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分组传输网的分析

传输网从MSTP到PTN是大势所趋。在网络向全IP化演进的大背景下,在终端,如手机,PC已经是以IP为基础实现各种各样的业务接入,企业用户已经全面使用路由器,交换机和网关,服务器,防火墙,各种网络的业务控制也逐渐转向IP化的条件下,传输网为了实现对上层业务的高效承载,从MSTP演进到PTN是大势所趋。PTN缘何成为传输网主流已是必然趋势

传送多协议标记交换(MPLS-TP)技术传送多协议标记交换(MPLS-TP)技术传送多协议标记交换(MPLS-TP)技术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。 

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;

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IEEE 802.1Qay规范的运营商骨干桥接-流量工程(PBB-TE)。该技术在IEEE 802.1ah运营商骨干桥接(PBB,即MAC in MAC)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、PTN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L3 MPLS VPN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L3 MPLS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 MPLS VPN中支持L3组播,同样可以保证服务质量

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OAM LB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OAM LB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

5、PTN网络的规划

  IETF RFC5654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IEEE 802.3ah)、SDH业务和链路的开销处理和保护功能等

6、PTN的网络层次定位

  PTN继承了SDH/MSTP良好的组网、保护和可运维能力,又利用IP化的内核提供了完善的弹性带宽分配、统计复用和差异化服务能力,能为以太网、TDM和ATM等业务提供丰富的客户侧接口,非常适合于高等级、小颗粒业务的灵活接入、汇聚收敛和统计复用。而PTN能提供的最大速率网络侧接口只有10GE(万兆以太网)接口,以其组建骨干层以上网络显然无法满足当前业务带宽爆炸性增长的需求。因此,PTN定位于城域汇聚接入层网络,未来可与由DWDM/OTN设备组建的具备超大带宽传送能力的城域核心骨干层网络和由PON设备组建的侧重于密集型普通用户接入的全业务接入网络共同构成城域传送网的主体

7、PTN与其他网络的关系

  在城域汇聚接入层,目前中国移动已建设或正在组建SDH/MSTP网、IP城域网和全业务接入网三张网络,PTN网络的建设是否会产生对已有网络的重叠或替代呢?从各网络适合承载的业务类型上看,在短期内是不会产生的。SDH/MSTP网适合承载TDM业务和少量高等级数据业务、IP城域网和全业务接入网在承载普通数据业务时有较大的成本优势,而PTN则适合承载高等级的数据业务和少量TDM业务,由于TDM业务和服务等级差异化的数据业务需求短时间内不会消亡,企业也有进一步挖掘当前网络潜力以保护投资的需要,因此PTN将会与现有网络长期共存,并共同为用户提供在业务种类和安全等级等方面更符合用户要求的服务

8、PTN的组网模式

  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

9、PTN网络保护功能要求 

  (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+1 SNC/S保护和双向1︰1 SNC/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

一、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)保护倒换时间。在拖延时间设置为0的情况下,保护倒换引起的业务受损时间应不大于50 ms(对SD触发的保护倒换除外)

(4)拖延时间设置。在PTN的底层网络(如WDM和OTN) 配置了保护方式情况下,PTN网络保护方式应支持拖延时间的设置,可设置为50 ms或100 ms。1.4 PTN网络的OAM架构和功能要求

PTN网络的OAM功能包括PTN网络内的OAM机制、PTN网络业务层OAM机制以及接入链路层的OAM机制等。PTN网络内的OAM分为告警相关的OAM、性能相关的OAM和其他OAM三大类。其中,主动OAM是指周期性连续实施的OAM操作。主动上报故障和误码性能的检测结果。按需OAM指人工发起的有限次数的OAM操作,通常用于故障的诊断和定位

10、PTN的发展趋势

  PTN技术无疑是目前传送技术发展的一个高峰,它是继ATM试图一统网络世界失败后,目前看来最有可能实现网络统一的技术。网络统一,近期的应用目标是三网融合,从技术深处来看,是通过网络自身的技术进化,使得业务传送本身作为一种服务,更便于人与人、人与机器、机器与机器通信的使用,而不是不得不把重心放在传送本身上,在未来则要实现网络的自组织、自管理

  PTN技术在5年内必将会大规模部署,成为传送网的主流设备,PTN的设备形态也许会更加多样化。比如与接入技术的融合,与OTN、ROADM技术的融合。但是PTN提供的传送作为通信网络的基础业务之一,如何应用方便、高效、安全可靠,仍然是可以不断追求的目标

  当前PTN提供的多业务服务主要是同质类型网络的传送和互联,从原理上讲,可以实现异质网络的互通。目前PTN网络主要考虑的还是大规模部署的可能性和可靠性。业务数据层面的互通性已经有充分的证明,对控制层面的UNI、ENNI接口的互通还需要进一步研究

  传送网从上世纪80年代SDH产生以来,其核心技术从没有像今天这样,发生如此大的改变。PTN技术如此令人惊讶,它的出现彻底改变了TDM作为核心的位置,代之以分组交换和QoS支持。它可以完全接纳所有曾经出现的重要的网络,它完整地保持了传送网技术的核心精神,毫无疑问,PTN作为SDH传送网的继承者,在网络基础服务中将发挥基石作用