分組傳送網

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分組傳送網(Packet Transport Network,PTN)

　　分組傳送網(PTN)是指這樣一種光傳送網路架構和具體技術：在IP業務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，它針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計，以分組業務為核心並提供多種業務，具有更低的總體使用成本(TCO)，同時秉承光傳輸的傳統優勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網管、可擴展、較高的安全性等。

　　PTN可以把其看為分組化的MSTP，並且內核分組化，也沿襲了MSTP的所有優點。PTN具有了分組特性：PTN應該提供一種QoS機制，其能夠面向分組業務，還要依靠面向連接的網路進行可靠QoS保障的提供；針對分組業務的突發性，需要支持高效的統計復用，所以PTN應該支持統計復用的功能；基於分組網路的時鐘同步技術，進行時間與頻率同步的提供。同時PTN還保留了傳送網的功能特點：可靠的網路生存性，也就是支持快速的保護倒換；在運用網路管理系統配置業務的同時，還能夠通過智能控制面，進行業務的靈活提供豐富的OAM功能。

　　(一)關鍵技術之一一Qos技術

　　網路通信過程允許用戶業務在抖動與帶寬、丟包率以及延遲等方面上獲得可預期的服務水平就是QoS。調度測量、流量整形、流分類、標記、速率限制及帶寬保證是PTN設備的QoS功能。依靠MPLS的區分服務(DifServ)及流量工程(TE)的機制，保證PTN網路中業務的QoS實現，主要目的就是：確保端到端的面向業務的QoS保障能力。

　　1.DiffServ機制

　　該機制來自集成服務(IntServ)。在網際網路上為流量進行有區別的業務級別的提供是DiffServ的目的。~HlntServ比較，前者定義的是粒度粗一些、相對簡單的控制系統。同時DiffServ針對流聚合後的各類QoS控制，然而IntServ針對各個流。在DiffServ域的邊緣，其對進入的IP流實施歸類，同時為各個類型指定類型標誌區分服務代碼點(DSCP)。核心路由器對DSCP值進行查看，還依照各類的特定逐跳行為(PHB)，進行調度包的轉發。

　　2.TE機制

　　IETF對MPLS—TP的定義要求需要支持TE，同時TE還能夠實現對網路資源的可控性。TE處於PTN網路之中，其主要作用表現如下：對於業務路由可控，PTN中的業務，經過偽線(Pw)封裝，隨後復用於標記交換路徑(LSP)。能夠通過控制平面或者網管實現LSP的建立，同時這兩種建立方式的LSP路由均可控；對於業務帶寬可控，PTN承載的El模擬業務的帶寬固定可控，還要求高優先順序與低時延，不能丟包。PTN承載的恆定速率業務的可控性及要求和E1模擬業務大致相同；對於可變速率業務，通過額外信息速率(EIR)及承諾信息速率(CIR)控制業務帶寬，也就是運營商對用戶只保證不大於CIR的帶寬，在網路擁塞的情況下，其能夠丟棄處理EIR部分的流量，進而保證網路帶寬資源能夠可控。

　　(二)關鍵技術之二一一OAM技術

　　PTN對不同的0AM報文進行了定義，以保證不同OAM功能的實現。偽線層之上是端到端的乙太網業務，能夠運用乙太網業務層面的OAM技術，進而使端到端業務的性能及故障監測完成；對於接人鏈路層面，能夠運用接入鏈路層的OAM技術，從而使鏈路的事件監測、連通性與環回等功能實現；在MPLS-TP網路中，乙太網報文通過MPLS-TP標簽封裝，運用MPLS—TP偽線層與隧道的OAM技術，促使對應的性能監測及故障管理完成。和它相對應的是，在IP／MPLS網路中，對應的偽線層與隧道通過MPLS標簽封裝，使用對應的IP／MPLSOAM技術；但是在增強乙太網與PBB—TE內，不存在隧道和偽線層次，此時能夠運用乙太網OAM技術，使網路之間與端到端業務的OAM管理功能實現。總之，PTN網路根據隧道路徑、鏈路與端到端的業務等不相同的網路層次，均有對應的0AM機制，保證電信級的管理能力的實現。

　　(三)關鍵技術之三一一生存性技術

　　保護與恢復是PTN的生存性機制。支持返回／非返回方式，提供等待回覆及拖延機制；不僅支持外部命令倒換請求，還支持倒換請求的優先順序設置；支持點到多點及點到點的業務保護與恢復；還支持多種層次(PW、鏈路及LSP)的保護與恢復；支持基於OAM的故障檢測與物理層檢測機制。保護與恢復運用在不同場景，保護機制應該事先對保護通道進行帶寬資源的分配，滿足對高等級業務的傳送要求；但是對於恢復機制，不必須進行帶寬資源的預先分配，當發生故障後，進行新的路由／動態重路由的搜索，也可以實施預置路由計算，進行預置路由表的周期性刷新，進而增加及時可用性。還能夠把恢復和保護結合起來，進而進行多種等級的生存性提供。

　　現目前，分組傳送網主要有PBB-TE和MPLS—TP兩種主流技術，都有著向連接的數據轉發機制、較強的網路擴展性、多業務承載、嚴格的QoS機制、豐富的OAM以及50ms的網路保護等技術特征，然而這兩種主流技術同時也存在著一些差異，這些差異主要體現在以下幾方面：

　　①數據轉發機制的差異

　　分組傳送網採用基於標簽的方式來進行數據轉發，通過標簽構成端到端的面向連接路徑，然而PBB—TE和MPLS—TP兩種主流技術的數據轉發機制卻存在一定差異。PBB-TE採用的目的MAC地址+VLAN的60bit標簽，該標簽屬於全局標簽，無法在中間節點進行標簽交換，同時標簽的處理也較為簡單。MPLS-TP採用的20bit的肝LSLSP標簽，該標簽屬於局部標簽，能夠在中間節點交換LSP標簽。

　　②網路擴展性差異

　　T一MPLs技術繼承了傳送網的分層架構和分域架構，支持T、TMS以及TMP三層，通過NNI介面將不同區域進行互聯，TMC的20bit標簽能夠支持104萬(220-17)的業務數量。PBB—TE的分層是以PBB的為基礎的，能夠實現運營商網路和用戶業務的安全隔離，採用24bit的I—SID作為業務標簽，支持最高1677萬(224—1)的業務數量。

　　③多業務承載能力的差異

　　PBB—TE主要支持乙太網業務，支持其乙太網專業業務的技術為PPB技術，同時採用Pw來承載ATM、TDM等業務，現目前仍然在開發基於乙太網的電路模擬技術。MPLS—TP通過的PWE3的電路模擬技術來實現多包括ATM、TDM以及乙太網業務在內的所有客戶業務的適配，採用VPWS來支持乙太網專線業務，採用VPLS來支持乙太網專網業務。然而，兩種PTN技術對E-Tree業務的實現機制仍然需要不斷完善。

　　④Q0s機制的差異

　　流分類、流量整形、流量管理、隊列調度、優先順序標記以及擁塞控制等業務均為分組傳送網QoS。PBB-TE其優先標記為B_vLAN的VLANPRI(3bit)，並支持八個優先順序。PBB-TE的QoS主要包括業務層、客戶層以及隧道層。MPLS-TP採用多個主要方式為E-LSP，其標記優先順序為EXP欄位的3bit，並支持八個優先順序。MPLS—TP的QoS主要包括PW層、客戶層以及LSP層，並能夠基於每層來實現對流量的管理和調度。

　　⑥網路保護差異

　　PBB-TE現目前支持1：1線性保護，然而由於PBB—TE標簽全局性帶來的限制，PBB-TE對於基於連接的環網保護和子網保護均不支持，其以太環網保護採用的是G．8032。MPLS-TP技術的TTU—T的T—MPLS網路保護支持l：15~1+1線性保護(G．8131)以及Steering和Wrapping環網保護(G．8132)。MPLS—TP技術的IETF傾向於採用MPLS的FRR完成1：Y線性和環網保護。分組傳送網在網路保護方面，~Ⅱ)Ls—TP在和IP／~Ⅱ)Ls核心網實現數據互通以及通過Pw支持多業務承載方面優勢突出，業內對MLPS-TP技術的發展前景較為看好。

　　在網路融合大背景下，全業務網路時代即將來臨，各運營商的建網模式將逐漸統一，而PTN在其中將發揮關鍵的角色。與其他現有網路相比，PTN具有明顯的技術優勢：

　　首先，兼容性強，成本低。它具有強大的兼容性，具有兼容乙太網，ATM，SDH，PDH，PPP／HDLC，幀中繼等各種技術的統一傳送平臺，能夠最大限度保護現有網路，降低組網成本。此外，對現有網路高投資、建設難度大的部分進行改造，如中國移動TD．SCDMA基站的GPS天線模塊，在PTN網路中，採用基於IEEE1588v2時間同步技術，避免了安裝GPS困難問題，節省了成本，便於維護J。

　　其次PTN資源共用，效率高。3G時代的數據業務迅猛增加，傳統的傳輸網已經很難適應。而PTN設備針對分組業務流的突發性，採用統計復用的方法進行傳送，在保證各優先順序業務的CIR(Committed InformationRate)前提下，對空閑帶寬按照優先順序和EIR(Excess Information Rate)進行合理的分配，既能滿足高優先順序業務的性能要求，又能儘可能的充分共用未用帶寬，解決了TDM交換時代帶寬無法共用，無法有效支持突發性業務的根本缺陷。

　　再次，PTN流量明確，保護強。它的業務流量和流向都比較明確，有定點規則，不像城域內互聯網的需求，是路由型的。在保護方面，PTN支持1+1和1：1線性保護，能夠根據自動保護倒換(APS)條件啟動1：1子網連接(SNC)路徑保護，支持Wrapping和Steering環網保護，採用基於折回等機制，根據段層的缺陷監視或APS協議信息傳送執行業務的保護，實現與SDH相同的<50ms的保護效果；同時在標準中也定義了基於自動交換光網路(ASON)的智能保護與恢復功能，提高抗多點故障的能力及不同級別安全要求。

　　在大量3G回傳業務和網路IP化需求推動下，各大運營商對PTN技術和應用的需求也日益明顯，為了滿足網路需求和應用的發展，2009年中國3G牌照發放，目前我國《分組傳送網(PTN)總體技術要求》已經征求意見，預計在今年9月份送審。雖然PTN技術的標準化工作還未完成，但由於國內外無線回傳市場的需求迫切，目前市場上已有一系列PTN產品。在國外，到目前為止，全球啟動移動IP基站接人傳送的運營商約60多個，其中Vodafone集團、Telefonica集團、法國電信、美洲移動AM、俄羅斯Vimplecom、烏克蘭電信部、香港數位通等都在積極探索PTN的試點和商用運用；國內的華為、中興、烽火、上海貝爾等公司的T—MPLS產品已經經過多個運營商的測試，大部分產品已獲得了工業和信息化部的設備入網許可證。

　　組網應用上，中國移動在經過了2008年實驗室測試和2009年上半年的八省市試點測試後，已明確基於MPLS．TP的PTN網路演進和建設方向，2009年l0月份啟動PTN集採工作(主要的PTN設備廠商均有參加)，2010年初開始了PTN網路建設，後續將基於移動回傳網路實現向全業務網路的演進。中國電信的PTN相關企業標準目前也已制定完成，實驗室測試已經開展，相關的試點應用也納入議事日程。中國聯通在2009年已針對現網MSTP實施3G承載的優化改造，同時也關註PTN技術和標準的進展情況，在2009年第四季度開展了PTN的實驗室相關測試，後續隨著WCDMA數據業務推廣逐步向分組化承載技術演進，對PTN技術的關註和應用將進一步加強。

　　總的來說，PTN技術經過近幾年的發展，在技術、產業和應用方面都取得了重大進展，為產業化應用已經奠定了良好的基礎。PTN在國內下一階段的發展上，主要的應用場景仍將定位於基站回傳網路和集團大客戶專線傳送上，其中標準方面，將制定完成網路的總體技術要求，來指導網路應用和設備開發，並積极參与國際合作推動PTN標準進展；應用方面，中國的PTN建設會逐步開展，針對PTN的特殊性將開展網路運維方面的研究和實踐，併進一步做好測試和試點工作，為下一步應用打好基礎。

　　1.PTN與城域MSTP網的關係

　　現階段，雖然傳送網中IP業務所占的比例已遠遠大於語音業務所占的比例，但語音業務的收入仍然是運營商利潤的主要來源。與]YrN相比，傳統的SDH網路傳送TDM業務，無論在技術上還是在成本上都占有很大的優勢。因此，基於SDH的MSTP網路短期內不會被PTN所替代。在多業務傳送領域，會出現MSTP網路和PTN並存的局面。在基站IP化進程完成後，以往由TDM承載的基站改為由IP承載，PrrN將占主導地位。此時，MSTP網路將出現大量空閑資源，考慮到MSTP網路的高可靠性、高安全l生以及覆蓋全面等優點，可以用MSTP網路承載帶寬要求不高、優先順序要求很高業務。

　　2.PTN與lP城域網及全業務接入網的關係

　　PTN採用了二層面向連接技術，集成了二層設備的統計復用、組播等功能。岡此，它與IP城域網以及以PON(無源光網路)技術為代表的全業務接入網存二層以下是統一的、融合的網路。它們的區別在於，PTN可以基於MPLS技術實現端到端的電信級乙太網業務保護、帶寬規劃以及商『生能的QoS；IP城域網具有低成本、擴展性好的優勢，但對於片j戶業務缺乏QoS保障和電信級業務保護。因此，它們所承載的業務類型有所不同。PTN適用於承載高等級的基站類業務、大客戶專線類業務，而IP網路適用於承載互聯網等文時性、可靠性要求不高的低等級IP業務。全業務接入網具有高帶寬、快速接入的特點，適用於密集型普通用戶的承載，主要完成OLT(光線路終端)以下語音和數據的接入、匯聚。在業務量不大的情況下，OLT可通過PTN上行至IP城域網。