電信運(yùn)營(yíng)商PTN組網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

周偉

(上海市信息網(wǎng)絡(luò)有限公司，上海 200081)

電信運(yùn)營(yíng)商PTN組網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

周偉

(上海市信息網(wǎng)絡(luò)有限公司，上海 200081)

在電信業(yè)務(wù)不斷發(fā)展的形勢(shì)下，PTN憑借自身面向連接、良好的性能管理以及分組交換技術(shù)的重要特性，開(kāi)始出現(xiàn)在電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的選擇中?，F(xiàn)階段，對(duì)PTN網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)和發(fā)展已經(jīng)成為了電信運(yùn)營(yíng)商的一個(gè)重要研究方向。本文分析了針對(duì)電信運(yùn)營(yíng)的應(yīng)用中，PTN組網(wǎng)設(shè)計(jì)的一些要點(diǎn)，包括分層和分域架構(gòu)，傳送標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的面向連接與分組的統(tǒng)計(jì)復(fù)用協(xié)議、多業(yè)務(wù)接入和承載等幾個(gè)重要方面。最后還指出了PTN未來(lái)發(fā)展的重要方向。

分組傳送網(wǎng)；組網(wǎng)設(shè)計(jì)；傳送多協(xié)議標(biāo)簽交換；分組光傳送網(wǎng)

1 引言

隨著傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求提升，電信運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)絡(luò)正朝著高帶寬、高可用率、高效網(wǎng)絡(luò)管理、靈活配置等方向邁進(jìn)[1]。此時(shí)，以物理通道匯接為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)時(shí)代的需要了。PTN(分組傳送網(wǎng))的發(fā)展，為電信運(yùn)營(yíng)商提供了一種高效、高擴(kuò)展性的承載網(wǎng)絡(luò)選擇。

同傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)相比，PTN具有明顯的優(yōu)勢(shì)[2]：首先，PTN具備較高的帶寬利用率，它憑借以分組傳送為基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)大帶寬的高效利用。PTN利用QoS的調(diào)度與區(qū)分，能夠很好地滿(mǎn)足高質(zhì)量業(yè)務(wù)的帶寬需求。其次，PTN能夠有效支持適合于多種業(yè)務(wù)的傳送功能，改變了傳統(tǒng)方式中各種業(yè)務(wù)應(yīng)用一張網(wǎng)絡(luò)的局限，并且能夠很好地支持多種傳輸媒介，且分別實(shí)施管理維護(hù)。再次，PTN提供了類(lèi)似以往傳輸裝置的維護(hù)手段與性能，同時(shí)在同步方面取得更優(yōu)的性能。而且，PTN具備更優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性，在網(wǎng)絡(luò)管理方面，通過(guò)集中、高效的網(wǎng)絡(luò)管理與控制，實(shí)施整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)管理。PTN的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)還考慮到對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備的互通及重用，并通過(guò)業(yè)務(wù)的平滑演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備投資最大程度的保護(hù)。

基于PTN的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商而言，如何建設(shè)好PTN，通過(guò)完善的組網(wǎng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)搭建和演進(jìn)目標(biāo)，是研究的重點(diǎn)。

2 PTN分層和分域架構(gòu)

電信運(yùn)營(yíng)商建設(shè)PTN網(wǎng)絡(luò)，可以考慮兩種建設(shè)模式。一種模式是建設(shè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將PTN作為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)層，這種方式適用于有較大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的運(yùn)營(yíng)商。建設(shè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)層，能夠?qū)⒑芎玫乇憩F(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)的最佳性能，同時(shí)也符合運(yùn)營(yíng)商在現(xiàn)階段的運(yùn)營(yíng)模式，但是該建設(shè)方案對(duì)建設(shè)初期的成本需求較大，投資回收的周期將會(huì)很長(zhǎng)。另一種模式是先通過(guò)集成單一平臺(tái)的一些功能來(lái)實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展逐步進(jìn)行擴(kuò)容建設(shè)。這種模式更適合于運(yùn)營(yíng)靈活的二級(jí)運(yùn)營(yíng)商。但是這樣的缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，在單一平臺(tái)上，較難要求硬件制造廠商一步實(shí)現(xiàn)TDM、分組級(jí)和光組級(jí)的功能完善，還需要通過(guò)循序漸進(jìn)的產(chǎn)品系列演進(jìn)來(lái)慢慢實(shí)現(xiàn)。PTN集成了MPLS、光傳輸技術(shù)以及IP技術(shù)等方面的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化的實(shí)現(xiàn)效果，很好地提供點(diǎn)到點(diǎn)的二層隧道特性。

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，PTN由核心層、匯聚層以及接入層所組成。核心層由多個(gè)核心節(jié)點(diǎn)組成，提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮诵?，以及?duì)匯聚層的交換功能。匯聚層由一組組匯聚節(jié)點(diǎn)所組成，每組匯聚節(jié)點(diǎn)是由兩個(gè)為一對(duì)的匯聚節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的，它們之間起到了冗余互備的作用，并與核心節(jié)點(diǎn)相連，形成完全的交叉連接。接入層是由一組組接入環(huán)所組成，每組接入環(huán)由多個(gè)接入節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的，同時(shí)聯(lián)入一對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)，形成環(huán)狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

PTN是通過(guò)分層與分域方式良好地給出其擴(kuò)展性。PTN結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容包含虛段層網(wǎng)絡(luò)、PTN虛通道層以及虛通路層等。PTN層與層之間形成了服務(wù)層與客戶(hù)層的關(guān)

系。通常而言，虛通道層的客戶(hù)層信號(hào)是通過(guò)用戶(hù)信號(hào)來(lái)進(jìn)行表示的，可以是非以太網(wǎng)信號(hào)，當(dāng)然也能是以太網(wǎng)信號(hào)，例如ATM、FR或TDM等。PTN的底層為物理媒介層網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)SDH、OTN等電路交換技術(shù)或以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用。PTN的各個(gè)層次之間都具備適配或復(fù)用聯(lián)系。為了提升網(wǎng)絡(luò)的可拓展性，除以上匯聚與分層關(guān)系之外，還分成管理域和管理子域，利用虛通路或虛通道節(jié)點(diǎn)完成互聯(lián)。PTN的重要組成部分包括交換設(shè)備和終端設(shè)備。終端設(shè)備的作用是可以實(shí)現(xiàn)通道復(fù)用和通道封裝。交換設(shè)備有兩種重要的形式，分別是通路交換設(shè)備和通道交換設(shè)備，它們各自具有通路交換和提供通道的作用。

3 傳送標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的面向連接與分組統(tǒng)計(jì)復(fù)用

在以太網(wǎng)技術(shù)和傳送網(wǎng)特征結(jié)合基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展起了PBB（運(yùn)營(yíng)商骨干橋）技術(shù)[3]，這種分組傳送技術(shù)具備了電信網(wǎng)絡(luò)的特征。PBT（運(yùn)營(yíng)商骨干傳輸）[4]是在PBB基礎(chǔ)上發(fā)展升級(jí)而得到的，它通過(guò)VLAN ID和MAC之間的融合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)功能，IEEE把它定義為PBB-TE標(biāo)準(zhǔn)，作為PTN演進(jìn)的一個(gè)重要途徑。BPT的主要特征是將廣播、生成樹(shù)協(xié)議和MAC等一些傳統(tǒng)以太網(wǎng)的功能關(guān)閉，信息轉(zhuǎn)發(fā)也不再通過(guò)學(xué)習(xí)和泛洪來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而有效地防止了廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。PBT是面向連接的協(xié)議，利用控制協(xié)議或網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)連接配置，并能快速實(shí)現(xiàn)OAM、保護(hù)切換、流量管理、QoS等多種網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)功能。

交換面向連接的VLAN標(biāo)簽，是通過(guò)VLAN ID對(duì)不同業(yè)務(wù)的實(shí)例進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并引入確定的連接，還能支持流量工程、點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)和電信級(jí)保護(hù)切換等業(yè)務(wù)模式。因此，它的擴(kuò)展性非常優(yōu)秀。在QinQ技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的VLAN標(biāo)簽交換，對(duì)VLAN的概念進(jìn)行了重用，它的作用與MPLS標(biāo)記有所相似，是通過(guò)VLAN ID標(biāo)識(shí)出一條以太網(wǎng)路徑，并將VLAN ID增設(shè)到PE接口中。VLAN ID會(huì)在P節(jié)點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)交換，能夠和現(xiàn)存的以太網(wǎng)交互設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合組網(wǎng)，且在電信網(wǎng)絡(luò)中并存。

在PTN發(fā)展演進(jìn)過(guò)程中，MPLS-TP（傳送多協(xié)議標(biāo)簽交換）[5]是在偽線基礎(chǔ)上用MPLS協(xié)議來(lái)對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行支撐，這樣就能在實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)到多點(diǎn)或點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)的時(shí)候，具備較高的復(fù)雜度。特別對(duì)于需要通過(guò)VPLS[6]方式才能夠?qū)崿F(xiàn)的多點(diǎn)到多點(diǎn)的業(yè)務(wù)，更能體現(xiàn)這一特點(diǎn)。由于全連接需要全網(wǎng)狀地進(jìn)行，這會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的成本。對(duì)于二層業(yè)務(wù)為主的傳送需求而言，通過(guò)以支持三層業(yè)務(wù)傳輸為基礎(chǔ)的MPLS協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)則是不合理的。因此它們?cè)贛PLS基礎(chǔ)上，給出了相應(yīng)的一些改進(jìn)措施。

這類(lèi)協(xié)議是基于MPLS技術(shù)，又結(jié)合了傳送網(wǎng)特征發(fā)展的一種分組傳送方法。協(xié)議向MPLS幀內(nèi)對(duì)客戶(hù)信號(hào)進(jìn)行映射，隨后通過(guò)MPLS的機(jī)制實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)，并將MPLS的無(wú)連接特性做到了有效的剔除，還增設(shè)了類(lèi)似于SDH的保護(hù)技術(shù)和OAM功能。協(xié)議對(duì)MPLS內(nèi)有助于實(shí)現(xiàn)傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特征進(jìn)行了很好的選擇，將MPLS內(nèi)的復(fù)雜控制協(xié)議族等進(jìn)行消除，從而使得數(shù)據(jù)平面變得更為簡(jiǎn)單，將非理性的轉(zhuǎn)發(fā)處理等不必要因素都去除了，因此在簡(jiǎn)化MPLS方面發(fā)揮了非常重要的作用。需要明確的是，應(yīng)用了偽線仿真多業(yè)務(wù)支撐技術(shù)和標(biāo)簽交換協(xié)議以后，還具備了較為成熟的保護(hù)機(jī)制和流量工程。

MPLS-TP的多業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)是先天存在的。協(xié)議引入了傳送網(wǎng)理念，進(jìn)而呈現(xiàn)更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這在構(gòu)建電信運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候發(fā)揮了重要作用。此外，與當(dāng)前傳送網(wǎng)絡(luò)相似的網(wǎng)絡(luò)管理模式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)平滑發(fā)展的關(guān)鍵因素，對(duì)此需要予以高度重視。

4 多業(yè)務(wù)接入和承載

PTN設(shè)備能很好地實(shí)現(xiàn)ATM、TDM和以太網(wǎng)的統(tǒng)一承載。它通過(guò)以太網(wǎng)至偽線的封裝實(shí)現(xiàn)對(duì)六種重要業(yè)務(wù)類(lèi)型的承載的支持，主要包括：以太網(wǎng)虛擬專(zhuān)網(wǎng)(EVPLAN)、以太網(wǎng)專(zhuān)線 (EPL)、以太網(wǎng)虛擬專(zhuān)線 (EVPL)、以太網(wǎng)專(zhuān)網(wǎng)(EPLAN)、以太網(wǎng)專(zhuān)用根基多點(diǎn)(EPRM)、以太網(wǎng)虛擬根基多點(diǎn)(EVPRM)等。其中，TDM業(yè)務(wù)主要依靠電路仿真來(lái)支持。例如通過(guò)邊緣到邊緣偽線仿真（PWE3）技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)E1業(yè)務(wù)的協(xié)議處理，能夠很好地利用軟件進(jìn)行靈活調(diào)配，實(shí)現(xiàn)空閑字節(jié)和空閑信元的去除和業(yè)務(wù)識(shí)別功能等。

5 結(jié)語(yǔ)

PTN是基于傳統(tǒng)傳送網(wǎng)絡(luò)和IP化業(yè)務(wù)大力發(fā)展的需求矛盾基礎(chǔ)上建立起來(lái)的分組傳送網(wǎng)。它有效地解決了傳統(tǒng)分組交換網(wǎng)絡(luò)在可管理性、服務(wù)質(zhì)量、可拓展性和生存性等方面存在的不足之處。通過(guò)PTN的有效使用和推進(jìn)，不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)分組交換網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和面向連接的可靠性的應(yīng)用，還更好地解決了高資源利用率與高可靠性等方面的統(tǒng)一。在PTN發(fā)展的過(guò)程中，也經(jīng)歷過(guò)許多的技術(shù)爭(zhēng)議。至少在當(dāng)前的技術(shù)應(yīng)用中，基于MPLS-TP的PTN技術(shù)仍然是電信運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)PTN網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)的深入研究，可以協(xié)助電信運(yùn)營(yíng)商把業(yè)務(wù)向著更為合理化、更高標(biāo)準(zhǔn)化的方向進(jìn)行演進(jìn)。

隨著OTN的發(fā)展和應(yīng)用，PTN也將逐步向OTN融合的方向發(fā)展，而POTN技術(shù)[7]是兩者的很好結(jié)合，也將會(huì)承擔(dān)起PTN的發(fā)展演進(jìn)的角色。

[1]文靜．新業(yè)務(wù)模式下運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)思路[J]．電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2016，29(6)：1-4．

[2]楊一荔．PTN技術(shù)[M]．北京：人民郵電出版社，2014．

[3]陳兵．PBB/PBB-TE技術(shù)在電信級(jí)城域以太網(wǎng)中的應(yīng)用[J]．中國(guó)新通信，2009，11(15)：10-15．

[4]楊靖，代謝寅，劉俊，等．分組傳送網(wǎng)原理與技術(shù)[M]．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2015．

[5]胥素芳．T-MPLS向MPLS-TP升級(jí)研究[J]．電子技術(shù)與軟件工程，2015(7)：16．

[6]張鈺．淺談基于VPLS的二層網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方案的應(yīng)用[J]．電信科學(xué)，2014(S1)：137-140．

[7]薛向華，王成龍．POTN技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J]．電子技術(shù)與軟件工程，2016(13)：51．

The Points of PTN network Design for Telecom Operators

Zhou Wei
(Shanghai Information Network Co.,Ltd.,Shanghai 200081)

tract】 In the continuous development of telecom business situation,PTN becomes one of the selections of network construction for telecommunication operators,with the characteristics of connection-oriented performance management and packet switching technology.At present,PTN network planning,construction and development have become an important research direction for telecom operators.This paper analyzes some key points of PTN network design in the application of telecom operation,including hierarchical and subfield architecture,connection-oriented and statistic packet multiplexing protocol of transfer label forwarding,multi-service accessing and load bearing.It points out the important direction of the future development of PTN.

words】 packet transport network;network design;multi-protocol label switching;packet optical transport network

TP393

A

1008-6609(2016)09-0036-02

周偉，男，上海人，博士，高級(jí)工程師，研究方向：數(shù)據(jù)通信、無(wú)線通信。