谭义良
身份证号：45270219821225**** 广西南宁
【摘 要】随着网络技术的不断发展，PTN技术以其高品质的网络保护、良好的扩展性、以及高效的运行维护机制，已经成为了城域网的主流传输技术之一，受到了各大电信运营商的青睐并得到广泛的应用。本文主要对PTN技术及其组网应用进行深入研究，以供大家参考。
【关键词】PTN；技术；组网；应用；
引言
随着网络技术的不断发展，以SDH／MSTP技术为基础的城域传送网业务由TDM为主已经转变为以IP数据业务为主。为了适应这种变化，移动网络架构已经从2G/3G转向4G/5G发展，因此移动网络全部IP化、宽带化的过程中，对传输网的要求会越来越高。虽然SDH／MSTP也具备多业务承载能力，但基于TDM的内核使其在承载IP分组业务时效率较低、配置复杂，并且灵活性和扩展性也较差。而PTN是IP网络和MPLS网络与SDH结合的产物，同时拥有IP网络的灵活性、MPLS网络的标签管理特征、SDH网络的安全可靠性。传输网为了实现对上层业务的高效承载，使移动业务平滑发展得到保障，从SDH／MSTP演进到PTN已是大势所趋。
一、PTN技术概述
PTN技术即分组传送网 (Packet Transport Network)技术，是一种面向分组业务的传送网络和技术，它定位于城域网汇聚接入层，以分组交换为核心并提供多业务支持，既具备数据通信网组网灵活和统计复用传送的特性，又继承了传统光传送网面向连接、快速保护、OAM能力强等优点[1]。PTN以光传送网络为基础架构，具备端到端业务管理、差异化QoS机制、层次化OAM及电信级保护等，它以承载电信级以太网业务为主，能够兼容TDM、ATM等业务[2]。PTN的出现在一定程度上颠覆传统光传输产品的许多特性，其保留MSTP的易管理、维护和多种业务保护能力，同时对传统的交叉核心部分进行全面的改造，实现自电路交换机制向分组交换机制的演进。因此，PTN技术及其组网应用解决方案是城域网传输向全业务IP化承载演进非常重要的手段之一。
二、PTN网络定位及架构
1、PTN网络定位
目前主流的传输网络技术主要包括SDH/MSTP、WDM/OTN和PTN等3种，这3种技术各有优点，也各有不足。SDH/MSTP适用于传统TDM类业务传输，少数对安全性极其敏感的大客户业务传输。OTN主要用于提供大颗粒业务的端到端传送，定位在网络的骨干及汇聚层。PTN技术定位于提供中小颗粒多业务的接入层和汇聚层，它可以用于2G和3G的语音基站／IP基站、4G基站网络回传承载应用场景，也可用于重要政企客户业务接入和承载等应用场景。PTN能有效地融合了数据技术和传输技术，实现一体化的承载传送，可用于解决RANIP化后的基站FE的无线回传，也可用于承载全业务运营中的大量高品质以太网／IP专线业务，同时还兼顾传统2G基站TDM E1和ATM的传送，可以使运营商的基础网络设施获得最大的技术优势，这种优势是传统路由器和增强以太网技术无法比拟的。
2、PTN网络架构
PTN采用分层网络结构，分别为接入层、汇聚层、核心汇聚层，不同层次网络结构有着不同的作用。核心层主要负责提供核心节点间的局间中继电路和各种业务的调度，具有大容量业务调度能力和多业务传送能力。核心层通常采用PTN 10GE（含）以上设备进行组环，节点数量大多2～6个。当业务量较大时，也可采用mesh组网；汇聚层主要负责一定区域内各种业务的汇聚和疏导，具有较大的业务汇聚能力及多业务传送能力。汇聚层通常也是采用PTN 10GE（含）以上设备进行组环，节点数量大多4～8个。接入层具有灵活、快速的多业务接入能力，通常采用PTN GE设备进行组环。考虑到环路长支链带来的安全隐患，节点数量一般应少于15个为宜。核心层和汇聚层主要采用环形结构，接入层以环形结构为主，也可采用链形结构。
具体的PTN网络模型与城市规模大小和业务发展水平密切相关，不同规模的城市应构建适应各自特点的网络模型。对于大中型城市，其城域分组传送网具有接入节点数量大，业务量大，网络结构复杂，层次多等特点，核心层可用WDM+PTN设备的形式，尽量采用双节点接入，成对建设大容量PTN设备，通过WDM系统提供的通道与汇聚层PTN设备对接；汇聚层则可根据实际情况采用WDM／光纤+PTN设备或者直接采用10GE（含）以上 PTN设备组网；接入层采用GE/10GE PTN设备组网，并尽量避免长支链，在光缆资源允许的情况下，保证成环率。对于中小型城市，接入节点数量居中，业务量较大，网络结构也较复杂。核心层／汇聚层／接入层均采用PTN设备组网，部分有条件的地市的核心层也可采用WDM／光纤+PTN设备的形式组网。一般规模较小的城市可以简化网络层次尽量环形组网。
三、PTN组网策略
1、PTN组网原则
PTN组网原则是：整体规划、分段建设、分实施。建设需因地制宜、全盘考虑，应以新建为主，确保网络建设的统一性、完整性、先进性、成熟性。PTN系统的网络拓扑仍然采用环型结构，接入层原则上3G/4G基站、新增站点IP化业务宜采用PTN承载。
2、PTN组网建设思路
PTN组网建设思路是：对于设备容量，接入层1-10G、汇聚层10-50G、汇聚核心层节点50-320G；对于承载的业务，初期以承载基站和大客户业务为主，业务接入接口为以FE／E1为主，后期则统一承载多业务，业务接口包括GE／FE／E1／STM—N／PON等；对于同步策略，可通过PTN精确时钟同步方案实现基站同步，最终实现GPS替代；对于QoS部署，初期带宽冗余较高，以基站和大客户业务为主，进行简单的QOS控制。随着业务增长和不同服务级别的多业务，可部署精细化QoS控制；对于网络保护，可根据组网情况采用Tunnel保护或Ring保护，PTN与RNC之间采用链路聚合(LAG)保护。PTN与SDH、MSTP网络的衔接方式是，TDM电路可在汇聚层局端处采用通道化的STM-1接口与现有的SDH骨干环连接。
与OTN/DWDM网络的衔接方式是，通过汇聚局端或楼内设备的GE业务接口与骨干层波分环对接，通过骨干层波分环进行电路的跨机楼调度。
3、PTN组网模型
PTN设备总体分为三种组网模式：独立组网、混合组网、联合组网。
（1）独立组网。独立组网模式是指从接入层至核心层的设备全部都采用PTN设备，传送平面新建分组并与MSTP共同维护及单独规划的模式。2G业务在该模式下仍用MSTP平面，增加IP化语音和IP化数据业务独立组网模式的网络结构特点是清晰，易管理和易维护，但新建的PTN需要占用节点机房的机位和光缆纤芯，一次性投资较大，还需要改造机房中的电源容量不足。如果采用PTN建设多层网络结构，肯定会让一层环路带宽资源消耗过快或者大量闲置，导致上层与下层的网络速率不匹配。独立组网模式中，采用10Gbit以太网环路互联骨干层与核心层节点，在核心层RNC节点较多的大型城域网中，一方面所有RNC节点都与骨干层节点互连，这样会出现过多的环路节点，从而使利用率下降。另一方面，如果环路上的任一节点业务量增加而需要扩容时，肯定要对环路进行整体扩容，产生的成本就相对高。因此，独立组网模式比较适用于核心节点数量较少的小型城域网内组建二级PTN。
（2）混合组网。该模式可分为四个阶段：①初期的基站刚启动IP化业务阶段。由于刚开始出现的IP业务需求不多，集中在接入层的PTN设备引入与SDH设备共同混合组成SDH环，提供E1、FE等业务的接入，也能满足需求；②基站IP化和全业务的不断发展阶段。这时由于一些汇聚点要下挂到GE接入环，汇聚层的相关节点为了具备GE环的接入能力逐渐升级为PTN设备的方式；③接入层GE环数量大增的IP业务爆发期阶段。该阶段要求汇聚层的分组传输能力更高，汇聚层部分节点叠加MSTP环路组建10GE（含）以上的环，可以使TDM业务及IP业务同时在接入层接入和分离；④全网实现全IP化网络发展阶段。此时全部PTN设备各构建了城域汇聚层和接入层的分组传送网，使维护管理更简捷。
（3）联合组网。联合组网模式是指在汇聚层以下采用PTN组网，充分利用IPoverWDM／OTN的核心骨干层将上联业务调度至PTN所属业务落地机房的模式。业务在该模式下汇聚到接入层进行收敛以后，设置大容量的交叉落地设备从上联到机房，并通过GE光口的骨干节点PTN设备只连接到所属RNC节点的PTN交叉机，而不是跟其他RNC节点的PTN交叉机和汇聚环的骨干PTN设备进行连接。由于联合组网模式中的骨干层PTN设备只是跟其所属的RNC机房相联接，所以此模式很适合拥有多个 RNC机房的大型城域网，使骨干节点与核心节点的网络组建得到极大简化，从而避免了因某节点升级了业务容量从而让该环路的所有节点设备必须一起升级的情况出现，使网络投资得到节约[3]。
四、PTN组网典型应用
1、PTN+GPON组网在移动回传网中的应用
目前主流的FTTX接入技术有EPON和GPON两种。其中，GPON在传输速率、分光比、带宽效率等方面都优于EPON，具有高带宽、多业务、低成本以及部署方便等优点，是大多数运营商的选择。PTN+GPON方案联合组网时，在传输层，使用PTN设备构建城域传输网络，而在接入层，GPON作为全业务接入设备，在提供普通移动基站和各种微型基站接入承载移动回传业务的同时，也为家庭和企业用户提供语音固话、宽带接入、有线电视等三网合一的接入服务，这种应用极大减少了设备种类，能够节约大量的设备成本、施工成本和后期的维护成本。
2、PTN+OTN组网在城域传送网中的应用
随着IP化业务发展和目前4G网络广泛使用,以往传统的SDH联合WDM的业务承载模式已经不能胜任海量数据的高速传输。而PTN+OTN传输技术具有非常优异的调度能力与承载能力，能够很好的解决SHD+WDM承载模式存在的弊端，可以明显提升光缆资源利用率，能大幅度缩减城域传送网建网成本，是当前最先进和应用效果良好的传输性技术。在当前的PTN网络中，国内网络运营商现网建设常采用大量的SDH网络和一部分PTN网络，主要包含链状系统和环形系统等,PTN+OTN网络目前的组合方式主要有相互独立和承载互通两种形式。其中相互独立形式是指PTN网络和OTN网络彼此所承载的业务类型不同，相互进行独立运行。PTN网络主要承载GE以下的小颗粒业务，OTN则主要承载GE及以上大颗粒业务，并对各种情况进行帮助和保护。承载互通形式是指在PTN系统运行速率低于OTN时，OTN网络能够承载PTN网络,从而大幅度提高链路资源的利用率，并且充分发挥OTN网络的调度和保护功能，使得PTN系统的生存性得以提升[4]。因此，PTN+OTN传输技术能够与体系实现更好的融合，可以促进数据承载业务想着全面IP化和智能化的方向发展,也能提升网络安全性和带宽，以满足人们对通信质量要求的不断提髙。
3、PTN在集团客户专线的应用
在集团客户专线业务中，不同的业务需求对网络的要求也是有所差异。实时视频以及语音业务对时延要求严格，对网络拥塞比较敏感，QoS要求较高。部分数据类业务，如警讯平台、金融业务、电子政务等要求数据传送要有良好隔离性，业务高QoS保证，对链路安全性、可靠性要求高。总而言之，集客客户专线业务正在朝大颗粒、分组化、IP化方向发展，但传统需求仍长期存在。PTN 设备能够提供丰富的接口类型，包括E1、RJ45、FE、GE/10GE等，数据配置时可以自由选择路由走向，灵活适应E-LINE、E-TREE、E-LAN 等业务流向。因此，在集团大客户专线中，应该充分利用PTN灵活的网络调度能力，丰富的接口类型，带宽平滑升级能力，丰富多样的保护技术以及QoS技术，为客户提供高效安全、稳定可靠的传送网络要求，满足客户差异化服务以及多种业务需求。
五、 结语
总之，PTN技术是网络技术发展过程中的标志性产物，有着高带宽、高品质、高可靠性保障的网络特性，以及较低的建设运维成本，在当前和未来网络技术的发展均离不开PTN技术的支持，有着广阔的发展前景。因此，加强PTN技术发展及组网应用研究，显得意义重大。
参考文献：
[1]吴晓峰.PTN组网与部署[J]电信技术.2009（06）
[2]陈学艺.PTN技术及组网应用[J]电信技术.2011（12）
[3]陈远山.PTN技术特点与应用探讨[J]大科技.2013(07)
[4]黄坤 高泽胜 崔鸣.城域传送网引入POTN技术的策略浅析[J]信息通信.2016（06）