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三方谈:4G时代的PTN发展与应用

2013-03-29  来源:中国信息产业网  作者:

    引言:我们正加快进入4G时代,移动数据流量的爆炸式增长给网络承载带来了巨大的挑战,PTN以其对IP化业务承载的优势成为运营商LTE承载的首选方式。怎样看待未来PTN技术和市场发展趋势?如何更好开展PTN网络建设部署?日前,CNII中国信息产业网特约行业的三方专家,分别从各自角度分享见解,共议“4G时代的PTN发展与应用”。

    主持人:CNII中国信息产业网常务副总裁 陈华

    三方谈参与者:

    高军诗 中国移动通信集团设计院有线所副所长

    续合元 工信部电信研究院通信标准所总工程师

    李 勤 中兴通讯承载网技术方案总监

    PTN成为TD-LTE承载网唯一路线

    主持人:中国PTN市场发展现状如何?面临哪些机遇和挑战?

    高军诗:中国移动是国内PTN技术应用和发展的最大推动者,2008年,中国移动在几种分组化传输技术方案中明确选择了PTN作为今后分组承载网的唯一路线,并于第二年启动了首次PTN集采。截至2011年7月,中国移动通过三期PTN集采实现了PTN网络的全国覆盖,累计采购PTN设备几十万端。目前正进行第四期集采,包括新建省际干线、省内干线、城域网及现网扩容。中国移动基于PTN的承载网在GSM、TD-SCDMA以及上海、南京、杭州、厦门、广州、深圳等6城市的TD-LTE规模试验网络上成功应用。

    目前国内三大运营商中只有中国移动坚定的选择了PTN作为IP化业务网络的承载技术,中国联通和电信都选择了“IP RAN”,中国移动在TD-LTE上的成功大规模应用将对未来PTN产业的发展起到更大推动作用;另外,OTN下沉也将侵占PTN的部分市场空间;除此之外,我国电信设备制造商在核心芯片、操作系统等移动互联网最重要的技术上还需打破国外巨头在高端产品方面的垄断地位。

    续合元 :

    自2008年至今,中国的PTN市场经历了新兴试用(2008-2009)、规模部署(2010-2011)、竞争融合发展(2012至今)三个阶段,截止到2012年底,中国运营商(以中国移动应用为主)的PTN现网设备已达到40多万端的规模,主要是满足2G/3G移动回传和集团客户专线业务发展需求。2011年~2012年,在全球范围内兴起的LTE试商用建设,给PTN带来了巨大的机遇和挑战,以PTN和路由器为代表的传输和数据产业在LTE移动回传乃至综合业务承载市场展开了激烈竞争,促使着相互取长补短、融合发展,本着为运营商提供更切合大规模网络部署和运维管理的分组化电信级承载网络的目的,目前都趋向于采用L2VPN+L3VPN的主流技术解决方案,主要差异是L3VPN的部署范围和静态、动态之分,L3VPN是由PTN核心设备实现,还是由新一代面向移动回传的路由器来提供。受近期TD-LTE扩大试商用网和集团客户业务的驱动,近期启动的中国移动PTN四期集采还将采购20多万端设备来满足应用需求。

    主持人:对于LTE网络来说,PTN承载方式具有哪些优势?有哪些关键技术?

    TD-LTE对承载网的需求有以下特点:

    接入带宽:LTE基站的接入带宽最高可达320Mb/s或更高,分组承载网需具有大容量;

    网络规模:LTE实现深度覆盖,网络节点数将是现有基站数量的2-3倍;

    S1和X2:S1为eNB与SGW/MME之间的接口,X2为eNB基站之间的连接;

    S1 Flex:网络需要支持eNB归属于不同的SGW/MME;

    网络可靠性:尽管承载IP化,同样要求网络高可靠性,故障保护倒换时间小于50ms;

    网络QoS:要求端到端时延小于20ms,比2G、3G需求更严格;

    时钟同步: LTE部分业务需要时间同步。

    LTE基站回传承载相比3G业务的承载,最大的变化在于下面两点:1.带宽大;2.灵活调度能力:S1接口需要灵活的调度能力,可以灵活的归属到多个MME/sGW,在基站之间有X2接口的承载需求。

    PTN具备基于分组的交换核心、GE/10GE的线路接口、端到端的业务管理、端到端的OAM运维、灵活的QoS控制,易部署的1588V2时间同步等技术可有效满足LTE网络承载的需求。在城域网核心层引入具有L3功能PTN设备,采用全网核心层L3+汇聚接入L2架构可满足LTE灵活业务调度的需求。

    续合元:

    相对于3G来说,LTE移动网络的新特点主要是网络扁平化(无RNC和电路域,RAN由EPC+E-NodeB构成)、横向业务连接(S1-flex和X2)、更多业务分类和优先级等。PTN承载LTE的技术方案是PTN+L3技术方案,即在城域汇聚接入层采用与2G/3G承载相同的PTN L2VPN(基于PW的VPWS或VPLS)方案,在核心层采用PTN增强静态L3 MPLS VPN的技术方案,所有S1/S1-flex以及跨L2VPN的X2连接均由核心层L3PTN设备实现转发。与PTN+CE、核心汇聚路由器动态L3VPN+PTN或接入路由器的静态L2VPN方案相比,PTN+L3方案在OAM方案一致性、大规模组网、端到端运维方面具有明显的优势:

    1) PTN+L3方案在L2 VPN和L3 VPN内均支持基于G.8113.1的全面的MPLS-TP OAM故障管理和性能管理功能,该OAM机制经过了多厂家的全面互通测试验证,比现有MPLS OAM、PW VCCV具有更强的故障定位和性能监测功能,并且在成熟度、可靠性和产业化方面明显优于基于BFD、Ping扩展的G.8113.2方案,因此更方便网络运维人员熟悉和掌握,实现便捷的故障定位和性能监测。

    2) PTN+L3方案将L3VPN部署和运维集中在城域核心层,与在核心汇聚层几百个节点间全面部署动态路由的IP/MPLS L3VPN方案相比,把L2/L3桥接配置管理、VPN路由管理限制在运营商具有较强运维实力的十几个核心机房,有利于运营商建设部门更快的实现大规模网络部署,网络运维部门能更好的适应分组化带来的挑战,更快的开通LTE基站业务。

    3) PTN+L3网管具有统一网管的运维优势,PTN网管已开发支持了对L2VPN和L3VPN组合业务的端到端配置管理、L3VPN静态路由集中规划配置、L3VPN网络保护配置和查询(网络内的LSP 1:1保护+L3 VPN FRR,以及与S-GW/MME互通的VRRP或IP FRR等)等功能,并还在不断增强网管功能的易用性和开发提高运维效能的管理工具,为LTE大规模部署做好充分的准备。

    主持人:PTN的技术成熟度和产业成熟度情况如何?在哪些方面还有待加强?

    高诗军:在中国移动的引领下,PTN技术和标准发展迅速,已经在LTE时代成为世界主流运营商的主要承载技术之一。

    从标准方面,国内CCSA制定了完善的PTN行业标准。国际方面,2012年底迪拜召开的四年一届的世界电信标准大会(WTSA-12)上,中国移动主导并担任编辑(Editor)的分组传送网(PacketTransportNetwork,PTN)标准G.8113.1正式获得通过。G.8113.1标准的通过标志着PTN由事实的工业标准正式成为国际标准,这是光通信领域历史上第一次由中国主导的技术成为国际标准。

    在产品应用方面。除中国移动采用PTN规模建网,用于承载3G、大客户业务,并开始承载LTE业务,海外众多知名运营商也采用PTN规划、建设无线回传网络,如意大利电信、新加坡电信、韩国SKT、日本软银等多家运营商均部署了PTN商用或实验网络。PTN对于无线回传、大客户等高价值业务的承载优势,得到了运营商的广泛认可。

    经过多年的发展,PTN已经形成了一条从运营商到设备商、芯片商的全方位产业链,而且这条产业链也在不断进行完善。主要通信设备厂商的长期持续投入,与中国移动等国内外运营商共同努力推动了整个PTN产业链走向成熟。

    PTN技术以及产业在以下方面还需要提升和加强:

    进一步完善PTN技术国内和国际标准,提高与其他技术的兼容性,产业链上下努力加强技术推广。目前PTN技术的标准已较为成熟,但目前尚有部分保护相关的技术规范标准未通过国际标准,应积极推动这些标准的制定和采用。同时,应加强不同标准组织的协调,推动各种标准组织对MPLS-TP技术的认可和采纳;产业链上下应加强技术的推广,使更多的运营商采用PTN技术。

    优化突出PTN的技术特点。PTN技术由以太网技术引进SDH的管理技术而来,易维护性是其重要特点之一,这方面的工作,包括网管视图化管理,电路配置模板、维护巡检工具、智能计算模块等等将是一个一直持续的命题。PTN技术在容量提升和电路管理灵活性提高的同时,应注意简化不必要功能,控制设备的尺寸、功耗等增加,避免传统数通技术的缺点。

    续合元:经过了5~6年发展,PTN在技术成熟度和产业成熟度上均实现了质的飞跃,已达到了在国内部署40多万端,国外部署接近20万端的产业规模,并且获得了中国移动、沃达丰、日本NTT和KDDI、意大利电信、德国DT、韩国SKT、新加坡电信等知名运营商客户的认可,今后还将随着3G和LTE发展继续大规模部署。

    经过2011~2012年的PTN+L3承载TD-LTE试验网的应用,PTN主要有四个方面的发展重点:

    1) 一是继续提升PTN设备容量,目前主流厂商PTN核心设备的接口容量1.28Tb/s,最高接口速率为40GE或100GE,需提升到2.56Tb/s乃至更高,实现干线和城域核心层100GE、城域汇聚层40GE和接入层10GE+GE的组网模式;

    2) 二是PTN与OTN实现有效的融合集成,解决OTN+PTN联合组网时的互联互通、OAM联动和保护协调、统一运维管理、减少机房占地和功耗等一系列问题;

    3) 三是PTN网管进一步增强对L3VPN的便捷运维管理能力,例如简化用户的业务和OAM配置,针对各类业务实现更全面的流量监测、资源管理和QoS应用策略部署,更好的适应LTE规模部署和集团客户业务的发展需求;

    4) 四是开发低成本、小型化PTN设备,探索更灵活、可靠和适用的组网管理模式,适应不断发展的集团客户业务接入需求。

    推进PTN规模部署提高性价比

    主持人:LTE网络规模将持续扩大。未来在进行PTN设备选择和网络建设方面,可采取哪些有效思路?

    高诗军:与2G和3G网络相比, LTE(以下简称LTE)系统容量更大、峰值速率更高、灵活连接要求高。在基于PTN的LTE承载网建设过程中,应注意以下方面:

    应以终为始进行网络规划。力求准确预测网络终期规模,保证城域传送网核心层设备容量测算的正确性,保证寿命周期内网络架构的稳定性。同时,核心层设备应具有40G/100G兼容性,以保证随着网络规模和容量的扩大,设备可以向40G和100G技术平滑升级。

    在一定网络区域内支持静态L3功能,实现业务灵活归属。TD-LTE承载,需要满足横向的X2业务、灵活归属的S1-Flex业务。由于整个承载网络规模巨大,L3功能需要尽量控制在一定小的网络区域,以保证此无线回传网络的可管理性。

    保证多点失效有效保护,提升网络整体可靠性。LTE核心网设备集中设置,传送网核心层设备承载大量基站,网络安全性变得十分重要。PTN网络应支持线性保护、环网保护、L3层面的保护以及跨厂家L3保护的互通性等,保证端到端链路的安全性,有效解决多点失效难题。

    PTN运维系统应不断优化,完善告警管理、业务发放、性能监控、流量监控等能力,并通过可视化和精细化来降低维护难度,提升运维效率,利用流量监控数据适时调整带宽配置。

    续合元:

    干线和城域核心、城区汇聚层选择和建设大容量和高速率PTN核心设备,进一步研究和优化PTN+OTN的组网模式,推动融合型POTN设备发展。城域部分汇聚层和接入层选择10GE和GE的PTN设备,支持多种配置的E1/STM-1、GE/FE板卡,灵活适应2G/3G/LTE基站以及其他业务的综合接入需求;集团客户业务接入可选择低成本小型化PTN设备来满足需求。

    主持人:集客业务这几年来在迅猛增长,给省干线网络带来较大的挑战,LTE时代省干网络引入PTN有哪些好处?

    李勤:2012年初,中兴配合运营商做过很多的讨论,最终共同认为PTN省干有很多的好处,我们把主要优点总结成三个字:多、快、省。

    什么叫“多”呢?就是它适应的业务种类更多了,以前传统的省干是用SDH的省干,它比较适合传输TDM的业务,分组业务有些力不从心,现在建立PTN省干,既能承载TDM的集客业务,还能承载ATM和LTE的业务,包括其他各种类型的业务。

    提到“快”,现在城域网主要是PTN网络,干线是SDH的网络,这样导致如果有一个跨地市的业务,实际上要经过PTN网络和SDH网络,需要多个网管配置,这将导致业务调度比较慢;有时候一个集客业务的传输资源是存在的,但是开通这条业务可能需要几天甚至更长的时间;同时为了应对目前激烈的市场竞争,实现端到端的业务调度就会占据先机,所以当城域网有了PTN网络之后,在干线再建设一个PTN网络,就能实现快速的端到端资源调度。

    从“省”来说,我们比较过PTN的省干和SDH的省干的建网成本,发现PTN省干的成本要低于SDH的成本。

    所以多、快、省导致了我们现在运营商最终决策还是要建设PTN的省干。

    主持人:从设备厂商角度来说,未来PTN技术研发的重点是哪些方面?相关产品方案具备什么特色?

    李勤: PTN未来有两个重点,第一个是融合,第二个就是高性价比。

    现在业界都在谈融合,例如电信设备正在向ICT融合演进,而具体到电信的承载网设备,我们也要融合,包括融合PTN和OTN、PON等等,而且目前有线和无线实现融合,例如我们PTN接入设备可能会采用有线、无线统一的平台,这是中兴一直在研究的一个方向。

    第二做到高性价比,实际上还需要多方面的努力,也是实现流量经营必须做的事情,采用商用芯片,价格肯定受制于人,实现高性价比就需要采用自研芯片,以中兴现在自研的交换芯片SF600为例,目前单块交换板已达到一个T级别的交换容量,几个交换板组合之后,可以达到几个T的交换容量。我们会坚定的朝着高性价比,自研芯片方向去发展,这也应该是产业界共同的目标,我们现在已经实现了一部分工作,未来还将继续去提升。

    中兴在宽带化、扁平化、智能化、优质化方面有很多积累,已经向国际标准组织提案100余篇。例如2012年在IEEE802.3全会上中兴联合其它合作伙伴推进了40GE ER4标准,加速40GE PTN产业链发展。在2009年日内瓦ITU-T标准会议中,中国移动与中兴联合提出的PTN时间同步方面的提案在业内引起强烈反响。

    谈到产品,中兴从2004年起,就开始PTN的技术调研、产品开发等一系列工作,2006年开始推出产品,目前已经发布了从干线、城域核心到接入层覆盖所有场景的共11款PTN产品,旗舰设备6500是针对中国移动的干线需求及LTE网络需求量身订作的产品,是业内首款300mm深的T级别以上超大容量的PTN产品,采用了自研芯片,也融合了其它类型设备的功能。

    中兴通讯有能力也有信心为中国移动的LTE网络作出更大的贡献。

关键词:CNII中国信息产业 4G时代 PTN市场