1. 概述
移动技术从2G向3G、E3G和LTE发展推动着移动传送网络从传统的TDM技术向着更高带宽、更低成本、更加灵活的分组技术演进。一方面，3G核心网软交换架构的部署，在全球范围内推动了大规模的骨干IP over NG WDM的建设。另一方面，3G所带来的数据业务流量增长，要求更适应于数据业务的高带宽、低成本的回传技术，以保证数据业务的持续盈利能力，这种要求在HSPA业务引入后将变得更加迫切，推动着无线接入网络技术从TDM、ATM向以太演进。
移动回程网采用何种技术，如何建网成为当前业界讨论的热点，移动网络从2G向3G和LTE发展和演进是一个长期过程，大部分运营商会同时面临多种制式网络长期共存的问题。因此需要移动传送网能基于分组内核提供语音和实时流媒体业务的QoS保证（如端到端时延、抖动、OAM和保护），并合理兼顾现有网络资源及运维习惯。对运营商来说，网络是公司的核心竞争力，打造一张能支持业务高速长期发展的“精品网络”、完善客户体验、提升客户黏着力是关键。
2. T-MPLS/MPLS-TP技术特点
PTN是一种以分组作为传送单位，承载电信级以太网业务为主，兼容TDM、ATM和FR等业务的综合传送技术，其中T-MPLS/MPLS-TP被认为是PTN的主流技术，T-MPLS/MPLS-TP分组传送技术是对传统传送网体系的继承和发展。
T-MPLS/MPLS-TP对传送网体系的继承
数据转发平面和控制的分离
- 不依赖控制平面，通过网管静态配置和管理转发平面
- 控制平面故障不影响转发平面
SDH Like层网络
- 包含PWE3、LSP和段层，层网络之间彼此独立，互为Client-Server关系
面向连接的传送，双向p2p LSP
SDH Like OAM
- 故障检测：连接故障（CC）,服务层失效（AIS),远端缺陷指示（RDI),前向缺陷指示（FDI）等
- 性能检测：丢包率（LM），时延、时延抖动（DM）
- 维护功能：环回（LBK）
- TCM功能
SDH Like保护
- 面向连接的环网保护（Wrapping or Steering)
- 路径和子网保护
SDH Like时钟
- 同步以太网（G8261）时钟
- 自适应业务时钟
T-MPLS/MPLS-TP对传送网体系的发展
标准化的电信级以太网业务。从p2p应用向p2mp和mp2mp应用
从业务无关到业务感知的传送，提供多业务区分服务和流量工程
从刚性硬管道到具备统计复用能力的软管道
包时钟和时间同步，例如采用主从时钟方案，对时间进行编码传送，利用网络的对称性和延时测量技术，实现主从时钟的相位和绝对时间的同步
T-MPLS/MPLS-TP支撑移动网络长期演进
T-MPLS/MPLS-TP基于分组内核, 主要以承载分组业务为主, 同时借助CES/PWE3技术兼顾2G和3G初期少量TDM业务。通过丰富的多业务接口和高效灵活的隧道技术提供标准的E-Line、E-LAN和E-Tree业务，强大的OAM和保护组网能力，支持与现有传送网络互操作性，保护了用户投资，同时能够与核心网IP/MPLS实现互联互通，很好地支撑移动Backhaul网络长期演进，T-MPLS/MPLS-TP网络实现用现在保障未来，用未来管理现在。
以T-MPLS/MPLS-TP为代表的PTN技术越来越多的被全球移动运营商和综合运营商所青睐，运营商也在积极投入标准研究和工程论证工作，部分已经开展了T-MPLS/MPLS-TP的backhaul试验网或商用局。T-MPLS/MPLS-TP产品基于分组交换内核，主要定位于城域接入/汇聚层，综合了SDH、MPLS、Ethernet等多种技术的优势，全方位满足不同演进阶段的移动业务承载需求。
3. 多种无线制式业务的综合承载
T-MPLS/MPLS-TP因应移动Backhaul复杂多样的需求，从基站接入到移动交换中心全程提供了语音、数据和多媒体业务的高可用性保证，最大化传送效率，最小化传送成本。首先，面向基站提供多业务接入，提供2Mbit/s、Synchronous Ethernet或GPS替代的时间同步接口，兼顾TDM、ATM和Ethernet业务接入，通过PWE3/LSP建立端到端的连接，提供层次化的路径保护、子网保护或环网保护。 BSC/RNC/AGW侧提供CES ch.STM-1和APS 1+1/1:1保护, 提供GE上连接口和链路聚合协议保护LACP。T-MPLS/MPLS-TP设备本身支持关键板卡的冗余备份和支路TPS保护，具备丰富的OAM特性。移动Backhaul承载网络示意图如图1.所示。
图1. 基于T-MPLS/MPLS-TP的移动Backhaul承载网络示意图
3G后向演进到LTE阶段采用全IP化架构，所有业务（语音、数据、视讯等）都在IP上承载，因此业务的Qos保障是一个十分重要的需求，尤其是对于VoIP、流媒体等实时业务必须保证其服务质量。LTE承载网络主要解决eNB与LTE EPC（MME/S-GW）之间的S1以及X2接口的承载问题（如图2.所示），位于eNB和MME/SGW间的S1接口，将SAE/LTE演进系统划分为无线接入网和核心网。沿袭了承载和控制分离的思想，S1接口也分为用户平面和控制平面。其中用户平面接口S1-U将eNB和SGW连接，用于传送用户数据和相应的用户平面控制帧。而控制平面接口S1-MME则将eNB和MME相连，主要完成S1接口的无线接入承载控制、接口专用的操作维护等功能。eNB之间通过X2接口互相连接，形成了所谓Mesh型网络，这是LTE相对原来的传统移动通信网的重大变化，产生这种变化的原因在于网络结构中没有了RNC，原有的树型分支结构被扁平化，使得基站承担更多的无线资源管理责任，需要更多地和其相邻的基站直接对话，从而保证用户在整个网络中的无缝切换。
图2. LTE网络U-ETRAN结构
已经部署3G网络（WCDMA/CDMA2000/HSxPA）的运营商通过网络升级逐步部署LTE网络，在较长一段时期原有网络与LTE网络共存，LTE与其它网络共基站、共天线、共机房、共传送设备，LTE的承载网络在很大程度上可以利用原有2G/3G承载网络。LTE阶段可以根据网络覆盖区域、站点数量和位置、业务预测、容量目标等因素进行网络合理规划和分布实施。在接入/汇聚层，采用基于T-MPLS/MPLS-TP的隧道技术解决数据业务的有效承载和汇聚；在核心层采用将IP/MPLS和WDM/OTN结合实现IP业务的高效承载。
图 3. 3G/LTE Wireless Backhaul Transport Topology
考虑到X2接口带宽相对与S1接口带宽小很多，X2接口的MESH化可以采用集中处理与分布式处理相结合方式。在业务量较小的情况下，为了实现LTE的快速部署，抢占市场先机，可以在Metro Edge安装SR，在eNB与SR之间配置S1 EVPL以及X2 EVPL业务，可以借用原有2G/3G传送网络资源。随着LTE数据业务的逐步开展，原有网络的带宽将逐步不足，为此逐步新增PTN网络，并逐步将LTE业务分流到新建的T-MPLS/MPLS-TP网络上。在切换过程中，SR的位置可以保持不变。在大规模覆盖区域，随着业务量的提升，可以在Last Mile Access和Metro Edge之间，实现L2 VPN功能，SR与MME/S-GW之间部署L3 VPN，在Last Mile Access内部则采用Hub-Spoke或者E-LAN方式，这样X2接口可以利用L2 VPN在网络边缘节点完成交换，对于不能完成交换的少量X2接口，则利用更上层的L3 VPN完成交换，S1接口则通过L2 VPN以及L3 VPN汇聚到 S-GW/MME处理，3G/LTE无线回程综合承载网络结构如图3.所示。总体原则是简化网络运维，充分节约网络资源，构建经济高效的、可控制、可管理的高品质移动回程网。
4. T-MPLS/MPLS-TP的标准化
随着电信业务IP化的发展趋势，早在2005年，ITU-T SG15就开始了T-MPLS的标准化工作。T-MPLS即Transport MPLS，是在MPLS技术的基础上，基于传送网的层网络架构，对MPLS进行了简化，去掉了与面向连接无关的技术内容和复杂的协议族，增加了传统传送网风格的OAM和保护等方面的内容。在2006年，ITU首次通过了关于T-MPLS的架构、接口、设备功能特性等三个标准建议，随后OAM、保护方面、网络管理等方面的标准建议相继制定。表1.所示为ITU-T制定的相关标准建议。
表1. ITU-T相关T-MPLS标准
ITU-T在制定T-MPLS标准过程中使用了MPLS协议的保留字节、保留编号等与IETF RFC规范有冲突的地方。随后ITU-T和IETF协商合作发展T-MPLS技术以及有关标准，决定将传送的需求带入IETF，并通过IETF的标准程序扩展MPLS的forwarding, OAM, survivability, network management and control plane protocols，使之满足传送的需求，同时技术名称更改为MPLS-TP（Transport Profile for MPLS），由IETF MPLS Interoperability Design Team负责标准化工作，IETF 各个WG将指派作者进行MPLS-TP的RFC文档起草工作。在没有正式的MPLS-TP标准取代之前，现行的T-MPLS标准依旧生效，T-MPLS不再进行更新。T-MPLS/MPLS-TP标准总的进展如图4.所示：
图4. MPLS-TP标准进展
5. 时钟解决方案
在众多分组技术中，比较成熟的物理层技术应属以太网物理层，因此ITU-T在IEEE 802.3以太网物理层全双工模式的基础上提出了同步以太网的技术规范，主要包括：同步以太网设备时钟（EEC）定义，同步以太网接口规范和以太网同步消息信道（ESMC）的使用。EEC是同步以太网设备时钟，是以太网数据接口的发送时钟，也是外部同步输出接口的时钟源。它可以从以太网物理链路的比特流中提取线路时钟，或从外部同步接口获得参考时钟，作为系统时钟选择功能的输入，使系统时钟锁定到最佳时钟源。EEC的自由振荡频偏值小于+/-4.6ppm，而传统以太网设备时钟为+/-100ppm。EEC的性能由G.8262定义，包括频率准确度、保持模式、输出抖动和漂动、输入抖动和漂动容限等。
分组协议同步技术是采用分组协议数据单元作为时钟或时间信息的载体，实现主时钟与从时钟之间同步的方式。IEEE 1588v2定义了一种精确时间同步协议（PTP），其原理是是从时钟通过与主时钟交互带有精确时戳的分组数据进行时间偏移量和路径时延计算，调校本地时钟。双向协议可以实现端到端的时间同步，但由于网络延迟的不对称性和中间结点处理延迟的存在，端到端的同步很难保证要求的时间精度（如移动Backhaul网络的微秒级），因此在主从时钟之间增加支持分组协议同步功能的中间结点（如1588v2的边界时钟和透明时钟），执行路径延迟补偿算法，可以有效提高同步精度。
时间同步的主要应用为通话计费、网间结算、网管告警、移动基站和终端的空口同步以及基站间漫游需要。目前各种无线技术对同步的要求如下：
表. 不同无线技术的同步要求
对于GSM/WCDMA网络，只需要频率同步，而对于CDMA/TD-SCDMA/WiMax/LTE等技术，需要时间同步，由于现有传送网只提供频率同步功能，现有的时间同步网精度不满足无线技术的要求，因此当前已部署的网络通常采用GPS解决时间同步，但采用GPS方案在工程上对卫星天线的安装环境要求较高，同时使用GPS卫星存在安全隐患，理想的办法是传送网络可以提供时间同步功能，基站从传送网接收时间信息从而实现空口之间的同步要求。基于分组交换的T-MPLS/MPLS-TP技术可以很好的满足分组业务的承载，同时利用1588v2协议分组传送网的时间分发和同步，向基站提供精确授时。基于T-MPLS/ MPLS-TP的时间同步解决方案如图5.所示，输入时间源采用双节点注入，实现节点备份，PTN环上BMC算法自动实现路径保护和自动选源。时间同步的接入可以分为：
a) 以太网接入：在以太网接口中传递时间信息，基站或其他需要时间信息的设备直接从接口中提取，这些设备需要支持1588v2功能
b) 1PPS+TOD接入：将时间信息通过1PPS+TOD接口传递，基站或其他需要时间信息的设备直接从此接口恢复时间信息，这些设备可以不支持1588v2功能
图 5. PTN时间同步解决方案
PTP协议虽然可以独立于同步以太网实现频率同步，但相对于同步以太网，PTP有较长的收敛时间，频率精确度依赖于时戳的颗粒度。为了解决这个问题, 可以将同步以太网和PTP协议的时间同步的优点结合在一起，形成时间同步以太网。在时间同步以太网中，同步以太网技术用于实现高精度的频率同步，PTP协议在同步以太网上仅用于实现精确的相位和时间的同步，同步以太网有助于加快PTP协议的收敛时间。对于不同的同步需求，可以采用相应的同步技术。由于物理层同步可以提供较高质量的参考时钟，在实现频率同步的同时，保证时间同步的性能，因此在实际应用中可以考虑两种同步方式相结合的办法。
6. 结论
Mobile Backhaul的演进受技术发展、网络状况、用户选择、业务运营等多方面影响，存在很多不确定性。这就要求设备商提供一种开放的平台，满足最大的业务灵活性需求，同时追求持续的高性价比平衡。
中兴通讯的PTN Backhaul承载方案兼顾现有网络资源与运维习惯，基于分组内核为语音及实时流媒体业务提供高QoS保障，同时满足3G、E3G、LTE各演进阶段的不同数据承载需求，并大幅降低设备的能源消耗、采用高集成度减少对机房面积的需求，大幅降低TCO。中兴通讯的PTN方案将为运营商打造简化的、可管理、可持续发展的下一代宽带无线回程精品网络。
