PTN技術(shù)進展及組網(wǎng)保護策略

杜 赟，呂建新

(1.光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國家重點實驗室，湖北 武漢 430074;2.烽火通信科技股份有限公司，湖北 武漢 430074)

1 PTN簡介

分組傳送網(wǎng)(Packet Transport Network，PTN)，是一種面向分組業(yè)務(wù)的傳送網(wǎng)絡(luò)，其定位于城域網(wǎng)匯聚接入層，不僅能承載電信級以太網(wǎng)(CE)業(yè)務(wù)，而且還兼顧了傳統(tǒng)的TDM、ATM業(yè)務(wù)，可以理解為分組化的多業(yè)務(wù)傳送平臺(MSTP)。PTN是以分組交換為核心并可承載多種業(yè)務(wù)，不僅保留了傳送網(wǎng)豐富的運行維護管理(OAM)功能和可靠的網(wǎng)絡(luò)生存性，還引入了分組特性，支持統(tǒng)計復(fù)用功能，提供面向分組業(yè)務(wù)的QoS機制，以及更加靈活的多業(yè)務(wù)接入。PTN主要應(yīng)用在3G無線回傳、企事業(yè)專線/專網(wǎng)、IPTV等高質(zhì)量業(yè)務(wù)承載領(lǐng)域。

PTN通過標(biāo)簽交換機制實現(xiàn)面向連接的快速轉(zhuǎn)發(fā);通過PWE3技術(shù)實現(xiàn)各類非分組業(yè)務(wù)的端到端仿真;通過DiffServ模型實現(xiàn)端到端的QoS控制;通過CIR和PIR實現(xiàn)統(tǒng)計復(fù)用;通過同步以太網(wǎng)、IEEE 1588v2等技術(shù)提供精確的頻率和時間同步;提供設(shè)備保護、線性復(fù)用段保護、MPLS Tunnel APS、SNC、PW LAG等豐富的保護方式和電信級的 OAM 能力［1］。

2 PTN實現(xiàn)方式

目前有兩類技術(shù)在面向連接、可擴展性和可管理等特性上可成為PTN的候選技術(shù)，如圖1所示［2］。一類是基于以太網(wǎng)面向連接的運營級以太網(wǎng)傳輸技術(shù)(Provider Backbone Transport，PBT)，PBT 技術(shù)源自IEEE 802.1ah 定義的運營商骨干網(wǎng)橋接PBB(Provider Backbone Bridge)，即MAC－in－MAC技術(shù)。PBB解決了運營商和客戶之間的安全隔離并提高網(wǎng)絡(luò)的擴展性，可實現(xiàn)快速保護倒換、OAM、QoS、流量工程等運營級傳送網(wǎng)絡(luò)功能。另一類是從IP/MPLS面向連接發(fā)展而來的包傳輸技術(shù)T－MPLS/MPLS－TP技術(shù)，不需要基于IP地址轉(zhuǎn)發(fā)來支持OAM或數(shù)據(jù)報文，增強了MPLS面向連接的標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)能力，增強了網(wǎng)絡(luò)保護、OAM和QoS能力。

圖1 不同PTN技術(shù)的演進示意圖

2.1 T－MPLS/MPLS－TP 技術(shù)

T－MPLS技術(shù)最早由ITU－T提出，2007年底發(fā)布和制定了 T－MPLS 框架G.8110.1、T－MPLS 網(wǎng)絡(luò)接口G.8112、T－MPLS 設(shè)備功能 G.8121、T－MPLS 線性保護G.8131和環(huán)網(wǎng)保護G.8132等系列標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。2008年，ITU－T和IETF成立聯(lián)合工作組(JWT)共同推進T－MPLS和MPLS的技術(shù)融合，并由ITEF擴展現(xiàn)有的MPLS技術(shù)為MPLS－TP，以增強對ITU－T傳送需求的支持。今后由ITEF和ITU－T的JWT共同開發(fā)MPLS－TP標(biāo)準(zhǔn)，并保證T－MPLS 和 MPLS－TP 標(biāo)準(zhǔn)的一致性［3］。

2.2 PBT 技術(shù)

PBT標(biāo)準(zhǔn)由IEEE 802.1Qay任務(wù)組開發(fā)，是在IEEE 802.1ah定義的PBB技術(shù)上發(fā)展而來，其核心是對PBB技術(shù)進行改進，通過網(wǎng)絡(luò)管理和控制，使CE中的業(yè)務(wù)具有連接性，以便實現(xiàn)保護倒換、OAM、QoS、流量工程等功能。

2.3 T－MPLS/MPLS－TP 和 PBT 技術(shù)的比較

T－MPLS與MPLS的關(guān)系可以用一個公式表示:T－MPLS=MPLS+OAM－IP。T－MPLS去除了 MPLS無連接特性，增加了類似于SDH的OAM和保護功能;在以太網(wǎng)發(fā)展方面，PBT=Eth+Eth+OAM。PBB/PBT去除了以太網(wǎng)的無連接特性，利用MAC－in－MAC技術(shù)擴展性，利用MAC－in－MAC技術(shù)隔離用戶信息，提升了網(wǎng)絡(luò)的擴展性，增強了以太網(wǎng)的OAM和保護功能。PTN的兩種實現(xiàn)技術(shù)比較如下表1所示［4］。

表1 T－MPLS/MPLS－TP和PBT的比較

總之，T－MPLS/MPLS－TP和PBT技術(shù)結(jié)合了MPLS和以太網(wǎng)的優(yōu)點，都提供類似SDH的性能和可靠性，提供標(biāo)準(zhǔn)的面向連接業(yè)務(wù)，這兩種技術(shù)都能滿足運營商面向連接、可控制、可管理的以太網(wǎng)傳送要求，運營商可根據(jù)自己的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架做出選擇。

3 PTN組網(wǎng)和保護

3.1 PTN設(shè)備定位

在IP化的網(wǎng)絡(luò)中，PTN設(shè)備主要定位于城域網(wǎng)的匯聚接入層，主要用于解決未來IP RAN的基站無線回傳，它能承載全業(yè)務(wù)運營中的大量的以太網(wǎng)、IP專線等業(yè)務(wù)，同時兼顧傳統(tǒng)的2G業(yè)務(wù)、TDM E1等業(yè)務(wù)。

烽火公司提供從骨干匯聚節(jié)點到接入節(jié)點的全系列PTN產(chǎn)品CiTRANS 600系列，控制平面通過GMPLS協(xié)議族實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能化管理，網(wǎng)管平面有完善的子網(wǎng)級網(wǎng)管OTNM2100和網(wǎng)元級網(wǎng)管OTNM2000。CiTRANS 600系列PTN產(chǎn)品為分組傳送而設(shè)計，其主要特征有:組網(wǎng)調(diào)度能力靈活、多業(yè)務(wù)傳送能力、全面的電信級安全保障、電信級的OAM能力、具備端到端業(yè)務(wù)開通管理能力，環(huán)網(wǎng)保護、QoS保障和OAM測試中表現(xiàn)最優(yōu)，得到運營商的一致肯定。同時，還可提供電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)分組平臺CESP產(chǎn)品。

烽火PTN產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用定位，如圖2所示［5］。

圖2 烽火公司PTN產(chǎn)品定位

3.2 PTN組網(wǎng)策略

在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，城域網(wǎng)PTN設(shè)備的引入大體上可分為PTN與SDH/MSTP獨立組網(wǎng)、PTN與SDH/MSTP混合組網(wǎng)以及PTN與OTN聯(lián)合組網(wǎng)3種模式［6］。

1)PTN與SDH/MSTP獨立組網(wǎng)模式

這是一種從接入層到核心層全采用PTN設(shè)備，與現(xiàn)有的MSTP網(wǎng)絡(luò)長期共存、單獨規(guī)劃和共同維護模式。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常的明確，易于管理和維護，但投資相對過大，一般使用于核心節(jié)點較少的小型城域網(wǎng)。

2)PTN與SDH/MSTP混合組網(wǎng)模式

該模式是在現(xiàn)有MSTP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，從業(yè)務(wù)的接入節(jié)點開始逐步由SDH/MSTP混合組網(wǎng)向全PTN組網(wǎng)演進的一種方式。混合組網(wǎng)的方式有利于SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)向全PTN網(wǎng)絡(luò)的平滑演進，允許不同設(shè)備在某個階段的共存。在混合組網(wǎng)模式中，初期PTN設(shè)備必須兼顧SDH的功能。混合組網(wǎng)模式如圖3所示。

圖3 PTN混合組網(wǎng)模式

3)PTN與OTN聯(lián)合組網(wǎng)模式

混合組網(wǎng)方式既是在匯聚層以下采用PTN組網(wǎng)，核心及骨干網(wǎng)則利用IP over WDM/OTN進行PTN業(yè)務(wù)的傳送，將業(yè)務(wù)送至對應(yīng)的核心機房。聯(lián)合組網(wǎng)模式如圖4所示。

圖4 PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式

3.3 PTN 保護方式

在保護方式上，PTN可提供基于端到端的MPLS TUNNEL保護方式，類似于SDH網(wǎng)絡(luò)的保護方式。其中包括線性保護倒換和環(huán)網(wǎng)保護倒換。線性保護倒換方式又分為1+1和1∶1保護，并且支持單向或雙向、返回型或非返回型的線性保護;環(huán)網(wǎng)保護支持Steering和Wrapping機制。除此之外，分組傳送網(wǎng)還支持子網(wǎng)連接保護(SNCP保護)和PW LAG保護方式，下面簡單介紹SNCP和PW LAG的保護方式。

1)SNC/S保護方式(見圖5)

圖5 SNC/S保護

節(jié)點B，C，D，E組成一個SNC子網(wǎng)，路徑B→C→E為子網(wǎng)的主用路徑，B→D→E為備用路徑，節(jié)點A到F和G之間分別有業(yè)務(wù)往來。正常情況時，A到F和G的業(yè)務(wù)分別通過SNC子網(wǎng)的主用路徑上下話，即通路A→B→C→E→F和A→B→C→E→G;當(dāng)子網(wǎng)的主用路徑出現(xiàn)故障(包括鏈路故障和節(jié)點失效)，業(yè)務(wù)路徑即倒向SNC子網(wǎng)的備用路徑上進行業(yè)務(wù)收發(fā)，即路徑A→B→D→E→F和A→B→D→E→G，從而實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的保護。同時保護倒換時間也滿足小于50 ms的要求。

2)PW LAG保護方式(見圖6)

圖6 PW LAG保護

在節(jié)點F建兩條VPWS業(yè)務(wù)，主用業(yè)務(wù)PW1(節(jié)點F和A之間的業(yè)務(wù))，備用業(yè)務(wù)PW2(節(jié)點F和B之間的業(yè)務(wù))，兩條業(yè)務(wù)都進行LSP1∶1保護。PW1正常匹配基站業(yè)務(wù)，PW2不匹配任何業(yè)務(wù)，因此不往LSP2_W發(fā)業(yè)務(wù)，但可以接收經(jīng)LSP2_W傳送來的業(yè)務(wù)，從而實現(xiàn)單發(fā)雙收。倒換時，只需將節(jié)點F的業(yè)務(wù)送至LSP1_W，LSP1_P，LSP2_W或LSP2_P中任何一個即可，接收方向不動作。

正常工作時，基站上話業(yè)務(wù)從F經(jīng)LSP1_W路徑由A送到RNC，RNC下話業(yè)務(wù)分別從兩條路徑(LSP1_W和LSP2_W)送至F，F(xiàn)雙收后給基站;當(dāng)F接收到LSP1_W LOC或LSP2_W LOC告警時，如果備用LSP正常，觸發(fā)LSP 1∶1保護倒換動作，倒發(fā)至LSP1_P或LSP2_P。當(dāng)F接收到PW1 LOC或PW1 CSF告警時，如果PW2正常，觸發(fā)PW1∶1保護倒換，倒發(fā)至PW2/LSP2_W或PW2/LSP2_P。

LSP倒換的優(yōu)先級高于PW倒換，當(dāng)同時收到LSP1_W LOC和PW1 LOC時，先進行LSP倒換，再進行PW倒換。

4 小結(jié)

雖然PTN融合了傳送網(wǎng)和分組網(wǎng)的多種優(yōu)點，但是任何新技術(shù)都不是一蹴而就的，PTN的引入和應(yīng)用會受到PTN技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)的制定、城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)發(fā)展?fàn)顩r等因素的影響，所以在規(guī)劃PTN時，要綜合考慮各方面的因素，并遵循平滑演進的原則，逐步推進PTN的應(yīng)用和IP化傳送網(wǎng)的發(fā)展，以組建更高效、更靈活、更可靠的傳送網(wǎng)絡(luò)。

［1］吳曉峰.PTN 組網(wǎng)與部署［J］.電信技術(shù)，2009(6):27－29.

［2］徐榮，任磊，鄧春勝.分組傳送技術(shù)與測試［M］.北京:人民郵電出版社，2009.

［3］NIVEN－JEKINS B，BRUNGARD D，BETTS M，et al.MPLS－TP requirements［R］.draft－jenkins－mpls－tp－requirements－01.［S.l.］:Nokia Siemens Networks，2009.

［4］張海燕.PTN 標(biāo)準(zhǔn)的最新進展［J］.郵電設(shè)計技術(shù)，2010(3):16－18.

［5］黃峰，白鐵軍，李芳，等.基于分組的傳送網(wǎng)技術(shù)研究［R］.北京:中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會，2009.

［6］朱丹.PTN技術(shù)應(yīng)用及烽火PTN解決方案［R］.武漢:烽火通信科技股份有限公司，2009.