基于PTN網(wǎng)絡(luò)傳送動(dòng)環(huán)業(yè)務(wù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式

田寶生

【摘要】文章首先介紹動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，引出傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)2M傳送方式；然后從多方面闡述分組傳送網(wǎng)PTN的技術(shù)特點(diǎn)，進(jìn)而討論LSP保護(hù)對(duì)和VLAN的劃分方式；最后對(duì)傳送動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控業(yè)務(wù)給出技術(shù)方案。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域監(jiān)控中心現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元分組傳送網(wǎng)標(biāo)記交換路徑

1動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r

隨著移動(dòng)通信業(yè)迅猛發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，移動(dòng)基站成倍增長(zhǎng)，需要操作與維護(hù)的設(shè)備種類和數(shù)量大幅度增加，維護(hù)管理工作日趨復(fù)雜。移動(dòng)基站地點(diǎn)分散、供電情況及機(jī)房環(huán)境較復(fù)雜，部分人員從事電源、空調(diào)維護(hù)時(shí)間短，緊急故障的應(yīng)急反應(yīng)難以做到及時(shí)有效，動(dòng)力設(shè)備和機(jī)房環(huán)境成為影響基站穩(wěn)定工作的主要因素，按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行分散維護(hù)和人工監(jiān)控，不僅浪費(fèi)人力、物力，而且可靠性差，無法適應(yīng)發(fā)展需要。

科技進(jìn)步與電子工業(yè)的不斷發(fā)展、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及與辦公自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，為實(shí)施集中監(jiān)控、提高維護(hù)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性創(chuàng)造了條件；交換、傳輸與電源技術(shù)的發(fā)展，又為實(shí)施集中監(jiān)控打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)動(dòng)力設(shè)備及環(huán)境集中監(jiān)控成為必然趨勢(shì)。電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)，在保證系統(tǒng)維護(hù)質(zhì)量的同時(shí)，可以做到少人、無人值守，并簡(jiǎn)化、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，降低運(yùn)行維護(hù)成本，這些對(duì)于通信系統(tǒng)技術(shù)水平和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的整體提升具有重要意義。

2動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

基站動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)由以下部分組成，功能分別如下：

(1)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元FSU

面向直接的設(shè)備數(shù)據(jù)采集、處理的監(jiān)控層次，對(duì)局房現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)力、空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行信息和環(huán)境信息進(jìn)行采集，通過各種傳輸組網(wǎng)方式將采集的數(shù)據(jù)上送至LSC，并接受LSC下發(fā)的控制命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備和環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的遙控、遙調(diào)等操作。

(2)區(qū)域監(jiān)控中心LSC

面向區(qū)域級(jí)的設(shè)備對(duì)象管理和表現(xiàn)的監(jiān)控層次，通過人機(jī)界面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和環(huán)境信息進(jìn)行通信控制、三遙功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)告警和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、存儲(chǔ)、查詢統(tǒng)計(jì)分析，并能執(zhí)行CSC下發(fā)的各種通信控制命令，提供與其它系統(tǒng)互聯(lián)的能力。

(3)集中監(jiān)控中心CSC

如圖1，面向多LSC管理的高級(jí)監(jiān)控層次，具備LSC的所有功能(通信控制、三遙等)，并能同步各LSC之問的數(shù)據(jù)和配置。

2.2監(jiān)控中心組成及功能

監(jiān)控中心內(nèi)部主要分為兩部分：第一部分負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示、備份、網(wǎng)頁瀏覽、數(shù)據(jù)的輸入輸出等功能，由各類服務(wù)器和控制臺(tái)組成；第二部分負(fù)責(zé)所有監(jiān)控站點(diǎn)數(shù)據(jù)的收斂、匯聚、保護(hù)等功能，由二層交換機(jī)、三層交換機(jī)、2M／IP轉(zhuǎn)換設(shè)備等組成。

監(jiān)控中心各組成部分功能如下：

(1)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：各類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、備份。

(2)應(yīng)用服務(wù)器：監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)程序。

(3)業(yè)務(wù)臺(tái)：實(shí)時(shí)顯示各被控端局監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)和參數(shù)，顯示告警以及提供告警處理接口，提供遙控、遙調(diào)的接口，具有完備的實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能和豐富的顯示方式。

(4)報(bào)表臺(tái)：提供歷史數(shù)據(jù)、告警記錄的統(tǒng)計(jì)查詢和報(bào)表輸出功能，具備豐富的自定義報(bào)表功能和多種報(bào)表輸出方式。

(5)前置臺(tái)：接收匯總各端局的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及告警，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的接入，以及遙控、遙調(diào)命令下發(fā)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自診斷功能。

(6)安防臺(tái)：提供專業(yè)的圖像監(jiān)控、門禁管理、防盜管理和基站出入管理等安防管理功能。

(7)Web臺(tái)：實(shí)現(xiàn)Web瀏覽功能的服務(wù)器。

(8)二層／三層交換機(jī)：將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行收斂匯聚。

2.3監(jiān)控對(duì)象及數(shù)據(jù)信息

現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)站點(diǎn)需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息不盡相同。其中，主要監(jiān)控三類站點(diǎn)：宏基站、室內(nèi)覆蓋、小區(qū)覆蓋。

如圖2，監(jiān)控的環(huán)境參量主要有：溫度、濕度、煙感、紅外、玻璃破碎、水淹、門磁開關(guān)、智能門禁、手動(dòng)報(bào)警開關(guān)、空調(diào)、智能風(fēng)機(jī)、熱交換系統(tǒng)以及各個(gè)局站的現(xiàn)場(chǎng)視頻等。

其中：

交流輸入量：監(jiān)控交流輸入電壓、交流輸入電流；

智能開關(guān)電源：監(jiān)控主要開關(guān)狀態(tài)、系統(tǒng)故障告警、交流輸入電壓、交流輸入電流、模塊故障、直流輸出電壓、單塊模塊的信息；

UPS電源：監(jiān)控交流輸入電壓、電池電壓、輸出電壓、系統(tǒng)故障告警；

空調(diào)：風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)、故障告警、過濾器堵塞告警、回風(fēng)溫度、回風(fēng)濕度、送風(fēng)溫度、送風(fēng)濕度、開／關(guān)風(fēng)機(jī)；

遠(yuǎn)程抄表：采集輸出信號(hào)(遠(yuǎn)程讀取)、單相／三相分時(shí)電度(顯示總電度)；

油機(jī)電源／市電電源切換開關(guān)：采集輸出的干結(jié)點(diǎn)信號(hào)，對(duì)油機(jī)發(fā)電進(jìn)行監(jiān)控；

蓄電池組電池總電壓：監(jiān)控蓄電池組總電壓高／低、蓄電池組總電壓／總電流；

煙感、水浸、溫濕度環(huán)境量：監(jiān)控建站的水、火、室內(nèi)溫度；

門禁系統(tǒng)：采集輸出信號(hào)(遠(yuǎn)程讀取)告警、遠(yuǎn)程控制授權(quán)；

空調(diào)室外機(jī)防盜：采集輸出信號(hào)(遠(yuǎn)程讀取)告警；

視頻系統(tǒng)：采集輸出信號(hào)(遠(yuǎn)程讀取)告警、遠(yuǎn)程控制；

前端采集器：將采集的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，映射到城域傳送網(wǎng)中以2M或IP的方式進(jìn)行傳送。

3動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳送方式

目前，傳送動(dòng)環(huán)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的方式包括：2M專線傳輸方式、IP數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸方式、2M環(huán)(鏈)傳輸方式、光纖收斂方式、串口(RS232／RS485／RS422)+公務(wù)通道、GPRS+短信無線方式、3G等無線方式、分組傳送網(wǎng)(PTN)傳輸方式。從帶寬資源、網(wǎng)絡(luò)管理、施工便捷等角度出發(fā)，現(xiàn)網(wǎng)主要采用2M環(huán)(鏈)傳輸方式和GPRS+短信無線方式。

3.12M環(huán)(鏈)傳輸方式

(1)傳送方式

每個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)都設(shè)有相應(yīng)的設(shè)備將監(jiān)控信息送入2M線路。同時(shí)，平臺(tái)側(cè)需要專門的接入設(shè)備，將2M環(huán)閉合并進(jìn)行2M／IP轉(zhuǎn)換。多個(gè)站點(diǎn)之間開通2M電路，組成1個(gè)2M環(huán)路，環(huán)上每個(gè)站點(diǎn)共享這個(gè)2M環(huán)路上的帶寬，以IP數(shù)據(jù)包的形式傳送監(jiān)控信息。如圖3，中心平臺(tái)存有一張站點(diǎn)ID及IP對(duì)應(yīng)表，每個(gè)FSU需要有缺省的IP地址，每個(gè)2M環(huán)與對(duì)應(yīng)的交換機(jī)組成一個(gè)VLAN。FSU啟動(dòng)后，站點(diǎn)首先依據(jù)平臺(tái)地址，通過DHCP協(xié)議向平臺(tái)發(fā)送申請(qǐng)，在平臺(tái)側(cè)，交換機(jī)收到申請(qǐng)后，根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)端口所分配的VLAN回送FSU一個(gè)IP地址，F(xiàn)SU收到這個(gè)IP地址后，以此IP地址及站點(diǎn)ID號(hào)向中心注冊(cè)。中心平臺(tái)通過站點(diǎn)ID號(hào)識(shí)別站點(diǎn)，并注冊(cè)站點(diǎn)IP，更新ID與IP的對(duì)應(yīng)表。隨后，該站點(diǎn)就以此IP地址，以IP數(shù)據(jù)包的形式，通過2M線路上傳告警，通過交換機(jī)進(jìn)行收斂，最后傳送至中心。

(2)保護(hù)方式

在2M保護(hù)環(huán)組網(wǎng)中，需要被監(jiān)控的基站傳輸鏈路形成一個(gè)環(huán)形，并在監(jiān)控中心終結(jié)；在基站端，每個(gè)FSU(現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元)提供2組E1接口，分別與兩個(gè)方向的傳輸鏈路連接。當(dāng)2M環(huán)傳輸鏈路正常時(shí)，接入設(shè)備僅開通一個(gè)方向的2M端口，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)單一的鏈型鏈路；當(dāng)2M環(huán)上某處E1斷開時(shí)，由于中心設(shè)備與FSU之間的握

手信息中斷，中心接入設(shè)備判斷此狀況后，會(huì)立即打開另外一個(gè)2M端口，從另一個(gè)方向向下發(fā)送／接收數(shù)據(jù)，從而保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的正常傳輸；此時(shí)相當(dāng)于接入設(shè)備連接了兩條環(huán)形鏈路。

3.2GPRS+短信無線傳送方式

在基站中增加無線模塊，為GPRS方式申請(qǐng)專用的APN地址段，并設(shè)置在GPRS模塊中，在模塊啟用后，首先向GGSN發(fā)送申請(qǐng)，然后由GGSN根據(jù)APN選取1個(gè)IP地址分配給該站點(diǎn)，以建立GPRS無線通信鏈路，開始上傳告警。在GGSN側(cè)及平臺(tái)側(cè)分別設(shè)置路由器，將GPRS告警通過專線互聯(lián)，直接從GGSN傳送到中心平臺(tái)LSC。如圖4。

各個(gè)站點(diǎn)需配置相應(yīng)的短信設(shè)備，內(nèi)置短信號(hào)(sim卡號(hào))，以此短信號(hào)向短信中心發(fā)送開關(guān)量告警。為了提高短信告警傳遞的安全性，建議利用短信中心原有路由器與平臺(tái)側(cè)路由器連接，將短信告警專線互聯(lián)直接接入LSC平臺(tái)。平臺(tái)通過FSU ID加短信號(hào)碼對(duì)站點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別。監(jiān)控平臺(tái)收到數(shù)據(jù)后，按原路返回應(yīng)答信息。

4基于PTN的傳送方式

4.1PTN網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)解析

運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)主要有GSM、TD、LTE、CMNET、WLAN、集團(tuán)客戶專線六大類，其歸屬在核心層相應(yīng)的局房和業(yè)務(wù)流向都有不同。

(1)可以考慮在傳送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)時(shí)，是否要與這些業(yè)務(wù)封裝在同一對(duì)LSP中

PTN設(shè)備支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的封裝格式如圖5。

LSP(Label Switching Path)標(biāo)記交換路徑，可分為三類：

◆分段落地：業(yè)務(wù)落地、重啟LSP、物理接口連接；

◆分段不落地：業(yè)務(wù)不落地、沿用原LSP、軟件升級(jí)要求高、針對(duì)PW的OAM；

◆端到端：業(yè)務(wù)不落地、全程一對(duì)LSP。

(2)可以考慮選擇分段落地或端到端的方式進(jìn)行傳送

◆基于業(yè)務(wù)：從節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源的角度出發(fā)，盡可能使環(huán)監(jiān)業(yè)務(wù)與其它業(yè)務(wù)信息共用一對(duì)LSP，根據(jù)不同業(yè)務(wù)流向，終結(jié)至不同局房；

◆基于架構(gòu)：從網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)統(tǒng)一角度出發(fā)，盡可能使環(huán)監(jiān)業(yè)務(wù)信息統(tǒng)一終結(jié)在同一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層面，使信息維護(hù)管理清晰化；

◆分散核心層：對(duì)于直轄市或者大型城市，PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)勢(shì)必涵蓋分散核心層，該層面主要負(fù)責(zé)不同區(qū)域WLAN、集團(tuán)專線、零散語音業(yè)務(wù)的跨區(qū)調(diào)度。

(3)可以考慮將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)統(tǒng)一在分散核心層落地(第一段LSP)，然后開啟第二段LSP至監(jiān)控中心。

4.2基于架構(gòu)的分段式LSP傳送方式

站點(diǎn)接入側(cè)：接入點(diǎn)PTN設(shè)備通過FE電口與環(huán)監(jiān)接入設(shè)備連接，通過PORT或PORT+VLAN把環(huán)監(jiān)業(yè)務(wù)映射到PW，通過LSP保護(hù)對(duì)傳送到監(jiān)控中心。如圖6。

廠商1：第一段LSP的終結(jié)落在分散核心層的擴(kuò)架設(shè)備上；廠商2：第一段LSP的終結(jié)落在骨干匯聚點(diǎn)設(shè)備上。

第一段：就GSM／WLAN／CMNET業(yè)務(wù)而言，環(huán)監(jiān)業(yè)務(wù)可與之共用原有LSP；就TD／LTE業(yè)務(wù)而言，環(huán)監(jiān)業(yè)務(wù)需要新建一對(duì)LSP。

第二段：需要在分散核心層新建若干對(duì)LSP保護(hù)對(duì)。

環(huán)監(jiān)業(yè)務(wù)通過PTN設(shè)備擴(kuò)架的雙GE光口與交換機(jī)對(duì)接，提供以太網(wǎng)的LAG保護(hù)。

4.3端到端LSP的傳送方式

站點(diǎn)接入側(cè)：接入層PTN設(shè)備通過FE電口與環(huán)監(jiān)接入設(shè)備連接，通過PORT或PORT+VLAN把環(huán)監(jiān)業(yè)務(wù)映射到PW，通過LSP傳送到監(jiān)控中心；傳送環(huán)監(jiān)業(yè)務(wù)需新建一對(duì)LSP。如圖7。

網(wǎng)絡(luò)側(cè)：提供主各1：1 LSP保護(hù)，進(jìn)行端到端業(yè)務(wù)監(jiān)控和保護(hù)；

監(jiān)控中心：環(huán)監(jiān)業(yè)務(wù)通過局房PTN設(shè)備的雙GE光口與交換機(jī)對(duì)接，提供以太網(wǎng)的LAG保護(hù)。

5基于PTN的VLAN劃分及實(shí)現(xiàn)方式

5.1PTN承載多種業(yè)務(wù)的VLAN劃分

其一，GSM基站在Abis口未進(jìn)行IP化改造前仍為2M和155M接口，在PTN中承載時(shí)采用偽線仿真技術(shù)，無需設(shè)置VLAN。

其二，TD基站、動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控業(yè)務(wù)、營(yíng)業(yè)廳BOSS和OA業(yè)務(wù)不與互聯(lián)網(wǎng)相連，可以視作獨(dú)立的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，其VLAN地址可單獨(dú)規(guī)劃，且根據(jù)PTN端口不同可重復(fù)使用。

其三，WLAN、集團(tuán)客戶上網(wǎng)專線、營(yíng)業(yè)廳寬帶需要通過城域數(shù)據(jù)網(wǎng)與公網(wǎng)相連，其VLAN遵循數(shù)據(jù)網(wǎng)VLAN統(tǒng)一規(guī)劃，但在PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，根據(jù)端口不同可重復(fù)使用。

其四，集團(tuán)客戶專網(wǎng)(即集團(tuán)客戶總部與分部之間組成的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò))如采用PTN承載，在城域網(wǎng)范圍內(nèi)由PTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電路透?jìng)?；跨地市的電路由PTN傳送至CMNET，在地市之間通過CMNET提供VPN電路，其VLAN遵循數(shù)據(jù)網(wǎng)VLAN統(tǒng)一規(guī)劃。

5.2動(dòng)環(huán)業(yè)務(wù)的VLAN劃分實(shí)現(xiàn)方式

如圖8，接入層的PTN設(shè)備通過FE光／電口接入動(dòng)環(huán)監(jiān)控FSU，核心層PTN設(shè)備采用雙GE光口與動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)自有的三層交換機(jī)對(duì)接，以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的LAG保護(hù)；PTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)動(dòng)環(huán)監(jiān)控業(yè)務(wù)傳送及匯聚功能，將若干個(gè)FSU數(shù)據(jù)匯聚成GE信號(hào)傳送至LSC側(cè)；接入層PTN設(shè)備和三層交換機(jī)分別負(fù)責(zé)FSU和LSC數(shù)據(jù)的VLAN封裝及解封裝。

業(yè)務(wù)可按區(qū)域配置若干個(gè)VLAN，同一個(gè)VLAN ID的FSU節(jié)點(diǎn)數(shù)量不亦超過200個(gè)；每個(gè)FSU設(shè)備根據(jù)MAC地址分配不同的ID號(hào)，在監(jiān)控中心經(jīng)前置機(jī)應(yīng)用層解析MAC地址，以識(shí)別不同站點(diǎn)。核心層的PTN設(shè)備與三層交換機(jī)端口應(yīng)工作在TRUNCK模式，以保證不同VLAN間的數(shù)據(jù)互訪。

6基于PTN傳送動(dòng)環(huán)業(yè)務(wù)的選擇及展望

隨著運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，客戶業(yè)務(wù)等級(jí)不斷提升，對(duì)動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控的要求日益提高。技術(shù)方面，需考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、LSP資源占用、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、QoS等級(jí)、網(wǎng)絡(luò)帶寬等；工程方面，需考慮管理維護(hù)、投資成本等。因此對(duì)于直轄市或者大型城市，可以考慮采用基于架構(gòu)的分段LSP傳送方式，對(duì)于中小城市，可以考慮采用端到端LSP的傳送方式。隨著PTN網(wǎng)絡(luò)的不斷演變升級(jí)，未來有望采用三層的全I(xiàn)P化方式傳送動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控業(yè)務(wù)。