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分组传送网技术发展回顾和展望

时间:2012-09-12 09:24:40
通信业务和网络的IP化正如人们很早就预测的一样加速进行,随着业务的IP化,传统的以TDMWDM为基础的传送网在巨大的挑战中不断演进,以MSTP为主流技术的无线回传网成为了传送网向分组化演进的第一站。随后在业务IP化的不断驱动下,出现了以PTNIP RAN为代表的分组传送网。
 
一、   无线回传业务IP化
移动通信经过了几十年的发展,技术创新不断出现,从最初提供昂贵的语音通信到当今让用户享受廉价的语音通话和高速的因特网接入,不仅仅丰富了人们的生活,也催生了移动互联网这个新兴的产业。
无线回传网承担了将基站和无线核心网设备之间的通信任务。在3G技术普及以前,无线回传网的业务主要以2M为主,其速率恒定,带宽较低,动态性较弱。传统的SDH传输网能够很好的承担起业务承载的任务。
而从3G技术大规模应用开始,无线回传网的业务发生了很大的变化,也给传统的基站回传网带来了巨大的挑战。
传统的基站以2M接口为主,而从3G开始基站接口开始出现IP化的趋势,一些新部署的3G基站开始提供以太网接口,部分早期的3G基站也在逐步进行IP化改造。
另外,由于用户上网产生的数据业务所占的比重越来越高,呈现了业务突发性强的特点。
随着3G建设的大规模开展,单用户的数据接入速率从几十K到几M再到几十M,这导致了数据业务所占的比重进一步增高。而部分运营商已经开始着手准备建设4G LTE,将把用户接入速率推到接近100M。而无线回传网也从传统的语音网络演进到语音和数据混传的网络,再演进到数据网络。
MSTP能够承载IP化以太网业务,但其将以太网信号封装在SDH虚容器中进行传送,本质上仍是刚性管道,不能随业务的需要动态调整网络带宽,网络利用率极低,并非解决问题的根本之道。如果以MSTP为基础建设无线回传网,由于其带宽利用率极低,运营商势必无法承受如此高昂的网络成本,因此分组传送网应运而生。
二、   PTN——传送网分组化的第一步
由于业务IP化的驱动,传送网的分组化很早就进入业界的视野。最初,为了应对业务IP化,以SDH为主要技术体制的传送网衍生出了MSTP的新型设备形态。在最初IP化业务未占主导地位的时期,MSTP很好地承担了TDM业务和IP业务混合承载的任务,并且成为了城域传送网的统治技术。
但随着移动互联网的兴起,无线回传网从语音业务网络向数据业务网转型,传统的MSTP带宽利用率低,已无力承担无线回传的重任,无线回传网分组化的要求已成为必然。
IP业务的承载是传统的路由器的强项,其基于IP地址/MPLS标签进行业务转发,具备有统计复用特性的弹性管道,适合突发性强的IP化业务承载,已成为因特网的主要承载设备。但是传统路由器网络是面向无连接的网络,主要以尽力而为的方式进行转发。由于缺乏电路和连接的概念,其业务路径具有不可预测性,保护恢复性能弱,运维习惯与传送网的区别很大,同时不具备无线回传网必须的精确时间同步功能。而传统的传送网业务配置简单,保护功能强大,缺乏弹性管道的特性。因此,在传送网向分组化的道路上,传送网和路由器的结合成为了必然的选择。
在具体的设备形态上,首先进入人们视野的是PTNPTN在传送网的基础上引入了路由器的MPLS交换,保持了原有的面向连接的业务配置、保护恢复等特性,成为了传送网分组化的第一个里程碑。简单的说,PTN=传送网运维+MPLS业务承载。PTN仅仅从IP/MPLS路由器继承了业务分组化承载方式,抛弃了其一系列复杂的IP特性。
中国移动在国内三大运营商中移动用户数量最多、3G部署规模最大,因此无线回传网分组化的压力最大。中国移动是PTN技术的主要倡导和推动者,也是PTN网络部署的先行者,目前在现网中已有30万端的部署,非常好地证明了PTN技术的成熟性。烽火通信作为业内领先的PTN设备制造商,承建了中国移动大量的本地网项目,在移动3G网络建设中起到了积极的作用。
三、   IP RAN——更灵活动态的分组传送网
PTN在中国移动的大规模部署很好地证明了其技术成熟性,但是另一种新的设备形态——IP RAN却逐渐进入人们的视野。
PTN开始在网络中大规模部署后,城域网的要求也在发生变化。其一是4G LTE承载要求开始对无线回传网提出了三层VPN功能的要求,其二是运营商希望建设以无线回传为基础的全业务承载网络。这些新的要求都对以PTN为主的分组传送网提出了挑战。为了应对这些挑战,分组传送网必须向具有三层功能、灵活控制业务的方向演进。
如果说PTN是以传送网为基础向分组化传送网演进,IP RAN则是以路由器为基础向分组化传送网演进。IP RAN保留了路由器的绝大部分特性,但又从传统的传送网引入了精准时间同步、传送网的电路管理等特性。其直接面向三层功能和业务灵活控制需求强烈的全业务承载。
中国电信具有国内规模最大的路由器网络,网络资源丰富,同时其无线回传网短时间内没有面临巨大的压力,因此其放缓了分组传送网的部署,希望通过部署IP RAN构建基于分组的端到端承载方案,其已与2011年开始了IP RAN的试商用。
中国联通面临3G扩容的巨大压力,在技术选型上显得更为务实,其搁置了PTNIP RAN的选型争议,构建了自己的3G回传+全业务承载网络模型,提出了UTN的概念,仅以功能和性能而不是设备形态来选择设备。中国联通已于2012年第1季度组织完成了分组传送设备的集采测试,测试结果显示,无论是端到端IP RAN还是IP RAN+PTN的方案,均可以满足中国联通的要求。烽火通信积极参与了此次测试,测试成绩良好,已经具备了助力联通进行大规模分组传送网建设的产品基础。
四、   分组传送网展望
未来的分组传送网短期内仍以城域应用为主,其承载的业务主要是无线回传业务,兼顾大客户专线,并会逐步引入IP TV等业务,逐渐实现全业务承载。
在具体的设备形态上,短期之内运营商将综合考虑业务承载需求、建网成本、功耗等综合因素,并结合具体设备提供商提供的结合方案,选择PTNIP RANPTN+IP RAN的方式进行网络部署。
随着4G LTE的逐步部署和全业务承载商业模式和建网思路的逐步清晰,分组传送网的功能、性能要求将逐渐明确下来,PTNIP RAN两种设备形态将出现逐渐融合的趋势。PTN将会向更动态、更灵活、对三层功能支持更完善的方向演进,而IP RAN则会向更维护更友好便捷、更绿色、更低成本发展,两者的在具体功能的实现方式上仍将存在不同,但在功能和运维方式上的差异将会越来越小。
烽火通信具备PTNIP RAN两套分组传送网解决方案,并且可以支持PTNIP RAN任意组合的建设模式,满足各种应用场景对业务承载、运行维护、建设成本、功耗等的不同要求。


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