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分組傳輸網的分析

傳輸網從MSTP到PTN是大勢所趨。在網絡向全IP化演進的大背景下,在終端,如手機,PC已經是以IP為基礎實現各種各樣的業務接入,企業用戶已經全面使用路由器,交換機和網關,服務器,防火墻,各種網絡的業務控制也逐漸轉向IP化的條件下,傳輸網為了實現對上層業務的高效承載,從MSTP演進到PTN是大勢所趨。PTN緣何成為傳輸網主流已是必然趨勢

傳送多協議標記交換(MPLS-TP)技術傳送多協議標記交換(MPLS-TP)技術傳送多協議標記交換(MPLS-TP)技術傳送多協議標記交換(MPLS-TP)技術 從因特網協議/多協議標記交換(IP/MPLS) 發展來的傳送多協議標記交換(MPLS-TP)技術。該技術拋棄了基于IP地址的逐跳轉發機制,并且不依賴于控制平面來建立傳送路徑;保留了多協議標記交換(MPLS)面向連接的端到端標簽轉發能力;去掉了其無連接和非端到端的特性,即不采用最后一跳彈出(PHP)、標記交換路徑合并、等價多路徑等,因此具有確定的端到端傳送路徑,并增強了滿足傳送網需求;且具有傳送網風格的網絡保護機制和OAM能力。 

1、傳送多協議標記交換(MPLS-TP)技術   

  從因特網協議/多協議標記交換(IP/MPLS) 發展來的傳送多協議標記交換(MPLS-TP)技術。該技術拋棄了基于IP地址的逐跳轉發機制,并且不依賴于控制平面來建立傳送路徑;保留了多協議標記交換(MPLS)面向連接的端到端標簽轉發能力;去掉了其無連接和非端到端的特性,即不采用最后一跳彈出(PHP)、標記交換路徑合并、等價多路徑等,因此具有確定的端到端傳送路徑,并增強了滿足傳送網需求;且具有傳送網風格的網絡保護機制和OAM能力;

2、面向連接的以太網傳送技術

  從以太網發展而來的面向連接的以太網傳送技術,如IEEE 802.1Qay規范的運營商骨干橋接-流量工程(PBB-TE)。該技術在IEEE 802.1ah運營商骨干橋接(PBB,即MAC in MAC)基礎上進行了改進,取消了媒體訪問控制(MAC)地址學習、生成樹和泛洪等以太網無連接特性,并增加了流量工程(TE)來增強QoS能力。目前 PBB-TE主要支持點到點和點到多點的面向連接的業務傳送和線性保護,暫不支持面向連接的多點到多點之間的業務傳送和環網保護

3、PTN對L3功能和業務的支持

  目前的PTN主要定位于提供二層(L2)的業務,包括E1/ATM仿真業務、E-Line/E- LAN/E-Tree以太網業務等。PTN的主要應用場景是移動網絡的回傳,包括目前的3G網絡,以及未來的長期演進(LTE)。PTN可以很好地滿足現有3G網絡回傳的承載需求,但是否能夠滿足LTE的需求人們還心存疑慮。

  L3功能主要包括IP路由和轉發功能,以及L3 MPLS VPN和L3組播功能。由于IP流量和組播存在流量帶寬和路由的不確定性,因此很難提供嚴格的QoS保障能力。如果在PTN中引入這兩種業務,為了避免對原有L2業務的影響,只能將這兩種業務設置為最低等級的業務。而L3 MPLS虛擬專用網(VPN)由于是基于MPLS實現,因此可以采用基于MPLS的流量工程和區分服務機制來保障業務的服務質量。同時還可以在 MPLS VPN中支持L3組播,同樣可以保證服務質量

4、數據平面環回功能

  現有的PTN設備只支持OAM的環回功能(LB)。通過OAM LB可以驗證源、宿維護端點間的雙向連通性,以檢測節點間及節點內部故障,但是并不能對故障進行準確的定位。如圖1所示,如果PE2-PE3之間的鏈路發生故障,通過OAM LB并不能確定是PE3出現故障還是PE2-PE3之間的鏈路發生故障。而如果支持類似SDH設備的數據平面環回,即業務環回,則可以通過對不同的點進行環回,實現對故障的準確定位

  與SDH類似,目前提出的PTN的數據平面環回包括遠端環回(入口環回)、近端環回(出口環回)和光纖環回(客戶環回)3種方式。除了進行故障定位,光纖環回還可以進行單端業務性能測試,如雙向時延、丟包率和吞吐量測試,以方便進行現網測試

5、PTN網絡的規劃

  IETF RFC5654將MPLS-TP分為傳送業務層、傳送通道層和段層。其中傳送業務層可以是PW或業務LSP,類似于同步數字體系(SDH)網絡中的VC- 12。PW用于提供時分復用(TDM)、以太網和異步傳輸模式(ATM)等仿真業務;業務LSP用于提供IP和MPLS等網絡層業務。傳送通道層是指 LSP層,類似于SDH網絡中的VC-4。段層用于在兩個相鄰MPLS-TP節點之間匯聚傳送業務層或傳送通道層的信息。段層可以是采用MPLS-TP技術實現,也可以采用其他技術來實現,如采用同步數字體系/以太網/光傳送網(SDH/ETH/OTN)。PTN通過采用多層網絡的架構,可以實現與同步數字體系/光傳送網類似的可擴展性

  除了MPLS-TP關注的3層網絡之外,PTN設備還需要支持業務層和段層技術的相關功能。如以太網業務層的OAM(屬于IEEE802.1ag和Y.1731)、以太網鏈路層OAM(屬于IEEE 802.3ah)、SDH業務和鏈路的開銷處理和保護功能等

6、PTN的網絡層次定位

  PTN繼承了SDH/MSTP良好的組網、保護和可運維能力,又利用IP化的內核提供了完善的彈性帶寬分配、統計復用和差異化服務能力,能為以太網、TDM和ATM等業務提供豐富的客戶側接口,非常適合于高等級、小顆粒業務的靈活接入、匯聚收斂和統計復用。而PTN能提供的最大速率網絡側接口只有10GE(萬兆以太網)接口,以其組建骨干層以上網絡顯然無法滿足當前業務帶寬爆炸性增長的需求。因此,PTN定位于城域匯聚接入層網絡,未來可與由DWDM/OTN設備組建的具備超大帶寬傳送能力的城域核心骨干層網絡和由PON設備組建的側重于密集型普通用戶接入的全業務接入網絡共同構成城域傳送網的主體

7、PTN與其他網絡的關系

  在城域匯聚接入層,目前中國移動已建設或正在組建SDH/MSTP網、IP城域網和全業務接入網三張網絡,PTN網絡的建設是否會產生對已有網絡的重疊或替代呢?從各網絡適合承載的業務類型上看,在短期內是不會產生的。SDH/MSTP網適合承載TDM業務和少量高等級數據業務、IP城域網和全業務接入網在承載普通數據業務時有較大的成本優勢,而PTN則適合承載高等級的數據業務和少量TDM業務,由于TDM業務和服務等級差異化的數據業務需求短時間內不會消亡,企業也有進一步挖掘當前網絡潛力以保護投資的需要,因此PTN將會與現有網絡長期共存,并共同為用戶提供在業務種類和安全等級等方面更符合用戶要求的服務

8、PTN的組網模式

  1.采用面向連接的分組交換(CO-PS)技術,基于分組交換內核,支持多業務承載

   2.嚴格面向連接。該連接應能長期存在,可由網管手工配置

   3.提供可靠的網絡保護機制,并可應用于PTN的各個網絡分層和各種網絡拓撲

   4.為多種業務提供差異化的服務質量保障

   5.具有完善的OAM故障管理和性能管理功能

   6.基于標簽進行分組轉發。OAM報文的封裝、傳送和處理不依賴于IP封裝和IP處理。保護機制也不依賴于IP分組

   7.支持雙向點到點傳送路徑,并支持單向點到多點傳送路徑;支持點到點(P2P) 和點到多點(P2MP)傳送路徑的流量工程控制能力

9、PTN網絡保護功能要求 

  (1)PTN網絡內的保護方式:PTN網絡內的線性保護包括單向/雙向1+1路徑保護、雙向1︰1或1︰N (N >1)路徑保護、單向/雙向1+1 SNC/S保護和雙向1︰1 SNC/S保護,應至少支持雙向1︰1保護機制

  PTN網絡內的環網保護包括Wrapping和STeering兩種保護機制,應至少支持一種環網保護機制

  (2)分組傳達網與其他網絡的接入鏈路保護

   1.TDM/ATM接入鏈路的1+1或1︰N保護

   2.以太網GE/10GE接入鏈路的保護,即鏈路聚合組(LAG)

  (3)雙歸保護:PTN網絡內保護和接入鏈路保護相配合,實現在接入鏈路或PTN接入節點失效情況下的端到端業務保護。具體實現機制待研究

一、PTN的網絡內保護方式應滿足以下通用功能要求

(1)PTN的保護倒換應支持鏈路、節點故障和網管外部命令的觸發,并應支持各種倒換請求的優先級處理。故障類型觸發支持物理鏈路、VP/VC信號失效(SF)和中間節點失效,支持信號劣化(SD)。外部命令觸發支持鎖定到工作、強制倒換、人工倒換和清除命令等網管命令

(2)保護倒換方式包括支持單端倒換和雙端倒換類型,支持配置為返回或不返回操作模式,支持等待恢復(WTR)功能的啟動和等待恢復時間的設置

(3)保護倒換時間。在拖延時間設置為0的情況下,保護倒換引起的業務受損時間應不大于50 ms(對SD觸發的保護倒換除外)

(4)拖延時間設置。在PTN的底層網絡(如WDM和OTN) 配置了保護方式情況下,PTN網絡保護方式應支持拖延時間的設置,可設置為50 ms或100 ms。1.4 PTN網絡的OAM架構和功能要求

PTN網絡的OAM功能包括PTN網絡內的OAM機制、PTN網絡業務層OAM機制以及接入鏈路層的OAM機制等。PTN網絡內的OAM分為告警相關的OAM、性能相關的OAM和其他OAM三大類。其中,主動OAM是指周期性連續實施的OAM操作。主動上報故障和誤碼性能的檢測結果。按需OAM指人工發起的有限次數的OAM操作,通常用于故障的診斷和定位

10、PTN的發展趨勢

  PTN技術無疑是目前傳送技術發展的一個高峰,它是繼ATM試圖一統網絡世界失敗后,目前看來最有可能實現網絡統一的技術。網絡統一,近期的應用目標是三網融合,從技術深處來看,是通過網絡自身的技術進化,使得業務傳送本身作為一種服務,更便于人與人、人與機器、機器與機器通信的使用,而不是不得不把重心放在傳送本身上,在未來則要實現網絡的自組織、自管理

  PTN技術在5年內必將會大規模部署,成為傳送網的主流設備,PTN的設備形態也許會更加多樣化。比如與接入技術的融合,與OTN、ROADM技術的融合。但是PTN提供的傳送作為通信網絡的基礎業務之一,如何應用方便、高效、安全可靠,仍然是可以不斷追求的目標

  當前PTN提供的多業務服務主要是同質類型網絡的傳送和互聯,從原理上講,可以實現異質網絡的互通。目前PTN網絡主要考慮的還是大規模部署的可能性和可靠性。業務數據層面的互通性已經有充分的證明,對控制層面的UNI、ENNI接口的互通還需要進一步研究

  傳送網從上世紀80年代SDH產生以來,其核心技術從沒有像今天這樣,發生如此大的改變。PTN技術如此令人驚訝,它的出現徹底改變了TDM作為核心的位置,代之以分組交換和QoS支持。它可以完全接納所有曾經出現的重要的網絡,它完整地保持了傳送網技術的核心精神,毫無疑問,PTN作為SDH傳送網的繼承者,在網絡基礎服務中將發揮基石作用


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