PTN技术论文Word文档格式.docx

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第1章.绪论

PTN的产生背景运营商已经开始进入全业务运营时代。

全业务意味着融合，IP化是融合的基础。

ALLIP已成为当今业务发展的大势所趋。

在传统业务IP化的同时，天生具有IP血统的新业务蓬勃发展起来，而当前传输网和传统数据网络受其技术体制限制，已越来越成为业务、网络IP化发展的掣肘，于是，PTN技术在此背景下应运而生。

国内3G牌照发放以后，三大运营商都在进行IP化的转型。

移动网络的IP化比固网的IP化更复杂。

移动网络的IP化，除了传统业务IP化方面的需求，还对时钟、网络延时、可靠性和安全性要求较高，从而对承载网产生了新的需求。

当前移动IPRAN建设是业界关注的热点，传统的MSTP传送技术在承载效率、可扩展性和成本方面难以满足移动IPRAN的长期发展要求，需要一种基于分组的新型承载技术来替代MSTP，PTN技术的出现正好适应了这个需求。

由于IPRAN的需求融合了传输和数据的技术特征，在解决方案上也体现了多样性，除PTN技术外，还有MSTP的PTN改造、路由器增强方案。

据中兴通讯PTN国内市场总监王杨介绍，传统的SDH和路由器通过改造很难满足运营商的长久发展需求，尽管MSTP能够满足3G初期的需求，但在3G后期会出现动力不足，同时运营商在3G后期还有大量的承载传输网投资，MSTP的生命周期并不是很长，而运营商需要能够长久支持业务发展的网络，运营商移动宽带化和无线宽带上网的发展，对移动承载的传送需求量也非常大。

她认为，通过MSTP改造或者路由器改造来实现承载IP业务，将需要一定的周期，满足运营商功能需求的时间窗比较靠后，不适合运营商的长久发展和长久投资计划。

而PTN从一开始就是从致力于满足运营商的长远需求出发的。

随着3G网络的大规模部署,满足3G网络的底层传输需求是当务之急。

现有的SDH/MSTP/ASON传输网由于IP化不够彻底,使得在承载IP业务时效率较低,为适应未来网络发展和网络融合需要,采用PTN（MPLS-TP）技术、增强以太网技术和IP/MPLS等技术进行全业务统一IP化承载的多种技术由此应运而生。

第2章．PTN简介

2.1.PTN定义

PTN（PacketTransportNetwork）分组传送网，是当前业界为了能够在传送层更加有效地传递分组业务，并提供电信级的OAM和保护而提出的一种分组传送技术。

PTN分组化传送主要有两类技术：

一种是基于以太网技术的PBB-TE（ProviderBackboneBridge-TrafficEngineering），主要由IEEE开发；

另一种是基于MPLS技术的T-MPLS/MPLS-TP，由ITU-T和IETF联合开发。

但随着北电的衰退，T-MPLS/MPLS-TP逐渐成为目前PTN在传送层唯一的主流技术，并且已在中国移动城域网络中规模部署。

2.2PTN的主要特点:

1）采用与现有本地传输网相同的分层网络架构。

2）接入层采用环型或链型结构组网，客户侧采用E1、FE端口。

3）汇聚层及以上可采用环形或MESH组网，可承载在波分系统上；

上下层相连可采用两点接入方式。

4）汇聚层及以上采用大容量10G线路侧端口。

5）可支持多种接入业务类型。

6）可实现快速部署，适应环境能力更强。

2.3.PTN的主要优点：

1）创新的高性能电信级分组架构实现了由数据网络向电信网络的跨越。

2）端到端QoS设计提供精细化的承载和完善的分级质量保障,采SDH-Like的OAM&

P是分组网络具备运营商级能力的最关键改进。

3）PTN采用了管道化传送思路、依托MPLS的转发机制，可实现DiffServ定义的各类功能（流量分类、流量监管（Policing）、拥塞管理、队列调度、流量整形（Shaping）等）要求，保证了业务带宽及性能等Qos指标。

4）城域范围内提供小于50ms的业务保护时间。

5）继承SDH端到端管理能力使IP网络首次具备了可管理、易维护的属性等。

PTN技术主要定位于高可靠性、小颗粒的业务接入及承载场景，目前主要应用于城域网各个层面的业务及网络层面，提供E1、FE、GE、10GE的带宽颗粒，但由于其处理内核为分组方式，因此对于分组业务的承载优势较大，承载TDM业务的能力有限。

在我国运营商的城域网中，PTN技术主要定位于城域的汇聚接入层，解决以下需求：

1）多业务承载：

无线基站回传的TDM/ATM以及今后的以太网业务、企事业和家庭用户的以太网业务；

2）业务模型：

城域的业务流向大多是从业务接入节点到核心/汇聚层的业务控制和交换节点，为点到点（P2P）和点到多点（P2MP）汇聚模型，业务路由相对确定，因此中间节点不需要路由功能；

3）严格的QOS：

TDM/ATM和高等级数据业务需要低时延、低抖动和带宽保证，而宽带数据业务峰值流量大且突发性强，要求具有流分类、带宽管理、优先级调度和拥塞控制等QOS能力；

4）电信级可靠性：

需要可靠的、面向连接的电信级承载，提供端到端的OAM能力和网络快速保护能力；

5）网络成本控制和扩展性：

我国许多大中型城市都有几千个业务接入点和上百个业务汇聚节点因此要求网络具有低成本、统一管理和可维护性，同时在城域范围内业务分布密集且广泛，要求具有较强的网络扩展性。

第3章．PTN实现技术

3.1传送多协议标记交换（MPLS-TP）技术

从因特网协议/多协议标记交换（IP/MPLS）发展来的传送多协议标记交换（MPLS-TP）技术。

该技术抛弃了基于IP地址的逐跳转发机制，并且不依赖于控制平面来建立传送路径；

保留了多协议标记交换（MPLS）面向连接的端到端标签转发能力；

去掉了其无连接和非端到端的特性，即不采用最后一跳弹出（PHP）、标记交换路径合并、等价多路径等，因此具有确定的端到端传送路径，并增强了满足传送网需求；

且具有传送网风格的网络保护机制和OAM能力。

3．2面向连接的以太网传送技术

从以太网发展而来的面向连接的以太网传送技术，如IEEE802.1Qay规范的运营商骨干桥接-流量工程（PBB-TE）。

该技术在IEEE802.1ah运营商骨干桥接（PBB，即MACinMAC）基础上进行了改进，取消了媒体访问控制（MAC）地址学习、生成树和泛洪等以太网无连接特性，并增加了流量工程（TE）来增强QoS能力。

目前PBB-TE主要支持点到点和点到多点的面向连接的业务传送和线性保护，暂不支持面向连接的多点到多点之间的业务传送和环网保护。

3.3PTN对L3功能和业务的支持

目前的PTN主要定位于提供二层（L2）的业务，包括E1/ATM仿真业务、E-Line/E-LAN/E-Tree以太网业务等。

PTN的主要应用场景是移动网络的回传，包括目前的3G网络，以及未来的长期演进（LTE）。

PTN可以很好地满足现有3G网络回传的承载需求，但是否能够满足LTE的需求人们还心存疑虑。

L3功能主要包括IP路由和转发功能，以及L3MPLSVPN和L3组播功能。

由于IP流量和组播存在流量带宽和路由的不确定性，因此很难提供严格的QoS保障能力。

如果在PTN中引入这两种业务，为了避免对原有L2业务的影响，只能将这两种业务设置为最低等级的业务。

而L3MPLS虚拟专用网（VPN）由于是基于MPLS实现，因此可以采用基于MPLS的流量工程和区分服务机制来保障业务的服务质量。

同时还可以在MPLSVPN中支持L3组播，同样可以保证服务质量。

3.4数据平面环回功能

现有的PTN设备只支持OAM的环回功能（LB）。

通过OAMLB可以验证源、宿维护端点间的双向连通性，以检测节点间及节点内部故障，但是并不能对故障进行准确的定位。

如图1所示，如果PE2-PE3之间的链路发生故障，通过OAMLB并不能确定是PE3出现故障还是PE2-PE3之间的链路发生故障。

而如果支持类似SDH设备的数据平面环回，即业务环回，则可以通过对不同的点进行环回，实现对故障的准确定位。

与SDH类似，目前提出的PTN的数据平面环回包括远端环回（入口环回）、近端环回（出口环回）和光纤环回（客户环回）3种方式。

除了进行故障定位，光纤环回还可以进行单端业务性能测试，如双向时延、丢包率和吞吐量测试，以方便进行现网测试。

第4章．PTN网络的规划

IETFRFC5654将MPLS-TP分为传送业务层、传送通道层和段层。

其中传送业务层可以是PW或业务LSP，类似于同步数字体系（SDH）网络中的VC-12。

PW用于提供时分复用（TDM）、以太网和异步传输模式（ATM）等仿真业务;

业务LSP用于提供IP和MPLS等网络层业务。

传送通道层是指LSP层，类似于SDH网络中的VC-4。

段层用于在两个相邻MPLS-TP节点之间汇聚传送业务层或传送通道层的信息。

段层可以是采用MPLS-TP技术实现，也可以采用其他技术来实现，如采用同步数字体系/以太网/光传送网（SDH/ETH/OTN）。

PTN通过采用多层网络的架构，可以实现与同步数字体系/光传送网类似的可扩展性。

除了MPLS-TP关注的3层网络之外，PTN设备还需要支持业务层和段层技术的相关功能。

如以太网业务层的OAM（属于IEEE802.1ag和Y.1731）、以太网链路层OAM（属于IEEE802.3ah）、SDH业务和链路的开销处理和保护功能等。

4.1.PTN的组网模式

PTN具有以下技术特征：

1．采用面向连接的分组交换（CO-PS）技术，基于分组交换内核，支持多业务承载。

2．严格面向连接。

该连接应能长期存在，可由网管手工配置。

3．提供可靠的网络保护机制，并可应用于PTN的各个网络分层和各种网络拓扑。

4．为多种业务提供差异化的服务质量保障。

5．具有完善的OAM故障管理和性能管理功能。

6．基于标签进行分组转发。

OAM报文的封装、传送和处理不依赖于IP封装和IP处理。

保护机制也不依赖于IP分组。

7．支持双向点到点传送路径，并支持单向点到多点传送路径；

支持点到点（P2P）和点到多点（P2MP）传送路径的流量工程控制能力。

4.2.PTN网络保护功能要求

PTN网络支持的保护方式分为以下三大类：

（1）PTN网络内的保护方式

PTN网络内的线性保护包括单向/双向1+1路径保护、双向1︰1或1︰N（N>

1）路径保护、单向/双向1+1SNC/S保护和双向1︰1SNC/S保护，应至少支持双向1︰1保护机制。

PTN网络内的环网保护包括Wrapping和STeering两种保护机制，应至少支持一种环网保护机制。

（2）分组传达网与其他网络的接入链路保护

1．TDM/ATM接入链路的1+1或1︰N保护。

2．以太网GE/10GE接入链路的保护，即链路聚合组（LAG）。

（3）双归保护

PTN网络内保护和接入链路保护相配合，实现在接入链路或PTN接入节点失效情况下的端到端业务保护。

具体实现机制待研究。

PTN的网络内保护方式应满足以下通用功能要求：

（1）PTN的保护倒换应支持链路、节点故障和网管外部命令的触发，并应支持各种倒换请求的优先级处理。

故障类型触发支持物理链路、VP/VC信号失效（SF）和中间节点失效，支持信号劣化（SD）。

外部命令触发支持锁定到工作、强制倒换、人工倒换和清除命令等网管命令。

（2）保护倒换方式包括支持单端倒换和双端倒换类型，支持配置为返回或不返回操作模式，支持等待恢复（WTR）功能的启动和等待恢复时间的设置。

（3）保护倒