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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(yíng)商的共同關(guān)注點(diǎn)。本文通過(guò)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(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，寬帶xDSL等業(yè)務(wù)接入功能。MSAN無(wú)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(yíng)商的長(zhǎng)期發(fā)展。

　　今天，龐大的PSTN語(yǔ)音依然是許多固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)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(yíng)商的語(yǔ)音收入和利潤(rùn)出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。然而在新形勢(shì)下，經(jīng)營(yíng)PSTN的固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)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(yǔ)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(lái)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(yǔ)音對(duì)固定語(yǔ)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(yíng)商的普遍問(wèn)題。

　　全球固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)環(huán)境上有很大區(qū)別，語(yǔ)音發(fā)達(dá)地區(qū)的PSTN網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)完善，語(yǔ)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(yíng)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(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(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(zhuān)線需求。MSAN來(lái)做語(yǔ)音的成本比較低，無(wú)PSTN網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域或語(yǔ)音滲透率低于5%的欠發(fā)達(dá)區(qū)域，可以直接采用MSAN來(lái)建設(shè)滿足語(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(kuò)展增值業(yè)務(wù)。因此，MSAN是對(duì)固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)開(kāi)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。可以看出MSAN是絕大部分固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)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(yíng)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(zhuān)線接入業(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(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(lái)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(yǔ)音業(yè)務(wù)無(wú)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(yǔ)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(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(lái)說(shuō)，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(yǔ)音業(yè)務(wù)、專(zhuān)線和internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)完全隔離，防止黑客攻擊。可靠性上則因?yàn)镻STN語(yǔ)音目前采用SDH保護(hù)50ms以內(nèi)，最終客戶對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量要求高。因此，MSAN要求對(duì)語(yǔ)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(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(shè)備。構(gòu)建承載網(wǎng)的時(shí)候一般建議運(yùn)營(yíng)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(yǔ)音和少量寬帶業(yè)務(wù)和專(zhuān)線，上行接口一般是E1和FE/GE。傳統(tǒng)窄帶語(yǔ)音業(yè)務(wù)、TDM專(zhuān)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(wú)法滿足組網(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(shè)備來(lái)繼續(xù)三層轉(zhuǎn)發(fā)。語(yǔ)音業(yè)務(wù)無(wú)論是傳統(tǒng)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(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(wú)法滿足用戶對(duì)頻繁換臺(tái)需求，因此不推薦運(yùn)營(yíng)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(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?yàn)锽TV是Multicast業(yè)務(wù)與用戶數(shù)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(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)，MSTP方案與現(xiàn)有的PSTN承載網(wǎng)沒(méi)區(qū)別，流量模型都一樣。MSTP不改變?cè)拕?wù)模型（無(wú)采用任何統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)），語(yǔ)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(yǔ)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(lái)隔離并且需要針對(duì)這種隔離進(jìn)行QoS和流控。專(zhuān)線業(yè)務(wù)可以采用E1方式上行，同時(shí)采用VC來(lái)嚴(yán)格隔離了專(zhuān)線業(yè)務(wù)，語(yǔ)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(wú)法影響專(zhuān)線和語(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?cè)拕?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(diào)整，無(wú)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)�，MSAN中寬帶用戶數(shù)比較少，與語(yǔ)音用戶數(shù)比較大概就是語(yǔ)音用戶數(shù)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(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(shuō)，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(wú)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(yíng)商已采用MSTP的綜合接入承載解決方案�？煽啃苑矫�，MSTP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(zhuān)線等不可預(yù)見(jiàn)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(yíng)商提高整體競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　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(lái)越多的固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商普遍采用綜合接入（MSAN）建網(wǎng)模式，如英國(guó)的最大固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商英國(guó)電信的21CN網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)的最大固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商中國(guó)電信、中國(guó)網(wǎng)通，巴西的最大固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)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(guò)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(lái)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(yíng)商的吸引力。

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