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如何建設(shè)基于IP架構(gòu)的MSAN承載網(wǎng)

2008/03/21

摘要

  MSAN已經(jīng)逐漸成為基于IP架構(gòu)的下一代電信網(wǎng)建網(wǎng)的主要接入方式,如何建設(shè)一個(gè)更高效率低成本的MSAN承載網(wǎng)是大多數(shù)固網(wǎng)運(yùn)營商的共同關(guān)注點(diǎn)。本文通過MSAN對(duì)承載網(wǎng)需求的分析,提出面向IP的MSAN承載網(wǎng)的建網(wǎng)思路,以及高性能低成本的基于MSTP的MSAN接入承載網(wǎng)解決方案。

1 MSAN運(yùn)營商下一代接入網(wǎng)的主要選擇

  綜合接入(MSAN:Multi-Service Access Node)可同時(shí)提供語音、帶寬和窄帶業(yè)務(wù)的接入,具備POTS,PBX,ISDN,TDM E1,G.HSDSL(TDM),ATM,N×64k等專線,寬帶xDSL等業(yè)務(wù)接入功能。MSAN無論是窄帶或?qū)拵I(yè)務(wù)都在同一子架內(nèi)接入,既能降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本,又方便網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一維護(hù),從而有利于快速建設(shè)、快速提供業(yè)務(wù)并且總體建設(shè)成本和維護(hù)成本最低。因此,MSAN的優(yōu)勢(shì)明顯,有利于固網(wǎng)運(yùn)營商的長期發(fā)展。

  今天,龐大的PSTN語音依然是許多固網(wǎng)運(yùn)營商的“立身之本,衣食父母”。傳統(tǒng)固網(wǎng)市場(chǎng)正面臨飽和與低值化,VoIP和移動(dòng)電話對(duì)話音業(yè)務(wù)形成強(qiáng)大的異質(zhì)分流,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇使全球多數(shù)固網(wǎng)運(yùn)營商的語音收入和利潤出現(xiàn)負(fù)增長。然而在新形勢(shì)下,經(jīng)營PSTN的固網(wǎng)運(yùn)營商面臨日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn):其一,互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展顛覆了傳統(tǒng)的電信商業(yè)模式,PSTN語音業(yè)務(wù)被網(wǎng)絡(luò)電話、E-mail、即時(shí)通信等其他通信方式分流越來越大,傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)受IP電話的沖擊最大;其二,移動(dòng)語音對(duì)固定語音的替代作用FMC日益明顯,導(dǎo)致雙絞線的ARPU值不斷下跌,增量不增收已成為固網(wǎng)運(yùn)營商的普遍問題。

  全球固網(wǎng)運(yùn)營商運(yùn)營環(huán)境上有很大區(qū)別,語音發(fā)達(dá)地區(qū)的PSTN網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)完善,語音已經(jīng)基本處于飽和狀態(tài),雙絞線的ARPU值不斷下跌。這些地區(qū)的大部分運(yùn)營商都在面臨著網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn),從單業(yè)務(wù)提供商向綜合接入方向發(fā)展,而采用MSAN來替代老的PSTN網(wǎng)絡(luò),具備綜合信息服務(wù)能力。我們來看中等發(fā)達(dá)地區(qū)或發(fā)展中地區(qū)的PSTN網(wǎng)絡(luò)面臨著PSTN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和改造,MSAN依然可以滿足現(xiàn)有的PSTN網(wǎng)絡(luò)改造和端局優(yōu)化。MSAN同時(shí)可以提供少量寬帶xDSL需求以及大客戶企業(yè)、商業(yè)樓、酒店、大客戶等TDM專線需求。MSAN來做語音的成本比較低,無PSTN網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域或語音滲透率低于5%的欠發(fā)達(dá)區(qū)域,可以直接采用MSAN來建設(shè)滿足語音覆蓋需求。同時(shí),核心網(wǎng)絡(luò)NGN化(軟交換)+接入網(wǎng)MSAN承建模式時(shí)候可以自由擴(kuò)展增值業(yè)務(wù)。因此,MSAN是對(duì)固網(wǎng)運(yùn)營商來說開發(fā)新業(yè)務(wù)、拓展新客戶、充分利用接入網(wǎng)上資源的一把利刃?梢钥闯鯩SAN是絕大部分固網(wǎng)運(yùn)營商的最佳的選擇,可以滿足不同發(fā)展時(shí)期的固網(wǎng)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求。

2 面向下一代MSAN對(duì)承載網(wǎng)的要求

  MSAN接入網(wǎng)是面向All IP的網(wǎng)絡(luò)與以往熟悉的Internet接入網(wǎng)或傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)有很大的區(qū)別。首先,MSAN網(wǎng)是基于IP架構(gòu)的電信網(wǎng)絡(luò),目的是替代以往的PSTN、FR、DDN、寬帶接入等網(wǎng)絡(luò),雖然包含寬帶、專線接入業(yè)務(wù),但收益最主要的部分仍然來自語音業(yè)務(wù)。因此,MSAN承載網(wǎng)就是面向IP兼容少量寬帶接入的電信承載網(wǎng),對(duì)承載網(wǎng)要求提供延續(xù)電信網(wǎng)絡(luò)的QoS、Security、Reliability、Management、TDM等性能要求,從而保證對(duì)客戶電信級(jí)服務(wù)的延續(xù)性。同時(shí),正是由于High Speed Internet(HSI)業(yè)務(wù)的存在,承載網(wǎng)面臨Web業(yè)務(wù)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)、突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、擁塞風(fēng)險(xiǎn)等,這些使MSAN承載網(wǎng)要求有嚴(yán)格的QoS分級(jí)和完善的性能保證機(jī)制。

  語音業(yè)務(wù)無論是傳統(tǒng)POTS還是VoIP都是Flat-rate業(yè)務(wù),突發(fā)性不強(qiáng)。但是寬帶業(yè)務(wù)是突發(fā)性業(yè)務(wù)強(qiáng),容易對(duì)Real-time業(yè)務(wù)造成影響。需要業(yè)務(wù)嚴(yán)格地隔離,嚴(yán)格地保證每種業(yè)務(wù)的帶寬。語音業(yè)務(wù)在建設(shè)之初就非常關(guān)注延時(shí)和保護(hù)的問題,在延時(shí)要求要保證與以往的PSTN網(wǎng)絡(luò)相同性能。VoIP,Video-conference,BTV,TDM專線等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不存在包的重傳,因此承載網(wǎng)數(shù)據(jù)的抖動(dòng)、丟包、誤碼對(duì)業(yè)務(wù)影響很大。如果考慮BTV,抖動(dòng)對(duì)BTV引起圖像扭曲,丟包會(huì)導(dǎo)致屏幕出現(xiàn)黑點(diǎn),誤碼則會(huì)出現(xiàn)異常色塊(也就是馬賽克)?傮w來說,綜合接入對(duì)承載網(wǎng)QoS要求是時(shí)延小于100ms、抖動(dòng)小于20ms、丟包小于1/1000,錯(cuò)包小于1/10000。對(duì)安全性上要求語音業(yè)務(wù)、專線和internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)完全隔離,防止黑客攻擊?煽啃陨蟿t因?yàn)镻STN語音目前采用SDH保護(hù)50ms以內(nèi),最終客戶對(duì)語音質(zhì)量要求高。因此,MSAN要求對(duì)語音業(yè)務(wù)50ms的網(wǎng)絡(luò)層面保護(hù),同時(shí)要求設(shè)備層保護(hù)及端口保護(hù)等才能夠滿足與PSTN網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)性能要求。從傳統(tǒng)Internet業(yè)務(wù)網(wǎng)的老眼光看待MSAN承載網(wǎng)絡(luò)是不正確的。

3 如何構(gòu)建面向IP的MSAN承載網(wǎng)

  上以章節(jié)已經(jīng)介紹了綜合接入(MSAN)承載網(wǎng)是基于IP架構(gòu)的電信網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分一般為IP核心網(wǎng)和MSAN接入網(wǎng)。IP核心網(wǎng)的結(jié)構(gòu)一般與其它網(wǎng)絡(luò)類似,但是綜合接入網(wǎng)絡(luò)比較特殊,核心網(wǎng)一般是基于軟交換或IMS為核心的IP網(wǎng),包含了多種核心網(wǎng)部件如軟交換或IMS,媒體及信令網(wǎng)關(guān),寬帶業(yè)務(wù)處理BRAS,業(yè)務(wù)服務(wù)器等設(shè)備。構(gòu)建承載網(wǎng)的時(shí)候一般建議運(yùn)營商選擇IP核心網(wǎng)SR/PE節(jié)點(diǎn)與P Router之間采用IP/MPLS over WDM或帶寬容量不大的情況下采用IP/MPLS over SDH建網(wǎng)模式。

  MSAN接入網(wǎng)主要由MSAN設(shè)備和接入承載網(wǎng)設(shè)備組成,覆蓋面大,節(jié)點(diǎn)數(shù)多,Network Topology結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。接入承載網(wǎng)方案主要關(guān)注的是MSAN節(jié)點(diǎn)到SR/PE節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)傳送需求,主要考慮怎樣把綜合接入業(yè)務(wù)從MSAN上行接入,匯聚并傳送到SR/PE節(jié)點(diǎn)就可以了。圖1為基于軟交換為核心的MSAN整網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。

  圖1 基于軟交換為核心的MSAN整網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

  綜合接入主要關(guān)注語音和少量寬帶業(yè)務(wù)和專線,上行接口一般是E1和FE/GE。傳統(tǒng)窄帶語音業(yè)務(wù)、TDM專線等或MSAN使用于窄帶交換機(jī)組網(wǎng)的時(shí)候采用E1上行方式,其它時(shí)候采用FE/GE上行。接入層面采用的承載網(wǎng)設(shè)備必須同時(shí)能夠支持E1和FE/GE接入,因此承載網(wǎng)設(shè)備必須具備多業(yè)務(wù)傳輸特性,傳統(tǒng)SDH設(shè)備,傳統(tǒng)LANSwitch設(shè)備無法滿足組網(wǎng)需求。

  從業(yè)務(wù)流向分析,無論是窄帶語音業(yè)務(wù)還是寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù),業(yè)務(wù)流向始終是從MSAN向上到SR/PE,通過SR/PE設(shè)備來繼續(xù)三層轉(zhuǎn)發(fā)。語音業(yè)務(wù)無論是傳統(tǒng)POTS還是VoIP都是與PSTN類似往上匯聚。寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)PPPoE始終是在BRAS終結(jié),BRAS的位置與SR/PE設(shè)備相同,甚至部分SR/PE具備BRAS功能。如果考慮BTV,那么MSAN到SR/PE之間是靜態(tài)組播是最佳的配置,動(dòng)態(tài)組播無法滿足用戶對(duì)頻繁換臺(tái)需求,因此不推薦運(yùn)營商采用動(dòng)態(tài)組播。因此,MSAN到SR/PE節(jié)點(diǎn)之間靜態(tài)配置完全可以滿足業(yè)務(wù)需求和業(yè)務(wù)質(zhì)量。

4 MSTP在MSAN接入承載網(wǎng)中作用

  MSAN組網(wǎng)中主要關(guān)注大量語音POTS接入,同時(shí)考慮少量寬帶接入和窄帶業(yè)務(wù)的接入。每個(gè)Central Office/Local Exchange的上行帶寬要求小。如果不考慮BTV業(yè)務(wù)那么每個(gè)MSAN的平均上行帶寬大概40~50M左右。因?yàn)锽TV是Multicast業(yè)務(wù)與用戶數(shù)無關(guān),如果考慮BTV業(yè)務(wù)(如100個(gè)Channels),那么環(huán)上只增加了200M帶寬(100*2M/Channel)。因此,上行帶寬要求小,語音,寬帶,TDM專線等業(yè)務(wù)種類多,QoS,安全及可靠性要求高的時(shí)候,從成本和技術(shù)角度分析MSTP是最佳的選擇。

  針對(duì)語音業(yè)務(wù),MSTP方案與現(xiàn)有的PSTN承載網(wǎng)沒區(qū)別,流量模型都一樣。MSTP不改變?cè)拕?wù)模型(無采用任何統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)),語音業(yè)務(wù)可以提供電信級(jí)50ms網(wǎng)絡(luò)保護(hù),保證了與PSTN同樣的語音業(yè)務(wù)質(zhì)量。為保證VoIP業(yè)務(wù)不被非法用戶盜竊,整個(gè)VoIP和Internet的寬帶業(yè)務(wù)部分的每個(gè)Customer和Service之間做到隔離,可以按VC進(jìn)行隔離,也可以按S+C方式來隔離并且需要針對(duì)這種隔離進(jìn)行QoS和流控。專線業(yè)務(wù)可以采用E1方式上行,同時(shí)采用VC來嚴(yán)格隔離了專線業(yè)務(wù),語音業(yè)務(wù)和寬帶之間的帶寬,突發(fā)性強(qiáng)的寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)無法影響專線和語音等高質(zhì)量業(yè)務(wù)并提高了業(yè)務(wù)安全性(見圖2)。

圖2 MSTP無改變?cè)拕?wù)模型與PSTN相同語音質(zhì)量

  寬帶業(yè)務(wù)方面MSTP提供了靈活的業(yè)務(wù)配置能力,動(dòng)態(tài)的鏈路帶寬調(diào)整,無損傷的調(diào)整MSAN的上行帶寬,端到端的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)配置能力。因?yàn)椋琈SAN中寬帶用戶數(shù)比較少,與語音用戶數(shù)比較大概就是語音用戶數(shù)的10%~20%左右,所以通過收斂之后的寬帶上行帶寬比較小。所有MSAN上行可以通過FE來接入,在SR/PE節(jié)點(diǎn)附近匯聚點(diǎn)(Aggregation PoPs)可以采用MSTP設(shè)備上的以太二層交換功能把所有業(yè)務(wù)匯聚到GE并與SR/PE設(shè)備之間互通。因?yàn)樵贏ggregation POP節(jié)點(diǎn)進(jìn)行二層匯聚到SR/PE節(jié)點(diǎn),因此匯聚節(jié)點(diǎn)的MSTP的以太網(wǎng)匯聚比是最關(guān)鍵的指標(biāo)。華為EMS4單板提供64:1的以太匯聚能力,業(yè)界惟一一個(gè)廠家能夠支持這么大的匯聚方向。就是說,一個(gè)以太單板最多可以匯聚64個(gè)MSAN節(jié)點(diǎn)的Traffic。

  網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)候一般所有Central Office/Local Exchange的MSAN的用戶數(shù)及寬帶需求已經(jīng)明確了,MSAN上行業(yè)務(wù)可以采用VC-12/VC-3/VC-4級(jí)GFP映射,支持VCAT,LCAS等功能提高了寬帶業(yè)務(wù)的帶寬在線靈活的調(diào)整。MSAN的匯聚節(jié)點(diǎn)的以太單板需要強(qiáng)大的MAC地址空間。MAC地址空間影響會(huì)較大,原因是不同的客戶要求不同的業(yè)務(wù),這樣會(huì)造成用戶數(shù)×業(yè)務(wù)數(shù)的MAC處理要求。一般16k或64k的地址空間無法滿足綜合接入需求,而華為EMS4單板提供業(yè)界最大128k的MAC地址處理空間。

  MSTP具備大網(wǎng)組網(wǎng)優(yōu)勢(shì),以太網(wǎng)接入、匯聚及傳送功能,端到端的配置能力,強(qiáng)大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)匯聚能力,高安全嚴(yán)格的業(yè)務(wù)隔離(采用VC隔離),動(dòng)態(tài)連路調(diào)整等,導(dǎo)致目前很多運(yùn)營商已采用MSTP的綜合接入承載解決方案?煽啃苑矫妫琈STP設(shè)備以太單板或E1單板上可以與MSAN上行端口之間提供TPS,端口級(jí)及單板級(jí)保護(hù)提高了整網(wǎng)配套方案的完整性。

  基于ASON的MSTP設(shè)備,滿足MSAN業(yè)務(wù)的保護(hù)恢復(fù)、端到端的自動(dòng)配置能力、網(wǎng)絡(luò)資源的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、在線優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)等動(dòng)態(tài)特性。專線等不可預(yù)見的業(yè)務(wù)需求能快速滿足建網(wǎng)需求,而快速的業(yè)務(wù)提供能力則幫助運(yùn)營商提高整體競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

5 結(jié)束語

  MSAN已經(jīng)逐漸成為基于IP架構(gòu)的下一代電信網(wǎng)建網(wǎng)的主要接入方式,近幾年越來越多的固網(wǎng)運(yùn)營商普遍采用綜合接入(MSAN)建網(wǎng)模式,如英國的最大固網(wǎng)運(yùn)營商英國電信的21CN網(wǎng)絡(luò),中國的最大固網(wǎng)運(yùn)營商中國電信、中國網(wǎng)通,巴西的最大固網(wǎng)運(yùn)營商Telemar等。而MSTP單一平臺(tái)具備支持MSAN接入的所有業(yè)務(wù)的承載要求,且成本最低。華為公司MSTP設(shè)備具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)接入?yún)R聚及傳送特性,并通過Metro Ethernet Forum(MEF)的認(rèn)證,成為完善地面向IP電信網(wǎng)承載網(wǎng)的解決方案。將來MSTP設(shè)備還將具有從100%基于TDM交換設(shè)備向100%基于包交換設(shè)備的演進(jìn)特性,從而進(jìn)一步提高了解決方案對(duì)各大運(yùn)營商的吸引力。

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