 正是实现无线网络 IP 化的基础部分 1 1 3 研究的意义 PTN 相对传统的传输技术 SDH 在对新业务的承载方面具有明显优势 从长远看 有取代 SDH 网络的趋势 PTN 的引入 将为运营商带来深远的影响 PTN 的引入是城 域承载网的重大变革 也是传输网与数据网走向融合的里程碑 随着 PTN 产业链的进 一步发展 其技术与成本优势将更加明显 它将逐步发展成为高 QoS 业务的综合承载 平台 并与其他技术深度结合 推动城域承载网的全面融合 同时 PTN 的引入也会反 作用于业务网络 将进一步促进业务 IP 化合新业务的高速增长 PTN 的产生 具有重 要的时代和社会意义 PTN 技术如此令人惊讶 它的出现彻底改变了 TDM 作为核心的 位置 代之以分组交换和 QoS 支持 它可以完全接纳所有曾经出现的重要的网络 它 完整地保持了传送网技术的核心精神 本课题首先对 PTN 进行一个概述 然后结合中国移动丽水分公司城域传输网九期 建设项目中的 PTN 项目 对丽水市下的龙泉市 PTN 设计进行比较详细的分析 2 PTN 概述 2 1 PTN 的定义 PTN Package Transport Network 分组传送网 PTN 支持多种基于分组交换业务的 双向点对点连接通道 具有适合各种粗细颗粒业务 端到端的组网能力 提供了更加适 合于 IP 业务特性的 柔性 传输管道 点对点连接通道的保护切换可以在 50 毫秒内完成 可以实现传输级别的业务保护和恢复 继承了 SDH 技术的操作 管理和维护机制 具 有点对点连接的完整 OAM Operation Administration and Maintenance 保证网络具备保 护切换 错误检测和通道监控能力 完成了与 IP MPLS 多种方式的互连互通 无缝承 载核心 IP 业务 网管系统可以控制连接信道的建立和设置 实现了业务 QoS 的区分和 保证 灵活提供 SLA 等优点 它是新型的城域宽带传输网络 是适合于传送电信 有 线 无线 业务 电视和数据业务的统一的传输平台 是符合 NGN 要求的传输基础 3 2 2 PTN 技术特点 基于分组的交换核心是 PTN 技术最本质的特点 PTN 适合多业务的承载和交换 满足灵活的组网调度和多业务传送 可以提供网络保护倒换功能 并且可对不同优先级 业务设置不同保护方式 现在分组传送网技术有两种产品值得关注 分别是 PBT 与 T MPLS 传送 MPLS PBT 是从二层交换机演化过来的 目前的问题是只支持点到点 连接 T MPLS 目前面临的问题更复杂 特别是标准化方面 ITU 主导的 T MPLS 与现 在 IETF 主导 MPLS TP 出现了一些差异 3 2 2 1 PTN 的主要特性 1 高质量的网络同步 PTN 可以提供三种分组时钟同步方案 以太网同步时钟技术 以太网物理层同步 TOP 技术 Timing Over Packet 和基于 IEEE1588v2 的 clock over IP 技术 其中以太网 同步时钟技术 TOP 技术都是频率同步技术 而基于 IEEE1588v2 的 clock over IP 技术 既可以实现频率同步又可以实现时间同步 相位同步 利用这些技术 PTN 实现了高质 量的网络同步 克服了 IP 技术在网络同步上的固有缺陷 使 PTN 向电信级 IP 传送网迈 出了关键的一步 2 端到端的 QoS 保障 为了支持具有不同服务需求的移动语音 视频以及数据等业务 传送网络必须能够 区分出不同的业务类型 进而为之提供相应等级的服务 PTN 具备完善的业务类型识别 手段和端到端的 QoS 保障机制 通过管道化的带宽管理 使运营商可为用户提供具有 不同服务质量等级的服务保证 实现同时承载数据 语音和视频等业务的网络需求 3 管道化的带宽管理 PTN 提出 管道 化的设计理念 在网络的 UNI 侧通过 H QoS Hierarchical QoS 层 次化 QoS 策略实现业务管道的划分 NNI 侧业务的上行 管道 根据流量工程 DS TE DiffServ Traffic Engin eering 实现带宽等资源的管理 1 UNI 侧支持 HQoS 机制 通过层次化的方式 在不同业务级别上分别设置单 独的调度器 进一步精细化流量 QoS 特征 进行相应等级的服务 层次化 QoS 为用户 提供了一个更精细 更合理地利用所租带宽的能力 同时提供所需的服务质量保证 可 以分别控制单个 多个业务类型 单个 多个业务接入点 单个 多个业务的总带宽 4 2 NNI 侧支持 DS TE 机制 为平衡网络流量 尽量保证业务质量 DS TE 机制 中每种 管道 都支持 8 种业务优先级 4 强大的 OAM 支持能力 PTN 强大的 OAM 支持能力 为 PTN 的组网及业务的保护提供了前提和基础 结 合 APS 可同时实现上万个业务保护组的 50ms 保护倒换 PTN 的 OAM 可实现端到端 的管理能力 支持类似 SDH 的 AIS 和 RDI 等告警回送机制 还支持基于业务服务层面 MPLS LSP 以及 PW 等不同层面的 OAM 能力 5 统一的多业务传送及管理平台 PTN 利用 PWE3 Pseudo Wire Emulation Edge to Edge 技术实现多业务 TDM ATM Ethernet 等 的仿真和统一承载 PWE3 是一种端到端的二层业务承载 技术 属于点到点方式的 L2VPN 在分组网络的两台 PE Provider Edge 中 利用 LDP 信令实现对 PW Pseudo Wire 标签的自动分发 利用 RSVP TE 实现 LSP 标签的 自动分发 通过隧道模拟 CE Customer Edge 端的各种二层业务 如数据报文 比特 流等 使 CE 端的二层数据在 PTN 网络中透明传递 PTN 同时提供包括 SDHVC 颗粒 WDM 波长以及子波长 以太网报文的业务转发能力 通过 GMPLS 统一的控制平面实 现对不同业务转发的统一控制 构建统一多业务传送和统一网络管理的平台 实现运营 商传送网全网的业务调度及全网的统一管理 4 2 2 2 T MPLS 技术 MPLS Multi Protocol Label Switching 多协议标签交换是一种用于快速数据 包交换和路由的体系 它为网络数据流量提供了目标 路由 转发和交换等能力 更特 殊的是 它具有管理各种不同形式通信流的机制 MPLS 独立于第二和第三层协议 诸 如 ATM 和 IP 它提供了一种方式 将 IP 地址映射为简单的具有固定长度的标签 用 于不同的包转发和包交换技术 它是现有路由和交换协议的接口 如 IP ATM 帧中继 资源预留协议 RSVP 开放最短路径优先 OSPF 等等 T MPLS 是一种新型的 MPLS 技术 基于已经广泛应用的 IP MPLS 技术和标准 提供 了一种简化的面向连接的实现方式 T MPLS 去掉了 MPLS 中与面向连接应用无关的 IP 相 关功能 同时增加了对于传送网来说非常重要的一些功能 主要的改进有双向 LSP 端 到端 LSP 保护和强大的 OAM 机制等 以实现对传送网资源的有效控制和使用 T MPLS 的 目标是成为一种通用的分组传送网 而不涉及 IP 路由方面的功能 其实现比 IP MPLS 5 简单 T MPLS 与 MPLS 的主要区别如下 1 IP MPLS 路由器用于 IP 网络 因此所有的 节点都同时支持在 IP 层和 MPLS 层转发数据 而 T MPLS 只工作在二层 因此不需要 IP 层的转发功能 2 在 IP MPLS 网络中存在大量的短生存周期业务流 而在 T MPLS 网 络中 业务流的数量相对较少 持续时间相对更长一些 3 T MPLS 使用双向 LSP MPLS LSP 都是单向的 传送网通常使用的都是双向连接 因此 T MPLS 将两条路由 相同但方向相反的单向 LSP 组合成了一条双向 LSP 4 T MPLS 支持端到端的 OAM 机 制 5 T MPLS 支持端到端的保护倒换机制 MPLS 支持本地保护技术 FRR 1 T MPLS 标准化 ITU TSG15 从 2005 年起就开始对 T MPLS 进行标准化 采用了 G 805 和 G 809 定义的分层网络体系结构 使运营商可以延用其现有的网络建设 运营 和管理方式 最大限度地降低向分组传送网演进的成本 现在批准的建议包括 T MPLS 架构 G 8110 1 T MPLS 网络接口 G 8112 MPLS 设备 G 8121 T MPLS 线性 保护倒换 G 8131 T MPLS 环网保护 G 8132 和 T MPLS OAM T MPLS 是 ITU T 从传送网的需求入手 结合 MPLS 技术开发的一系列标准 由于 MPLS 技术本身是 IETF 开发的 所以 IETF 认为任何对 MPLS 技术的改动都应该在 IETF 范围内进行 2008 年 2 月 ITU T 同意和 IETF 建立 T MPLS 联合工作组 JWT 讨论 T MPLS 技术的发展 经过 JWT 近期的讨论已经达成共识 由双方共同促进 T MPLS 和 MPLS 技术的融合 IETF 吸收 T MPLS 中的传送技术 将现有 MPLS 技术改进为 MPLS TP MPLS transportprofile 以增强其对传送需求的支持 这意味着 ITU T 失去了一些对 T MPLS 的标准主导权 虽然在 OAM 等方面 MPLS TP 依然将沿用 T MPLS 的做法 但是在 MPLS TP 的标准化中 一些确认的 T MPLS 的观点受到了挑战 具体如下 1 保护 是采用 IETF 的 FRR 保护还是原来 T MPLS 中 1 1 保护机制 2 控制平面 T MPLS 原 来定义了类似于 ASON 的独立控制平面来建立和拆除电路 而 IETF 倾向于采用与 MPLS 同样的机制来配置和建立电路 IETF 更多地是沿用过去行之有效的 MPLS 的概念 虽然在 OAM 上承认 ITU 方面的合 理性 但在许多方面都还采用 IP MPLS 方面的成果 更多地强调继承性 从某种意义上 更容易与 IP MPLS 网络互通 但缺点是在传送功能上着力不够 2 T MPLS 设备形态 T MPLS 的设备形态目前还没有形成一致的意见 T MPLS 设备 交换矩阵的实现方式有几种 包括通用交换矩阵 Cell 交换和 SwitchFabric 等 基于 通用交换矩阵的典型产品是阿尔卡特公司推出的 1850 传送业务交换机 TSS 通用交 6 换板可以同时支持 TDM 和分组交换 支持 SDHVC 分组交叉 ODU 交叉 其分组交换部 分采用 T MPLS 技术实现 并可根据业务需求调整 TDM 业务与分组业务的比例 T MPLS 与 MPLS 如何实现互联互通目前还没有明确的结论 ITU T 提出了两种互通的方式 一种是 MPLS 设备在与 T MPLS 设备互通的链路上只使用 T MPLS 所支持的功能选项 即该链路是 一条 T MPLS 链路 另外一种是由于 T MPLS 可以作为一种通用的分组传送网 采用客户 层 服务层的概念 所以由 T MPLS 作为服务层网络来承载 MPLS 客户层 2 2 3 PBT 技术 新型以太网 PBT provider backbone transport 技术目前正在 IEEE 进行标准化 IEEE 称其为 PBB TE 为了将以太网技术用于运营商网络 对以太网技术进行了改 进和完善 从而产生了 PBT 技术 PBT 采用可管理和具有保护能力的点到点连接以满足 运营商对传送网的需求 采用网管系统而不是 STP 控制协议进行连接配置 使得网络变 得简单而易于管理 PBT 建立在已有的以太网标准之上 具有较好的兼容性 可以基于 现有以太网交换机实现 这使得 PBT 具有以太网所具有的广泛应用和低成本特性 PBT 基于 MACinMAC 封装方式 根据 B VID B MAC 进行数据转发 VID 用来识别两 点之间的特定通道 不具有全局惟一性 可以有效地扩展用户和运营商的地址空间 PBT 的主要特征是关闭了 MAC 地址学习 广播 生成树协议等传统以太网功能 从而避 免广播包的泛滥 PBT 具有面向连接的特征 通过网络管理系统或控制协议进行连接配 置 并可以实现快速保护倒换 OAM QoS 流量工程等电信级传送网络功能 1 PBT 的路径保护 PBT 使用了全局惟一的地址空间 使得连接和转发动作变得简 单 而且不易出错 路径的保护可通过分配两个不同的 VID 实现 一个代表工作路径 一个代表保护路径 通过使用多个 VID 可以实现最短路径路由或者区分不同的出错情 况并实现保护功能 路径保护的实现是通过源节点改变 VID 值 同时将数据流切换到预 先配置好的保护路径上实现的 节点保护则由离故障节点最近的分叉点转换 VID 值 由 于保护路径和 VID 值都已经预先配置好 保护转换可以在很短的时间内完成 另外 使 用 VID 鉴别各种不同路径 可以实现对不同路径的实时监控 OAM 包的传送路径和数据平面的包传送路径是一致的 在源和目的之间的工作路径 上传送 转发信息依靠网管 控制平面直接提供 提供预先指定的通道 很容易实现带 宽预留和小于 50hiS 的保护倒换时间 同时可以避免出现转发环路 实现网络的可控 可管 7 2 PBT 设备实现 从结构上看 IP MPLS 需要在每个设备上终结 3 层网络 链路层 IP 层和 MPLS 层 而 PBT 只需终结 1 层网络 以太网 因此 PBT 网络的建设和运 营成本要低于 IP MPLS 网络 从理论上讲 对现有的以太网交换机进行升级改造就可以 实现 PBT 2 3 PTN 的应用场合 2 3 1 PTN 在二层汇聚网络的应用 在城域网的核心层 多是由核心路由器组成的网状网络 目前的组网模式是直接互 联 采用 POS 接口和 l0GE 互联 在核心路由器与 BRAS 或 SR 之间采用 GE 接口相连 则 是一种汇聚型结构 几个 BRAS 汇聚到一个或两个城域网核心路由器 现在核心路由器 已经发展若干技术来支持保护 例如 FRR RPR 等技术 短期内看可能不需要单独的传 输系统如 PTN 进行承载 PTN 设备能否在这一层面应用的关键取决于 PTN 能否经济地对 核心路由器提供一些 OAM 功能 按照目前 IP 网的 client server 这种方式 业务流向流量模型短期内很难改变目前 的方式 DSLAM 到汇聚交换机或 BRAS 更多的是一种树型汇聚业务 接入层是一种典型的 多点到单点的汇聚方式 特别是没有路由功能的二层网络 必须通过 BRAS 汇聚到三层 IP 网络进行选路 在这种拓扑中 传送的功能更多地集中在映射 复用等功能 其调度 保护恢复 OAM 保护的长处很难展现 这时候可能并不需要一个单独的传送节点来完成 传送功能 此时对于颗粒重整 交叉连接等功能的要求并不强烈 采用两者合一的设备 更加经济合理 而集传送功能 交换功能于一身的技术 例如 PBT 可能更为合适 但是从发展上看 随着 IPTv VoIP 等业务的开展 汇聚交换机和 BRAS 之间差异化 的处理和传送会越来越重要 目前的汇聚网络可能无法满足要求 与汇聚交换机组网相 比 PTN 提供高质量分组业务 以太网专线 VPN 3GRAN 承载 有技术优势 与 VPLS 等基于路由器的技术相比 在成本上又具有优势 利用 PBT 和 T MPLS 提供的点到点和 点到多点以太网连接可以实现对各种 DSLAM 上联业务的有效 可靠传送 可以实现对业 务的 50ms 级别的保护 QoS 保障能力强 增强的 OAM 机制便于网络的维护管理 2 3 2 PTN 用于高等级业务的承载 对于 TDM 专线 移动基站等高等级业务 PTN 应该扮演的是今天 MSTP 的角色 将 重要业务例如专线 基站上联信号等汇集到核心层节点 从发展上看 PTN 可以完全代 8 替 MSTP 提供高质量分组业务的传送 这些业务包括城域以太网专线 L2VPN 业务 3G 基站到 RNC 的回传业务 软交换承载等 图 2 1 表示出了 PTN 的业务模式 2 4 PTN 在城域网中的定位 2 4 1 技术对比 基于电路交换的 SDH MSTP 网络是通过刚性的分配机制和单板级别的 IP 化来保障以 TDM 业务为主 以太网数据业务为辅的高质量 安全的传输 因此其带宽利用率较低 内核 IP 化的 PTN 技术 具备强大的带宽统计复用能力 在面对突发性强 流量不确定 的业务冲击时更具生命力 但是相比 MSTP 网络 PTN 的劣势在于 TDM 业务的接入 PTN 也可以通过仿真支持 TDM 业务 但接入能力有限 只能作为 TDM 业务承载的补充手段 所以用于承载高 QoS 需求的 IP 化业务才能真正体现和发挥 PTN 的优势 5 与传统的以太网相比 PTN 良好地继承了传统 SDH MSTP 网络的端到端的 OAM 管理能 图 2 1 PTN 的业务模式 9 力 并可根据不同的 QoS 机制提供差异化的服务 这正是尽力而为的传统以太网所欠缺 的 PTN 的主要劣势在成本方面 PTN 短期内和传统以太网的经济性仍有很大的差距 与 IPoverWDM OTN 技术相比 IPover WDM OTN 技术注重于解决 IP 业务的超长距离 超大带宽传输问题 可以为大量的 2 5 Gbit s 10 Gbit s 甚至 40 Gbit s 等大颗粒业 务提供点到点的传输通道 这是 PTN 难以达到的 但是 IP over WDM OTN 的带宽分配也 是刚性的 带宽利用率不高 同时 OTN 设备并不具备二层汇聚收敛功能 因此 PTN 的优势体现在小颗粒 IP 业务的灵活接入 业务的汇聚收敛上 而并不擅长对大量的点 到点大颗粒业务的传送 2 4 2 网络层面 面对城域网汇聚接入层大量的 IP 化业务需求 采用 SDH MSTP 或者传统以太网都无 法同时兼顾传输效率和传输质量的问题 PTN 设备 IP 化的内核可以有效完成大量小颗粒 业务的收敛和传输 非常适用于城域网汇聚接入层 IP 化业务量大 突发性强的特点 同时 PTN 继承了传输设备的强大保护能力和丰富的 OAM 为业务提供了电信级的保护和 监控管理 在城域网的核心骨干层以及干线 以各专业网元间互联的大颗粒数据业务点到点的 传送为主 由于此类业务不再需要进一步的收敛 因此 PTN 技术不适合在骨干层以上应 用 因此 PTN 技术的引入 将主要借助于它在业务接入的灵活性 二层收敛 统计复 用的优势 聚焦于解决城域传输网汇聚接入层面上 IPRAN 以及全业务的接入 传送问 题 2 5 PTN 与其他网络的关系 PTN 能够承载的业务类型既包含高 QoS 要求的基站业务和专线业务又包含高带宽 突发性强的数据业务 这与中国移动城域网内目前已部署或已经开始建设的 SDH MSTP 网 IP 城域网以及全业务接入网有着密切的联系和区别 2 5 1 PTN 与城域 MSTP 网 经过多年的发展 在 2G 业务的承载方面 SDH MSTP 网络的结构成熟 稳定 网络 规模也比较庞大 考虑到 SDH MSTP 也具备相当的 IP 业务承载能力 而且短期内 2G 业 务仍然会持续发展 在 PTN 大规模部署前 传统的小颗粒 2G 业务以及零星的 小规模 10 的专线业务仍然可以由 SDH MSTP 网络进行承载 以充分利用前期已配置的网络资源 在基站 IP 化进程完成后 大量由 TDM 方式承载的基站改为由 IP 方式承载 此时 城域 MSTP 网络将出现大量的空闲资源 考虑到 MSTP 网络优秀的业务保护能力和 OAM 能 力以及经过多年建设形成的广泛的覆盖能力 可以将 MSTP 网络作为 PTN 的有效补充 为带宽需求不高 但是安全性和私密性要求较高的客户提供专线接入 同时可覆盖 PTN 暂时无法到达的区域 2 5 2 PTN 与 IP 城域网及全业务接入网 PTN IP 城域网以及以 PON 技术为代表的全业务接入网 三张网络在二层以下是统 一的 融合的网络 只是面向的业务对象不同 首先 PTN 采用了二层面向连接技术 而且集成了二层设备的统计复用 组播等功 能 可以基于 LSP 实现端到端的电信级以太网业务保护 带宽规划等 因此在高等级的 业务传送 网络故障定位等方面 与传统的二层数据网相比 优势明显 特别适用于高 等级的基站类业务 大客户专线类业务的承载 由于用户业务的 QoS 保障 网络安全性等方面的不足 IP 城域网主要通过低成本 扩展性好的优势 采用二层交换设备接入互联网等实时性 可靠性要求不高的低等级 IP 业务 全业务接入网则侧重于密集型普通用户接入 根据用户群体的不同需求 常见的解 决方案有 PON LAN PON PBX PON 交换机等 全业务接入网主要完成 OLT 以下语音和数 据的接入 汇聚 在初期业务量不大的情况下 OLT 上行接口可通过 PTN 或者交换机最 终进入 IP 城域网 在全业务发展的爆发期 IPoverWDM OTN 必将进一步下沉 承载 OLT 的上行业务 3 PTN 传输网络的设计 3 1 PTN 的组网模式 在组网模型方面 6 由于 3G 时代每个接入点的带宽需求可能会比 2G 时代有 10 倍 以上的增长 使得核心层和骨干层网络的带宽压力急剧上升 如果仍然与 SDH MSTP 网 络一样采用组建 10Gbit s 环的方式来解决 则很容易造成核心骨干环带宽耗尽需要扩 容的情况 而环形结构的扩容成本较高且灵活性较差 因此核心层和骨干层的组网模型 11 便成了 PTN 网络结构优化考虑的重点 最终的方案是借助 OTN 的大容量业务提供和电信 级保护能力达到了简化 PTN 结构的目的 在现网结构的基础上 城域传输网 PTN 设备的引入总体上可分为 PTN 与 SDH MSTP 混合组网 PTN 与 SDH MSTP 独立组网以及 PTN 与 IP over WDM OTN 联合组网三种模式 7 下面分别介绍并分析 3 1 1 PTN 与 SDH MSTP 混合组网 依托原有的 MSTP 网络 从有业务需求的接入点发起 由 SDH 和 PTN 混和组环逐 步向着全 PTN 组环演进的模式称之为混合组网模式 混合组网模式可分为四个不同的 阶段向全 PTN 网络演进 如图 3 1 所示 8 阶段一 在基站 IP 化和全业务启动的初期 接入层出现零星的 IP 业务接入需求 PTN 设备的引入主要集中在接入层 与既有的 SDH 设备混合组建 SDH 环 提供 E1 FE 等业务的接入 考虑到接入 IP 业务需求量不大 该阶段汇聚层以上采用 MSTP 组网方式仍然可以满足需求 阶段二 随着基站 IP 化的深入和全业务的持续推进 在业务发达的局部地区将形 成由 PTN 单独构建的 GE 环 考虑到部分汇聚点下挂 GE 接入环的需求 汇聚层的相关 节点 如节点 E F 可通过 MSTP 直接替换成 PTN 或者 MSTP 逐渐升级为 PTN 设备 的方式 使此类节点具备 GE 环的接入能力 但整个汇聚层仍然为 MSTP 组网 接入层 GE 环的 FE 业务需要在汇聚节点 E F 处通过业务终结板转化成 E1 模式后 再通过汇 聚层传输 图 3 1 混合组网模式 12 阶段三 在 IP 业务的爆发期 接入层 GE 环数量剧增 对汇聚层的分组传输能力提 出了更高要求 该阶段汇聚层部分节点 如 B E F 节点之间在 MSTP 环路的基础上 再叠加组建 GE 10GE 环 满足接入层 TDM 业务 IP 业务的同时接入和分离承载 阶段四 在网络发展远期 全网实现 ALL IP 化后 城域汇聚层和接入层形成全 PTN 设备构建的分组传送网 网络投入产出比大大提高 管理维护进一步简化 前三个阶段 业务的配置类似于 SDH MSTP 网络端到端的 1 1 PP 方式 只是演进 到第四阶段纯 PTN 组网 业务的配置转变为端到端的 1 1 LSP 方式 总体上 混合组网 有利于 SDH MSTP 网络向全 PTN 网络的平滑演进 允许不同阶段 不同设备 不同类 型环路的共存 投资分步进行 风险较小 但在网络演进初期 混合组网模式中由于 PTN 设备必须兼顾 SDH 功能 导致网络面向 IP 业务的传送能力被限制并弱化了 无法 发挥 PTN 内核 IP 化的优势 在网络发展后期 又涉及到大量的业务割接 网络维护的 压力非常大 鉴于此 除了现网资源缺乏 如机房机位紧张 电源容量受限 光缆路由 不具备条件 确实无法满足单独组建 PTN 网络条件的 或者因为投资所限必须分步实 施 PTN 建设的 我们均不推荐混合组网模式进行 PTN 网络的建设 3 1 2 PTN 与 SDH MSTP 独立组网 从接入层至核心层全部采用 PTN 设备 新建分组传送平面 和现网 MSTP 长期 共存 单独规划 共同维护的模式称之为独立组网模式 该模式下 传统的 2G 业务继 续利旧原有 MSTP 平面 新增的 IP 化业务 包含 IP 化语音 IP 化数据业务 则开放在 PTN 网络中 PTN 独立组网模式的网络结构和目前的 2G MSTP 网络相似 接入层 GE 速率组环 汇聚环以上均为 10GE 速率组环 网络各层面间以相交环的形式进行组网 如图 3 2 所示 13 独立组网模式的网络结构非常清晰 易于管理和维护 不足之处是新建独立的 PTN 传送平台一次性投资较大 需占用节点机房宝贵的机位资源和光缆纤芯 电源容量不足 的局房还需进行电源的改造 此外 SDH MSTP 设备具备 155M 622M 2 5G 10G 的 多级线路侧组网速率 可从下之上组建多级网络结构 相比之下 PTN 组网速率目前只 有 GE 10GE 两级 如果采用 PTN 建设二级以上的多层网络结构 势必会引发其中一 层环路带宽资源消耗过快或者大量闲置的问题 导致上下层网络速率的不匹配 同时 在独立组网模式中 骨干层节点与核心层节点采用 10GE 环路互联 在大型城域网中 核心层 RNC 节点较多 一方面骨干层节点与所有 RNC 节点相连 环路节点过多 利用 率下降 另一方面 环路上任一节点业务量增加需要扩容时 必然导致环路整体扩容 网络扩容成本较高 因此 独立组网模式是比较适应于在核心节点数量较少的小型城域 网内组建二级 PTN 网络 二是作为在 IP over WDM OTN 没有建设且短期内无法覆盖到 位的过渡组网方案 3 1 3 PTN 与 IP over WDM OTN 联合组网 汇聚层以下采用 PTN 组网 核心骨干层则充分利用 IP over WDM OTN 将上联业务 调度至 PTN 网络所属业务落地机房的模式称之为联合组网模式 该模式下 业务在汇 聚接入层完成收敛后 上联至核心机房设置 2 端大容量的交叉落地设备 并通过 GE 光 口 1 1 的 TRUNK 保护方式与 RNC 相连 其中 骨干节点 PTN 设备 通过 GE 光口仅 图 3 2 独立组网模式 14 与所属 RNC 节点的 PTN 交叉机连接 而不与其他 RNC 节点的 PTN 交叉机以及汇聚环 的骨干 PTN 设备发生关系 具体如图 3 3 所示 尽管独立组网模式中核心骨干层组建的 PTN 10GE 环路业务也可以通过波分平台承 载 但波分平台只作为链路的承载手段 而联合组网模式中 IP over WDM OTN 不仅 仅是一种承载手段 而且通过 IP over WDM OTN 对骨干节点上联的 GE 业务与所属交 叉落地设备之间进行调度 其上联 GE 通道的数量可以根据该 PTN 网络中实际接入的业 务总数按需配置 节省了网络投资 同时 由于骨干层 PTN 设备仅与所属 RNC 机房相 连 因此 联合组网模式非常适于有多个 RNC 机房的大型城域网 极大的简化了骨干 节点与核心节点之间的网络组建 从而避免了 PTN 独立组网模式中 某节点业务容量 升级引起的环路上所有节点设备必须升级的情况 节省了网络投资 当然 联合组网分 层的网络结构 前期的投资会因为 IP over WDM OTN 建设而比较高 联合组网模式适 用于网络规模较大的大型城域网 考虑到联合组网模式的诸多优势 除了在没有 IP over WDM OTN 或者短期内 IP over WDM OTN 无法覆盖至骨干汇聚点的地区 我们均建议 采用联合组网的方式进行城域 PTN 网络的建设 8 3 2 龙泉市 PTN 传输网络的设计 3 2 1 龙泉市城镇概况 龙泉位于浙江省西南部浙闽赣边境 为丽水市的一个县级市 东临云和 景宁 西 图 3 3 联合组网模式 15 接福建浦城 全市面积 3059 平方公里 人口 27 84 万 龙泉市辖 3 个街道 8 个镇 8 个乡 包括 1 个民族乡 龙渊街道 西街街道 剑池街道 八都镇 上垟镇 小梅镇 查田镇 屏南镇 安仁镇 锦溪镇 住龙镇 兰巨乡 石达石乡 宝溪乡 龙南乡 道 太乡 岩樟乡 城北乡 竹垟畲族乡 为浙江省面积第二大县级市 9 3 2 2 龙泉市传输网络建设策略 目前本地传输网的建设都是围绕当前的业务展开的 所建设的网络基本都是以提供 TDM 电路为主的 SDH 网络 其骨干层 汇聚层的容量均是以满足 GSM 业务需求为主 并适当预留部分容量 接入层基本围绕 GSM 基站的接入而展开建设 随着 3G 网络的建 设 大客户集团业务的大力发展 要求转变观念 把 建设本地传输网 的观念转变 为 建设多业务传送网 逐步从 SDH 过渡到 PTN 10 网络结构的合理性与安全性是传送网建设的重点之一 随着网络建设的逐步发展 在满足容量需求 接入需求的基础上 应逐步考虑优化网络结构 提高网络安全性 充分利用现有的管道纤芯线路资源 完善网络结构 以较快的速度 较小的代价建 设有自主产权的整体网络 把传输网络覆盖到业务所需地方 用高质量的网络覆盖使 中国移动的品牌继续提高 获得满意的市场占有率 传输网络的建设由于受到多种因素影响 往往不能一步到位 在不影响业务开展的 情况下宜采用 总体规划 分步实施 的方式 3 2 3 龙泉市传输网络建设原则 本地传送网的建设应首先充分满足 GSM 移动话音及增值业务需求 提高传送网络覆 盖面 在此基础上 应根据市场经营及业务发展的需求情况 为集团客户 企业 会 展中心 高档宾馆 写字楼 交易中心 智能小区等热点地区提供多种业务接入 PTN 网络的建设方式采用全新建的方式 汇聚层和接入层 即为 PTN 与 SDH MSTP 独立组 网的方式 因此将来会有两张传输网络 两张网络将长期共存 其中 SDH 传输网络主 要满足现有 2G 基站接入需求和少量其他 TDM 业务的接入建设需求 PTN 传输网络主要 满足 3G 基站接入需求 与 3G 基站共址的新建 2G 基站接入需求 高可靠性综合业务接 入需求 OLT 上联业务需求 城域 CMNET 上联汇聚业务需求等 随着城域 IP 化转型的加快 TDM 业务将逐步萎缩 谨慎进行城域传输网 SDH 网络 扩容建设 除满足 TD 三期基站建设需求和 GSM16 期 2G 基站建设需求外 原则上不再 预留 SDH 网络冗余带宽和设备冗余 槽位 端口 容量等 16 原则上要求每个传输节点机房的单套 SDH 传输汇聚 或骨干 设备带接入环数量 不超过 10 个 汇聚的接入点数量不超过 80 个 在满足上述要求的基础上 原则上不 新增加 SDH 传输汇聚设备 SDH 传输网接入层的建设在密集城区和光缆线路资源相对紧张的郊区宜采用 622M 的设备组网 原则上 622M 环上节点不超过 15 个 环网中总节点数 含支链节点 不 超过 25 个 其他偏远山区一般采用 155M 设备组网 原则上 155M 环上节点不超过 8 个 环网中总节点数 含支链节点 不超过 15 个 考虑到 TDM 业务的发展趋势 局部区域 在满足业务需求的情况下 可适当扩大环内节点数量 同时请谨慎进行 622M 环的升级 工作 原则上不升级 155M 环通路利用率小于 50 的环路 接入层完成全部标准基站 PDH 设备的替换工作 同时根据动力条件 位置空间等环 境因素 安排满足 SDH 设备安装条件的部分营业厅和边际站 PDH 设备的替换工作 城区不满足 TD 建设需求的微波接入基站 尽量采用各种方式 共享 自建 合建 置换 租用 改为光缆接入 对于暂时无法实施光缆接入的基站 可采用 FSO 接入 一般接入距离在 1 公里以内 或扩容 PDH 微波到 16 个 E1 传输节点机房原则上做到进出双路由 有条件的从机房 ODF 分开 没有条件的从局 前井分开 4 PTN 的部署与实施 4 1 PTN 设备的选型 当前 PTN 设备的主要厂商有华为 阿尔卡特 烽火通信等几家 本次设计使用的是 烽火通信的 CiTRANS660 CiTRANS640 与 CiTRANS620 CiTRANS 620 定位于本地传送网 的接入层 实现分组 TDM 业务的接入 CiTRANS 660 设备定位于本地传送网中的骨干 汇聚层 实现分组业务的汇聚 并向骨干网传送 CiTRANS 640 设备定位在二者之间 可作为小型汇聚节点也可以作为大型接入节点 4 1 1 烽火通信 PTN 设备应用场景 PTN 应用于运营商的全业务接入中 在城域网和本地网中与 MSTP 11 长期共存 并 在部分节点上实现业务的互联互通 如图 4 1 所示 17 4 1 2 CiTRANS 660 技术说明 CiTRANS 660 是一款基于 MPLS TP 技术并可兼容 PBB TE 技术的多业务光传送平台 它以分组交换为内核 交叉容量大小为 160G 320G 接入 10GE GE FE 等数据业务 并 采用 PWE3 Pseudo Wire Emulation Edge to Edge 技术实现 TDM 等业务的接入 实现 多业务 多速率的传送 辅以完善的 OAM 和齐全的 QOS 机制 它将以太网的灵活性与传 送网的高可靠性 安全性有机地结合起来 实现电信级业务传送 一 CiTRANS 660 机械机构如图 4 2 所示 图 4 1 PTN 应用场景 18 CiTRANS 660 功能子框 923mm H 496mm W 248mm D 前面板出线 适用 300 mm 深机柜 子框结构分上下两框 各有 16 个机盘槽位 上框为电源端子板和低速接口 盘槽位区 下框为网元管理盘 信令控制盘 交叉时钟盘和高速接口盘槽位区 上下两 框中间设有 3 个独立的大功率智能风扇 可根据设置的温度界限采用不同的转速 子框 底部为分纤单元和防尘过滤网 二 CiTRANS 660 接口盘类型及接入能力 CiTRANS 660 主要由下面几种类型的机盘组成 电源及辅助端子板 业务盘 时钟 交叉盘 网管管理盘 业务盘按照接入的速率分为 E1 接口盘 STM 1 接口盘 STM 4 接口盘 STM 16 接口盘 FE 接口盘 GE 接口盘 10GE 接口盘 如表 4 1 所示 图 4 2 CiTRANS 660 外观 19 表 4 1 CiTRANS 660 业务盘接口表 接口类型单板接口密度整机接入最大数量 E116 32224 STM 12 456 STM 4456 STM 1616 FE12312 GE2 10148 10GE2 430 三 CiTRANS 660 功能特性 160Gbps 320Gbps 分组交叉容量 最高速率 10GE 实现全端口 全业务间无