PTN技术在邯郸广电城域网改造中的应用

PTN技术在邯郸广电城域网改造中的应用
张勇东;任智
【摘要】PTN(分组传送网)技术是基于分组交换、面向连接的多业务统一传送技术.介绍了广电城域网的业务及网络特性,对PTN组建广电城域网的技术适应性作了探讨.针对邯郸广电城域网的现状及存在的主要问题,提出采用PTN技术改造邯郸广电城域网的方案,并对改造方案作了详细的说明.网络实施改造后具有很多优势,可以很好地满足未来邯郸广电业务高速发展后对网络规模、结构和容量变化的多样性要求.【期刊名称】《光通信研究》
【年(卷),期】2013(000)003
【总页数】4页(P33-35,59)
【关键词】分组传送网;下一代广播电视网;广电城域网
【作者】张勇东;任智
【作者单位】武汉日电光通信工业有限公司,湖北武汉430074;武汉日电光通信工业有限公司,湖北武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】TN915
0 引言
构建广电NGB(下一代广播电视网)，有效推进三网融合，是当前全国各地广播电视网络公司进行基础承载网络改造的方向[1]。

广电业务主要是以视频为中心的多
媒体业务流，整网在链路及设备选择上更强调高性能、高带宽和低时延的数据转发。

同时广电三网融合的NGB城域网对业务的标准化、可扩展性、电信级OAM(运行、管理和维护)能力、严格的QoS(服务质量)和可靠性提出了更高要求。

广电传统的IP数据通信网络在采用包括双归属、生成树协议、FRR(快速重路由)等技术来提供业务和网络保护时，受业务流量模型和网络规模的影响，无法保证50 ms的电信级保护倒换要求，而未来的广电传输网络平台将承载高清视频、
VoIP(IP电话)、以及众多诸如政府及金融等黄金客户的专线与VPN(虚拟私人网络)业务，为满足大客户的SLA(服务等级协议)，50 ms电信级的网络保护倒换能力是对广电新承载网的基本要求。

广电现有城域网运用的技术主要有MSTP(多业务传送平台)、路由器、交换机、ATM(异步转移模式)和CWDM(粗波分复用)等，部分汇聚接入网还应用了RPR(弹性分组环)技术。

广电新建承载网在引进设备和技术时需考虑兼容现网，循序渐进、分期分批进行，新建网络需具备平滑升级能力和可持续扩容建设能力，并且可运营可管理。

因此，采用基于分组交换并集合了IP和MSTP技术优势的PTN(分组传
送网)技术组建广电城域网，与现有IP接入网相融合的组网思路是目前广电新承载网建设的最优技术选择，也是最常采用的改造模式。

1 PTN组建广电城域网的可行性分析
PTN采用类似SDH(同步数字体系)面向连接的技术，PWE3(伪线仿真端到端)技术能够提供与传统的SDH电路相同的安全等级，业务安全性高。

PTN设备的关键部件采用1+1备份，环网发生故障时采用低于50 ms的保护倒换，可高效长久地保证系统的稳定运行，网络的可靠性高[2]。

而PTN的同步特性又可以提供高精度的频率和时间输出，满足无线网络严格的时钟要求，可对广电的VoIP、实时
VOD(视频点播)等业务提供优异的性能保证。

从城域范围看，广电承载网承载的业务类型可以分为公共业务类、集团客户类和内
部应用类等。

其中，公共业务类包括IPTV(IP电视)直播、VOD业务、互联网接入和VoIP等；集团客户类包括VPN专网、专线接入、视频监控和视讯会议等；内
部应用类包括内部OA(办公自动化)、网络运营维护管理和视讯会议等。

上述各类
业务无论优先级高低，都有其最基本的带宽需求，根据PTN设备端到端的带宽保
障和QoS设置不同的业务等级，既可满足高优先级业务的性能要求，又能尽可能地共享未用带宽。

因此广电城域网采用PTN技术来建设具有高质量业务保证的二
层汇聚网络，提供端到端的高带宽业务保障是切实可行的解决方案[3]。

2 邯郸广电城域网现状及存在的问题分析
邯郸广电城域网现网结构如图1所示。

8台思科4506交换机通过光纤双归属上联到两台思科7609核心路由器，各4506设备之间并没有光纤互联，每台4506之间需要互相访问时都需要通过核心节点进行转发，这样就增加了核心节点的带宽压力。

图1 邯郸广电城域网现网组网结构
原有邯郸广电网络为一个典型的光纤直连型IP城域网，能基本满足邯郸广电传输
业务要求，但随着数据业务的不断增长，原有网络在性能、容量和拓展能力上逐渐显出不足，存在的问题主要表现如下：网络结构复杂，光纤资源消耗极大，施工和维护繁琐，故障定位困难；采用双归属方式对光缆的消耗大，同时设备端口占用多，造成组网代价高昂。

使用动态路由方式可控性差，故障时朔源性差，扩容和割接过程复杂。

广电业务路由较为固定，采用纯三层路由设备未能体现出其技术优势。

网络中主要采用生成树方式进行保护，在网络规模大的情况下倒换时间达到秒级以上，甚至无法收敛导致保护倒换失败，使得网络缺乏安全有效的保护机制。

当距离太远时，中心站无法直接连汇聚交换机，网络会更复杂，出现故障后会更难恢复；网络的可扩展性差，如增加一个站点需要增加多条光纤。

在网络建设成本方面，路由器在支持大量动态协议的同时极大地增加了设备的复杂度，系统稳定性更难以保障，
同等配置的路由器成本通常达到PTN成本的两倍。

基于上述问题，邯郸广电有线网络公司对有线宽带IP网络进行了重新规划、设计、选型和建设，以较小的代价建成了一个上联省网、下达县市、覆盖城区的PTN多
业务平台。

该平台能为邯郸各行各业的用户提供快速、节俭、高效的联网服务。

3 基于PTN技术的邯郸广电城域网改造实施方案
邯郸广电PTN城域网有邯郸中心A1和B1两个核心节点，分前端A2、A3、A4、B2、B3、B4 6个分中心和若干个乡镇节点。

在邯郸中心A1和B1分别部署一台
高端PN7700+思科7609核心路由器，6个分前端各部署一台PN7700，建设以
A1、B1为相切点的两个相切环，即PTN城域网10 GE环A(包括A1、A2、A3、A4、B1)和环B(B1、B2、B3、B4、A1)。

双环结构具备更好的安全可靠性；中心
节点A1、B1通过10 GE接口与思科7609核心路由器进行双归互联，当网络任
意节点或链路出现故障时可启动双归保护，使得业务能实现50 ms内的保护倒换，大大增强了网络的可靠性。

BRAS(宽带远程接入服务器)外挂部署在前端中心站A1、B1处，采用 GE/10 GE
接口进行互联，完成宽带用户的上网认证、用户管理和协议转换，所有宽带数据经BRAS协议转换后进入网络。

各分前端PTN设备通过10 GE/GE接口与OLT进行互联，用以完成业务的接入和传输；各种业务接入PTN时，可采用点到点、多点
到多点、点到多点等L2 VPN方式到达目的地。

核心路由器以上部分作为业务平台，包含各种业务认证、处理和交互平台；以下部分则作为用户平台，包含了PTN城
域网及由OLT、交换机组成的接入网。

改造后的邯郸广电城域网网络结构如图2
所示，PTN作为基础业务承载网存在。

图2 改造后的邯郸广电城域网网络结构
4 改造后的邯郸广电PTN城域网的业务应用模式
邯郸广电原IP城域网承载着Internet、CNTV(中国网络电视台)、VOD、VoIP、
BRAS和大客户业务，随着PTN的建成，原IP网络承载的业务逐渐切割到PTN 上。

我们以互联网接入业务作为典型应用来分析PTN在邯郸广电城域网改造中的
应用。

原有邯郸广电互联网业务分别采用老式的Web认证和PPPoE认证，通过中国移
动和铁通出口至Internet。

中国移动、铁通互联网业务各分配两个VLAN(虚拟局
域网)。

PPPoE/Web认证方式的业务走向分别为：客户端→ONU→OLT→思科4506交换机→思科7609路由器→软BRAS/认证服务器→移动/铁通Internet。

业务切换后邯郸广电的互联网业务实现方式为：用户发起PPPoE拨号，报文通过PTN上行至BRAS进行统一认证计费；认证通过后上网报文经PTN上行至BRAS，协议转换后再更换VLAN标签，由PTN传送至思科7609核心路由器，互联至Internet出口；下行通过PTN传送至BRAS后再进行协议转换，更换VLAN标签后通过PTN与用户接入。

上、下行划分不同的VLAN域。

本次改造后的邯郸广电PTN城域网还承载着其他业务。

如CNTV业务可通过PTN 双归双星保护的E-VPTree(点到多点的虚拟专用以太网)业务以组播方式传送到各
个分前端，通过原有HFC(光纤同轴电缆混合网)传送至机顶盒。

VOD业务作为典
型的E-TREE(点到多点)业务，互动电视的视频流、页面流和信令流均通过PTN来承载，在PTN中划分独立的VPN传输页面流和信令流，机顶盒用户发起点播，
报文通过PTN上行至推流服务器进行统一认证计费，认证后视频流单播经PTN专线传送至用户。

同时，借助于PTN丰富的QoS控制机制，还可在HFC、FTTB网以及互联网上建立以软交换技术为基础的VoIP平台，从而向广大用户提供宽带电话业务。

通过采用E-LINE (点对点)、E-LAN (多点对多点)、E-TREE以太网业务以及端到端的CES(电路仿真业务)，可实现公安局、银行等黄金大客户的高QoS大
客户专线业务接入。

由此可见，新的PTN城域网上可承载邯郸广电现网运行的各
类业务。

5 结束语
采用PTN技术完成邯郸广电城域网的改造后，经现网测试及计算，相比于采用IP 技术组网，光纤资源节省了75%，建网成本下降了近60%。

实际运行测试的环保护倒换时间约35 ms，远优于基于IP组网技术的秒级保护能力。

同时，全网采用
图形化界面管理，操作维护简单、易于配置管理和故障定位，大大提高了邯郸广电城域网的全网OAM能力。

改造后的邯郸广电城域网将是一个技术先进、运行稳定、符合当前发展潮流的传送网平台，网络结构层次清晰、可扩展能力较强、业务承载灵活、维护管理方便。

PTN平台的建成，使得邯郸有线网络公司可以开展一些全新的服务，提供更多的
网络业务应用，在满足邯郸广大用户多样化选择的同时，更促进了自身业务的发展。

参考文献：
[1] 喻胜. 面向NGB的广电PTN电信级以太城域网 [J].电信网技术，2011，(8):64-69.
[2] 黄晓庆，唐剑锋，徐荣.PTN-IP化分组传送 [M].北京：北京邮电大学出版社，2009.
[3] 辛智峰. PTN致力于电信级广电城域网的建设 [J]. 广播电视信息, 2012，(05):40-42.。