PTN技术在全球运营网中的典型应用案例分析

雷晓东

（陕西通信规划设计研究院有限公司 西安710065）

1 背景

随着网络融合与网络IP化的不断发展，SDH等传统“刚”性传输技术标准不再适合实际需求。运营商需要重新考虑网络的部署与优化。传送网作为电信运营网络的基础支撑网络，在过去以SDH设备为核心的近10年里，几乎覆盖了电信网的骨干核心层、汇聚层、接入层等设备层次。随着3G网络的部署和IMS业务应用的增加，高带宽和大颗粒承载成为传送网必须拥有的能力。分组传送网（PTN）恰恰可以融合传统SDH安全性与IP网络高带宽的双重优势。作为新一代分组传送的代表技术，PTN在提高数据业务传送效率、简化数据业务网络架构方面有突出优势。

2 全球运营商对PTN的探索及其发展里程碑

随着网络中IP/以太网业务量的快速增加以及基于以太网技术的新型解决方案的不断出现，电信级以太网多业务平台在城域网中的应用将会越来越多，最终将有可能成为主要的技术承载平台，而发展到2009年年底核心的发展方向已经明确，那就是以PTN技术为核心构建未来的全业务高性能承载和移动接入回传网络。

PTN主要用于城域接入、汇聚、城域核心和骨干网络中，是建立端到端面向连接的传送技术，近几年全球运营商对PTN进行了积极探索，其重大的里程碑事件如图1所示。

3 PTN技术全球典型应用案例

3.1 Vodafone的BEP计划

Vodafone是全球最大的移动运营商之一，在25个国家有子网，其合作伙伴更是遍布36个国家，足迹遍布五大洲。虽然Vodafone在欧洲3G牌照上占有先机，但由于3G的话音业务无法给客户带来与2G差异化的体验，因此移动宽带和其带来的增值业务就成为Vodafone商业模式中的关键一环。移动宽带是Vodafone的重点发展战略。为了发展移动宽带，移动网络全IP转型势在必行。

当Vodafone的核心网IP化改造完成之后，Vodafone最终还是面临回传网络的瓶颈问题，现有的回传网络无法应对移动宽带业务的迅速发展。与传统的移动运营商一样，Vodafone的大部分回传网依赖于TDM技术，网络由大量的PDH设备、交叉复用设备、SDH组成，只有少数地方有条件部署昂贵的路由器解决IP业务的回传问题。Vodafon传统的基于自建和租用PDH/SDH的移动回传方案如图2所示。

据预测，未来两年欧洲移动数据业务的增长速度在300%以上。虽然HSDPA已经在欧洲大范围部署，但受制于回传网络的带宽限制，运营商无法开通高速增值业务。以ARPU值最高的西班牙子网和德国子网为例，其3G基站的接入速率只有4～6个E1。若继续沿用传统技术对回传网络进行扩容，Vodafone将面临技术和资金的双重压力。

与欧洲的很多移动运营商一样，Vodafone的大部分子网都没有自己的网络资源，尤其是移动回传网络和接入网，而这一部分的网络规模占整个网络站点数量的95%以上。除了自建的微波链路以外，Vodafone所需用的带宽大部分靠租用线路。以Vodafone西班牙为例，租用的线路占接入网50%以上，而2 Mbit/s的每月租金为400～1 200美元（根据不同的SLA），减少昂贵的租金成为Vodafone开源节流的关键。

从长远考虑，LTE对传统移动网络架构的冲击也是Vodafone必须要面对的问题。在LTE时代，eNode B大 带宽、X2接口、更密集的基站分布都是前所未有的挑战，BEP设备也必须具备平滑支持LTE的能力。

如何突破移动回传瓶颈，建立面向未来的移动回传网络？经过周密考虑，2007年2月，Vodafone发布了BEP标书，第一次向业界系统地阐述了Vodafone的移动回传网络面向未来发展的转型战略，这是Vodafone历时两年的研究成果。

Vodafone将回传的转型和演进作为网络层面的一个重要战略来考虑，并制订了Vodafone Global BEP（backhual evolution program）计划，这是一个较长期的分步骤的计划。Vodafone Global BEP发展计划的第一步是采用完全新建一张IP RAN来发展3G IP业务的策略，同时重点考虑这张IP承载网的承载质量，对电信业务的支持能力以及对移动网络特殊需求的适配性。第二步是将基于BEP1.0的IP RAN网络，向城域综合承载FMC进行扩展,在同一个网络平台上，通过多播等宽带业务承载技术和WDM等带宽扩展技术的引入，将IPTV/HSI/VPN等固网宽带业务纳入，进行综合承载，最终实现向FMC的演进。Vodafone在BEP计划中规划的IP/MPLS统一承载方案如图3所示。

3.2 爱尔兰、西班牙Vodafone的PTN应用

Vodafone受HSPA网络部署和无线数据卡业务迅速开展驱动的带宽增长影响，于2006年年中启动IP基站接入传送网BEP1.0计划，期望通过IP基站接入传送网自建，降低SDH电路租用费用，提升3G网络竞争力。

2007年第3季度在对华为、Cisco、AL、Nortel、Ericsson、Tellabs进行评估之后，选择Tellabs和华为作为PTN短名单厂商。2008年3月第一批西班牙和爱尔兰两个子网完成选型，西班牙子网选择华为PTN系列（网络结构如图4所示），爱尔兰子网选择Tellabs 8600系列（网络结构如图5所示），其主要目的就是用以太网链路代替PDH电路，从而降低电路租金。

西班牙Vodafone是西班牙第二大移动运营商，用户1 600万户（3G用户600万），在西班牙全国6个区域通过租用Telefonica的SDH电路和部分自建微波系统实现基站接入。对IP基站接入传送网的需求比较迫切。

2008年3月份，西班牙Vodafone确定华为作为唯一供应商后，和华为共同成立网络规划小组，进行网络技术、业务结构高层设计和拓扑、配置结构底层设计，2008年5月底开始签订正式的合同和进行部署。PTN总规模约6 000台，覆盖约5 500个3G基站。

沃达丰应用PTN的管道化传送设计，为基站和基站控制器之间提供端到端的双向管道传送，为IMA、TDM E1、以太接口提供基于MPLS和PWE3技术的统一承载。管道中按照业务类型提供8条细管道，分别是TDM CES仿真、ATM CS域、ATM PS域、ATM HSxPA域、以太CS域、以太PS域、以太HSxPA域。

3.3 法国电信（FT）/Orange Magic项目

Orange集团从2006年开始IP基站接入传送网的研究，由于FT在大部分子网拥有一定规模的宽带城域网，Orange期望通过利用宽带城域网，增加部分网关设备实现IP基站接入传送网，如图6所示。

3.4 英国电信（BT）MEAS项目

英国沃达丰、Orange、O2、T-Mobile等运营商均没有自建基站接入传输网络，通过租用BT的SDH电路实现基站接入，英国移动宽带市场比较活跃，随着无线数据卡的快速发行，各移动运营商在SDH电路租费上的问题都给BT施加了压力。BT为保持自己在英国的带宽批发地位，下决心自建传输网，于2008年中决定在BT21CN的下一代宽带网络上，通过在RNC和Node B侧增加PTN网关的方式，将4个移动运营商超过25 000个基站实现在IP接入。BT使用IP/MPLS向O2、VF、MBNL出租带宽的网 络 示意如图7所示。

3.5 俄罗斯Megafon的渐进式PTN演进

Megafon是俄罗斯第三大移动运营商，GSM用户3900万户，拥有自建的光缆和SDH网络，末端部分基站采用微波接入。

2008年3月份，俄罗斯3个移动运营商MTS、Vimplecom、Megafon获得3G牌照，由于直接部署HSPA，整体带宽需求增加5～10倍，现有SDH网络无法直接通过扩容方案解决，三大移动运营商纷纷启动对IP基站接入传送网的研讨和规划。Megafon作为俄罗斯发展最快的移动运营商，在IP基站接入传送网上启动较早，2007年11月就对Cisco、Tellabs、阿朗和华为的相关设备进行了多轮评估。

Megafon认识到在汇聚层IP统计复用的要求更加急迫，选择了接入层SDH保留、汇聚层PTN 10GE组网的方案。在范围上，确定最富裕的西北区（圣彼得堡）、中央区（莫斯科）和西南区（伏尔加）首先开始部署。圣彼得堡的设备已经稳定运行。

3.6 意大利电信的PTN应用方案

意大利电信移动（TIM）和意大利电信固网（TI）在2005年8月进行了融合，以降低运营成本。意大利电信移动在移动方面收入很丰厚，在意大利有2 600万用户，是意大利第一大移动运营商。其3G网络设备的供应商主要有Siemens(NSN)、Nokia(NSN)、Ericsson。意大利电信是前意大利TELCO，原先在全国范围内采用Metro Ethernet(Cisco提供设备)。

RAN传输项目的目标是：意大利电信移动通过意大利电信固网进行传输，以便控制移动网络带宽成长相关的CAPEX。意大利电信固网和移动公司合并触发了传输优化的项目，固网公司推动项目需求，想在Metro Ethernet上传送RAN，可实现以太网上单一、融合的传输网络。意大利电信的IP RAN方案如图8所示。

规划的方案是8630在hub位置，8840在RNC位置，8840提供固网业务，避免没有前途的ATM投资。建立一个全业务的单一网络平台，具备平滑过渡到R5的能力，通过8630接入住宅ADSL业务。3G和DSLAM流量采用不同的VLAN进行承载，保护机制基于RSVP，对时延进行测试，与NSN和爱立信进行了互通测试。

整个方案的同步信息发布基于SDH，这主要是考虑SDH传输和2G站点共站，不但可用并且是可靠的解决方案。该方案的优势有：使以太网作为3G业务的传送成为可能，通过将所有的网络融合到一个单一的网络平台，减少了运营成本；为3G网络提供了运营商等级的差分化QoS机制；点到点的弹性克服了以太网保护方面的缺陷；在RNC和hub站点同时具备了支持移动和固网业务的能力；支持E1 IMA，可以支持分布式的网络模型；降低了hub设备的进入门槛。

3.7 DU使用PTN从移动运营商向全业务转型

DU是Emirates Integrated Telecommunications Company(EITC)的注册品牌，其资本构成为Government(50%)、Mubadala Development Company(25%)、Emirates Integrated Telecomunications Company(25%)。同时为住宅和商业客户服务，其中固网使用Tellabs 8100设备和Tellabs 8000网管系统，可提供TV、高速互联网和话音服务，其3G网络是全新的移动网络，定位2G用于漫游，3G用于HSDPA。

其网络结构如图9所示，RNC/BSC聚合，RNC侧只需要非信道化接口，节省了RNC物理接口；通过统一的平台为RNC/BSC/MSC站点间提供连接。

hub聚合是在ATM层聚合，2G TDM通过同样的平台进行传输。Overbooking on STM-1 links，80×E1×VC-4 with MPLS，更加有效地利用资源，终结IMA，RNC站点不再支持IMA。

该方案的优势：将ch.STM-1接口变为STM-1 ATM接口，节省了RNC成本，最少化从hub到RNC/BSC的无线链路——80×E1，其中60条E1用于3G，20条E1用于2G BTS；1×STM-1足够。HSDPA可用同一个平台进行传送，2G和3G流量通用回传。Tellabs 8600网络可以容纳更多的增值业务和移动核心网的连接，具有无可匹敌的扩展性、面向未来的平台，具备了Ethernet和IP路由能力。

3.8 Swisscom Mobile的PTN应用方案

Swisscom Mobile是瑞士最大的移动运营商，UMTS网络覆盖了瑞士差不多90%的人口，同时也是瑞士第一个推出HSDPA的运营商。2007年初HSDPA覆盖了40%人口，而且一直在增长。移动设备提供商为爱立信。

瑞士移动的IP RAN应用方案如图10所示，自有传输设备，站点间的线路租用Swisscom fixed，同时租用传统的E1和以太网专线。需要为HSDPA推出后增加的数据流量进行传送网络优化。由于高昂的租金使得每比特收益低，带来了更多的成本压力，而且商业用户考虑的关键问题是HSDPA over Ethernet或IP业务(Phase 1：current deployment)。

考虑到以太网迅速成为“最后一公里”的替代技术，以太网和IP提供了更灵活的带宽分配方式，设备和带宽方面都提供了高比特率和低价格的优势，而且目前的Ethernet和IP业务都还不能满足移动话音业务的需要，因此Swisscom倾向于商用独立的基础网承载话音和视频。

现网的8100和6300设备供客户使用，采用Tellabs 8000网管系统。为话音流量进行网络优化，以便2G和3G话音共用现有的TDM基础网；为数据流量进行网络优化，让HSDPA数据流量直接通过以太网承载。Ericsson Node B处理UMTS话音和HSDPA流量，分流到不同的VC，聚合设备将话音和数据流量分流。

该方案的优势：现网支持NMS，8620已经在网使用，性能已经验证；6/16端口8605的许可证模式，降低了网络进入门槛；对Tellabs和Miracom(Swiss partner of Tellabs)的信任；SLA和具有吸引力的保障协议；具有竞争力的商务条件。

3.9 澳大利亚Telstra的PTN计划

Telstra是澳大利亚最大的电讯公司，是澳大利亚联邦拥有的唯一国有企业。1997年10月澳大利亚政府开始通过向机构投资者和个人投资者出售49.9%的股权，对该公司实行部分私有化，政府仍持有50.1%的股份。

澳大利亚电讯是世界上盈利情况最好的电信公司之一，是澳大利亚领先的全业务电讯运营商，业务横跨有线通信、ADSL、HFC、卫星、CDMA和GSM数字移动网络等，并且是澳大利亚领先的ISP。它的市场资本在世界电信业排名第11，在世界最大公司排名榜上，名列第49位，是澳大利亚、新西兰和纽约股市的上市公司。

澳大利亚电讯启动IP RAN计划的最大推动力就是想用一个统一承载网络同时为移动和固定网络服务，其IP RAN方案如图12所示。

3.10 香港数码通（Smartone）的IP RAN计划

香港移动话音市场竞争激烈，2005年以来各移动运营商纷纷开发无线网卡移动宽带业务，由于香港数码通属于纯移动运营商，在香港除移动设备外没有任何基站接入光纤资源，因此所有基站接入全部通过租用PCCW（电信盈科）和HGC（和记电信）的SDH电路实现，香港2 Mbit/s电路租用费超过2 200港元/月，移动宽带开展之后租用费用上升迅速，对盈利状况产生影响。同时，香港Ethernet专线的费用较低，资费约1 200港元/8 Mbit/s，如果采用Ethernet专线，数码通每年的基站接入传送租费将大大下降。

为完成基站接入传送从SDH租用向Ethernet租用的转换，香港数码通启动移动IP基站接入传送网项目，在租用Ethernet的两端，通过PTN设备完成基站（Node B）和基站控制器（RNC）的业务传送，如图12所示。同时由于香港的机房租用困难，末端基站无法重新安装GPS时钟天线，在该网络中，要求PTN能够通过IP分组的方式穿透租用网络传送时钟信号。该项目涉及约2 000个基站，2008年3月，在评估Cisco、AL和华为之后，数码通选择华为PTN作为唯一的移动IP基站接入网络供应商，并共同研究ACR（自适应时钟恢复）的可行性和保证精度。

另外，斯里兰卡Mobitel也因为相类似的原因启动移动IP基站接入传送网建设。

3.11 Verizon的PTN应用案例

最主要的原因是Verizon(MCI)CPA融合情况下的分组接入需求推动，其中MCI提供多种流行的数据业务：Frame-Relay、IP-VPN、ATM、Dedicated-Internet、Ethernet等。每种接入设备都使用不同的客户接口，使用不同的接入设备和技术：Leased T1’s、Leased DS3’s、Leased OCx facilities、On-net Sonet rings等；CSU/DSU’s、FRADS、ATM switches、Ethernet switches等。

CPA的动机是将所有的接入手段融合到Verizon的商业服务网络，因此可以考虑使用Ethernet/EoS作为接入技术，或使用MPLS伪线作为所有业务的隧道承载。最大的优势就是减少了多个CO & CPE平台、多个租用设施，业务变化不需要改变接入网的物理结构。Verizon(MCI)CPA网络如图13所示。

4 PTN发展趋势

从全球运营网中的典型应用案例可以看出，PTN已经成为发展的热点。移动网的IP化成为重要的发展趋势，对于网络和容量将有更高的要求。由于PTN市场规模直接与移动通信接入基站的数量正相关，即运营商的基站部署规模直接决定了PTN的设备需求规模。IP化分组传送在基站传送市场中的比重如图14所示。

移动运营商的业务将逐渐由以传统话音业务为主转向以数据业务为主。3G网络大大拓展了用户通信方式，为用户提供了更丰富的业务选择。移动运营商2G/3G网络的IP化趋势也驱动着无线回传网络向分组化的方向发展演进，所提供的主导业务也从TDM电路业务向运营级以太网业务方向演进。

传统的传送网主要承载2G的TDM业务需求，采用SDH/MSTP组网可以很好地满足业务需求。随着全业务和3G业务的开展，传统的城域传送网承载的主要内容发生变化，带宽由4～10 Mbit/s激增为40～100 Mbit/s，颗粒由E1转变为E1和FE，业务QoS要求多样化等，导致现有的SDH/MSTP网络已经无法满足业务的需求。

值得关注的是，由于移动回传网络建设的巨大需求，分组传送技术将会是增长最为迅速的。不仅是网络建设的需要，运营商采取的运营和业务策略也让PTN设备成为近几年的热点。