如何建设基于IP架构的MSAN承载网_电信_NGN及软交换

如何建设基于IP架构的MSAN承载网

2008/03/21

摘要

　　MSAN已经逐渐成为基于IP架构的下一代电信网建网的主要接入方式，如何建设一个更高效率低成本的MSAN承载网是大多数固网运营商的共同关注点。本文通过MSAN对承载网需求的分析，提出面向IP的MSAN承载网的建网思路，以及高性能低成本的基于MSTP的MSAN接入承载网解决方案。

1 MSAN运营商下一代接入网的主要选择

　　综合接入（MSAN：Multi-Service Access Node）可同时提供语音、带宽和窄带业务的接入，具备POTS，PBX，ISDN，TDM E1，G.HSDSL(TDM)，ATM，N×64k等专线，宽带xDSL等业务接入功能。MSAN无论是窄带或宽带业务都在同一子架内接入，既能降低网络建设成本，又方便网络的统一维护，从而有利于快速建设、快速提供业务并且总体建设成本和维护成本最低。因此，MSAN的优势明显，有利于固网运营商的长期发展。

　　今天，庞大的PSTN语音依然是许多固网运营商的“立身之本，衣食父母”。传统固网市场正面临饱和与低值化，VoIP和移动电话对话音业务形成强大的异质分流，市场竞争的加剧使全球多数固网运营商的语音收入和利润出现负增长。然而在新形势下，经营PSTN的固网运营商面临日益严峻的挑战：其一，互联网的蓬勃发展颠覆了传统的电信商业模式，PSTN语音业务被网络电话、E-mail、即时通信等其他通信方式分流越来越大，传统电话业务受IP电话的冲击最大；其二，移动语音对固定语音的替代作用FMC日益明显，导致双绞线的ARPU值不断下跌，增量不增收已成为固网运营商的普遍问题。

　　全球固网运营商运营环境上有很大区别，语音发达地区的PSTN网络相当完善，语音已经基本处于饱和状态，双绞线的ARPU值不断下跌。这些地区的大部分运营商都在面临着网络转型的挑战，从单业务提供商向综合接入方向发展，而采用MSAN来替代老的PSTN网络，具备综合信息服务能力。我们来看中等发达地区或发展中地区的PSTN网络面临着PSTN网络优化和改造，MSAN依然可以满足现有的PSTN网络改造和端局优化。MSAN同时可以提供少量宽带xDSL需求以及大客户企业、商业楼、酒店、大客户等TDM专线需求。MSAN来做语音的成本比较低，无PSTN网络覆盖区域或语音渗透率低于5%的欠发达区域，可以直接采用MSAN来建设满足语音覆盖需求。同时，核心网络NGN化（软交换）+接入网MSAN承建模式时候可以自由扩展增值业务。因此，MSAN是对固网运营商来说开发新业务、拓展新客户、充分利用接入网上资源的一把利刃。可以看出MSAN是绝大部分固网运营商的最佳的选择，可以满足不同发展时期的固网运营商的网络发展需求。

2 面向下一代MSAN对承载网的要求

　　MSAN接入网是面向All IP的网络与以往熟悉的Internet接入网或传统PSTN网络有很大的区别。首先，MSAN网是基于IP架构的电信网络，目的是替代以往的PSTN、FR、DDN、宽带接入等网络，虽然包含宽带、专线接入业务，但收益最主要的部分仍然来自语音业务。因此，MSAN承载网就是面向IP兼容少量宽带接入的电信承载网，对承载网要求提供延续电信网络的QoS、Security、Reliability、Management、TDM等性能要求，从而保证对客户电信级服务的延续性。同时，正是由于High Speed Internet(HSI)业务的存在，承载网面临Web业务带来的安全风险、突发风险、拥塞风险等，这些使MSAN承载网要求有严格的QoS分级和完善的性能保证机制。

　　语音业务无论是传统POTS还是VoIP都是Flat-rate业务，突发性不强。但是宽带业务是突发性业务强，容易对Real-time业务造成影响。需要业务严格地隔离，严格地保证每种业务的带宽。语音业务在建设之初就非常关注延时和保护的问题，在延时要求要保证与以往的PSTN网络相同性能。VoIP，Video-conference，BTV，TDM专线等实时业务不存在包的重传，因此承载网数据的抖动、丢包、误码对业务影响很大。如果考虑BTV，抖动对BTV引起图像扭曲，丢包会导致屏幕出现黑点，误码则会出现异常色块（也就是马赛克）。总体来说，综合接入对承载网QoS要求是时延小于100ms、抖动小于20ms、丢包小于1/1000，错包小于1/10000。对安全性上要求语音业务、专线和internet上网业务完全隔离，防止黑客攻击。可靠性上则因为PSTN语音目前采用SDH保护50ms以内，最终客户对语音质量要求高。因此，MSAN要求对语音业务50ms的网络层面保护，同时要求设备层保护及端口保护等才能够满足与PSTN网络相当性能要求。从传统Internet业务网的老眼光看待MSAN承载网络是不正确的。

3 如何构建面向IP的MSAN承载网

　　上以章节已经介绍了综合接入(MSAN)承载网是基于IP架构的电信网，网络架构分一般为IP核心网和MSAN接入网。IP核心网的结构一般与其它网络类似，但是综合接入网络比较特殊，核心网一般是基于软交换或IMS为核心的IP网，包含了多种核心网部件如软交换或IMS，媒体及信令网关，宽带业务处理BRAS，业务服务器等设备。构建承载网的时候一般建议运营商选择IP核心网SR/PE节点与P Router之间采用IP/MPLS over WDM或带宽容量不大的情况下采用IP/MPLS over SDH建网模式。

　　MSAN接入网主要由MSAN设备和接入承载网设备组成，覆盖面大，节点数多，Network Topology结构最复杂的网络。接入承载网方案主要关注的是MSAN节点到SR/PE节点之间的业务传送需求，主要考虑怎样把综合接入业务从MSAN上行接入，汇聚并传送到SR/PE节点就可以了。图1为基于软交换为核心的MSAN整网结构图。

　　图1 基于软交换为核心的MSAN整网结构图

　　综合接入主要关注语音和少量宽带业务和专线，上行接口一般是E1和FE/GE。传统窄带语音业务、TDM专线等或MSAN使用于窄带交换机组网的时候采用E1上行方式，其它时候采用FE/GE上行。接入层面采用的承载网设备必须同时能够支持E1和FE/GE接入，因此承载网设备必须具备多业务传输特性，传统SDH设备，传统LANSwitch设备无法满足组网需求。

　　从业务流向分析，无论是窄带语音业务还是宽带上网业务，业务流向始终是从MSAN向上到SR/PE，通过SR/PE设备来继续三层转发。语音业务无论是传统POTS还是VoIP都是与PSTN类似往上汇聚。宽带上网业务PPPoE始终是在BRAS终结，BRAS的位置与SR/PE设备相同，甚至部分SR/PE具备BRAS功能。如果考虑BTV，那么MSAN到SR/PE之间是静态组播是最佳的配置，动态组播无法满足用户对频繁换台需求，因此不推荐运营商采用动态组播。因此，MSAN到SR/PE节点之间静态配置完全可以满足业务需求和业务质量。

4 MSTP在MSAN接入承载网中作用

　　MSAN组网中主要关注大量语音POTS接入，同时考虑少量宽带接入和窄带业务的接入。每个Central Office/Local Exchange的上行带宽要求小。如果不考虑BTV业务那么每个MSAN的平均上行带宽大概40~50M左右。因为BTV是Multicast业务与用户数无关，如果考虑BTV业务（如100个Channels）,那么环上只增加了200M带宽（100*2M/Channel）。因此，上行带宽要求小，语音，宽带，TDM专线等业务种类多，QoS，安全及可靠性要求高的时候，从成本和技术角度分析MSTP是最佳的选择。

　　针对语音业务，MSTP方案与现有的PSTN承载网没区别，流量模型都一样。MSTP不改变话务模型（无采用任何统计复用技术），语音业务可以提供电信级50ms网络保护，保证了与PSTN同样的语音业务质量。为保证VoIP业务不被非法用户盗窃，整个VoIP和Internet的宽带业务部分的每个Customer和Service之间做到隔离，可以按VC进行隔离，也可以按S+C方式来隔离并且需要针对这种隔离进行QoS和流控。专线业务可以采用E1方式上行，同时采用VC来严格隔离了专线业务，语音业务和宽带之间的带宽，突发性强的宽带上网业务无法影响专线和语音等高质量业务并提高了业务安全性（见图2）。

图2 MSTP无改变话务模型与PSTN相同语音质量

　　宽带业务方面MSTP提供了灵活的业务配置能力，动态的链路带宽调整，无损伤的调整MSAN的上行带宽，端到端的以太网业务配置能力。因为，MSAN中宽带用户数比较少，与语音用户数比较大概就是语音用户数的10%~20%左右，所以通过收敛之后的宽带上行带宽比较小。所有MSAN上行可以通过FE来接入，在SR/PE节点附近汇聚点（Aggregation PoPs）可以采用MSTP设备上的以太二层交换功能把所有业务汇聚到GE并与SR/PE设备之间互通。因为在Aggregation POP节点进行二层汇聚到SR/PE节点，因此汇聚节点的MSTP的以太网汇聚比是最关键的指标。华为EMS4单板提供64:1的以太汇聚能力，业界惟一一个厂家能够支持这么大的汇聚方向。就是说，一个以太单板最多可以汇聚64个MSAN节点的Traffic。

　　网络规划设计的时候一般所有Central Office/Local Exchange的MSAN的用户数及宽带需求已经明确了，MSAN上行业务可以采用VC-12/VC-3/VC-4级GFP映射，支持VCAT，LCAS等功能提高了宽带业务的带宽在线灵活的调整。MSAN的汇聚节点的以太单板需要强大的MAC地址空间。MAC地址空间影响会较大，原因是不同的客户要求不同的业务，这样会造成用户数×业务数的MAC处理要求。一般16k或64k的地址空间无法满足综合接入需求，而华为EMS4单板提供业界最大128k的MAC地址处理空间。

　　MSTP具备大网组网优势，以太网接入、汇聚及传送功能，端到端的配置能力，强大的数据业务汇聚能力，高安全严格的业务隔离（采用VC隔离），动态连路调整等，导致目前很多运营商已采用MSTP的综合接入承载解决方案。可靠性方面，MSTP设备以太单板或E1单板上可以与MSAN上行端口之间提供TPS，端口级及单板级保护提高了整网配套方案的完整性。

　　基于ASON的MSTP设备，满足MSAN业务的保护恢复、端到端的自动配置能力、网络资源的自动发现、在线优化网络等动态特性。专线等不可预见的业务需求能快速满足建网需求，而快速的业务提供能力则帮助运营商提高整体竞争实力。

5 结束语

　　MSAN已经逐渐成为基于IP架构的下一代电信网建网的主要接入方式，近几年越来越多的固网运营商普遍采用综合接入（MSAN）建网模式，如英国的最大固网运营商英国电信的21CN网络，中国的最大固网运营商中国电信、中国网通，巴西的最大固网运营商Telemar等。而MSTP单一平台具备支持MSAN接入的所有业务的承载要求，且成本最低。华为公司MSTP设备具有强大的数据接入汇聚及传送特性，并通过Metro Ethernet Forum(MEF)的认证，成为完善地面向IP电信网承载网的解决方案。将来MSTP设备还将具有从100%基于TDM交换设备向100%基于包交换设备的演进特性，从而进一步提高了解决方案对各大运营商的吸引力。

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