PTN技術發展??PTN技術產生的背景1.1PTN技術背景分析適應業務和網絡ip化的趨勢，業務ip化和承載網ip化的趨勢推動運營商的業務轉型和網絡的轉型，傳統的SDH/MSTP和WDM技術存在局限性，傳送網需要向分組化方向發展，要求傳送網具有靈活、高效和低成本的分組傳送能力。滿足全業務運營的需求，2008年，我國電信運營商重組和3G牌照的發放，使2009年成為中國電信業全業務運營的元年，三大運營商都在積極嘗試。全業務運營要求運營商逐步完成業務融合、網絡融合和終端融合，其中網絡融合要求實現多業務統一承載。符合傳送網絡演進的方向，分組傳送網（PTN）技術是城域網傳送發展的方向，目前存在多種技術選擇，迫切需要研究PTN技術的特點、發展趨勢和網絡應用類型。業務的IP化是網絡發展的一個必然趨勢，EverythingoverIP就是所有的業務信號都采用IP的格式。但是EverythingoverIP不等于承載網是一張端到端的IP網絡，IP信號承載并不等于全程用IP技術來傳送。IP承載網并不是IP傳送網，傳送網的功能包括調度、匯聚和保護等。IP承載的業務信號還是必須經過傳送網的傳送PTN是一種能夠很好處理IP和以太網等分組信號的新型傳送網，繼承了SDH系統的許多優點，例如強大的OAM、保護和網管功能，另外也吸取了數據網絡的優點，重要的一點就是差異化的處理和統計復用功能。對于用戶種類繁多的業務，必須具備差異化的處理能力。在數據領域中所使用的VLAN、CoS、MPLSEXP和DiffServ等機制，都是在資源受限的情況下給予不同的業務不同的處理。PTN設備應具有多業務處理能力，能夠容納不同業務，并且映射到具有QoS處理的處理單元。1.2現有SDHMSTP的局限性分析SDH主要缺點在于是為傳輸TDM信息而設計的。該技術缺少處理基于TDM技術的傳統語音信息以外的其他信息所需的功能，不適合于傳送TDM以外的ATM和以太網業務。每個MSTP設備的以太網處理板卡需要對每個業務進行MAC地址查詢，隨著環路上的節點增加，查詢MAC地址表速度下降，處理性能明顯下降。對數據業務的傳輸采用PPP或ML-PPP映射的方式，映射效率低，造成較大的帶寬浪費，在傳輸視頻業務時這種帶寬的浪費尤其嚴重。不能對基于以太網的用戶提供多等級具有質量保障的服務，服務類型屬于面向非連接，不能提供端到端的質量保障。PTN技術基本概念和特點2.1PTN技術基本概念PTN（分組傳送網，PacketTransportNetwork）是指這樣一種光傳送網絡架構和具體技術：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，以分組業務為核心并支持多業務提供，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作為傳送網滿足下一代網絡分組傳送需求的解決方案，目前主要關注的是TMPLS和PBT技術，T-MPLS選擇了MPLS體系中有利于數據業務傳送的一些特征，拋棄了IETF為MPLS定義的繁復的控制協議族，簡化了數據平面，去掉了不必要的轉發處理。PBT技術則是關閉傳統以太網的地址學習、地址廣播以及STP功能，以太網的轉發表完全由管理平面（將來控制平面）進行控制。具有面向連接的特性，使得以太網業務具有連接性，以便實現保護倒換、OAM、QoS、流量工程等傳送網絡的功能。PBT技術的缺點是標準化工作剛剛開始，標準化的程度較低。未來分組傳送網的技術擬在城域的匯聚和接入層開始應用，同時還取決于產品化、實用化的程度和如何適應網絡的應用。2.2PTN技術的特點與形態基于分組的交換核心是PTN技術最本質的特點。PTN適合多業務的承載和交換，滿足靈活的組網調度和多業務傳送。可以提供網絡保護倒換功能，并且可對不同優先級業務設置不同保護方式。現在分組傳送網技術有兩種產品值得關注，分別是PBT與T-MPLS(傳送MPLS)。PBT是從二層交換機演化過來的，目前的問題是只支持點到點連接。T-MPLS目前面臨的問題更復雜，特別是標準化方面，ITU主導的T-MPLS與現在IETF主導MPLS-TP出現了一些差異。(1)T-MPLS技術，T-MPLS是一種新型的MPLS技術，基于已經廣泛應用的IP/MPLS技術和標準，提供了一種簡化的面向連接的實現方式。T-MPLS去掉了MPLS中與面向連接應用無關的IP相關功能，同時增加了對于傳送網來說非常重要的一些功能，主要的改進有雙向LSP、端到端LSP保護和強大的OAM機制等，以實現對傳送網資源的有效控制和使用。T-MPLS的目標是成為一種通用的分組傳送網，而不涉及IP路由方面的功能，其實現比IP/MPLS簡單。T-MPLS與MPLS的主要區別如下：IP/MPLS路由器用于IP網絡，因此所有的節點都同時支持在IP層和MPLS層轉發數據，而T-MPLS只工作在二層，因此不需要IP層的轉發功能；在IP/MPLS網絡中存在大量的短生存周期業務流，而在T-MPLS網絡中，業務流的數量相對較少，持續時間相對更長一些；T-MPLS使用雙向LSP，MPLS和LSP都是單向的，傳送網通常使用的都是雙向連接，因此T-MPLS將兩條路由相同但方向相反的單向LSP組合成了一條雙向LSP；T-MPLS支持端到端的OAM機制；T-MPLS支持端到端的保護倒換機制，MPLS支持本地保護技術FRR。T-MPLS標準化。ITU-TSG15從2005年起就開始對T-MPLS進行標準化，采用了G.805和G..809定義的分層網絡體系結構，使運營商可以延用其現有的網絡建設、運營和管理方式，最大限度地降低向分組傳送網演進的成本。現在批準的建議包括：T-MPLS架構(G.8110.1)、T-MPLS網絡接口(G.811.2)MPLS設備(G.812.1)、T-MPLS線性保護倒換(G.8l3.1)、T-MPLS環網保護(G.813.2)和T-MPLSOAM。T-MPLS是ITU從傳送網的需求入手，結合MPLS技術開發的一系列標準。由于MPLS技術本身是IETF開發的，所以，IETF認為任何對MPLS技術的改動都應該在IETF范嗣內進行。2008年2月ITU-T同意和IETF建立T-MPLS聯合工作組，討論T-MPLS技術的發展。經過工作組近期的討論已經達成共識，由雙方共同促進T-MPLS和MPLS技術的融合。IETF吸收T-MPLS中的傳送技術，將現有MPLS技術改進為MPLS-TP(MPLStransportprofile)，以增強其對傳送需求的支持。這意味著ITU-T失去了一些T-MPLS的標準主導權。雖然在OAM等方面MPLS-TP依然將沿用T-MPLS的做法，但是在MPLS-TP的標準化中，一些確認的T-MPLS的觀點受到了挑戰，具體如下保護：是采用IETF的FRR保護還是原來T-MPLS保護機制；控制平面：T-MPLS原來定義了類似于ASON的獨立控制平面來建立和拆除電路，而IETF傾向于采用與MPLS同樣的機制來配置和建立電路。IETF更多地是沿用過去行之有效的MPLS的概念。雖然在OAM上承認ITU方面的合理性，但在許多方面都還采用IP/MPLS方面的成果，更多地強調繼承性，從某種意義上，更容易與IP/MPLS網絡互通，但缺點是在傳送功能上著力不夠。T-MPLS設備形態，T—MPLS的設備形態目前還沒有形成一致的意見。T-MPLS設備交換矩陣的實現方式有幾種，包括通用交換矩陣、Cell交換和SwitchFabric等。基于通用交換矩陣的典型產品是阿爾卡特公司推出的1850傳送業務交換機(通用交換板可以同時支持TDM和分組交換，支持SD-HVC、分組交叉、ODU交叉，其分組交換部分采用T-MPLS技術實現，并可根據業務需求調整TDM業務與分組業務的比例T-MPLS與MPLS如何實現互聯互通目前還沒有明確的結論。ITU-T提出了兩種互通的方式：一種是MPLS設備在與T-MPLS設備互通的鏈路上只使用T-MPLS所支持的功能選項，即該鏈路是一條T-MPLS鏈路；另外一種是由于T-MPLS可以作為一種通用的分組傳送網，采用客戶層/服務層的概念，所以由T-MPLS作為服務層網絡來承載MPLS客戶層。(2)PTB技術，新型以太網PBT(providerbackbonetransport)技術目前正在IEEE進行標準化(IEEE稱其為PBBTE)。為了將以太網技術用于運營商網絡，對以太網技術進行了改進和完善，從而產生了PBT技術。PBT采用可管理和具有保護能力的點到點連接以滿足運營商對傳送網的需求。采用網管系統而不是STP控制協議進行連接配置，使得網絡變得簡單而易于管理°PBT建立在已有的以太網標準之上，具有較好的兼容性，可以基于現有以太網交換機實現，這使得PBT具有以太網所具有的廣泛應用和低成本特性。PBT基于MACinMAC封裝方式，根據“B-VID+B-MAC”進行數據轉發，V1D用來識別兩點之間的特定通道，不具有全局惟一性，可以有效地擴展用戶和運營商的地址空間。PBT主要特征是關閉了MAC地址學習、廣播、生成樹協議等傳統以太網功能，從而避免廣播包的泛濫。PBT具有面向連接的特征，通過網絡管理系統或控制協議進行連接配置，并可以實現快速保護倒換、OAM、QoS、流量工程等電信級傳送網絡功能。PBT的路徑保護，PBT使用了全局惟一的地址空間，使得連接和轉發動作變得簡單，而且不易出錯。路徑的保護可通過分配兩個不同的VID實現，一個代表工作路徑，一個代表保護路徑。通過使用多個VID，可以實現最短路徑路由或者區分不同的出錯情況并實現保護功能。路徑保護的實現是通過源節點改變VID值，同時將數據流切換到預先配置好的保護路徑上實現的，節點保護則由離故障節點最近的分叉點轉換VID值。由于保護路徑和VID值都已經預先配置好，保護轉換可以在很短的時間內完成。另外，使用VID鑒別各種不同路徑，可以實現對不同路徑的實時監控。OAM包的傳送路徑和數據平面的包傳送路徑是一致的，在源和目的之間的工作路徑上傳送。轉發信息依靠網管/控制平面直接提供，提供預先指定的通道，很容易實現帶寬預留和小于50his的保護倒換時間，同時可以避免出現轉發環路，實現網絡的可控、可管。PBT設備實現，從結構上看，IP/MPLS需要在每個設備上終結3層網絡（鏈路層、IP層和MPLS層），而PBT只需終結l層網絡（以太網），因此，PBT網絡的建設和運營成本要低于IP/MPLS網絡。從理論上講，對現有的以太網交換機進行升級改造就可以實現PBT。PTN關鍵技術1.PWE3（端到端的偽線仿真），一種業務仿真機制，希望以盡量少的功能，按照給定業務的要求仿真線路。如圖1所示。偽線表示端到端的連接，通過Tunnel隧道承載；PTN內部網絡不可見偽線;本地數據報表現為偽線端業務(PWES)，經封裝為PWPDU之后傳送；邊緣設備PE執行端業務的封裝/解封裝；客戶設備CE感覺不到核心網絡的存在，認為處理的業務都是本地業務。2.多業務統一承載，TDMtoPWE3:支持透傳模式和凈荷提取模式。在透傳模式下，不感知TDM業務結構，將TDM業務視作速率恒定的比特流，以字節為單位進行TDM業務的透傳；對于凈荷提取模式感知TDM業務的幀結構/定幀方式/時隙信息等，將TDM凈荷取出后再順序裝入分組報文凈荷傳送。ATMtoPWE3:支持單/多信元封裝，多信元封裝會增加網絡時延，需要結合網絡環境和業務要求綜合考慮。EthernettoPWE3：支持無控制字的方式和有控制字的傳送方式。3.端到端層次化OAM，如圖2所示。IEEE802.1ag serviceLayerOAMIEEE802.3ahAccessLinkOAM■PWITUG.8114/Y.1373 6.全程電信級保護機制，如圖3所示。設備級保護功能:UNI側保護功能:■鏈路聚合（LAG）:/NNI保護功能：6.全程電信級保護機制，如圖3所示。設備級保護功能:UNI側保護功能:■鏈路聚合（LAG）:/NNI保護功能：:I；B1+1LSP保護MSC/MGWSR/BRASLBSC/RNCm■iMA保護''―:1LSP保護單板1+1熱備份;■一一.一:?1+1SNCP保護■提供電源、風扇處理單板基于硬件處理的OAM功能；實現分層的網絡故障自動檢測，保護倒換，性能監控，故障定位，信號的完整性等功能；業務的端到端管理，和級聯監控支持連續和按需的OAM。智能感知業務，業務感知有助于根據不同的業務優先級采用合適的調度方式；對于ATM業務，業務感知基于信元VPI/VCI標識映射到不同偽線處理，優先級（含丟棄優先級）可以映射到偽線的EXP字段；對于以太網業務，業務感知可基于外層VLANID或IPDSCP；對時延敏感性較高的TDME1實時業務按固定速率的快速轉發處理。端到端QoS設計，網絡入口：在用戶側通過H-QOS提供精細的差異化服務質量，識別用戶業務，進行接入控制；在網絡側將業務的優先級映射到隧道的優先級；轉發節點：根據隧道優先級進行調度，采用PQ、PQ+WFQ等方式進行；網絡出口：彈出隧道層標簽，還原業務自身攜帶的QOS信息。■提供時鐘、交換、控制處理1+1熱備份'■1'■1:1SNCP保護'點TPS保護■面向連接的環網保護PTN網絡生存性現有城域網能完全滿足公眾用戶和大客戶基本語音以及公眾用戶寬帶上網業務的需隸滿足IPTV、視頻監控、視頻通信的業務需求基本滿足大客戶專線上網和VPN互聯業務需求。目前現有城域網還不能很好地滿足業務差異化的需求。從業務發展趨勢來看，城域承載網需要進行以下3方面的考慮。語音業務的發展趨勢。語音業務可能是由PSTN提供的，也可能是通過互聯網、無線網絡、有線電視網絡甚至電力網提供的。VOIP在未來電信網中將是眾多采用IP技術提供應用業務的承載方式之一。數據業務的發展趨勢。互聯網業務發展的關鍵是獲得用戶對業務質量的認同，互聯網業務質量與網絡質量密切相關，另外，滿足業務發展及保障業務質量也是網絡優化的出發點。互聯網增值業務的大規模開展對于承載網絡能力有一定的要求，承載網能否支撐這些要求對業務開展有至關重要的影響。不同的互聯網增值業務對網絡的要求呈現不同的特點，甚至可能存在較大的差異。例如，某些業務對網絡容量及接入帶寬有較高要求，而對服務質量指標(包括時延、抖動等)敏感度稍低，有的業務則對網絡服務質量有較高的要求。隨著IPTV、三重播放、VOIP等業務的興起，這些以IP為承載協議的業務已經迅速遍及電信業務的各個領域，業務網絡的IP化和承載網絡的分組化轉型已經成為一個不可逆轉的潮流。在這種趨勢下，運營商的整個網絡架構也在發生著轉變，業務的融合期待著光層作為基礎承載層的融合，使其成為更加適宜于承載IP/MPLS以及電信級以太網業務的PTN。這些新型的電信業務與傳統的電信業務相比，具有更高的動態特性和不可預測性，因此需要承載網提供更高的靈活性。基于對城域網業務需求的分析，下一代城域網的基本要求大致可以總結如下：承載平臺支持多協議多業務，中間層次最少承載網絡的拓撲架構和容量具有靈活的擴展性、具有一定透明性，能適應各種現有和將來可能出現的協議和業務；可以跨越多個網絡層面，實現快速業務指配集成的、標準的、易用的網管系統低成本；繼續可靠、有效地支持以傳統語音業務為代表的實時業務能平滑有效地支持從電路交換網向分組網的過渡。當前，城域網多業務平臺的解決方案很多，分類方案也很多。從技術的焦點看，多種技術解決方案爭論的實質是核心網技術與用戶駐地網技術陣營在城域網的競爭。一方面，代表典型核心網技術的SDH和路由器，或者說代表面向連接的TDM和路由MPLS技術在不斷改進，增強數據支持能力，向網絡邊緣拓展，爭奪二層交換機市場。另一方面，代表用戶駐地網技術的以太網，也在不斷改進和創新，增強電信級的性能和功能，向城域網擴展，壓縮SDH和路由器的市場。IP網絡沒有UNI和NNI的區別，在承載層面是相互可見的運營商網絡設備、協議甚至拓撲對用戶可見，用戶側產生的IP信息既有可能在用戶側終結，也可能在網絡中終結，這就使得用戶側有機會與運營商網絡交換非法路由信息，也可能攻擊運營商網絡的路由器和控制設備。另外，位于網絡邊緣的用戶側網絡、業務和應用一般都使用TCP/UDP/IP技術，用戶之間在承載層和應用層相互可見。這種在通信過程中才確定信任關系的、不面向連接的工作方式，為用戶之間的相互攻擊(攻擊對方網絡、應用和業務)提供了方便。同時，在目前的IP網絡上，安全性要求低的一般互聯網業務與安全性要求高的電信級業務混雜在一起，沒有進行很好的物理或邏輯上的隔離，對業務的安全性產生很大影響。在一個安全的IP網絡中，互聯網業務和電信級業務的隔離是保證業務安全的重要前提之一。PTN就是在現有的IP網絡上將互聯網業務和電信級業務作為兩大業務區別對待，使其在承載電信級業務時變成一個面向連接的安全的網絡通過在邊緣設備上實施流分類技術，可以識別出不同的電信級業務流和互聯網業務流。通過在接人和邊緣設備實施針對業務流的帶寬管理機制，隔離和控制不同業務的資源使用，可以有效地防止業務盜用和惡意攻擊，從而保證電信業務在IP承載網上的安全。PTN發展現狀及趨勢5.1MPLS-TP技術標準的進展情況2008年2月ITU-T同意和IETF建立T-MPLS聯合工作組(JWT)，討論T-MPLS技術的發展。經過JWT近期的討論已經達成共識，由雙方共同促進T-MPLS和MPLS技術進行融合。IETF和ITU-T將基于現有的MPLS技術，吸收T-MPLS中的傳送網技術理念和特性，制訂MPLS-TP系列標準，以增強其對傳送需求的支持。在MPLS-TP標準的制定過程中，IETF的傾向是盡可能地重用現有MPLS機制。如OAM方面的LSPPing和BFD，以及對PW和LDP的支持等。而ITU-T則希望能夠繼承現有的SDH等傳送網技術的特點，如通過網管進行業務指配、基于Y.1731的OAM機制、支持基于CMPLS/AS0N的控制平面、不依賴于IP轉發等。目前IETF已經完成了以下MPLS-TP標準。RFC5654:MPLS—TP總體需求；RFC5586:MPLS通用關聯信道(G—ACh)；RFC5718：MPLS-TP帶內DCN。另外MPLS-TP對OAM和網管的需求標準也已經基本完成，目前討論的熱點是MPLS-TP總體框架結構和OAM框架結構。在國內方面，我國三大運營商和設備制造商的PTN設備主要參照ITU—T的標準，例如對于業務主要參考G.8011系列(EPL、EP—LAN、EVPRM等)，OAM主要參考Y.1731和G.8114，保護主要參考G.813