PTN在城域傳送網(wǎng)中的引入策略
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PTN技術(shù)的運(yùn)維機(jī)制
城域網(wǎng)環(huán)境下存在3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和大客戶接入業(yè)務(wù)。商業(yè)區(qū)域?qū)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求不同，會(huì)產(chǎn)生3G基站密集覆蓋問題，3G基站數(shù)量約為2G基站的2倍。3G建設(shè)初期，80%的3G基站可以和2G基站共站點(diǎn)，3G承載網(wǎng)絡(luò)兼容2G業(yè)務(wù)承載的同時(shí)，在維護(hù)體制、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)上應(yīng)該滿足兼容MSTP和PTN兩種設(shè)備形態(tài)的機(jī)制。因此在引入PTN技術(shù)后，運(yùn)維系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜、靈活的多業(yè)務(wù)形態(tài)的配置和監(jiān)管。
傳統(tǒng)的SDH/MSTP技術(shù)，通過處理各種開銷字節(jié)，在其幀結(jié)構(gòu)的固定位置提供J0/J1、B1/B2/B3、C1/C2和TCM等開銷的處理和傳遞，完成日常網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的分析、預(yù)測、規(guī)劃和配置，并能對網(wǎng)絡(luò)及其業(yè)務(wù)進(jìn)行測試和故障管理?；贛PLS-TP的PTN技術(shù)利用了MPLS/PW偽線技術(shù)進(jìn)行多業(yè)務(wù)傳送，進(jìn)行PW多業(yè)務(wù)傳送、TDM業(yè)務(wù)仿真，吸收分組交換對突發(fā)業(yè)務(wù)高效的統(tǒng)計(jì)復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)，通過完善的OAM處理機(jī)制，不僅可以預(yù)防網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生，而且還能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的快速診斷和定位。
PTN設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)層支持3層OAM結(jié)構(gòu)，包括PWOAM、LSPOAM和段層OAM，同時(shí)支持業(yè)務(wù)OAM和鏈路OAM，各層的OAM操作方式可分為主動(dòng)（Proactive）——周期性報(bào)告鏈路狀態(tài)、性能和差錯(cuò)，以及按需（On-demand）——按需人工操作報(bào)告鏈路狀態(tài)、性能和差錯(cuò)。通過分層架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)類似SDH網(wǎng)絡(luò)中復(fù)用段、再生段和通道段的故障隔離。
PTN的OAM機(jī)制主要包括告警檢測機(jī)制和性能檢測機(jī)制。告警性能檢測包括連續(xù)性檢測和連通性檢測，用于宿端維護(hù)端點(diǎn)檢測兩個(gè)維護(hù)端點(diǎn)間的連續(xù)性丟失（LOC）故障，以及誤合并、誤連等連通性故障告警顯示；告警抑制，用于服務(wù)層檢測到故障后，實(shí)現(xiàn)對客戶層的告警進(jìn)行壓制，避免大量冗余告警；遠(yuǎn)端故障指示，用于將維護(hù)端點(diǎn)檢測到故障這一信息通告給對端維護(hù)端點(diǎn)，類似于原有SDH的BDI/RDI告警；環(huán)回檢測，用于驗(yàn)證維護(hù)端點(diǎn)與維護(hù)中間點(diǎn)或?qū)Χ司S護(hù)端點(diǎn)間的雙向連通性，以檢測節(jié)點(diǎn)間及節(jié)點(diǎn)內(nèi)部故障，進(jìn)行故障定位，這項(xiàng)功能類似于原有SDH的環(huán)回功能，在判定故障點(diǎn)方面非常有效，而且可用于業(yè)務(wù)開通前的長期性能測試；鎖定指示，用于因管理維護(hù)目的而中斷業(yè)務(wù)后，將該信息通告宿端維護(hù)端點(diǎn)，并上插客戶層，進(jìn)行告警壓制，避免引起不必要的冗余告警。
性能檢測機(jī)制包括支持LSP/PW實(shí)時(shí)丟包率檢測功能和時(shí)延檢測功能，并且保證一定的精度，包括丟包測量，實(shí)現(xiàn)近端或遠(yuǎn)端丟包測量；雙向時(shí)延測量，實(shí)現(xiàn)單端或雙端延時(shí)及抖動(dòng)測量。
PTN設(shè)備的OAM引擎通過硬件實(shí)現(xiàn)，高速可靠，可避免軟件實(shí)現(xiàn)過程中因處理OAM數(shù)量增加而導(dǎo)致的性能下降。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)最快3.3msOAM協(xié)議報(bào)文插入，3個(gè)協(xié)議報(bào)文周期完成故障檢測，10ms內(nèi)完成連續(xù)性檢測，保證50ms內(nèi)完成倒換全過程。
PTN技術(shù)的保護(hù)機(jī)制
由于PTN設(shè)備承載移動(dòng)核心業(yè)務(wù)——基站業(yè)務(wù)，以及大客戶接入業(yè)務(wù)，PTN設(shè)備及組網(wǎng)的可靠性尤為重要。PTN設(shè)備分為設(shè)備級保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)級保護(hù)，設(shè)備級保護(hù)包括了主控和通信處理單元、交叉和時(shí)鐘處理單元的1+1保護(hù)、TPS保護(hù)（支路接口保護(hù)）、電源的1+1保護(hù)以及風(fēng)扇的保護(hù)，能夠提高設(shè)備自身的生存性，同時(shí)還具有完善的網(wǎng)絡(luò)級保護(hù)恢復(fù)能力。
網(wǎng)絡(luò)級保護(hù)包括基于MPLS-TP的線性保護(hù)（1+1和1∶1保護(hù)），以及環(huán)網(wǎng)保護(hù)（Wrapping和Steering保護(hù)）、以太網(wǎng)LAG保護(hù)等等。
基于MPLS隧道的線性1+1和1∶1保護(hù)，1+1保護(hù)模式下業(yè)務(wù)雙發(fā)選收，1∶1保護(hù)模式下業(yè)務(wù)單發(fā)單收。環(huán)網(wǎng)保護(hù)中，Wrapping方式是基于故障相鄰節(jié)點(diǎn)的環(huán)回保護(hù)倒換，Steering方式是基于業(yè)務(wù)端到端的保護(hù)倒換，同時(shí)環(huán)網(wǎng)保護(hù)應(yīng)支持單環(huán)保護(hù)、環(huán)相交、環(huán)相切保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)對節(jié)點(diǎn)和鏈路的單點(diǎn)或多點(diǎn)故障的保護(hù)。
LAG（LinkAggregationGroup）——鏈路聚合組協(xié)議，是指將—組相同速率的物理以太網(wǎng)接口捆綁在一起作為一個(gè)邏輯接口（鏈路聚合組）來增加帶寬，并提供鏈路保護(hù)的一種方法。鏈路聚合的優(yōu)勢在于增加鏈路帶寬，提高鏈路可靠性，當(dāng)一條鏈路失效時(shí)，其他鏈路將重新對業(yè)務(wù)進(jìn)行分擔(dān)，此外還可實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)，流量分擔(dān)到聚合組的各條鏈路上。具體實(shí)現(xiàn)如圖1所示。
以太網(wǎng)LAG保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)端口的負(fù)載分擔(dān)和非負(fù)載分擔(dān)。在負(fù)載分擔(dān)模式下，設(shè)置鏈路聚合組后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)將邏輯端口上的流量負(fù)載分擔(dān)到組中的多個(gè)物理端口上。當(dāng)其中一個(gè)物理端口發(fā)生故障時(shí)，故障端口上的流量會(huì)自動(dòng)分擔(dān)到其他物理端口上。當(dāng)故障恢復(fù)后，流量會(huì)重新分配，保證流量在匯聚的各端口之間的負(fù)載分擔(dān)。
在非負(fù)載分擔(dān)模式下，則聚合組只有一條成員鏈路有流量存在，其它鏈路則處于備份狀態(tài)。這實(shí)際上提供了一種“熱備份”的機(jī)制，因?yàn)楫?dāng)聚合中的活動(dòng)鏈路失效時(shí)，系統(tǒng)將從聚合組中處于備份狀態(tài)的鏈路中選出一條作為活動(dòng)鏈路，以屏蔽鏈路失效。
通過硬件方式實(shí)現(xiàn)的OAM引擎，保證了各種保護(hù)方式的業(yè)務(wù)中斷時(shí)間不大于50ms。保護(hù)倒換后，高優(yōu)先級業(yè)務(wù)（如信令、同步報(bào)文、話音等）的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量（誤碼/丟包率、時(shí)延、抖動(dòng)等）均不會(huì)降低。
引入PTN技術(shù)對于功耗的降低
在全球能源、資源日益短缺，環(huán)境壓力愈來愈大的形勢下，環(huán)境問題已成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要因素，綠色通信理念由此而生。中國移動(dòng)大力倡導(dǎo)、實(shí)施節(jié)能減排工作，旨在將整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)鏈對環(huán)境產(chǎn)生的副作用降低到最小，最大程度地發(fā)揮資源優(yōu)化配置及利用。
通信產(chǎn)品降低能耗的方法主要有以下幾個(gè)方面：第一是新技術(shù)的應(yīng)用，改變以往網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少基站接入設(shè)備的數(shù)量，對減少運(yùn)營商投資和節(jié)約資源將是一個(gè)巨大的推動(dòng)；第二是改進(jìn)設(shè)備工藝，降低芯片和光電子器件的功耗。
1.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化
PTN設(shè)備與SDH和MSTP設(shè)備有較多的不同，PTN設(shè)備主要是基于分組交換的傳送設(shè)備，最大的特點(diǎn)就是帶寬的統(tǒng)計(jì)復(fù)用能力，不同于MSTP設(shè)備的剛性傳送管道，即在相同的交換容量下PTN設(shè)備能帶的用戶數(shù)量或用戶帶寬要比MSTP設(shè)備多。
PTN技術(shù)引入LAG，將多個(gè)以太網(wǎng)端口聚合到一起，當(dāng)作一個(gè)端口來處理，一方面可以保證鏈路可靠性，另外一方面可以提供更高的帶寬。以一個(gè)線路速率為622Mbit/s的MSTP接入環(huán)為例，接入5個(gè)基站節(jié)點(diǎn)，單節(jié)點(diǎn)的接入能力為100Mbit/s，而一個(gè)線路速率為GE的PTN接入網(wǎng)，利用統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，單節(jié)點(diǎn)的接入能力可以達(dá)到200Mbit/s。在未來承載IP化3G基站和LTE基站時(shí)，基站主要承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)呈突發(fā)特性，MSTP采用剛性管道傳輸，擴(kuò)容能力較弱，在有限的匯聚能力下，需要增加板卡和設(shè)備的數(shù)量；PTN設(shè)備可利用統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，實(shí)現(xiàn)高效率傳送，在小范圍增加板卡數(shù)量、不增加設(shè)備數(shù)量的前提下，可以滿足IP化基站的帶寬需求。
2.設(shè)備工藝改進(jìn)
PTN設(shè)備硬件設(shè)計(jì)階段盡可能選用低功耗器件，與以往SDH/MSTP設(shè)備設(shè)計(jì)理念不同，PTN設(shè)備盡可能多的采用插板型、可插拔光模塊的結(jié)構(gòu)。PTN設(shè)備的主要耗能部件為：核心交叉芯片、MPLS-TP核心處理芯片，占總功耗的70%；其次為電源模塊，其綜合轉(zhuǎn)換效率為85%左右，實(shí)際自身耗能占15%。
PTN設(shè)備軟、硬件對能耗的影響及相應(yīng)控制能耗的措施和方法主要有以下4個(gè)。
⑴對不用的光模塊可以關(guān)閉激光器，或者拔出光模塊。
⑵FE的物理端口一般都支持軟件下電，可以在不用的情況下使其處于下電狀態(tài)，節(jié)能降耗。
⑶對不用的線路口，在網(wǎng)管上配置“不使能”，降低功耗。
⑷系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)直流風(fēng)扇，磨損情況下其能耗會(huì)加大，風(fēng)扇老化磨損后及時(shí)更換風(fēng)扇可以降低能耗。
此外，電源模塊盡可能選用轉(zhuǎn)換效率高的模塊，并使其工作在效率較高區(qū)段。在滿足電路穩(wěn)定性能的前提下降低信號驅(qū)動(dòng)幅度，軟件上對于芯片內(nèi)無關(guān)模塊采取關(guān)斷方式降低整盤功耗，去掉所有線性電壓轉(zhuǎn)換器件。低功耗設(shè)備可以被更緊密地集成在小尺寸的機(jī)箱內(nèi)，不僅減少了設(shè)備自身重量和電力需求，同時(shí)也減少了設(shè)備所在房間空調(diào)的電力消耗。
引入PTN技術(shù)的策略
中國移動(dòng)城域網(wǎng)中現(xiàn)存大規(guī)模的MSTP設(shè)備，現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)的大部分業(yè)務(wù)仍然是TDM形式的業(yè)務(wù)，少部分是分組業(yè)務(wù)。盡管傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)的比例正逐步減少，但其絕對業(yè)務(wù)量仍保持繼續(xù)增長的態(tài)勢，并將在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)仍是重要的收入來源。保證已有TDM業(yè)務(wù)的穩(wěn)定傳送是3G及全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的基礎(chǔ)，從保證業(yè)務(wù)的可靠性角度出發(fā)，需要維系現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。
新建分組傳送網(wǎng)絡(luò)與老網(wǎng)絡(luò)在一段時(shí)間內(nèi)共存，新業(yè)務(wù)在新網(wǎng)絡(luò)上開展，老業(yè)務(wù)逐步遷移到新網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間存在一定的業(yè)務(wù)交互，交互點(diǎn)位于MSTP接入環(huán)和PTN匯聚環(huán)的相交點(diǎn)上。在接入層為MSTP網(wǎng)絡(luò)，匯聚層為PTN網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)對接應(yīng)用場合下，接入環(huán)同時(shí)承載TDM和EOS兩種業(yè)務(wù)，為實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的互通，接入層的MSTP可以先將EOS業(yè)務(wù)終結(jié)落地，將落地的FE/GE接入PTN網(wǎng)絡(luò)，也可以將EOS業(yè)務(wù)通過TDM調(diào)度，通過SMT-N光口和PTN網(wǎng)絡(luò)對接。隨著分組業(yè)務(wù)的增長，可以新建一張端到端的分組承載網(wǎng)絡(luò)。由于業(yè)務(wù)發(fā)展的不均衡，部分業(yè)務(wù)量大的區(qū)域，還會(huì)出現(xiàn)光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)應(yīng)用到匯聚層，而PTN僅應(yīng)用于接入層的場景，以滿足大帶寬傳送。
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