PTN詳細(xì)說明技術(shù)原理

一、什么是PTN

PTN(分組傳輸網(wǎng)，PacketTransportNetwork）指這樣的光傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和具體技術(shù)IP業(yè)務(wù)務(wù)和底層光傳輸媒體之間設(shè)置了一個層次它是根據(jù)分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計再利用傳輸?shù)囊笤O(shè)計的。以分組業(yè)務(wù)為核心，支持多業(yè)務(wù)提供，整體使用成本較低（TCO），同時，秉承光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢，它包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程OAM網(wǎng)管、可擴展、安全性高等。

PTN技術(shù)主要是為了IP分組業(yè)務(wù)設(shè)計，即以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，也可以支持其他傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，如我們目前的業(yè)務(wù)ATM、TDM等業(yè)務(wù)。PTN支持基于分組交換業(yè)務(wù)的各種雙向點對點連接渠道，具有適合各種粗細(xì)顆粒業(yè)務(wù)和端到端網(wǎng)絡(luò)的能力，更適合IP業(yè)務(wù)特性的“柔性”傳輸管道；保護方法豐富，遇到網(wǎng)絡(luò)故障可實現(xiàn)50ms的電信級業(yè)務(wù)保護倒換，實現(xiàn)業(yè)務(wù)保護和恢復(fù)的傳輸水平；繼承SDH操作、管理和維護技術(shù)機制（OAM），完美的點對點連接OAM該系統(tǒng)確保網(wǎng)絡(luò)具有保護切換、錯誤檢測和通道監(jiān)控能力；完成IP/MPLS多種互聯(lián)互通方式，無縫承載核心IP業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以控制連接信道的建立和設(shè)置，實現(xiàn)業(yè)務(wù)QoS區(qū)分和保證，靈活提供SLA等優(yōu)點。

此外，它還可以使用各種底層傳輸通道(如SDH/Ethernet/OTN）。總之，它是完美的OAM機制、精確的故障定位和嚴(yán)格的業(yè)務(wù)隔離功能，最大限度地管理和利用光纖資源，確保業(yè)務(wù)安全GMPLS之后，可以實現(xiàn)資源的自動配置和網(wǎng)狀網(wǎng)的高生存率。

二、PTN標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過程

由于外部需求的發(fā)展，承載網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展不斷演變PDH/SDH到MSTP（基于SDH多業(yè)務(wù)傳輸平臺)PTN。同時，隨著需求的進(jìn)一步深化，PTN標(biāo)準(zhǔn)也在不斷發(fā)展。

PTN通過不同的技術(shù)，提出了一種承載網(wǎng)的傳輸方式，但可以實現(xiàn)PTN在制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時，三個國際組織各自推出了自己的標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE（InsTItuteofElectricalandElectronicsEngineers）：電氣與電子工程師協(xié)會致力于電氣、電子、計算機工程和科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展和研究

IETF（InternetEngineeringTaskForce）：互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組成立于1985年底，是世界上最權(quán)威的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織。其主要任務(wù)是負(fù)責(zé)研發(fā)和制定相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)規(guī)范。目前，絕大多數(shù)國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來自IETF。

ITU（InternaTIonalTelecommunicaTIonUnion）：國際電信聯(lián)盟，保持和發(fā)展國際合作，促進(jìn)各種電信業(yè)務(wù)的研發(fā)和合理使用；促進(jìn)電信設(shè)施的更新和最有效利用，提高電信服務(wù)效率，提高利用率，盡可能普及；協(xié)調(diào)各國工作，實現(xiàn)共同目標(biāo)，這些工作可分為電信標(biāo)準(zhǔn)化、無線電通信規(guī)范和電信發(fā)展3個部分。

IEEE提出了PBB/PBB-TE(運營商骨干橋接)，但由于目前支持的廠商和運營商越來越少，國內(nèi)基本上會PTN和ITU-T、IETF共同推出的MPLS-TP畫等號。

在PTN在制定標(biāo)準(zhǔn)的過程中，IETF傾向可能會重用現(xiàn)有的現(xiàn)有傾向MPLS機制，而ITU希望繼承現(xiàn)有的SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點不依賴于網(wǎng)絡(luò)管理的業(yè)務(wù)指配IP轉(zhuǎn)發(fā)等。ITU-T提出T-MPLS初衷是擴展IETFMPLS功能子集用于滿足傳輸網(wǎng)絡(luò)面向連接的需要(如OAM、保護等）。隨后IETF發(fā)現(xiàn)這些擴展和現(xiàn)有MPLS。

標(biāo)準(zhǔn)不兼容，最終ITU-T和IETF決定成立聯(lián)合工作組（JWT）重新評估T-MPLS綜合考慮各種因素后，得出需求MPLS-TP標(biāo)準(zhǔn)。

通過對比可以看出，MPLS-TP結(jié)合了T-MPLS注重傳統(tǒng)傳輸OAM同時也注重同等保護的特點IP/MPLS網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)計，更好地支持運營商IP/MPLS核心網(wǎng)絡(luò)互通。

MPLS-TP面向連接的分組交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

--利用MPLS省去標(biāo)簽交換路徑MPLS信令和IP復(fù)雜功能

--支持多業(yè)務(wù)承載，獨立于客戶層和控制面，可在各種物理層技術(shù)中運行

--傳輸能力強（QoS、OAM和可靠性等)

MPLS-TP可以看做是MPLS基于無連接的子集被刪除IP的轉(zhuǎn)發(fā)，增加端到端的OAM功能?？梢杂煤唵蔚墓奖磉_(dá):MPLS-TP=MPLS OAM–IP

OAM保護是傳輸網(wǎng)絡(luò)的核心特征，PTN該技術(shù)涉及傳輸和數(shù)據(jù)技術(shù)，體現(xiàn)了傳輸與數(shù)據(jù)領(lǐng)域競爭融合的發(fā)展趨勢。

三、PTN技術(shù)的特點

1、提供QoS保證：PTN支持基于分組交換業(yè)務(wù)的各種雙向點對點連接渠道，具有適合各種粗細(xì)顆粒業(yè)務(wù)和端到端網(wǎng)絡(luò)的能力，更適合IP業(yè)務(wù)特性的“柔性”傳輸管道。

2.可靠性:點對點連接通道的保護切換可在50m秒內(nèi)完成，可實現(xiàn)傳輸級業(yè)務(wù)的保護和恢復(fù)。

3.電信級維護管理:繼承SDH操作、管理和維護技術(shù)機制完整，點對點連接OAM，確保網(wǎng)絡(luò)具有保護控制連接信道的建立和設(shè)置，實現(xiàn)業(yè)務(wù)QoS靈活提供區(qū)分和保證SLA（Service-LevelAgreement服務(wù)等級協(xié)議)等優(yōu)點。

4.可擴展性:完成和完成IP/MPLS多種互聯(lián)互通方式，無縫承載核心IP業(yè)務(wù)；此外，它還可以使用各種底層傳輸通道(如SDH/Ethernet/OTN）。

5.安全:完美OAM機制、精確的故障定位和嚴(yán)格的業(yè)務(wù)隔離功能，最大限度地管理和利用光纖資源，確保業(yè)務(wù)安全；GMPLS后，可實現(xiàn)資源的自動配置及網(wǎng)狀網(wǎng)的生存性。

6、標(biāo)準(zhǔn)化：統(tǒng)一的機構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)制定標(biāo)準(zhǔn)，便于不同廠家設(shè)備的互聯(lián)互通。

四、PTN主要關(guān)鍵技術(shù)

1．PWE3（端到端假線模擬）是一種商業(yè)模擬機制。我們希望根據(jù)給定業(yè)務(wù)的要求，盡可能少地模擬線路。客戶設(shè)備感覺不到核心網(wǎng)絡(luò)的存在，認(rèn)為處理的業(yè)務(wù)是本地業(yè)務(wù)。

2.多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載

TDMtoPWE3.支持透傳模式和凈荷提取模式。不感知透傳模式TDM業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，將TDM業(yè)務(wù)被視為以字節(jié)為單位的恒速比特流TDM業(yè)務(wù)傳播；感知凈荷提取模式TDM業(yè)務(wù)幀結(jié)構(gòu)/定幀方式/間隙信息等。TDM凈荷取出后，順序裝入分組報文凈荷傳輸。

ATMtoPWE3:支持單/多信元包裝，多信元包裝會增加網(wǎng)絡(luò)延遲，需要綜合考慮網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和業(yè)務(wù)要求。

EthernettoPWE3.支持無控字和有控字的傳輸。

3.端到端層次化OAM

基于硬件處理OAM功能；實現(xiàn)分層的網(wǎng)絡(luò)故障自動檢測，保護倒換，性能監(jiān)控，故障定位，信號的完整性等功能；業(yè)務(wù)的端到端管理，和級聯(lián)監(jiān)控支持連續(xù)和按需的OAM。

4.智能感知業(yè)務(wù)

業(yè)務(wù)感知有助于根據(jù)不同的業(yè)務(wù)優(yōu)先級采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)度。

對于ATM業(yè)務(wù)感知基于信元VPI/VCI標(biāo)志映射到不同的偽線處理，優(yōu)先級(包括丟棄優(yōu)先級)可以映射到偽線EXP對于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)感知可以基于外層VLANID或IPDSCP；對時延敏感性高的TDME1實時業(yè)務(wù)按固定速率快速轉(zhuǎn)發(fā)。

5．端到端QoS設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)入口：通過用戶側(cè)H-QOS提供精細(xì)的差異化服務(wù)質(zhì)量，識別用戶業(yè)務(wù)，進(jìn)行接入控制；在網(wǎng)絡(luò)側(cè)將業(yè)務(wù)的優(yōu)先級映射到隧道的優(yōu)先級；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點：根據(jù)隧道優(yōu)先級進(jìn)行調(diào)度，采用PQ、PQ WFQ網(wǎng)絡(luò)出口：彈出隧道層標(biāo)簽，恢復(fù)業(yè)務(wù)本身攜帶的QOS信息。

6.全電信級保護機制

五、PTN應(yīng)用展望分析

1、國內(nèi)PTN測試情況

(1)中國移動測試

中國移動在2008—2009年組織了三輪PTN技術(shù)測試包括全業(yè)務(wù)支持、管理維護、時鐘、壓力測試、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)安全等。測試制造商包括烽火、華為、ZTE、阿朗、泰樂和UT等。

第一輪:工業(yè)和信息化部電信傳輸研究所于2008年8月至9月主持PTN包括全業(yè)務(wù)支持在內(nèi)的技術(shù)和產(chǎn)品探底測試，OAM，QoS，2008年10月，PTN與MSTP與路由器互通測試；PTN與2G/3G基站互通測試。

第二輪:現(xiàn)網(wǎng)測試于2009年3月中旬至4月底。可分為兩個階段，第一階段是驗證單廠家網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的可行性和差異，重點網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的可行性和差異，重點是驗證網(wǎng)絡(luò)承載實際基站業(yè)務(wù)和全業(yè)務(wù)的能力，以及網(wǎng)絡(luò)的運行、管理和維護能力，為下一步網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化和部署提供網(wǎng)絡(luò)思路和解決方案，為未來中國移動城市傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供依據(jù)；第二階段主要驗證多廠家互聯(lián)互通和多技術(shù)混合網(wǎng)絡(luò)的可行性。

第三輪:2009年5月至6月，各廠家PTN互聯(lián)互通測試。中國移動于2009年9月進(jìn)行PTN集采前選型試驗增加全配置LSP2009年10月，中國移動進(jìn)行了數(shù)量下壓力試驗、雙歸保護等項目及功耗試驗；PTN2009年12月，中國移動進(jìn)行時間同步互通測試。

2010年5月，中國移動組織了2010年P(guān)TN設(shè)備集采試驗。

(2)中國電信測試

2009年7月至8月，中國電信組織PTN測試內(nèi)容包括全業(yè)務(wù)支持，OAM，QoS，燈塔、華為、中興、阿朗和同步等詳細(xì)內(nèi)容烽火、華為、中興、阿朗和UT等待；現(xiàn)網(wǎng)試點將于2009年10月至2010年1月進(jìn)行。

(3)中國聯(lián)通測試

2009年11月至12月，中國聯(lián)通第一階段測試；2010年1月，第二階段測試；2010年4月，互聯(lián)互通測試重啟。參與者是烽火、華為、ZTE、阿朗和UT等。

中國聯(lián)通測試包括兩個部分：功能與性能測試、交換與業(yè)務(wù)場景測試。前者包括業(yè)務(wù)承載、業(yè)務(wù)性能、標(biāo)簽處理能力、網(wǎng)絡(luò)保護，QoS功能，OAM功能、設(shè)備能力、分組時鐘功能、網(wǎng)管、控制平面功能測試共10個部分；后者包括PTN設(shè)備互通測試，PTN與MSTP設(shè)備互通測試，PTN與IP互通組網(wǎng)測試數(shù)據(jù)設(shè)備，PTN與WCDMA網(wǎng)絡(luò)互通組網(wǎng)測試方案，PTN綜合業(yè)務(wù)承載測試方案共5個部分。

(4)烽火通信PTN系列產(chǎn)品參考

烽火通信CiTRANS全系列PTN產(chǎn)品參加了以上各運營商組織的全部測試，功能和性能均滿足要求，并在各測試中表現(xiàn)優(yōu)異，獲得各運營商廣泛認(rèn)可。

2、PTN國內(nèi)現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用

(1)中國移動

如圖1所示，大型本地或城市承載網(wǎng)的典型組網(wǎng)G通過基站業(yè)務(wù)FE光/電口接入PTN接入環(huán)，通常PTN接入環(huán)以GE速率組網(wǎng)。在有條件的網(wǎng)絡(luò)中，GE接入環(huán)通常通過雙節(jié)點與聚合環(huán)交叉連接，聚合環(huán)GE/10GE接口通過核心/骨干層OTN傳播到核心層PTN設(shè)備。核心層設(shè)備GE光接口與RNC對接，實現(xiàn)基站到RNC回傳承載。

圖1大型本地或城市承載網(wǎng)絡(luò)的示意圖

這種組網(wǎng)方法可以全程使用LSP1 1/1:1端到端保護類似MSTP實現(xiàn)承載網(wǎng)全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)保護。核心/骨干層PTN設(shè)備和RNC雙重保護也可以實現(xiàn)PTN與RNC保護對接。3G通過專線業(yè)務(wù)PTN接入設(shè)備FE直接接入光/電接口PTN網(wǎng)絡(luò);2M或STN-一等業(yè)務(wù)通過PTN接入設(shè)備仿真盤接入PTN網(wǎng)絡(luò)。

在小型本地或城市承載網(wǎng)中，也可以沒有核心/骨干層OTN設(shè)備，PTN直接和核心層匯聚環(huán)PTN對接。

(2)中國電信和中國聯(lián)通

在積極組織測試的同時，中國電信和中國聯(lián)通也在各地積極推廣試商業(yè)用途PTN承載3G和專線業(yè)務(wù)等。

圖2所示為PTN該設(shè)備用于中國電信或中國聯(lián)通同時承載基站回傳和固定接入業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)示意圖，PTN該設(shè)備可同時連接到基站E1電路，基站FE電路，AG業(yè)務(wù)，OLT語音業(yè)務(wù)、網(wǎng)吧基礎(chǔ)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、客戶專線業(yè)務(wù)等。，可以很好地滿足中國電信、中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)和后續(xù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要。

圖2基站回傳、固定接入并重的全業(yè)務(wù)承載網(wǎng)示意圖

3、PTN應(yīng)用中的熱點問題

（1）時間同步

PTN目前在網(wǎng)絡(luò)中使用IEEE1588v實現(xiàn)時間同步。IEEE1588v2定義了三種時鐘模式：普通時鐘OC（OrdinaryClock）、邊界時鐘BC（BoundaryClock）和透明時鐘TC（TransparentClock）。OC通常是網(wǎng)絡(luò)開始或終端設(shè)備，只有1588個端口，只能用作SLAVE(從端口)或MASTER(主端口)；BC它是網(wǎng)絡(luò)中間的節(jié)點時鐘設(shè)備，有多個1588端口，其中一個可以用作SLAVE，設(shè)備系統(tǒng)時鐘的頻率和時間與上一級設(shè)備同步，其他端口用作MASTER，可逐步實現(xiàn)時間傳遞；TC可分為網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點時鐘設(shè)備E2ETC（EndtoEndTC）和P2PTC（PeertoPeerTC）兩種。

在PTN網(wǎng)絡(luò)中，IEEE1588v實現(xiàn)時間同步主要有兩種模式，即BC模式和TC但是，根據(jù)測試和技術(shù)實現(xiàn)的復(fù)雜性，目前更傾向于使用BC（BoundaryClock）模式，烽火公司PTN默認(rèn)支持系列產(chǎn)品BC在運營商組織的各種測試中，模式性能優(yōu)異，得到肯定，完全滿足3G需要時間同步。

（2）L3VPN（VirtualPrivateNetwork，虛擬專用網(wǎng))

為了滿足未來LTE的S1多歸屬及相鄰X2接口通信的承載要求，PTN需要設(shè)備L3VPN進(jìn)化能力。

我們知道，LTE引入兩個新接口S1和X2，S1-Flex機制可以讓一個eNB連接到多個SGW/MME(區(qū)域池)，它是從eNB到EPC動態(tài)接口主要用于提高網(wǎng)絡(luò)冗余，實現(xiàn)負(fù)載平衡，實現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度和保護；X2是相鄰eNB承載信令和少量切換數(shù)據(jù)的分布式接口，主要用于傳遞移動管理相關(guān)信息，改善用戶跨基站移動切換時間的體驗。

目前，行業(yè)傾向于要求核心層PTN設(shè)備支持L3VPN以解決LTE無線業(yè)務(wù)回傳。

(3)網(wǎng)絡(luò)保護

PTN網(wǎng)絡(luò)支持的保護方式如下：

●PTN保護網(wǎng)絡(luò)

PTN網(wǎng)絡(luò)中的線性保護包括單向/雙向1 路徑保護，雙向1︰1或1︰N（N》1)路徑保護，單向/雙向1 1SNC/S保護和雙向1︰1SNC/S保護。

PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的環(huán)網(wǎng)保護包括Wrapping和Steering目前基本采用兩種保護機制Wrapping保護機制。

●分組傳輸網(wǎng)和其他網(wǎng)絡(luò)的雙重保護

PTN配合網(wǎng)絡(luò)保護和接入鏈路保護，實現(xiàn)接入鏈路或PTN端到端業(yè)務(wù)保護接入節(jié)點故障。

圖3顯示節(jié)點A到達(dá)RNC業(yè)務(wù)保護是通過雙重保護實現(xiàn)的。業(yè)務(wù)的主要路徑是節(jié)點A-B-C-D-RNC，節(jié)點是備用路徑A-G-F-E-RNC。

圖3雙歸保護

故障時(見圖4)PTN網(wǎng)絡(luò)部分主要路徑故障，節(jié)點D和RNC當(dāng)它們之間發(fā)生故障時，業(yè)務(wù)路徑變成了節(jié)點A-G-F-E-RNC。

圖4故障情況

4、PTN技術(shù)蓬勃發(fā)展的現(xiàn)狀

PTN技術(shù)的發(fā)展過程是T-MPLS到MPLS-TP的歷程。早在2005年，國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)部門（ITU-T）SG15就開始了T-MPLS標(biāo)準(zhǔn)化工作。T-MPLS是在MPLS在技術(shù)的基礎(chǔ)上，基于傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)MPLS簡化，刪除與面向連接無關(guān)的技術(shù)內(nèi)容和復(fù)雜協(xié)議，增加傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)風(fēng)格OAM保護內(nèi)容。2006年，ITU關(guān)于第一次通過T-MPLS建議架構(gòu)、接口、設(shè)備功能特性等三個標(biāo)準(zhǔn)OAM，制定了保護、網(wǎng)絡(luò)管理等標(biāo)準(zhǔn)建議。

2007年，IETF出于MPLS利益糾紛和兼容性開始阻礙ITU-T通過T-MPLS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；2008年2月，ITU-T同意和IETF成立聯(lián)合工作組（JWT）來共同討論T-MPLS和MPLS標(biāo)準(zhǔn)的整合。聯(lián)合工作組（JWT）由ITU-T的T-MPLSAdHoc組和IETF的MPLS互操作設(shè)計組（MEAD）組成，專門做T-MPLS2008年4月，JWT經(jīng)過一系列的會議討論，決定ITU-T與IETF合作開發(fā)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，ITU-T提供傳輸需求IETF，并通過IETF擴展標(biāo)準(zhǔn)程序MPLS平面協(xié)議的運行維護管理、網(wǎng)絡(luò)管理和控制，以滿足傳輸?shù)男枰?，將技術(shù)名稱改為MPLS-TP，由IETF定義MPLS-TP，MEAD負(fù)責(zé)。

截至目前，IETF已通過多個RFC(見圖5)并在轉(zhuǎn)發(fā)機制中，OAM，隨著生存、網(wǎng)絡(luò)管理和控制平面的不斷發(fā)展和改進(jìn)，預(yù)計將有大量草案到來IETF會議通過。

圖5PTN技術(shù)發(fā)展過程