PTN在構(gòu)建智慧城市骨干網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

摘 要：隨著智慧城市的發(fā)展，構(gòu)建高品質(zhì)骨干網(wǎng)絡(luò)的需求也越來越強(qiáng)烈。PTN作為城域承載網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)，可更好地運(yùn)用于重要大客戶專線的承載，滿足智慧城市骨干網(wǎng)絡(luò)的需求。文章通過總部和分支機(jī)構(gòu)以及數(shù)據(jù)中心互聯(lián)兩個(gè)典型應(yīng)用案列，分析PTN的組網(wǎng)方式，并展望未來承載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PTN；智慧城市；MPLS-TP

1 概述

隨著現(xiàn)代城市的不斷擴(kuò)展，作為其骨干網(wǎng)絡(luò)的高品質(zhì)城域網(wǎng)絡(luò)也隨著新應(yīng)用和新技術(shù)的到來而升級(jí)?，F(xiàn)代化國(guó)際大都市的發(fā)展，帶來了城市發(fā)展規(guī)模和經(jīng)濟(jì)總量提升。以上海為例，城市的定位為國(guó)際經(jīng)濟(jì)中心、國(guó)際金融中心、國(guó)際貿(mào)易中心、國(guó)際航運(yùn)中心，努力發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和制造業(yè)。隨之而來的是大批跨國(guó)企業(yè)總部、金融機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)中心相繼落戶。在這樣的背景之下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的需求量快速增長(zhǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)質(zhì)量要求也不斷提高。建設(shè)高品質(zhì)的城域網(wǎng)絡(luò)是智慧城市發(fā)展的核心問題之一。

高品質(zhì)的城域網(wǎng)是為了提供高端專線服務(wù)，主要承載以下類型的大客戶：金融機(jī)構(gòu)，包括外資銀行和各類中資銀行，及各大證券、保險(xiǎn)等公司；各類政府機(jī)構(gòu)；科研院所，包括各大高校等；重要企業(yè)，包括跨國(guó)企業(yè)和國(guó)內(nèi)大中型企業(yè)。高品質(zhì)的城域網(wǎng)是一張獨(dú)立的專用網(wǎng)絡(luò)，與承載個(gè)人通信或其他低端客戶數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)在帶寬容量、通信質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)安全性、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上是有明顯區(qū)別的。因此，如何建設(shè)和發(fā)展這樣一類城市骨干網(wǎng)絡(luò)，為智慧城市發(fā)展提供技術(shù)支撐，已成為了重要的關(guān)注焦點(diǎn)。

2 客戶對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的要求

大客戶承載網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)時(shí)代：

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）[1]，是以時(shí)分復(fù)用技術(shù)為核心，模擬線接入為主流的低帶寬接入網(wǎng)絡(luò)。二十世紀(jì)九十年代起作為主流的數(shù)據(jù)專線接入方式，由于其帶寬的限制和模擬線接入段通信質(zhì)量不穩(wěn)定，自2000年以后逐步衰弱。

異步傳輸模式（ATM）[2]，是一種面向連接的快速分組交換技術(shù)，建立在異步時(shí)分復(fù)用基礎(chǔ)上，并使用固定長(zhǎng)度的信元，支持包括數(shù)據(jù)、語音、圖像在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)的傳送。隨著IP技術(shù)的發(fā)展到成熟，以ATM為代表的高品質(zhì)通信從快速發(fā)展，直到需求萎縮，因其技術(shù)復(fù)雜、硬件成本高昂而招致大部分用戶的棄用。

運(yùn)營(yíng)商級(jí)以太網(wǎng)（CE）[3]，是以運(yùn)營(yíng)商骨干橋接技術(shù)為基礎(chǔ)用于城域網(wǎng)的技術(shù)，這套體系結(jié)構(gòu)可令運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)允許多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接而不丟失客戶各自的VLAN。CE隨著客戶需求的不斷提高而隨之改進(jìn)。

如今客戶不斷地在加強(qiáng)信息化建設(shè)，從而對(duì)高品質(zhì)承載網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求。

以前的專線服務(wù)中所提供的接口類型較多，但是如今各類業(yè)務(wù)IP化，以太網(wǎng)接口成為主流的需求。在帶寬方面，大帶寬接入已成為趨勢(shì)。由于信息化不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)量快速增加，客戶從原來需求的2M上升至100M甚至1000M。例如銀行在原有業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上增加了圖像傳送認(rèn)證，對(duì)帶寬需求就會(huì)大幅上升。此外，客戶對(duì)抖動(dòng)、延時(shí)和安全性要求更高。目前，語音、視頻數(shù)據(jù)量逐年上升，為了保證音頻、視頻的質(zhì)量，對(duì)承載網(wǎng)的抖動(dòng)要求非常高。又如證券行業(yè)，對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求非常高，對(duì)承載網(wǎng)提供的專線服務(wù)的延時(shí)和安全性提出更高要求。不同的客戶有不同的組網(wǎng)方案，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的應(yīng)用都可能出現(xiàn)。

從運(yùn)營(yíng)商角度，在建設(shè)智慧城市的目標(biāo)下，滿足以上客戶需求的同時(shí)，對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)還有更多的要求。

首先是基于分組和面向連接的網(wǎng)絡(luò)。打包技術(shù)傳輸?shù)脑鲩L(zhǎng)刺激了傳輸網(wǎng)絡(luò)的改革。下一代的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該充分利用以往網(wǎng)絡(luò)端對(duì)端的優(yōu)勢(shì)。其次是實(shí)現(xiàn)端到端質(zhì)量控制。承載網(wǎng)絡(luò)可以讓服務(wù)供應(yīng)商提供基于物理接口或者邏輯VLAN的承諾信息速率和峰值信息速率，并保證對(duì)延時(shí)敏感流量的最低的延遲和抖動(dòng)。運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)也有一個(gè)有效的方式處理網(wǎng)絡(luò)擁塞，為了保持流量擁塞情況下的承諾信息速率。運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)還要實(shí)現(xiàn)50毫秒的保護(hù)，通過在硬件中實(shí)施MPLS快速重路由。

承載網(wǎng)絡(luò)還需具備以太網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)（OAM）。城域網(wǎng)中故障排除更難，因此OAM成為一種必然。運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)還需能夠解決網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和處理的服務(wù)。此外對(duì)安全性的考慮也是重要因素。

3 PTN解決網(wǎng)絡(luò)承載

PTN即分組傳送網(wǎng)[4]，是一個(gè)多業(yè)務(wù)的統(tǒng)一的傳輸技術(shù)，基于分組交換和面向連接，傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)技術(shù)的組合，不僅承載電信級(jí)以太網(wǎng)服務(wù)，以滿足五個(gè)基本屬性的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，高可靠性，靈活的可擴(kuò)展性，嚴(yán)格的QoS和完善的運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)（OAM），而且還支持傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用和ATM服務(wù)和繼承的圖形界面和終端到高端配置的SDH網(wǎng)絡(luò)管理。目前，PTN的主要適用于城域以太網(wǎng)和需要承載QoS的業(yè)務(wù)，例如無線回傳和企業(yè)或政府的專線或?qū)＞W(wǎng)業(yè)務(wù)。

PTN的核心技術(shù)是MPLS-TP技術(shù)[5]，它放棄了基于IP地址的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，建立了獨(dú)立的控制平面，保持了MPLS端到端面向連接的標(biāo)簽交換，放棄了非面向連接和非端到端的特性，這樣明確的端到端的傳輸路徑增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)機(jī)制和OAM管理能力。

MPLS-TP支持傳統(tǒng)業(yè)務(wù)承載包括多種接口。邊緣到邊緣的偽線仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)分復(fù)用、ATM、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載?？梢怨?jié)約資本支出和管理支出。PTN的OAM達(dá)到了電信級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。其OAM功能由硬件實(shí)現(xiàn)，因此可做到固定3.3毫秒的OAM協(xié)議報(bào)文監(jiān)控。MPLS-TP還通過靈活的QoS策略保證不同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)（例如：控制信令、視頻、語音、文件等）的服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高效的帶寬利用。

PTN網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)分為三層：匯聚層以兩臺(tái)為一組，同組的匯聚設(shè)備分別連至兩臺(tái)不同的核心層設(shè)備，以保障網(wǎng)絡(luò)的安全性。接入層以環(huán)的方式接入，每個(gè)接入環(huán)由多臺(tái)接入設(shè)備所組成。PTN網(wǎng)絡(luò)可以通過核心層與其他種類的網(wǎng)絡(luò)相連。

PTN作為大客戶承載網(wǎng)，向客戶提供快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)等接口。客戶類型的定位為金融機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)、科研院所和其他重要高端客戶。

4 PTN應(yīng)用的組網(wǎng)方式

PTN最常用的組網(wǎng)方式是總部和多分支機(jī)構(gòu)的組網(wǎng)。如圖1所示的應(yīng)用，某機(jī)構(gòu)有較多分支機(jī)，每個(gè)分支機(jī)構(gòu)均需要與主用備用數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，這樣就構(gòu)成了點(diǎn)到多點(diǎn)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。每個(gè)分支機(jī)構(gòu)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求申請(qǐng)了不同帶寬的接入。主用和備用數(shù)據(jù)中心以高帶寬接入。

為了保證該用戶的服務(wù)質(zhì)量，每個(gè)分支機(jī)構(gòu)至數(shù)據(jù)中心的電路各有一條主用鏈路和一條備用鏈路，PTN網(wǎng)絡(luò)可以通過OAM自動(dòng)檢測(cè)出故障，自動(dòng)在主備數(shù)據(jù)中心間進(jìn)行小于50毫秒的切換。而且可以對(duì)每個(gè)分支機(jī)構(gòu)的不同QoS等級(jí)的業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分，提供不同等級(jí)的服務(wù)質(zhì)量。

還有一類常用的組網(wǎng)方式是兩個(gè)數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)同步。金融保險(xiǎn)行業(yè)中，兩個(gè)不同數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)同步工作是非常重要的，它對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)抖動(dòng)等參數(shù)的要求非常嚴(yán)格。如圖2所示的應(yīng)用中，某機(jī)構(gòu)在兩地各有一個(gè)數(shù)據(jù)中心，這兩個(gè)數(shù)據(jù)中心需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步。解決方案是從PTN的匯聚層提供高帶寬的端口，通過一條主用鏈路和一條備用鏈路，既保證了用戶低延時(shí)低抖動(dòng)要求，又提高了專線可用性安全性的。

5 結(jié)束語

PTN逐步發(fā)展為承載大客戶專線的重要網(wǎng)絡(luò)，為智慧城市的建設(shè)提供了充分的支持。當(dāng)然，客戶的需求一直在改變，客戶對(duì)運(yùn)營(yíng)商服務(wù)質(zhì)量的要求也會(huì)越來越高，因此，大客戶承載網(wǎng)將會(huì)不斷發(fā)展，將來主要有以下三個(gè)方向：將會(huì)有更高的接入帶寬。目前大客戶承載網(wǎng)提供的接入帶寬可以高達(dá)10GE，將來的發(fā)展目標(biāo)是100GE甚至更高。將連接更長(zhǎng)的距離。城市化的迅速擴(kuò)張對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也提出了新的要求，在提高帶寬的同時(shí)，提高傳輸距離也是下一步的發(fā)展方向，將從目前的40公里、80公里提高到超過120公里的傳輸距離。將會(huì)具有更簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)層次，會(huì)把各項(xiàng)技術(shù)融合到一個(gè)平臺(tái)上。結(jié)合上述三點(diǎn)，POTN[6]將會(huì)是未來網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要發(fā)展方向。作為PTN與OTN的融合，POTN會(huì)在高性能網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和貼近客戶端便捷接入方面取得更好的結(jié)合。

參考文獻(xiàn)

[1]高飛.淺談DDN在政企行業(yè)中實(shí)際應(yīng)用及發(fā)展前景分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（5）：42-43.

[2]王 ，孫琦.淺析ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[J].通訊世界，2013（2）：21-22.

[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]楊一荔.PTN技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[5]黃峰，李芳，李晗.MPLS-TP的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)進(jìn)展[J].現(xiàn)代電信科技，2011，41（9）：13-17.

[6]程偉強(qiáng)，王敏學(xué)，張晴.城域POTN應(yīng)用、設(shè)備和組網(wǎng)需求及分析[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2015（3）：6-10.

作者簡(jiǎn)介：周偉（1972-），男，上海人，博士，高級(jí)工程師，研究方向：數(shù)據(jù)通信、無線通信。