PTN 與SPN 城域傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合演進(jìn)的思考

［翟鵬 豆曉雷］

1 概述

PTN 技術(shù)作為4G 時(shí)代主流的移動(dòng)回傳解決方案，具備能夠同時(shí)滿(mǎn)足對(duì)傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，并繼續(xù)延續(xù)傳統(tǒng)MSTP 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維方式等諸多優(yōu)點(diǎn)，期間中國(guó)基礎(chǔ)電信企業(yè)的移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)持續(xù)擴(kuò)大，用戶(hù)總數(shù)已增長(zhǎng)至15.98 億戶(hù)。

現(xiàn)有的PTN 技術(shù)的缺點(diǎn)逐漸突出，無(wú)法滿(mǎn)足大帶寬低時(shí)延的要求，面對(duì)這種情況，采用SPN 技術(shù)的5G 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，自2020 年至今，5G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，不斷發(fā)展壯大，已形成4、5G 網(wǎng)絡(luò)并存的局面。由于采用不同的組網(wǎng)架構(gòu)，兩種網(wǎng)絡(luò)并存的情況往往使得本地網(wǎng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)壓力巨大，采用支持不同技術(shù)的的設(shè)備也不完全通用，采購(gòu)設(shè)備也對(duì)運(yùn)營(yíng)商造成了一定的投資壓力。

現(xiàn)如今運(yùn)營(yíng)商對(duì)于PTN 網(wǎng)絡(luò)已不再進(jìn)行投資，轉(zhuǎn)向支持SPN 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，但在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，PTN 網(wǎng)絡(luò)仍將作為覆蓋面最廣的網(wǎng)絡(luò)與蓬勃發(fā)展的SPN 網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期共存。如何充分利用現(xiàn)有資源，同時(shí)考慮未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，已成為PTN 和SPN 網(wǎng)融合的新問(wèn)題。

2 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

2.1 PTN/SPN 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

PTN 城域傳送網(wǎng)，采用業(yè)務(wù)由接入層收斂至匯聚層，進(jìn)而上聯(lián)至L2/3 轉(zhuǎn)發(fā)至L3 層落地的結(jié)構(gòu)[1,2]，經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，已實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋，承載著2G、4G 及大量組網(wǎng)專(zhuān)線和部分家寬業(yè)務(wù)，但網(wǎng)絡(luò)容量普遍較小，接入層以10GE 環(huán)、匯聚核心層以n*10GE/100GE 為主設(shè)置，基站采用D-RAN方式接入?，F(xiàn)如今5G ToC、5G ToB、上云專(zhuān)線等新業(yè)務(wù)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)要求越來(lái)越高，寬帶專(zhuān)線等存在帶寬擴(kuò)容需求，高價(jià)值集客業(yè)務(wù)對(duì)硬管道隔離等各種要求，使得現(xiàn)有的傳統(tǒng)PTN 網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法滿(mǎn)足[3]。PTN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 PTN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5G SPN 網(wǎng)絡(luò)采用時(shí)分復(fù)用等一系列新技術(shù)，整體依托核心、匯聚、接入層光纜搭建核心、（骨干）匯聚及接入三層結(jié)構(gòu)[4,5]，基于綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的設(shè)置建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)軟、硬隔離，支持SDN 等功能[6～9]。其網(wǎng)絡(luò)容量大，匯聚核心層200GE/n*100GE，采用口字型結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)便于實(shí)現(xiàn)雙路徑保護(hù)。接入層速率普遍為50GE，基站采用C-RAN 方式接入。全面支持原有業(yè)務(wù)、5G ToC、ToB及上云專(zhuān)線等新業(yè)務(wù)模型，對(duì)于高價(jià)值集客業(yè)務(wù)切片等各種需求均能順利滿(mǎn)足。SPN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 SPN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.2 存在問(wèn)題

采用PTN 技術(shù)網(wǎng)絡(luò)保證了運(yùn)營(yíng)商在4G 時(shí)代大量業(yè)務(wù)快速接入的需求，主要業(yè)務(wù)也由以往TDM 為主轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)業(yè)務(wù)主導(dǎo)。隨著在網(wǎng)用戶(hù)的持續(xù)發(fā)展，接入業(yè)務(wù)種類(lèi)也愈加豐富多樣[7]，集客等各類(lèi)高價(jià)值群體帶寬需求不斷增大，現(xiàn)有的PTN 城域網(wǎng)也愈加難以應(yīng)對(duì)，且經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，整張網(wǎng)絡(luò)逐漸浮現(xiàn)出各種問(wèn)題和隱患[3]。

（1）4G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)接入層以上采用L2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通道上傳業(yè)務(wù)，經(jīng)過(guò)L2/L3 橋接后至L3 層，最終將收斂上來(lái)的業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度。現(xiàn)如今隨著業(yè)務(wù)量擴(kuò)大，基站數(shù)量不斷增多，原有設(shè)備壓力過(guò)大，接入設(shè)備能力亦無(wú)法滿(mǎn)足5G網(wǎng)絡(luò)L3 全程全網(wǎng)的組網(wǎng)需求。

（2）現(xiàn)有L2/L3 節(jié)點(diǎn)承載量的基站數(shù)普遍較多，基本上40%～50%的節(jié)點(diǎn)對(duì)所帶基站數(shù)量超過(guò)4 000 站，此外伴隨新基站的建設(shè)增量持續(xù)上漲，需要嚴(yán)格控制新業(yè)務(wù)的接入，同時(shí)要對(duì)現(xiàn)有的超量節(jié)點(diǎn)對(duì)進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化分流。

（3）PTN 現(xiàn)網(wǎng)部分GE/10GE 鏈路端口帶寬超過(guò)60%，需要盡快升級(jí)鏈路帶寬[10]。

（4）PTN 設(shè)備目前還存大量老舊設(shè)備，例如：華為950、910、3900 等型號(hào)，此部分設(shè)備已經(jīng)普遍運(yùn)行10 年以上，面臨大規(guī)模設(shè)備更新問(wèn)題，伴隨老舊設(shè)備在網(wǎng)時(shí)長(zhǎng)的加大，板卡返修頻率也在持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)承載業(yè)務(wù)的可靠性風(fēng)險(xiǎn)直線增加，因無(wú)法滿(mǎn)足新業(yè)務(wù)的需求，設(shè)備廠商已停止生產(chǎn)此類(lèi)型號(hào)產(chǎn)品，運(yùn)營(yíng)商也不再對(duì)此類(lèi)設(shè)備進(jìn)行新增采購(gòu)。

3 整體融合演進(jìn)思路

PTN 網(wǎng)絡(luò)覆蓋最廣，但存在網(wǎng)絡(luò)容量小、部分老舊設(shè)備在網(wǎng)時(shí)間長(zhǎng)、創(chuàng)新性不足等問(wèn)題。SPN 網(wǎng)絡(luò)覆蓋率低，但其網(wǎng)絡(luò)容量大、技術(shù)先進(jìn)且可持續(xù)演進(jìn)。因此可以將PTN 與SPN 融合成廣覆蓋、大容量、高效節(jié)能的綜合承載網(wǎng)絡(luò)[3,6～13]。

鑒于以上情況，以中部某城市為例，其城域傳送網(wǎng)總體融合演進(jìn)思路如下：既充分利用SPN 的大帶寬和切片能力，又充分發(fā)揮PTN 的接入覆蓋能力。SPN 網(wǎng)絡(luò)和PTN 網(wǎng)絡(luò)均已覆蓋的機(jī)房，所有業(yè)務(wù)遷移到SPN 網(wǎng)絡(luò)。SPN 網(wǎng)絡(luò)未覆蓋、PTN 網(wǎng)絡(luò)已覆蓋的機(jī)房，PTN 設(shè)備逐步遷移到SPN 網(wǎng)絡(luò)并按需升級(jí)為SPN 設(shè)備或繼續(xù)利舊PTN 設(shè)備[14]。

（1）城域核心：升級(jí)PTN 落地設(shè)備，完善SPN 核心層落地設(shè)備建設(shè)。

①將原4G 業(yè)務(wù)L3 落地節(jié)點(diǎn)，升級(jí)為SPN 設(shè)備（使其支持網(wǎng)絡(luò)切片、SR、IFIT 等關(guān)鍵特性），或?qū)I(yè)務(wù)遷移至同機(jī)房的SPN 5G 核心設(shè)備。若4G L3 落地機(jī)房已部署SPN 5G NPE 且4G L3 不具備升級(jí)到SPN 的能力，可采用SPN 5G NPE 割接承載同機(jī)房的4G 落地業(yè)務(wù)；割接至SPN 網(wǎng)絡(luò)的2G 落地設(shè)備基于設(shè)備能力按需升級(jí)到SPN。

② 專(zhuān)線落地、專(zhuān)線核心調(diào)度設(shè)備升級(jí)/替換為SPN設(shè)備。

③2G TDM 落地設(shè)備按需升級(jí)/替換為SPN 設(shè)備，或保留原設(shè)備。

（2）城域調(diào)度：SPN 網(wǎng)絡(luò)調(diào)度設(shè)備已基本建設(shè)完成，SPN 網(wǎng)絡(luò)不承載原有PTN 調(diào)度設(shè)備業(yè)務(wù)。

（3）（骨干）匯聚：新建SPN 網(wǎng)絡(luò)骨干匯聚層，不承載PTN 調(diào)度設(shè)備業(yè)務(wù)。

（4）普通匯聚：新建 SPN 網(wǎng)絡(luò)匯聚層，不承載PTN普通匯聚設(shè)備。

（5）接入層：PTN 接入環(huán)設(shè)備或PTN 接入環(huán)承載的業(yè)務(wù)按需割接至SPN 網(wǎng)絡(luò)。

①SPN 接入環(huán)已覆蓋區(qū)域的PTN 接入環(huán)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)割接至SPN 接入環(huán)，接入環(huán)原PTN 設(shè)備騰退待利舊。已部署PTN 接入環(huán)、尚未部署SPN 接入環(huán)的區(qū)域，按需建設(shè)SPN 接入環(huán)。

② PTN 接入環(huán)不滿(mǎn)足業(yè)務(wù)接入及演進(jìn)需求：新建SPN 接入環(huán)，對(duì)應(yīng)PTN 接入環(huán)承載的所有業(yè)務(wù)割接到SPN 網(wǎng)絡(luò)。

③若因纖纜、供電、機(jī)柜空間不具備新建SPN 接入環(huán)能力、且設(shè)備不具備升級(jí)到SPN 能力，則采用設(shè)備替換的方式將PTN 接入環(huán)升級(jí)到SPN 接入環(huán)；該接入環(huán)掛接到SPN 匯聚環(huán)，環(huán)上承載的所有業(yè)務(wù)割接到SPN 網(wǎng)絡(luò)。

④ 無(wú)升級(jí)SPN 需求的PTN 接入環(huán)，掛接到SPN 匯聚環(huán)；該接入環(huán)承載的所有業(yè)務(wù)割接到SPN 網(wǎng)絡(luò)。

以上思路主要針對(duì)同廠家設(shè)備的情況，異廠家PTN網(wǎng)絡(luò)和SPN 網(wǎng)絡(luò)融合時(shí)，還需梳理PTN 網(wǎng)絡(luò)所有業(yè)務(wù)信息，逐區(qū)域論證分析PTN 網(wǎng)絡(luò)每條業(yè)務(wù)遷移的可行性及要求。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)融合時(shí)，先進(jìn)行核心層的融合、再進(jìn)行接入層的融合。

4 分場(chǎng)景融合實(shí)施方案

目前4G 時(shí)代部署的本地網(wǎng)設(shè)備在面對(duì)5G 時(shí)代繁多的業(yè)務(wù)種類(lèi)和帶寬需求時(shí)，現(xiàn)有資源已力不從心，亟需新設(shè)備進(jìn)行替換更迭。結(jié)合以上總體演進(jìn)思路分析，目前4G 網(wǎng)絡(luò)資源不足情況主要存在以下幾種場(chǎng)景。

（1）資源不足場(chǎng)景1：現(xiàn)有L3 PTN 落地節(jié)點(diǎn)資源不足，核心層設(shè)備扮演著本地網(wǎng)所有流量的最終承接者，在本地網(wǎng)業(yè)務(wù)調(diào)度收斂的同時(shí)也承載著與其他區(qū)域的聯(lián)通重任，鑒于此，在替換更新過(guò)程中業(yè)務(wù)不能中斷，有兩種方案可參考。

①方案1：先將L3 備用核心節(jié)點(diǎn)下電，業(yè)務(wù)運(yùn)行于主節(jié)點(diǎn)。先替換備用節(jié)點(diǎn)后，業(yè)務(wù)倒換到備用節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，再進(jìn)行主用節(jié)點(diǎn)的替換，設(shè)備替換過(guò)程中業(yè)務(wù)不中斷[2]。

② 方案2：調(diào)整PTN L2/L3 節(jié)點(diǎn)割接至SPN 調(diào)度，L3 落地資源做4/5G 融合，將PTN L2/L3 與L3 落地的光纖纖改到SPN 調(diào)度設(shè)備上。騰出來(lái)的L3 落地設(shè)備端口與SPN 調(diào)度設(shè)備連接；先基于PTN L2/L3、SPN 調(diào)度、L3核心落地備用節(jié)點(diǎn)這一路徑連通，調(diào)整業(yè)務(wù)隧道經(jīng)SPN調(diào)度節(jié)點(diǎn)，再基于PTN L2/L3、SPN 調(diào)度、L3 核心落地主用節(jié)點(diǎn)這一路徑連通，調(diào)整業(yè)務(wù)隧道經(jīng)SPN 調(diào)度節(jié)點(diǎn)，4G 基站網(wǎng)關(guān)還是在PTN L2/L3 設(shè)備上、L3 落地，SPN 調(diào)度設(shè)備只做隧道穿通，流程如圖3 所示。割接過(guò)程業(yè)務(wù)不中斷，工作量和風(fēng)險(xiǎn)可控。

圖3 L2/3-調(diào)度設(shè)備

（2）資源不足場(chǎng)景2：原有L2/L3 節(jié)點(diǎn)設(shè)備資源不足，此部分采用SPN 骨干匯聚設(shè)備替換資源不足的L2/L3 節(jié)點(diǎn)設(shè)備，替換順序依然是先備用后主用的順序，設(shè)備替換過(guò)程中業(yè)務(wù)不中斷，流程如圖4 所示。

（3）資源不足場(chǎng)景3：骨干匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)備資源不足，可采取SPN 骨干匯聚設(shè)備替換原有PTN 骨干匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)備，按照先備后主的順序進(jìn)行替換可保證更新過(guò)程中成業(yè)務(wù)不中斷，同時(shí)部分PTN 匯聚環(huán)割接至同機(jī)房的SPN 的骨干匯聚節(jié)點(diǎn)，通過(guò)將PTN 的L2/L3 設(shè)備和SPN 骨干匯聚節(jié)點(diǎn)增加連纖，先割接匯聚環(huán)的一邊到SPN 骨干匯聚節(jié)點(diǎn)，然后把原業(yè)務(wù)隧道路徑調(diào)整為由SPN 骨干匯聚節(jié)點(diǎn)到達(dá)L2/L3 節(jié)點(diǎn)，再割接匯聚環(huán)光纖的另一邊到SPN骨干匯聚節(jié)點(diǎn)，最后把原業(yè)務(wù)隧道路徑為由SPN 骨干匯聚節(jié)點(diǎn)到達(dá)L2/L3 節(jié)點(diǎn)，割接過(guò)程業(yè)務(wù)不中斷，工作量和風(fēng)險(xiǎn)可控，流程如圖5 所示。

圖5 骨干匯聚節(jié)點(diǎn)替換

（4）資源不足場(chǎng)景4：普通匯聚層設(shè)備資源緊張退網(wǎng)，將下掛接入環(huán)割接至SPN 匯聚環(huán)，騰退原PTN 匯聚環(huán)，先將PTN L2L3/調(diào)度和SPN 調(diào)度設(shè)備互聯(lián)打通，后將PTN 接入環(huán)一條邊割接到SPN 匯聚設(shè)備承載，調(diào)整備用MPLS-TP 隧道到經(jīng)過(guò)SPN 城域匯聚到達(dá)PTN L2/L3備節(jié)點(diǎn)，再將接入環(huán)的另一邊割接到SPN 匯聚設(shè)備，最后修改主用MPLS-TP 隧道經(jīng)過(guò)SPN 城域網(wǎng)到達(dá)PTN L2/L3 主節(jié)點(diǎn)，4G 基站網(wǎng)關(guān)還是在PTN L2/L3 設(shè)備上，中間SPN 設(shè)備只做隧道穿通，流程如圖6 所示。

圖6 匯聚層替換

（5）資源不足場(chǎng)景5：GE 環(huán)流量超標(biāo)，升級(jí)10GE改掛SPN 匯聚設(shè)備，將基站同機(jī)房或者就近PTN GE 環(huán)割接SPN 10GE 環(huán)設(shè)備，先增加SPN 調(diào)度與PTN L3 落地設(shè)備光纖互連，再逐個(gè)基站同機(jī)房或者就近PTN GE 環(huán)割接至SPN 10GE 環(huán)設(shè)備，在SPN 10GE 環(huán)上采用L3 到邊緣開(kāi)通4G 基站業(yè)務(wù)；割接后的PTN GE 接入環(huán)設(shè)備可以利舊或作為集客接入設(shè)備使用[15]。這種方式因?yàn)樾枰匦乱?guī)劃基站IP（通過(guò)SPN 網(wǎng)絡(luò)動(dòng)獲取到IP 地址），基站改掛SPN 10GE 環(huán)，會(huì)短暫業(yè)務(wù)中斷，流程如圖7 所示。

圖7 接入環(huán)替換

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，運(yùn)營(yíng)商傳送網(wǎng)中已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行PTN 和SPN 環(huán)網(wǎng)的融合演進(jìn)，在兩網(wǎng)長(zhǎng)期共存的情況下如何更好更穩(wěn)定地平滑過(guò)渡，需要關(guān)注諸多問(wèn)題，鑒于各地區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、建設(shè)進(jìn)度不同等差異，在滿(mǎn)足重點(diǎn)區(qū)域業(yè)務(wù)接入及完善SPN 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，還需合理有效的利用現(xiàn)網(wǎng)PTN 資源及優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)降本增效，在兩網(wǎng)順利融合演進(jìn)時(shí)需要根據(jù)各地網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)因地制宜采取不同的實(shí)施策略。