PTN技术原理与城域网总体架构(中国移动通信研究院)

中国移动城域网总体网络架构总部计划部、研究院2009年9月2集团客户IPoverWDM采用PTN、IPRAN，积极跟踪增强以太网基站TDM/FE/GESR/BRAS家庭客户////OLTONU//无源光分路器分组化城域传送网PON网络光缆网络IP城域网城域核心路由器城域网总体网络架构城域核心层城域汇聚层城域接入层以PON为主（GPON/EPON两者并重，优选GPON），热点区域采用WLAN将基站接入及各类客户接入光缆有机结合，统筹规划，建设”一张光缆网络”。中国移动全业务城域传送网包括分组化城域传送网、城域光缆网络和PON网络：专题一“分组化城域传送网”的概述、PTN技术原理、IPRAN技术原理、建设方案专题三“城域光缆网络”建设方案专题四“PON”技术原理和建设方案IP城域网专题二“IP城域网”建设方案3城域网逻辑架构基站高档住宅小区客户集团客户WDM/SDH/MSTPIP专网WDMSDH/MSTP分组化城域传送网SDH/MSTP分组化城域传送网干线传送网城域传送网核心层城域传送网汇聚层城域传送网接入层IP骨干网IP城域网分组化城域传送网CMNETIP/MPLSPON/WLAN接入网传送网IP承载网接入网专题一：分组化城域传送网第一部分：概述总部计划部、研究院2009年9月5主要内容业务驱动力分析分组化城域传送网技术概述测试情况61.业务IP化和大颗粒化，导致城域网将由主要承载现有E1/STM-1(2M/155M速率)TDM业务逐渐转向承载FE/GE(10M/100M/1000M速率)IP业务。城域网技术需要由现有“以TDM电路交换为内核”向“以IP分组交换为内核”演进2.3G和全业务竞争，导致城域网不仅承载2G/3G语音和数据业务，还需承载集团客户和家庭业务。城域网需要扩大规模并考虑多业务统一承载•对于基站和高价值集团客户等高价值业务和普通集团客户和家庭宽带等低价值业务，需要合理选择组网技术•增强对于大规模数据业务的控制和管理3.TD-SCDMA空口精确时钟和时间同步需求，导致城域网需要提供更高精度的同步信号传送能力。•改造现有MSTP/SDH网络成本较高•新建分组化城域网应考虑1588v2等同步功能IPoverSDH/WDM城域网核心层MSTP/SDH城域网汇聚/接入层路由器+传输组网，GE及以上颗粒业务逐渐采用IPoverWDM，小颗粒业务仍采用SDH环网以MSTP/SDH环网为主，承载2G基站和少量集团客户业务；•主要采用城域传送网MSTP/SDH，承载以小颗粒TDM业务为主的2G基站和少量集团客户业务•缺乏集团客户和家庭业务，城域数据网规模较小现状需求和挑战IBMCompatibleIBMCompatible二三层交换机星型组网，接入少量家庭和中小企业用户城域网现状和面临的挑战73G对城域网带来的挑战TD回传网络的需求业务IP化，以承载分组业务为主TD回传网络的现状OAM和保护等电信级能力以承载TDM/ATM电路业务为主TD回传网络的挑战传输接口和内核IP化平滑演进IPoverFiber/SDH/WDMBSCBTSNodeBTDME1IMAE1RNC核心层汇聚层接入层E1E1/STM-1E1/Ch-STM-1622M/155MSDH/MSTP2.5G/622M城域网接口速率和带宽需求加大接口速率小、带宽需求小大容量传输，提高带宽效率对不同业务有不同QoS保证对所有业务都保证高QoS区分QoS传输提供精确频率和时间同步支持频率同步，不支持精确时间同步（目前传输都不提供）精确频率和时间同步传输IPoverFiber/SDH/WDMBSCBTSNodeBFE/E1FE/POSRNCFEGE/STM-1GE/POS2.5G/GE/622M10G/2.5G/GE？2G和3G共传输平滑演进新技术？SDH/MSTPOAM和保护等电信级能力2G和3G共传输8主要内容业务驱动力分析分组化城域传送网技术概述测试情况9MSTP增强以太MPLS/PWE3EthernetIPPBTSDH以太环网保护，提高可扩展性(QinQ)面向连接，MacinMac，增强OAM和可靠性以太网接口、GFP、L2交换、虚级联提高转发效率、有连接分组交换、QoS保证、支持多业务、IGP收敛、FRRLayer1ITU-TLayer2IEEELayer3IETFWDM分组传送网(PTN)L1/L2/L3技术争夺城域市场，同时各种技术也在互相借鉴OTN成本太高OAM太弱不满足电信级非分组化MPLS-TP10SDH/MSTP和PTN设备的交换方式E1、STM-N、ATMVC交叉连接（TDM）E1、STM-N、ATM、FE、GE客户侧接口E1、STM-N、ATM、FE、GE分组交换客户侧接口客户侧接口VC交叉连接（TDM）SDHMSTPPTN各种技术都具备完善的保护机制、组网灵活、网管能力强现网96%的设备支持MSTP功能，满足接口IP化，但内核仍为TDM为适应分组业务承载，MSTP正向传送IP化技术演进内核承载业务类型技术特点和现状SDH设备TDM交换（VC交叉）TDM业务无法承载分组业务MSTP设备TDM业务和分组业务在分组业务比重较大时承载效率较低PTN设备分组交换在分组业务比重较大时承载效率较高11SDH/MSTP和PTN设备的架构MSTP组网PTN组网统计复用刚性管道，无统计复用弹性管道，有统计复用，带宽规划可按收敛比、提高带宽利用率速率核心层10G，汇聚层10G/2.5G，接入层622/155M组网核心层、汇聚层10GE，接入层GE组网组网环形、链形、MESH保护复用段保护、通道保护、SNCP保护环网Wrapping/Steering保护、1+1/1:1LSP线路保护保护性能50ms电信级保护控制平面可升级支持引入PTN的必要性业务IP化，网络设备以太网接口越来越普及EoS的代价总是存在业务量增加，统计复用提高带宽效率MSTP与PTN有明确的定位MSTP定位以TDM业务为主、分组业务为辅PTN在分组业务占主导时（约70％）才体现优势核心差别是交换方式和统计复用能力12•优势–继承MPLS的转发机制和多业务承载能力(PWE3)–支持分组交换、QoS和统计复用能力（IP化）–采用面向连接技术，提高业务端到端性能保证–继承传送网的OAM和保护能力–去除了IP的复杂的路由协议和面向非连接的特性，更适应城域网环网结构和汇聚型业务需求–去除了SDH的TDM交换和同步•不足–暂不支持L3VPN业务，后续可演进–静态配置方式给网络调整带来复杂度–国际标准未成熟，导致产品成熟度不高，目前仅部分厂家支持环网保护PTN(MPLS-TP)是针对城域网应用场景，结合IP/MPLS和传送网技术而做的优化可靠性可扩展性多业务承载OAM和管理QoS和统计复用高精度同步定时13•最初，由ITU-T定义T-MPLS，后续由IETF/ITU-TJWT工作组负责标准制定，命名为MPLS-TransportProfile（MPLS-TP）•一种面向连接的分组交换网络技术–利用MPLS标签交换路径，省去MPLS信令和IP复杂功能–支持多业务承载，独立于客户层和控制面，并可运行于各种物理层技术–具有强大的传送能力（QoS、OAM和可靠性等）MPLS头LSP,LDP,流量工程PWE3,BFD/FRR增强取消IP增加双向LSP增加OAM和保护简化和增强IPheaderIPPayloadIPEncapsulationPHYMPLSheaderIPpayloadIPheaderEncapsulationPHYMPLS(opt)EncapsulationT-MPLSMPLSheaderpayloadEncapsulationPHY(opt)EncapsulationPTN实现方式I：MPLS-TP/T-MPLS技术MPLS-TP=MPLS-L3复杂性+OAM+保护14IP/MPLST-MPLS2005200620072008200602:路由器厂商加入T-MPLS架构标准（G.8110.1）的讨论200606：IETF专家介入T-MPLS标准制订200709：Q12/15采纳Option1200711：IETF成立MPLSinteroperabilityDesignTeamJWT200710:Q9/Q11/15采纳Q.12/15决议200704：G.8113/G.8114受阻MPLS-TP200802：ITU-T成立T-MPLSadhocgroupITU-T和IETF联合工作组(JWT)成立200801:Q5/13采纳SG15的决议G.8113修订为Y.Sup4，G.8114AAP关闭更新截至2009012009200811:IETF73次会议后，4篇MPLS-TPdrafts成为WG2009Q2：IETFWGLC200910：ITU-TSG15consent200807:IETF72次会议，10篇MPLS-TPdrafts(v00)发布200804:MPLS-TPoverview200903：IETF74次会议200905：ITU-TQ10/15&Q12/15联合中间会议，开始修订现有T-MPLS标准200812:ITU-TSG15全会审阅MPLS-TPWG草案MPLS-TP主要标准预计2009年底可以成熟，全部标准预计2010年成熟MPLS-TP/T-MPLS标准的演进15T-MPLSMPLS-TPT-MPLS/MPLS-TP演进原因ITU-T提出T-MPLS的初衷是扩展IETFMPLS的功能子集用于满足传送网络的面向连接的需求（如OAM、保护等）。随后IETF发现这些扩展与现有MPLS标准不兼容最终ITU-T和IETF决定成立联合工作组（JWT）重新评估T-MPLS的需求，得出结论——ITU-T传送需求可扩展IETFMPLS架构实现，这些扩展被称为TransportProfileforMPLS（即MPLS-TP）16C-DAC-SAPayloadS-VIDC-VIDIEEE802.1adEthertypeEthertypeEthertypeQinQIEEE802.1ahC-DAC-SAPayloadI-SIDS-VIDC-VIDEthertypeEthertypeEthertypeB-DAB-SAB-VIDEthertypeEthertypeMACinMACC-DAC-SAPayloadI-SIDS-VIDC-VIDEthertypeEthertypeEthertypeB-DAB-SAB-VIDEthertypeEthertypePBB-TEIEEE802.1QayC-DAC-SAC-VIDIEEE802.1qEthertypeEthertypeVLANPayloadC-DAC-SAIEEE802.1EthertypeEthernetPayload•PBT（运营商骨干网传送）–利用现有以太网的封装和转发机制–建立面向连接的网络，取消了MAC地址学习、生成树和泛洪等以太网无连接特性–增强了OAM能力，实现了基于业务和网络的层次化管理–采用主备隧道的线性保护，实现电信级保护PBT=MACinMAC–L2无连接+OAM+保护增强以太网PBBPBTPTN实现方式II：PBT/PBB-TE技术17PTN的两种实现方式的共性和差异PTN实现方式国际标准化组织设备商MPLS-TPIETF、ITU-T、MEF阿朗、华为、中兴、烽火、爱立信、UT斯达康、诺西、富士通、新邮通PBTIEEE、MEF、ITU-T北电MPLS-TPPBT共性内核以分组交换为内核承载业务天然支持分组业务承载，采用内嵌电路仿真方式承载电路业务QoS支持QoS区分和统计复用OAM和网管支持电信级OAM和网管能力，以及图形化界面安全性采用面向连接技术保证业务的安全性可靠性支持线性保护同步支持精确频率同步和基于1588v2的时间同步能力标准化在环网保护、同步、OAM、与路由器互通等方面的标准尚不成熟差异互通与MSTP兼容性较好与以太网兼容性较好关键技术实现方式PTN的两种实现方式差异不大，技术选择主要由产业