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。
3G接入网IP化发展趋势
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,分为核心网(CN)和接入网(2G称为BSS,3G称为RAN,本文统一称为RAN)。CN又分为电路域(CS)和分组域(PS),CS主要是话音业务,UMTS的核心网引入软交换机制,由MSCServer和MGW组成。2G的核心网CS由MSC组成,目前正向软交换架构演进,逐步实现2G/3G共用核心网。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。RAN网络的IP化使得承载和传送层面面临业务类型由TDM为主向以IP/ETH分组为主转变、业务接口由E1向FE变化、业务粒度由2Mbit/s向10Mbit/s至100Mbit/s发展等挑战。IP化的业务呈现出带宽突发性、很高的峰均值比等特点,传统基于电路交换的MSTP传送网以刚性管道为特点,不能很好地满足这些分组业务的传送需求,MSTP的分组处理或IP化程度不够彻底,其IP化主要体现在业务接口IP化,内核却仍然是电路交换。这就使得MSTP在承载IP分组业务时效率较低,并且无法适应以大量数据业务为主的3G和全业务时代的需要。随着TDM业务的相对萎缩及全IP环境的逐渐成熟,传送设备需要由现有“以TDM电路交换为内核”向“以IP分组交换为内核”演进。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。
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,支持分组的时间及时钟同步,分组传送网需要具备多种功能来实现上述业务的传送,这其中既有继承的原来SDH传送网的功能需求,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。
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。目前,两种PTN技术对E-Tree业务的实现机制还有待完善。
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)。PTN的数据转发都是基于标签进行,但两者采用的标签和转发机制有所区别。
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专家正在讨论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。
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)。