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如何建設基于IP架構的MSAN承載網(wǎng)

2008/03/21

摘要

  MSAN已經(jīng)逐漸成為基于IP架構的下一代電信網(wǎng)建網(wǎng)的主要接入方式,如何建設一個(gè)更高效率低成本的MSAN承載網(wǎng)是大多數固網(wǎng)運營(yíng)商的共同關(guān)注點(diǎn)。本文通過(guò)MSAN對承載網(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運營(yíng)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(yǔ)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(zhuān)線(xiàn),寬帶xDSL等業(yè)務(wù)接入功能。MSAN無(wú)論是窄帶或寬帶業(yè)務(wù)都在同一子架內接入,既能降低網(wǎng)絡(luò )建設成本,又方便網(wǎng)絡(luò )的統一維護,從而有利于快速建設、快速提供業(yè)務(wù)并且總體建設成本和維護成本最低。因此,MSAN的優(yōu)勢明顯,有利于固網(wǎng)運營(yíng)商的長(cháng)期發(fā)展。

  今天,龐大的PSTN語(yǔ)音依然是許多固網(wǎng)運營(yíng)商的“立身之本,衣食父母”。傳統固網(wǎng)市場(chǎng)正面臨飽和與低值化,VoIP和移動(dòng)電話(huà)對話(huà)音業(yè)務(wù)形成強大的異質(zhì)分流,市場(chǎng)競爭的加劇使全球多數固網(wǎng)運營(yíng)商的語(yǔ)音收入和利潤出現負增長(cháng)。然而在新形勢下,經(jīng)營(yíng)PSTN的固網(wǎng)運營(yíng)商面臨日益嚴峻的挑戰:其一,互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展顛覆了傳統的電信商業(yè)模式,PSTN語(yǔ)音業(yè)務(wù)被網(wǎng)絡(luò )電話(huà)、E-mail、即時(shí)通信等其他通信方式分流越來(lái)越大,傳統電話(huà)業(yè)務(wù)受IP電話(huà)的沖擊最大;其二,移動(dòng)語(yǔ)音對固定語(yǔ)音的替代作用FMC日益明顯,導致雙絞線(xiàn)的ARPU值不斷下跌,增量不增收已成為固網(wǎng)運營(yíng)商的普遍問(wèn)題。

  全球固網(wǎng)運營(yíng)商運營(yíng)環(huán)境上有很大區別,語(yǔ)音發(fā)達地區的PSTN網(wǎng)絡(luò )相當完善,語(yǔ)音已經(jīng)基本處于飽和狀態(tài),雙絞線(xiàn)的ARPU值不斷下跌。這些地區的大部分運營(yíng)商都在面臨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )轉型的挑戰,從單業(yè)務(wù)提供商向綜合接入方向發(fā)展,而采用MSAN來(lái)替代老的PSTN網(wǎng)絡(luò ),具備綜合信息服務(wù)能力。我們來(lái)看中等發(fā)達地區或發(fā)展中地區的PSTN網(wǎng)絡(luò )面臨著(zhù)PSTN網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化和改造,MSAN依然可以滿(mǎn)足現有的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(hù)企業(yè)、商業(yè)樓、酒店、大客戶(hù)等TDM專(zhuān)線(xiàn)需求。MSAN來(lái)做語(yǔ)音的成本比較低,無(wú)PSTN網(wǎng)絡(luò )覆蓋區域或語(yǔ)音滲透率低于5%的欠發(fā)達區域,可以直接采用MSAN來(lái)建設滿(mǎn)足語(yǔ)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)候可以自由擴展增值業(yè)務(wù)。因此,MSAN是對固網(wǎng)運營(yíng)商來(lái)說(shuō)開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)、拓展新客戶(hù)、充分利用接入網(wǎng)上資源的一把利刃。可以看出MSAN是絕大部分固網(wǎng)運營(yíng)商的最佳的選擇,可以滿(mǎn)足不同發(fā)展時(shí)期的固網(wǎng)運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )發(fā)展需求。

2 面向下一代MSAN對承載網(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PSTN網(wǎng)絡(luò )有很大的區別。首先,MSAN網(wǎng)是基于IP架構的電信網(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(zhuān)線(xiàn)接入業(yè)務(wù),但收益最主要的部分仍然來(lái)自語(yǔ)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),對承載網(wǎng)要求提供延續電信網(wǎng)絡(luò )的QoS、Security、Reliability、Management、TDM等性能要求,從而保證對客戶(hù)電信級服務(wù)的延續性。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(lái)的安全風(fēng)險、突發(fā)風(fēng)險、擁塞風(fēng)險等,這些使MSAN承載網(wǎng)要求有嚴格的QoS分級和完善的性能保證機制。

  語(yǔ)音業(yè)務(wù)無(wú)論是傳統POTS還是VoIP都是Flat-rate業(yè)務(wù),突發(fā)性不強。但是寬帶業(yè)務(wù)是突發(fā)性業(yè)務(wù)強,容易對Real-time業(yè)務(wù)造成影響。需要業(yè)務(wù)嚴格地隔離,嚴格地保證每種業(yè)務(wù)的帶寬。語(yǔ)音業(yè)務(wù)在建設之初就非常關(guān)注延時(shí)和保護的問(wèn)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(zhuān)線(xiàn)等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不存在包的重傳,因此承載網(wǎng)數據的抖動(dòng)、丟包、誤碼對業(yè)務(wù)影響很大。如果考慮BTV,抖動(dòng)對BTV引起圖像扭曲,丟包會(huì )導致屏幕出現黑點(diǎn),誤碼則會(huì )出現異常色塊(也就是馬賽克)。總體來(lái)說(shuō),綜合接入對承載網(wǎng)QoS要求是時(shí)延小于100ms、抖動(dòng)小于20ms、丟包小于1/1000,錯包小于1/10000。對安全性上要求語(yǔ)音業(yè)務(wù)、專(zhuān)線(xiàn)和internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)完全隔離,防止黑客攻擊。可靠性上則因為PSTN語(yǔ)音目前采用SDH保護50ms以?xún)龋罱K客戶(hù)對語(yǔ)音質(zhì)量要求高。因此,MSAN要求對語(yǔ)音業(yè)務(wù)50ms的網(wǎng)絡(luò )層面保護,同時(shí)要求設備層保護及端口保護等才能夠滿(mǎn)足與PSTN網(wǎng)絡(luò )相當性能要求。從傳統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 如何構建面向IP的MSAN承載網(wǎng)

  上以章節已經(jīng)介紹了綜合接入(MSAN)承載網(wǎng)是基于IP架構的電信網(wǎng),網(wǎng)絡(luò )架構分一般為IP核心網(wǎng)和MSAN接入網(wǎng)。IP核心網(wǎng)的結構一般與其它網(wǎng)絡(luò )類(lèi)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)器等設備。構建承載網(wǎng)的時(shí)候一般建議運營(yíng)商選擇IP核心網(wǎng)SR/PE節點(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設備和接入承載網(wǎng)設備組成,覆蓋面大,節點(diǎn)數多,Network Topology結構最復雜的網(wǎng)絡(luò )。接入承載網(wǎng)方案主要關(guān)注的是MSAN節點(diǎn)到SR/PE節點(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節點(diǎn)就可以了。圖1為基于軟交換為核心的MSAN整網(wǎng)結構圖。

  圖1 基于軟交換為核心的MSAN整網(wǎng)結構圖

  綜合接入主要關(guān)注語(yǔ)音和少量寬帶業(yè)務(wù)和專(zhuān)線(xiàn),上行接口一般是E1和FE/GE。傳統窄帶語(yǔ)音業(yè)務(wù)、TDM專(zhuān)線(xiàn)等或MSAN使用于窄帶交換機組網(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)設備必須同時(shí)能夠支持E1和FE/GE接入,因此承載網(wǎng)設備必須具備多業(yè)務(wù)傳輸特性,傳統SDH設備,傳統LANSwitch設備無(wú)法滿(mǎn)足組網(wǎng)需求。

  從業(yè)務(wù)流向分析,無(wú)論是窄帶語(yǔ)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(guò)SR/PE設備來(lái)繼續三層轉發(fā)。語(yǔ)音業(yè)務(wù)無(wú)論是傳統POTS還是VoIP都是與PSTN類(lèi)似往上匯聚。寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)PPPoE始終是在BRAS終結,BRAS的位置與SR/PE設備相同,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(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)對頻繁換臺需求,因此不推薦運營(yíng)商采用動(dòng)態(tài)組播。因此,MSAN到SR/PE節點(diǎn)之間靜態(tài)配置完全可以滿(mǎn)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(yǔ)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。因為BTV是Multicast業(yè)務(wù)與用戶(hù)數無(wú)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(yǔ)音,寬帶,TDM專(zhuān)線(xiàn)等業(yè)務(wù)種類(lèi)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。

  針對語(yǔ)音業(yè)務(wù),MSTP方案與現有的PSTN承載網(wǎng)沒(méi)區別,流量模型都一樣。MSTP不改變話(huà)務(wù)模型(無(wú)采用任何統計復用技術(shù)),語(yǔ)音業(yè)務(wù)可以提供電信級50ms網(wǎng)絡(luò )保護,保證了與PSTN同樣的語(yǔ)音業(yè)務(wù)質(zhì)量。為保證VoIP業(yè)務(wù)不被非法用戶(hù)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(lái)隔離并且需要針對這種隔離進(jìn)行QoS和流控。專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)可以采用E1方式上行,同時(shí)采用VC來(lái)嚴格隔離了專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù),語(yǔ)音業(yè)務(wù)和寬帶之間的帶寬,突發(fā)性強的寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)無(wú)法影響專(zhuān)線(xiàn)和語(yǔ)音等高質(zhì)量業(yè)務(wù)并提高了業(yè)務(wù)安全性(見(jiàn)圖2)。

圖2 MSTP無(wú)改變話(huà)務(wù)模型與PSTN相同語(yǔ)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)的鏈路帶寬調整,無(wú)損傷的調整MSAN的上行帶寬,端到端的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)配置能力。因為,MSAN中寬帶用戶(hù)數比較少,與語(yǔ)音用戶(hù)數比較大概就是語(yǔ)音用戶(hù)數的10%~20%左右,所以通過(guò)收斂之后的寬帶上行帶寬比較小。所有MSAN上行可以通過(guò)FE來(lái)接入,在SR/PE節點(diǎn)附近匯聚點(diǎn)(Aggregation PoPs)可以采用MSTP設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設備之間互通。因為在A(yíng)ggregation POP節點(diǎn)進(jìn)行二層匯聚到SR/PE節點(diǎn),因此匯聚節點(diǎn)的MSTP的以太網(wǎng)匯聚比是最關(guān)鍵的指標。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(chǎng)家能夠支持這么大的匯聚方向。就是說(shuō),一個(gè)以太單板最多可以匯聚64個(gè)MSAN節點(diǎn)的Traffic。

  網(wǎng)絡(luò )規劃設計的時(shí)候一般所有Central Office/Local Exchange的MSAN的用戶(hù)數及寬帶需求已經(jīng)明確了,MSAN上行業(yè)務(wù)可以采用VC-12/VC-3/VC-4級GFP映射,支持VCAT,LCAS等功能提高了寬帶業(yè)務(wù)的帶寬在線(xiàn)靈活的調整。MSAN的匯聚節點(diǎn)的以太單板需要強大的MAC地址空間。MAC地址空間影響會(huì )較大,原因是不同的客戶(hù)要求不同的業(yè)務(wù),這樣會(huì )造成用戶(hù)數×業(yè)務(wù)數的MAC處理要求。一般16k或64k的地址空間無(wú)法滿(mǎn)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,以太網(wǎng)接入、匯聚及傳送功能,端到端的配置能力,強大的數據業(yè)務(wù)匯聚能力,高安全嚴格的業(yè)務(wù)隔離(采用VC隔離),動(dòng)態(tài)連路調整等,導致目前很多運營(yíng)商已采用MSTP的綜合接入承載解決方案。可靠性方面,MSTP設備以太單板或E1單板上可以與MSAN上行端口之間提供TPS,端口級及單板級保護提高了整網(wǎng)配套方案的完整性。

  基于A(yíng)SON的MSTP設備,滿(mǎn)足MSAN業(yè)務(wù)的保護恢復、端到端的自動(dòng)配置能力、網(wǎng)絡(luò )資源的自動(dòng)發(fā)現、在線(xiàn)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )等動(dòng)態(tài)特性。專(zhuān)線(xiàn)等不可預見(jiàn)的業(yè)務(wù)需求能快速滿(mǎn)足建網(wǎng)需求,而快速的業(yè)務(wù)提供能力則幫助運營(yíng)商提高整體競爭實(shí)力。

5 結束語(yǔ)

  MSAN已經(jīng)逐漸成為基于IP架構的下一代電信網(wǎng)建網(wǎng)的主要接入方式,近幾年越來(lái)越多的固網(wǎng)運營(yíng)商普遍采用綜合接入(MSAN)建網(wǎng)模式,如英國的最大固網(wǎng)運營(yíng)商英國電信的21CN網(wǎng)絡(luò ),中國的最大固網(wǎng)運營(yíng)商中國電信、中國網(wǎng)通,巴西的最大固網(wǎng)運營(yíng)商Telemar等。而MSTP單一平臺具備支持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設備具有強大的數據接入匯聚及傳送特性,并通過(guò)Metro Ethernet Forum(MEF)的認證,成為完善地面向IP電信網(wǎng)承載網(wǎng)的解決方案。將來(lái)MSTP設備還將具有從100%基于TDM交換設備向100%基于包交換設備的演進(jìn)特性,從而進(jìn)一步提高了解決方案對各大運營(yíng)商的吸引力。

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