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摘要
随着3G技术及应用的迅猛发展，本地接入网面临着巨大的挑战。在这一背景下，本文讨论了3G本地接入网为适应多业务承载和宽带化所应具备的功能特征，重点阐述了两大类不同的解决方案，即MSTP优化方案和分组化承载方案，全面综述了不同技术的实现方案，并对它们进行了分析和比较，最后对网络的演进提出了进一步的建议。
1引言
随着3G业务的发展，移动通信网络的业务正在由原来单一语音业务逐步地向语音、数据和视频等多媒体业务发展，对于网络容量也提出了更高的需求。为了更好地满足用户规模发展，适应移动业务IP化和宽带化的发展趋势，要求移动通信网从TDM（Time Division Multiplex，时分复用）和ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传送模式）网络向IP网络演进。移动网络的IP化能够有效地优化网络结构，实现灵活组网，提升网络容量，提高传送效率，降低建网成本和运维成本，从而提升运营商移动网络的竞争力。目前，移动网络的IP化已成为众多运营商的整体战略转型方向，正加快IP化的发展步伐。在完成移动核心网络的IP化改造之后，结合近期3G基站回传业务的承载和未来大客户专线的承载需求，考虑固定和移动网络的融合趋势，对移动接入网进行IP化改造以适应高速分组化业务的传送迫在眉睫。
23G本地接入网承载需求分析
3G本地接入网主要完成基站(Node B)与基站控制器(Radio Network Control，RNC)之间业务的接入和传送功能。相对于2G网络而言，3G网络设备传输接口的显著变化是除支持E1/IMA EI接口外，还应支持以太网接口（FE和GE），这就要求本地接入网具备多业务承载的能力，既要满足以话音业务为主的TDM业务承载需求，又要满足以以太网业务为主的数据业务承载需求。而且随着移动多媒体业务的发展，对本地接入网的带宽提出更高的需求，因此本地接入网必须具备大容量、高带宽、多业务、高可靠性等能力，从而实现全网层面的宽带IP化业务的支持。
在本地接入网的规划和建设中，应充分考虑以下需求来满足移动多媒体业务的发展：
（1）大带宽
随着新的空中接口技术，如高速下行数据分组接入（High Speed Downlink Packet Access，HSDPA）和多输入/多输出（Multiple Input Multiple Outpu，MIMO）天线等新技术的引入，每用户数据速率会大幅度提高，因此在建设传输承载网络时需要大幅提高网络带宽，消除网络瓶颈，尽量避免拥塞。
（2）分组化
数据业务具有突发性和大带宽的特征，因此只有充分利用分组网络高效的统计复用功能以及动态分配带宽能力，才能够满足其高效低成本的传送需求。
（3）多业务承载与多颗粒调度能力
本地接入网应提供多种易用的标准接口来承载不同的业务，如TDM，以太网，ATM等。此外，需要具有IP数据包层面和TDM VC12/VC3/VC4等不同层面、不同颗粒的业务调度、交换/交叉连接能力。
（4）具备业务区分和差异化QoS服务能力
本地接入网应能够根据802.1p，DSCP，IP ToS等信息区分移动业务的不同等级。当网络发生拥塞时根据业务等级优先保证高QoS业务的带宽资源，提供差异化的服务。
（5）电信级的可靠性
为达到电信级99.999%的可用性要求，本地接入网应能够在链路、节点故障的情况下实现50ms保护倒换。
（6）网络平滑升级和灵活扩展
对运营商而言，一方面网络建设是分阶段逐步推进实现广覆盖和深覆盖；另一方面，希望通过升级扩容来满足未来业务的发展需要，这要求网络应具备平滑升级和扩容能力，以减少建网成本。
（7）面向业务的网络运维能力
为了管理和维护的方便，本地接入网应具有故障诊断、故障定位、性能监测等功能。
（8）精确的同步
本地接入网应提供必要的技术机制来提供精准的时钟、频率同步，满足3G移动业务的同步需求。
（9）实现基站业务隔离。
33G本地接入网承载方案分析
对于3G本地接入网承载方案的选择需要分别从运营角度和技术两方面来考虑。从运营的角度考虑，主要取决于业务需求、建设成本、运维成本以及拥有的网络资源状况等因素；从技术层面考虑，主要取决于技术发展趋势、技术特点、技术成熟度以及网络承载的业务特性等因素。目前，针对3G本地接入网的承载方案主要有两类：一类是基于MSTP的优化方案；另一类是分组化传送方案，它又分为增强以太、分组传送网（Packet Transport Network，PTN）和IP/MPLS等不同的技术路线。
3.1MSTP优化技术方案
MSTP（Multi Service Transport Plateform，多业务传送平台）是新一代的传输系统平台，它在充分利用SDH技术对业务提供保护恢复能力和较小时延的基础上，对网络业务传送层做了改进，在SDH帧格式中提供不同颗粒的多种业务、多种协议的接入、汇聚和传输能力。目前，MSTP已广泛部署用于2G移动业务的承载，考虑到保护存量网络投资和2G，3G基站共址的实际情况，在3G建设初期数据流量比较小的情况下，可以通过在MSTP系统中内嵌EoS(Ethernet over SDH)单板将来自以太网接口的数据帧直接进行2层交换处理后，通过GFP（Generic Framing Procedure）协议封装，映射到VC容器中，再加入开销，最后形成STM-N的帧，实现对以太网业务的承载。
采用MSTP技术构建本地接入传输网，由于其刚性的管道特性和数据业务具有的突发和不确定性特点，会对传送网接入层、汇聚层带来巨大的带宽压力，因此需要对其进行带宽收敛和汇聚，以提高传输网络带宽的利用率。可以考虑以下3种方案实现带宽的汇聚和收敛：
●一级汇聚+透传模式
该方案在基站侧配置接入以太网透传盘将基站业务直接透传至核心节点进行汇聚，其优点是业务配置简单，便于处理基站负荷分担及归属调整带来的电路调整问题；缺点是骨干节点EoS汇聚比要求高、后续扩容压力大。
●二级汇聚+收敛模式
该方案分别在汇聚节点和骨干节点进行二级汇聚，其优点是减轻核心层EoS单板汇聚和配置压力，汇聚层可做带宽收敛，节省带宽；其缺点是业务配置复杂，尤其是基站更改归属RNC时配置更复杂，而且无法满足骨干、汇聚层双节点归属组网的需求。
●内嵌RPR+EoS透传
该方案在接入层采用EoS透传模式将基站业务透传至汇聚节点，在汇聚层采用内嵌RPR的MSTP环结构，其优点是可以利用RPR MAC层具有的服务等级分类功能、统计复用功能，实现带宽共享和公平接入；其缺点是无法实现端到端的业务配置，需要分段配置EoS和RPR。
此外，也可以考虑在MSTP网络与RNC之间增加3层设备来终结2层网络，减轻RNC带宽汇聚和处理VLAN的压力；还可以通过其完成基站电路调整工作，从而降低MSTP的电路调整工作量；同时，可以提供与MSTP和RNC更为灵活的对接保护。
3.2分组化技术方案
随着新的空中接口技术，如高速下行数据分组接入（HSDPA）和多输入/多输出（MIMO）天线等新技术的引入，移动数据业务的速率会大幅度提高，若继续沿用MSTP技术承载，会由于下述特性造成每比特的传送成本过高：
●TDM电路交换内核（不适应大量移动数据业务的统计复用需求）。
●刚性管道（对分组业务的适配颗粒是VC-12/3/4，承载突发数据业务的带宽利用率低，且带宽调整粒度过粗，缺乏弹性）。
●扩展性差（在基站FE带宽需求明显提速时，单板级的VC汇聚和L2交换存在扩展性差和调整不灵活问题）。
●服务质量保障机制简单（难以提供差异化服务）。
因此，有必要引入具有高效统计复用功能的分组技术来降低每比特传送成本，提高网络的传送效率。目前，主流的分组承载技术包括增强以太，PTN和IP/MPLS技术。
3.2.1增强以太技术
增强以太技术是在标准以太网基础上，结合应用Q-in-Q封装，增强QoS功能、高可靠性和OAM能力提供的一种低成本电信级以太网技术解决方案，它具有以下特点：
（1）在业务承载方面
支持多业务承载，包括以太网业务和TDM业务。
（2）在可靠性方面
通过G.8031（线型保护），G.8032（环型保护）和IETF RFC 3619 EAPS等保护倒换协议提供在环形拓扑下的50ms保护倒换能力。
（3）在扩展性方面
通过Q-in-Q封装方式来实现扩展，解决单层VLAN ID空间的局限性，并且基于双层VLAN ID来提供用户的定位和业务分流。但在组网拓扑上，仅适用于环形拓扑，灵活性受限。
（4）在QoS方面
由于工作在无连接模式下，不能确保端到端的QoS。
（5）在OAM管理方面
通过支持IEEE802.3ah，802.1ag，ITU-T Y.1731等OAM标准实现端到端的故障检测和性能管理功能。
增强以太技术由于其封装格式为标准的以太网帧结构，不同厂商的设备在数据平面不存在互联互通的问题。目前，影响互通性的主要制约在于保护倒换时各厂商采用的标准和控制帧的封装格式不同，导致控制平面无法互通。而这一问题将随着ITU-T G.8031和G.8032标准的完善会逐渐得到解决。
3.2.2PTN分组传送技术
PTN是一种能够有效传递分组业务的传送网技术，其主要特征体现在灵活的组网调度能力、多业务传送能力、全面的电信级安全性、电信级的OAM能力、具备业务感知和端到端业务开通管理能力、传送单位比特成本低等。就实现方案而言，在目前的网络和技术条件下，总体来看可分为以太网增强技术和传输技术结合MPLS两大类，前者以PBB-TE为代表，后者以MPLS-TP为代表。
（1）PBB-TE技术
PBB-TE技术是在MAC in MAC封装的基础上，关掉以太网的生成树和MAC地址学习功能，增强一些电信级OAM功能，将无连接的以太网改造为面向连接的、具有电信级高可靠性和管理能力的专用以太网链路。该技术具有以下特点：
●在业务承载方面
不仅可以承载以太网业务，而且还能够通过相应规范（主要有IEEE 1588和ITU G.823/824）实现基于以太网的时钟同步机制，实现对TDM业务的支持，具有一定的业务灵活性。
●在可靠性方面
通过802.1ag中定义的CC（Continuity Check，连续性检查）帧检测链路、节点的故障，当网络发生故障时，由头端节点将业务流量切换到预配置的备用PBT隧道上，实现50ms保护倒换。
●在扩展性方面
采用两层MAC封装，从体系结构上将传统以太网发展为层次化的结构，解决了网络规模的扩展性问题；采用VID+MAC(60bit)地址作为全球惟一地址，并基于此地址进行转发，扩展了地址空间从而消除了业务扩展性限制。
●在QoS方面
工作在面向连接的模式下，PBT转发信息不再依靠传统的泛洪和学习，而是由网管/控制平面直接配置，从而可以为网络指定明确的通道，实现带宽预留，从而保证端到端的QoS。
●在OAM方面
通过支持IEEE802.3ah，802.1ag，ITU-T Y.1731等OAM标准实现端到端的故障检测和性能管理功能。
PBB-TE技术还是一个比较新的技术，标准体系尚未成熟，特别是控制平面的控制信令尚在制定过程中。
（2）MPLS-TP技术
MPLS-TP是基于MPLS技术的一个面向连接的包传送技术，是MPLS的一个子集。由于同IP/MPLS网络具有一致的基础技术，它被看作MPLS从核心网络向城域网和接入网的自然延伸。MPLS-TP抛弃了IETF为MPLS定义的繁复的控制协议族，简化了数据平面，去掉了不必要的转发处理，采用双标签交换和转发模式，即MPLS-TP在为客户层提供分组式数据传输时，会对客户数据分配两层标签：虚信道(Channel/PW)标签和传输交换通道(Path/Tunnel)标签。在MPLS-TP网络中，面向连接的特性是通过采用伪线(PW)技术实现的。MPLS-TP技术主要有以下特点：
●在业务承载方面
不仅能够承载以太网业务，而且能够承载TDM业务。
●在可靠性方面
其生存性机制融合了ITU-T Y.1720建议中的MPLS保护倒换技术，制定了线性保护倒换机制和环网保护机制。此外，ITU-T G.8131又根据T-MPLS网络拓扑的不同类型定义了“链路级保护”和“子网级保护”两种保护体系结构，提供了单向和双向两种倒换类型。
●在扩展性方面
通过PW伪线封装的业务标签共20个比特位，能够支持1M以太专线EVC（以太网虚连接）。没有组网拓扑的限制，支持星形、环形、双星形、网状等拓扑。
●在QoS方面
工作在面向连接模式下，使用DiffServ的QoS机制（RFC3270）。在网络边界节点，对进入的业务流进行分类及相应的管理；在每个网络节点，根据PHB属性决定队列调度以及缓存管理等特性。在T-MPLS网络中将DiffServ与流量工程相结合（即DS-TE），通过预先建立的连接预留相应的网络资源，在通道上的每个节点执行连接控制操作，以确保资源是可用的，从而实现端到端的QoS。
●在OAM管理方面
通过支持ITU-T G.8113和G.8114规范，能够提供故障管理和性能管理功能，使网络中每一个层面的传送实体，不管属于用户、业务提供商还是运营商，都能执行故障检测、故障定位和性能监测任务，了解该层收发信息的完整性和通道情况。
MPLS-TP技术还是比较新的技术，技术体系尚未成熟，现阶段各厂家设备的功能和性能还有待进一步的测试验证。
3.2.3IP/MPLS分组承载技术
IP与MPLS技术的结合，使得无连接、尽力而为的IP网络转变成面向连接有QoS保证的网络，使其能够满足电信级业务的承载需求。在现有的各种基于分组的多业务接入网技术中，从技术和设备的成熟程度来说，基于IP/MPLS的多业务接入网技术具有较大优势，其技术特点包括：
●在业务承载方面
通过伪线封装技术，支持包括TDM，ATM和以太帧的传统业务承载，支持点到点，2层透传和3层中继的传送模式。
●在可靠性方面
通过MPLS-TE FRR，IGP快速收敛，NSF/GR/NSR，VRRP以及链路聚合等技术可满足电信级50ms保护倒换。
●在QoS方面
具备业务区分和差异化服务能力，通过支持Diffserv QoS，MPLS TE流量工程，多优先级队列，流分类，拥塞控制以及层次化QoS等功能可满足电信级QoS需求。
●在OAM管理方面
支持端到端的业务配置、性能管理、连接故障管理以及安全等功能，提供Ping/LSP Ping，Traceroute/LSP Traceroute等故障检测和定位工具。
●在同步方面
可以基于同步以太网和I588v2实现频率同步。
IP/MPLS分组承载技术完全满足电信级大规模组网的需求，并且在城域网核心及国家骨干网都已经采用该技术，所以有较为丰富的运维经验。
3.2.4分组化传送技术方案比较
PTN技术与IP/MPLS技术都能够满足3G多业务的承载需求，具体参见表1。在未来3G向LTE阶段演进存在基站之间的通信需求时，采用IP/MPLS方案组Mesh网络支持多点到多点的业务更具有优势，而且IP/MPLS技术采用了与IP骨干网相同的技术，与骨干网具有更好的一致性和融合性。

表1分组化技术方案的比较

4结束语
3G本地接入网的建设需要充分考虑现网投资保护、技术演进路线以及未来业务发展趋势等多方面的因素。在3G网络建设初期，为便于快速的业务部署和保护投资，可以考虑采用MSTP优化技术方案来建设。随着3G网络向深度和广度进行覆盖，数据业务流量快速增长，可以考虑采用分组传送技术来建设，利用其统计复用功能降低单位比特的传送成本。在接入层，可以考虑PTN或增强型以太网技术进行业务接入（目前CE技术成熟，但各厂家多采用私有协议来实现）；在汇聚层，可以考虑IP/MPLS或PTN技术（需要PTN技术体系进一步成熟，同时增强其3层功能）进行业务汇聚。更好地推动移动多媒体业务的蓬勃发展，同时适应未来固定网络与移动网络的融合。