简述PTN技术在3G基站中的应用

　　PTN是Push to Network的缩写，是指基于OMA标准的PoC 综合解决方案，PTN是基于移动蜂窝网络分组域承载，利用VoIP技术实现的半双工语音业务，可以支持一对一会话、一对多群组会话。半双工语音业务的概念起源于集群通信技术，初使用在对讲机上，其特征为：用户可以通过专门的按键，发起半双工语音会话，或者申请会话中的发言权。在获得发言权并得到相应的提示后，用户可以开始讲话。在半双工会话中，一方在说话时，其他成员只能接听，不能说话。用户可以预先定义通话群组，当用户对群组发起会话时，会话请求消息会发送给所有的群组成员，群组成员根据该消息决定是否加入此次群组会话；在群组会话中发言的用户，其话音会被送给所有加入该会话的群组成员。在PTN业务中，用户除了可实现通话功能以外，更可通过PTN通道完成图片、文本和视频的交互，是构架移动终端和互联网平台的有效桥梁。

　　中国联通的积极推动下，TD-SCDMA、cdma2000、WCDMA3张3G网络正在全国各地进行广泛部署，部分地区已陆续向用户提供3G业务，3G网络将向用户提供方便的话音业务和丰富的数据业务，未来市场增长趋势依然强劲，对网络和容量将有更高的要求。

1  3G接入网IP化发展趋势

　　从业务和技术层面来看，目前电信运营商面临的主要冲击来源于“移动”和“IP”两大领域。IP技术的设计思想简洁实用和应用丰富多彩，成为一统天下的网络互联协议，全IP的组网方式成为网络演进的趋势。在3G系统大规模商用一再推迟的情况下，业界已经开始了3G版本跨越和更的无线网“长期演进（LTE）”新技术的研究工作。随着3G业务的发展，高速数据及多媒体应用业务比例的进一步提高，移动通信传输网络宽带化将是必然趋势。在3GPP的R5及将来的版本中，一方面总体发展趋势将向着全IP化的方向发展，另一方面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，每用户数据速率会大幅度提高，基站单小区的吞吐量可以达到8-10 Mbit/s，因此在目前建设传输承载网络时充分考虑3GPP R5版本系统的IP化承载和高速传输需求及高效率解决方案是十分必要的。

　　为了更好地满足用户的规模发展，移动网络需要不断地进行发展和创新。移动网GSM/UMTS采用了相同的体系结构，分为网（CN）和接入网。CN又分为电路域（CS）和分组域（PS），CS主要是话音业务，UMTS的网引入软交换机制，由MSCServer和MGW组成。2G的网CS由MSC组成，目前正向软交换架构演进，逐步实现2G/3G共用网。PS域主要是移动数据业务，主要网元是SGSN和GGSN。2G的接入网由基站控制器BSC和基站BTS组成，UMTS接入网由基站控制器RNC和基站NodeB组成。GSM/UMTS主要网络功能单元和架构如图1所示。 

                                                   图1 GSM/UMTS主要网络功能单元和架构示意图
　　目前RAN接口的承载主要基于SDH，3GPPR4引入了ATM承载模式，但是随着IP技术的发展，它已逐步成为未来RAN接口承载的方向。虽然3GPP在R5阶段才提出了IPRAN，但是由于目前IP化的进程发展迅速，GSM和3GR4RAN的IP化已经提前，商用已经开始出现。目前，业界提出的分组传送网络（PTN）可以很好地解决移动网络由2G向3G演进背景下，由TDM业务向IP业务的逐步过渡，满足2G/3G基站回传业务的统一接入和传送，被认为是下一代城域传送网的一个重要发展方向。

2  PTN技术特性

　　分组传送网在垂直网络协议中位于一层的物理层和三层的IP层之间，能够对分组业务提供高效统计复用传送，网络结构支持分层分域，具有良好的可扩展性，可以提供可靠的网络保护及OAM管理功能，具备完善的QoS功能，兼容传统TDM、ATM、FR等业务的综合传送网技术，也有针对分组业务提出的新的功能需求。目前，T-MPLS/MPLS-TP和PBT（PBB-TE）技术是分组传送网的代表技术，可以较好地满足分组传送网的功能要求。T-MPLS/MPLS-TP和PBT的技术功能特性主要有6个方面。

3  多业务承载特性

　　MPLS-TP采用PWE3的电路仿真技术来适配所有类型的客户业务，包括以太网、TDM和ATM等，采用VPWS支持以太网专线业务（包括EP-Line和EVP-Line），采用VPLS支持以太网专网业务（包括EP-LAN和EVP-LAN）；而PBB-TE目前主要支持以太网专线业务，采用PBB技术来支持以太网专网业务；对于TDM和ATM等业务，PBB-TE也可采用PW来承载，基于以太网的电路仿真技术还在开发中。

4  网络可扩展性

　　T-MPLS继承了传送网的分层和分域架构，支持TMC（PW）、TMP（LSP）和TMS（段层，可选）三层，不同域之间通过NNI接口互连，PW的20bit标签支持的业务数量多达104万（220－17），MPLS-TP的分层架构尚未确定，但至少有LSP和PW两层；PBB-TE是基于PBB的分层网络架构，支持用户业务和运营商网络的安全隔离，用于标识业务的I-SID为24bit，多达1677万（224－1）。

5  保护功能

　　在MPLS-TP保护方面，ITU-T的T-MPLS支持1＋1和1：1线性保护（G.8131）以及Wrapping和Steering环网保护（G.8132），IETF倾向于采用MPLS的FRR完成1：N线性和环网保护。目前IETF和ITU-T的JWT正在讨论MPLS-TP的环网保护需求，而目前PBB-TE支持1：1线性保护，由于其标签全局性带来的限制，不支持子网保护和基于连接的环网保护，可采用G.8032的以太环网保护。

6  OAM功能

　　PTN的OAM主要包括故障管理（故障检测、定位和通告）和性能管理功能。PPB-TE的OAM是基于IEEE802.1ag的连接故障管理（CFM）或Y.1731的以太网OAM机制。T-MPLS的OAM是基于G.8114，与Y.1731的OAM消息功能非常相似，不同之处是T-MPLS的OAM支持分层：TMP/TMC/TMS（可选）。标准制定组织正在讨论MPLS-TP的OAM，修改了OAM报文格式，引入ACH来实现与PWVCCV兼容，PW的CC可能会利用VCCV-BFD实现，同时引入CV、AIS、APS等OAM功能。

　　QoS功能PTN的QoS主要包括流分类、流量管理、优先级标记、流量整形、队列调度和拥塞控制等。MPLS-TP主要采用E-LSP方式，即利用EXP字段的3bit作为优先级标记，支持8个优先级；MPLS-TP的QoS通常分为3层：客户层、PW层和LSP层，可基于每层进行流量管理和调度。PBB-TE主要采用B-VLAN的VLANPRI（3bit）作为优先级标记，支持8个优先级；PBB-TE的QoS可分为客户层、业务层（I-SID）和隧道层（Trunk）。

7  时钟特性

　　在PTN中，对于同步的需求主要体现在两个方面：其一，承载TDM业务以及与PSTN网络进行互通，要求分组传送网在TDM业务入口和出口提供同步功能，实现业务时钟的恢复；其二，实现对时间和频率同步信号的传送，满足承载2G/3G基站业务对高的时间同步需求。IEEE1588技术采用主从时钟方案，对时间进行编码传送，时戳的产生由靠近物理层的协议层完成，利用网络链路的对称性和延时测量技术，实现主从时钟的频率、相位和时间的同步。

图2 PTN技术引入的阶段示意图

8  PTN技术发展现状

　　T-MPLS技术标准初由ITU-T于2005年5月开始开发，到2007年底已发布和制定了T-MPLS框架G.8110.1、T-MPLS网络接口G.8112、T-MPLS设备功能G.8121、T-MPLS线性保护G.8131和环网保护G.8132、T-MPLSOAMG.8114等系列标准。保证T-MPLS标准与MPLS-TP一致。

　　PBB-TE技术由IEEE的802.1Qay任务组负责开发，是在IEEE802.1ah规范的PBB（运营商骨干桥接，即MACinMAC技术）基础上发展而来，增加了业务的流量工程和1：1的50ms快速保护等面向连接的传送特性。IEEE802.1Qay任务组的目标是在2009年第2季度进行IEEE802赞助者投票。

　　虽然PTN技术的标准化工作还未完成，但由于国内外移动运营商的无线回传市场需求迫切，目前业内已有一系列分别基于T-MPLS和PBT的PTN产品相继面世，但目前都不够成熟，部分厂商设备进入试验网测试阶段，部分基于PBT的技术设备被应用为电信级以太网。

9  PTN技术引入策略

　　PTN技术是IP/MPLS、以太网和传送网三种技术相结合的产物，具有面向连接和电信级可靠性的特征，适用于承载电信运营商的无线基站回传网络、以太网专线、L2VPN等高品质数据业务。虽然城域网内业务将全部面向分组的IP化发展，但在现网中引入PTN技术后，城域网在长期内将仍然呈现出多网并存局面，而无线基站回传、以太网专线等对可靠性及网络安全要求较高的业务将由新建的分组传送网（PTN）进行承载。

　　由于PTN标准及产业链尚未成熟，虽然有部分厂商已经推出相关产品，但目前国内商用较少，部分设备进入试验网测试阶段。待PTN技术成熟以后，2G/3G基站接入承载网将停止MSTP网络建设，转而逐步引入PTN技术。PTN技术的引入将是一个逐步实施的过程，首先将在汇聚层引入，然后逐步向汇聚及接入进行渗透，概括起来可以分为3个阶段来进行。

　　阶段一：首先在汇聚层进行PTN网络的搭建，城域传送网在汇聚及接入层呈现出PTN及MSTP两网并存局面，新增基站利用PTN网络承载，原有基站利用MSTP网络承载。

　　阶段二：PTN技术在汇聚层实现对MSTP技术的替代，接入层仍保留部分MSTP设备，各种类型的基站在接入层接入后，都统一通过PTN汇聚层实现到RNC的汇聚回传。

　　阶段三：PTN技术在汇聚接入实现对MSTP的完全替代，3G基站回传全程全网为PTN设备，退网的MSTP设备可利旧组建集团大客户专线网络。