PTN技术介绍

PTN技术介绍徐严2011年12月2为什么要使用PTN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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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33G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4SDH/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，需要推动MSTP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5SDH/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与MSTP相比PTN的优势业务IP化，网络设备以太网接口越来越普及业务量增加，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6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PTN的优势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7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）PTN实现方式：MPLS-TPMPLS-TP=MPLS-L3复杂性+OAM+保护8MPLS的特点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MPLS-TP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关键技术PTN技术概述10主要内容PTN技术概述PTN分层模型PTN设备功能保护OAMQoS同步11类似SDH的PTN（MPLS）分层模型高阶通道层(HO-VC)低阶通道层(LO-VC)再生段层(RS)复用段层(MS)TMP通路层(LSP/Tunnel)TMC通道层(PW)物理媒介层(Fiber/Copper)TMS段层(以太网/SDH)•为一个或多个客户业务提供更大的传送网通路•提供传送网隧道的连接建立和监控•提供对TMS段层的适配•等效于MPLS的隧道层（Tunnel），而Tunnel＋LSP唯一标识相同源宿的标签交换路径•为客户提供端到端的传送网业务•将业务净荷适配封装，实现最贴近业务层的监控•封装后映射到TMP通路层承载•等效于MPLS的PWE3协议的伪线层（PW）•在物理媒介上，实现对比特流的传送，并具备对网络物理故障的监测和定位能力•可以是光媒介或电媒介，例如光纤、铜缆甚至无线等•保证传送网通路上相邻节点间信息完整性传递的物理连接•完成对固定传送网通路的承载和支撑连接的建立，并对链路的质量好坏进行监控•例如以太网、SDH、OTH、波长通道等数据链路层业务净荷TDM业务净荷以太网、TDM、ATMSDHPTN12主要内容PTN技术概述PTN分层模型PTN设备功能保护OAMQoS同步13PTN设备基本功能传送平面：实现各种业务的传送处理功能，如封装、转发、流控、交换等，并实现保护和OAM开销处理管理平面：完成设备拓扑管理、配置管理、告警性能管理、安全管理控制平面：通过信令和路由协议实现业务的建立、保护恢复MPLS-TP/T-MPLSPWE3IP、Ethernet、ATM、SANE1/T1、STM-NEthernet/SDH传送平面传送平面控制平面管理平面控制平面管理平面14OAM分组交换矩阵TDMCES同步处理设备管理监控ChSTM-1IMA/TDME1控制平面ATMCESEMS保护PTNMSTPRouter基站CPEETH通道ETH通道流量管理PTNRouter10GE/GE/FE10GE/GE/FETDMEOSATMSTM-1ETH通道ETH通道ETH通道UNINNIPTN设备功能框图•传统业务预处理，如SDH映射、TDM业务的电路仿真等•故障定位•性能监控•故障检测时间3.3ms×3＝10ms•保护倒换时间50ms•报文处理•标记交换•业务交换（热备）•流量调度•基于业务流的QOS策略•拓扑管理•配置管理•告警性能管理•安全管理•路由和信令•保护恢复•1588v2时间同步•同步以太15PTN（MPLS-TP）为实现类似SDH的面向连接的端到端OAM，去除了IP/MPLS众多无连接的特性不同项MPLS-TPIP/MPLS标签分配集中的网管配置或GMPLS控制平面MPLS控制信令自动分发标记，包括RSVP/LDP等保护1：1/1＋1线性、环网保护TEFRR/IGPOAMCC/AIS/RDI/LM/DM…BFD/PingLSP双向单向PHP（倒数第二跳弹出）不支持支持，降低边缘设备的复杂度LSP聚合不支持支持，相同目的地址的流量可以使用相同的标签，增强网络可扩展性ECMP（等价多路径）不支持支持，一条LSP的流量可以分担到多个等价的网络路径中转发PTN（MPLS-TP）与IP/MPLS设备功能差异16主要内容PTN技术原理PTN分层模型PTN设备功能保护OAMQoS同步17主要内容PTN保护类型LMSP线性保护MPLSTunnelAPS保护PWAPS保护LAG链路聚合保护E1保护18PTN的保护倒换技术：线性保护线性保护倒换：G.8131定义的路径保护主要包括无协议的1＋1方式和基于协议的1：1/1：N方式，可以对端到端路径或者端到端路径上的每个区段（节点或链路）进行保护，其中1＋1和1：1为独享保护，1：N为共享保护。采用1＋1时工作路径和保护路径都承载业务并采用双发选收的模式采用1：1时在网络正常情况下仅工作路径承载业务，备用路径空闲（也可运行其他较低优先级的业务），在网络故障情况下，通过协议切换到备用路径承载业务（可抢占其他较低优先级的业务）TEFRR是基于协议的区段1：1方式，属于1：1线性保护的一种实现方式。一般对端到端路径上的每个区段分别做1：1线性保护。19线性1+1保护节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接工作原理技术特点：采用MSTP的通道保护原理，双发选收；倒换时间最短；保护路径不能传送业务；LSP标签占用大、带宽利用率低；主用、备用LSP应配置相同标签来减少标签数20线性1:1保护工作原理技术特点：采用SDH的通道保护原理，源宿节点两端桥接；倒换时间相对1+1长，小于50ms；保护路径可实现次要业务传送；LSP标签占用大、带宽利用率低；主用、备用LSP应配置相同标签来减少标签数AI节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接AI节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接节点A选择器桥接选择器工作连接Z－AA－Z保护连接Z－AA－Z节点Z选择器选择器桥接有保护业务无保护业务节点A选择器桥接选择器工作连接Z－AA－Z保护连接Z－AA－Z节点Z选择器选择器桥接有保护业务无保护业务21APS保护MPLSTunnelAPS保护PWAPS保护APS保护模式与线性保护执行过程类似，区别在于保护对象及协议执行方式不同。Tunnel通过OAM对单挑LSP进行连通性检测，发现主Tunnel故障，通过APS协议实现保护倒换过程。支持1+1保护，1:1保护PWAPS保护不支持1+1保护，只有1:1保护22LAG保护LAG链路聚合：将多个以太网接口聚合起来组成一个逻辑上的端口保护对象：GE/FE性能指标：秒级保护模式负载分担，业务均匀分布在LAG组内所有成员上传送，最多支持16个成员，对QOS无法保证，仅用于用户侧非负载分担，每个LAG组只能配两个成员形成1:1保护方式，可以保证用户QOS特性23E1保护E1链路保护：ML-PPP保护保护对象：E1保护模式与LAG模式相仿，LAG用于保护以太网业务，ML-PPP用于保护E1业务多个E1链路聚合，当其中一个E1故障时，其