PTN原理简介课件.ppt

PTN技术原理介绍,烽火通信科技股份有限公司技术服务一部2011年7月,烽火通信科技股份有限公司,1、从MSTP到PTN,内容摘要,3、安全的保护倒换和丰富的业务模型,移动通信技术的发展,宽带业务需求驱动,无线回传3G和远端无线接入WiFi接入传送下一代数据业务高清照片无线视频游戏数字手机电视,商业用户间千兆连接设备冗余恢复多个百兆速率接入互连网的保证视频会议和广播商务电话数据中心合并,IPTV的业务超过100个电视频道视频记录/回访交互视频应用高速互联网接入远程教育游戏,移动业务,集团业务,家庭业务,业务的驱动对接口、容量、网络架构、技术实现等方面均提出了要求,业务IP化、传送分组化,业务IP化，光网络承载主体分组化,光网络的数据流量增长迅猛，并占据主导,光网络面临全面转型！,MSTP的发展与对分组传送的不足,MSTP经历了三个阶段的较长期发展,分组传送的主要不足静态配置业务，效率、灵活性较差GFP封装时，以太网承载效率在8090%左右主要支持单一等级业务，不能支持区分QoS的多等级业务,PTN的网络定位,IP数据网现状：核心层一般采用L3IP/MPLS组网汇聚/接入层主要采用普通L2/L3交换机组网通常采用星型、树型拓扑,传送网现状：省际、省干：10G/40GDWDM/OTN本地网骨干层：10G/2.5GDWDM/OTN+10GMSTP本地网汇聚层10G/2.5GMSTP本地网接入层155M/622MMSTP,IP数据网,PTN的应用范围,PTN定位：融合数据和传送能力，一体化的承载传送网,ROADMOTH,PTN定位,MSTP承载IP向PTN承载IP转型,PTN与MSTP网络架构对比,没有本质区别，核心的差别在交换方式和颗粒上,MSTP向分组化继续演进的必要性：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MSTP与PTN有明确的定位(效率和成本)MSTP定位以TDM业务为主PTN在分组业务占主导时才体现其优势,MSTP功能架构,TDM接口盘,数据板卡,SDH接口盘,数据板卡,以VC4/VC12为颗粒的时隙交叉,EOS处理,EOS处理,PTN功能架构,TDM接口盘,数据板卡,SDH接口盘,数据板卡,以数据包为颗粒的包交换,仿真处理,仿真处理,什么是电路仿真,随着网络技术演进和网络融合，在下一代网络中，以数据包为基本单元进行网络数据传输和交换的方式渐渐占据统治地位。但现存的服务于PSTN公共语音通信业务的PDH/SDH网络还将会长期存在，网络上大量存在的用户TDM设备还将继续使用。为了保护用户在TDM设备上已有的投资，有必要在包交换网络中提供TDM业务接入和TDM数据透传的能力。分组网电路仿真是在包交换网络上承载传统TDM数据的技术。它采用电路仿真的方式，在包交换网络上为PDH和SDH数据流提供端到端的传输。,电路仿真的基本原理,其基本原理就是将TDM数据不做任何翻译和解释，封装为以太网数据包，然后通过基于分组交换的以太网传送到目的端，目的端需要将收到的数据包打开并恢复出原始的TDM数据流。对于用户而言，不需要考虑中间的传输媒介，相当于为用户提供了一条透明的TDM通道。,IP/Ethernet伪线,TDM电路仿真封装协议,非结构化仿真协议SAToP（RFC4553）提供针对E1/T1/E3/T3等较低速率的PDH电路业务的仿真功能。SAToP是用来解决非结构化，也就是非帧模式的E1/T1/E3/T3业务传送。它将TDM业务都作为串行的数据码流进行切分，然后封装为PW报文在伪线上进行传输。结构化仿真协议CESoPSN（RFC5086）CESoPSN也是针对PDH系列的E1/T1/E3/T3的电路仿真方案，它与SAToP协议的区别在于CESoPSN提供结构化的TDM业务仿真传送功能。CESoPSN协议可以识别TDM业务的帧结构，对于空闲时隙信道可以不传送，只将CE设备有用的时隙从E1业务流中提取出来封装为PW报文进行传送。同时提供对E1业务流中CAS和CCS信令的识别和传送功能。,TDM业务的仿真,相关标准：RFC4553,RFC5086；,Octet1,Octet2,Octet3,.,Octetn,Octet1,Octet2,.,Octetn,分组头,非结构化仿真RFC4553,TS1,TS2,.,TS24,TS1,TS2,.,TS24,TS1,TS2,.,TS24,分组头,结构化仿真RFC5086,帧头,帧1的时隙,帧2的时隙,分组净负荷,分组净负荷,SAToP帧格式,SAToP控制字,|0000|L|R|RSV|FRG|LEN|Sequencenumber,SAToP控制字共4个字节，其中比较常用的有：L（Bit4):Lbit置“1”表示包中的TDMPayload是无效的。对端收到Lbit为1的包，会向相应的TDM接口发送全“1”。R（Bit5):Rbit置“1”表示远端收包丢失。LEN（Bit10-Bit15):SAToP包长，包括SAToP控制字和TDMPayload.当包长大于64字节时，LEN=0；当包长小于64字节时，LEN为实际的值。Sequencenumber(Bit16-Bit31):序列号，每发送一个包，序列号循环递增，对端可以用此检测是否丢包及对收到的包重新排序。,数据封装形式,SDH带宽管理,以太网,PW,分组环,VC4#2,LSP2,LSP3,VC12/VC3,SDH环,VC41,LSP1,LSP4,PW,PW,PW,TDM,RFC4553,RFC5086,TDM,以太网,EOS处理G.7041，G.707,RFC4448,G.707,PTN将是未来主流传输技术,适时地在CBD、城市热点等地区优先规划建设PTN网络来承载3G数据业务，进而向其他业务延伸。在数据业务量不大的地方仍可沿用MSTP网络。整个承载网实现MSTP网络与新建PTN网络混合组网。在无需改造MSTP设备条件下，实现业务互联互通、统一的网络管理。,PTN设备应用场景一,20,PTN设备应用场景二,21,内容摘要,2、PTN的技术选择,3、安全的保护倒换和丰富的业务模型,PTN内涵,PTN：PacketTransportNetwork，分组传送网。可以理解为分组化MSTP，内核分组化、继承MSTP的全部优点：灵活的组网调度链形、星型、环型、Mesh无阻交叉以分组为主的多业务传送具备SLA的分组传送能力：FE、GE、10GETDM：E1、STM-N电信级安全网络保护倒换：小于50ms；Mesh恢复：ms级关键部件：11冗余电信级的OAM基于通路(Channel)、通道(Path)、段(Section)的子层监视功能四大管理功能：配置、故障、性能、安全软性指标业务感知、快速开通，降低OPEX端到端业务开通与管理传送单位比特成本低,PTN的多业务的承载,客户侧接口,分组交换,网络侧接口,E1,STM-1/STM-4,FE/GE/10GE,GE/10GE,STM-1/STM-4,时钟/开销总线,控制管理单元,管理平面接口,告警/控制输入/输出,控制平面接口,架内背板接口,外部电或光接口,PTN的多业务的承载（续）,E1,STM-N,映射/解映射,PWE3（RFC4553,5086),FE/GE/10GE,PWE3（RFC4448),客户接口,分组交换,业务处理层,GE/10GE,Mpls标签处理,转发层,PWE3（RFC4553,5086),Mpls标签处理,E1/STM-N,STM-N,PWE3（RFC4448),EOS,网络接口,UNI侧,NNI侧,实现PTN的技术选择,从不同角度演进目标：类同网络功能对分组的“天然”适配面向连接的多业务支持电信级OAM和保护机制,T-MPLS、PBT是两大候选技术阵营。,PBT,PBT则由北电予以支持，它源自IEEE802.1ah定义的“PBB-TE”（运营商骨干网桥接传输技术），并希望2007年能够开始技术的标准化。PBT着眼于解决以太网的缺点，T-MPLS着眼于解决IP/MPLS的复杂性。它们都为从现有的SONET/SDH向完全分组交换网络的转变提供了平滑过渡的方法。从标准化的程度上看，T-MPLS更成熟，ITU-T已经完成了大部分标准化工作，正在修订部分标准并与IETF合作；PBT则处于标准发展的早期，2007年3月在IEEE批准立项，标准化过程需持续23年，IETF的GELS工作组预备成立，提交了2个IETFdraft，并且，802.1agCFM本身尚未批准。PBT是在IEEE802.1ahPBB（MACinMAC）的基础上进行的扩展，目前正在ITU-T和IEEE进行标准化（IEEE称其为PBB-TE）。PBT的主要特征是关闭了MAC地址学习、广播、生成树协议等传统以太网功能，从而避免广播包的泛滥。PBT具有面向连接的特征，通过网络管理系统或控制协议进行连接配置，并可以实现快速保护倒换、OAM、QoS、流量工程等电信级传送网络功能。PBT建立在已有的以太网标准之上，具有较好的兼容性，可以基于现有以太网交换机实现。这使得PBT具有以太网所具有的广泛应用和低成本特性。,相关技术和标准,PBT（ProviderBackboneTransport）技术特征采用基于802.1ah的MacinMac，解决扩展性与安全性使用运营商MAC加上VLANID进行业务的转发，从而使得电信级以太网受到运营商的控制而隔离用户网络关掉MAC地址学习功能，消除导致MAC泛洪和限制网络规模的广播功能标准：正在标准化：IEEE802.1Qay,T-MPLS,T-MPLS经由阿尔卡特朗讯、爱立信、富士通、华为和泰乐等众多支持者提议，于2006年2月由ITU-T实现了技术的标准化，是PTN的首次尝试。它基于ITU-TG.805传输网络结构，由ITU完成标准化（G.8110.1，G.8112，G.8121），其主要改进包括通过消除IP控制层简化MPLS以及增加传输网络需要的OAM和管理功能。T-MPLS是一种基于MPLS、面向连接的分组传送技术。与MPLS不同，T-MPLS不支持无连接模式，实现上要比MPLS更简单，更易于运行和管理。T-MPLS取消了MPLS中与L3和IP路由相关的功能特性，其设备实现将满足运营商对低成本和大容量的下一代分组网络的需求。T-MPLS沿袭了现有基于电路交换传送网的思想，采用与其相同的体系架构、管理和运行模式。,相关技术和标准,30,T-MPLS（TransportMPLS）技术特征是面向连接的包传送技术，是MPLS的一个子集去掉了PHP、Merging、ECMP等不必要处理增加了ITU-T传送风格的保护倒换和OAM功能,PTN两大技术体系,MPLS-TP和PBT从不同角度出发期望达到相同网络功能；纯技术之争意义不大，看产业链成熟度，目前前者更成熟，主流厂家均采用；,MPLS的标准演进（T-MPLS/MPLS-TP）,MPLS-TPVS.MPLS,特征：MPLS-TP=MPLSIPOAM为了支持面向连接的端到端的OAM模型，排除了MPLS很多无连接的特性。,MPLS-TPVS.MPLS（续）,不使用PHP（PenultimateHopPopping，倒数第二跳弹出）选项：PHP的目的是简化对出口节点的处理要求,另外由于到出口节点的数据已经没有MPLS标签，将对端到端的OAM造成困难。不使用LSP聚合选项：LSP聚合是指所有经过相同路由到同一目的节点的数据包可以使用相同的MPLS标签。使得OAM和性能监测变得很困难。不使用ECMP（EqualCostMulti-Path，相同代价多路径）选项：ECMP允许同一LSP的数据流经过网络中的多条不同路径。它不仅增加了节点设备对IP/MPLS包头的处理要求，同时由于性能监测数据流可能经过不同的路径，从而使得OAM变得很困难。,TMPLS/MPLS-TP的帧格式,TMPLS/MPLS-TP帧头格式,数据帧结构TMP标签域TMC标签域,T-MPLS体系构架,T-MPLS的垂直分层,T-MPLS的三个平面,T-MPLS体系构架,T-MPLS的水平分层,T-MPLSNNI：包括MoS、MoE、MoO、MoP和MoR等,PTN的分层模型,39,T-MPLS封装格式,ClientService,T-MPLSChannel,T-MPLSPath,T-MPLSSection,PHYMEDIA,Payload,Payload,Label,Label,OAMPDU,Payload,Label,Label,Label,OAMPDU,Label,Label(14),OAMPDU,Label,Label(14),Label(14),Payload,Label,Label,Label,OAMPDU,Label,Label(14),OAMPDU,Label,Label(14),PHYtrailer,PHYheader,PHYheader,PHYheader,PHYtrailer,PHYtrailer,Label(14),OAMPDU,PHYheader,PHYtrailer,data,TMCOAM,TMPOAM,TMSOAM,Payload,Label,Label,Label,OAMPDU,Label,Label(14),OAMPDU,Label,Label(14),Label(14),OAMPDU,数据在各层的封装,以太网业务封装格式,E1封装格式,43,2019/12/13,44,可编辑,内容摘要,3、安全的保护倒换和丰富的业务模型,T-MPLS的保护倒换技术,线性保护倒换：G.8131定义的路径保护：1+1和1:1两种类型。环网保护倒换：G.8132定义的环网保护：Wrapping（环回）,1+1路径保护倒换,属单向倒换,LSP1+1保护,LSP1+1保护,49,1：1路径保护倒换,属双向倒换,保护倒换过程：A检测到故障A发端：桥接到主备A-to-Z，发APS请求倒换；收端：选择备Z-to-AZ比较优先级后，收端选择备A-to-Z发端桥接到主备Z-to-A倒换完成,LSP1：1保护,51,Wrapping保护倒换,类似SDH的G.841保护倒换；在故障处的相邻节点倒换；,Wrapping保护,53,以太网业务框架,EPL（EthernetPrivateLine）以太网私有专线,EPL有两个业务接入点，实现对用户以太网MAC帧进行点到点的透明传送。不同用户不需要共享带宽，因此具有严格的带宽保障和用户隔离，不需要采用其它的QoS机制和安全机制。由于是点到点传送，因此不需要MAC地址学习。,以太网业务框架,B公司,EVPL(EthernetVirtualPrivateLine)以太网虚拟私有专线,EVPL与的主要区别是不同的用户需要共享带宽因此需要使用VLANID或其它机制来区分不同用户的数据。如果需要对不同用户提供不同的服务质量，则需要采用相应的QoS机制。如果配置足够多的带宽资源，则EVPL可以提供类似EPL的业务,以太网业务框架,A公司,A公司,A公司,NE3,NE2,NE1,EPLAN（EthernetPrivateLocalAccessNetwork）以太网私有专网,EPLAN至少具有两个业务接入点。不同用户不需要共享带宽，因此具有严格的带宽保障和用户隔离，不需要采用其它的QoS机制和安全机制。由于具有多个节点，因此需要基于MAC地址进行数据转发并进行MAC地址学习,以太网业务框架,A公司,B公司,B公司,A公司,NE1,NE3,NE2,A公司,B公司,EVPLAN（EthernetVirtualPrivateLocalAccessNetwork）以太网虚拟私有专网,EVPLAN与EPLAN的主要区别是不同的用户需要共享SDH带宽。因此需要使用VLANID或其它机制来区分不同用户的数据。如果需要对不同用户提供不同的服务质量，则需要采用相应的QoS机制,业务模型ELine业务,58,CE3,CE1,CE4,CE2,LSP,PW,PE1,PE2,P,使用VPWS配置，不同的业务使用不同的PW，不同的PW可以复用一个LSP。,业务模型ELAN业务,59,LSP,PW,PE1,PE2,PE3,VPLSBSite1,VPLSASite2,VPLSASite3,VPLSASite4,VPLSASite5,VPLSASite1,VPLSBSite2,VPLSBSite3,使用VPLS配置，在一个VPLS中，不同方向的业务使用不同的PW。,业务模型ETree业务,60,LSP,水平分割,PE1,PE2,PE3,VPLSBroot,VPLSALeaf1,VPLSALeaf2,VPLSALeaf4,VPLSALeaf3,VPLSAroot,VPLSBLeaf1,VPLSBLeaf2,水平分割,使用VPLS配置，在一个VPLS中，叶节点之间配置水平分割。,业务模型CES业务,61,BTS,BSC,LSP,PW,NE1,NE3,NE2,使用VPWS配置，不同的E1使用不同的PW，不同的PW可以复用一个LSP。,STM-1,nxE1,内容摘要,4、完善的OAM和QOS,3、安全的保护倒换和丰富的业务模型,OAM内容,告警相关CC(ContinuityandConnectivityCheck)：检测连接是否正常。AIS(AlarmIndicationSignal)：维护信号，用于将服务层路径失效信号通知到客户层。RDI(RemoteDefectIndication)：维护信号，用于近端检测到失效之后，向远端回馈一个远端缺陷指示信号。LB（Loopback）：环回功能。MEP是环回请求分组的发起点。环回的执行点可以是MEP或者MIP。Lock：维护信号，用于通知一个MEP，相应的服务层或子层MEP出于管理上的需要，已经将正常业务中断。从而，使得该MEP可以判断业务中断是预知的，还是由于故障引起的。TEST：一个MEP向另一个MEP发送的测试请求信号。CSF(ClientSignalFail)：用于从T-MPLS路径的源端传递客户层的失效信号到T-MPLS路径的宿端。性能相关LM(FrameLossMeasurement)：用于测量从一个MEP到另一个MEP的单向或双向帧丢失率。DM（PacketDelayandPacketDelayVariationMeasurements）：用于测量从一个MEP到另一个MEP的分组传送时延和时延变化；或者，将分组从MEPA传送到MEPB，然后，MEPB再将该分组传回MEPA的总分组传送时延和时延变化。,OAM内容（续）,其他：APS(AutomaticProtectionSwitching)：由G.8131/G.8132定义，发送APS帧。MCC(ManagementCommunicationChannel)：由G.tmpls-mgmt定义，发送MCC帧。SSM(SynchronizationStatusMessage)：由G.8261定义，发送SSM帧。EX(Experimental)：在一个管理域内,出于实验的目的发送的帧。VS(VendorSpecific)：用于发送设备提供商特定功能的OAM帧。SCC(SignalingCommunicationChannel)：用于一个MEP向对等MEP发送控制平面信息。,OAM类型-CC,CC-ContinuityandConnectivityCheck可用于故障管理，性能监控，保护倒换。检测相同MEG域内任意一对MEP间的信号连续性。传送CC信息的帧是CV帧，其主要参数有：MEGID本身MEPID所有目标MEPID发送周期：3.3ms/10ms/100ms/1s3.5倍发送周期内收不到CV帧，产生LOC告警（lossofcontinuity),OAM类型-AIS、LB、LCK,AIS：AlarmIndicationSignal在服务层检测到故障时，通知客户层使用FDI帧传送发送周期：1s在3.5倍的接收周期内未再收到AIS消息，清除AIS告警LB：LoopBack环回功能。MEP是环回请求分组的发起点，环回的执行点可以是MEP或者MIP用于验证MEP之间或者MEP和MIP之间的连接性在MEP之间进行双向的在线或非在线的诊断，测试带宽吞吐量，比特误码率等LBM和LBRLCK：Lock用于通知对端MEP，本端MEP出于管理上的需要，已经将正常业务中断对端MEP可以判断业务中断是预知的，还是由于故障引起的,OAM类型-TST、CSF、LM、DM,TST：Test一个MEP向另一个MEP发送的测试请求信号单方向的在线或非在线的诊断测试与LB的区别CSF：ClientSignalFail通告远端,本端出现入口客户信号失效LM:FrameLossMeasurement用于测量从一个MEP到另一个MEP的单向或双向丢失率采用CV帧来测试。SD：性能劣化，精度达到千分之一内DM：PacketDelayandPacketDelayVariationMeasurement用于测量从一个MEP到另一个MEP的分组传送时延和时延变化单向：收发两端时钟同步，源端发送DM帧，宿端在收到DM帧时计算单向时延，使用1DM帧测试双向：源端发送DM请求帧，宿端在收到DM时回送DM响应帧给源端，源端在收到响应的DM帧后计算双向时延，使用DMM和DMR,OAM类型-APS、MCC、SCC、SSM,APS:AutomaticProtectionSwitching由G.8131/G.8132定义，发送APS帧MCC:ManagementCommunicationChannel发送MCC管理通道信息，TMS层SCC:SignallingCommunicationChannel用于一个MEP向对等MEP发送控制平面信息SSM：SynchronisationStatusMessage由G.8261定义，发送SSM帧,69,PTN网络的QoS技术机制,流分类与标记,分类原则源MAC地址、目的MAC地址、VLANID、802.1p优先级、IP地址、DSCP等及组合标记每条流具备入口优先级的指配/自动映射(802.1p-PHB)、出口优先级的指配/自动映射(PHB-EXP),流量监管和流量整形,流量监管（trafficpolicing）的典型作用是限制进入某一网络的某一连接的流量与突发。在报文满足一定的条件时，如某个连接的报文流量过大，流量监管就可以对该报文采取不同的处理动作，例如丢弃报文，或重新设置报文的优先级等。流量整形（trafficshaping）的典型作用是限制流出某一网络的某一连接的流量与突发，使这类报文以比较均匀的速度向外发送。流量整形通常使用缓冲区和令牌桶来完成，当报文的发送速度过快时，首先在缓冲区进行缓存，在令牌桶的控制下，再均匀地发送这些被缓冲的报文。,71,72,流量整形与流量监管的区别,流量整形对流量监管中需要丢弃的报文进行缓存通常是将它们放入缓存区或者队列内流量整形可能会增加时延，而流量监管几乎不引入额外的延迟流量监管一般设置在流量的入口处，而流量整形一般设置在流量的出口处,拥塞管理和拥塞避免,拥塞管理：采用队列调度技术，将报文按优先级发送到不同队列中，然后再按一定的调度策略把报文从队列中发送出去。常用的调度算法为：SP、WFQ等拥塞避免传统的尾丢包在网络发生拥塞时对报文全部丢弃，并不加以区分，进行拥塞避免，在网络没有发生拥塞以前根据队列状态进行有选择性的丢包。常用算法：WRED,SP（StrictPriority）,严格优先级：保证某种类型数据流得到任其所需的带宽严格按照优先级的高低次序，优先发送较高优先级队列中的分组，但较高优先级队列为空时，再发送较低优先级队列中的分组缺点：低优先级的队列存在“饿死”的可能性,drop,流分类,WFQ（WeightedFairQueuing）,WFQ：每个队列可以设置不同的权值，按照一定的比例分配带宽保证了不同优先级的队列都有流量通过,drop,流分类,76,烽火PTN层次化QoS解决方案,MPLS-TP(每个层面分别提供一定的QoS机制)。客户层：实现流分类、接入速率控制、优先级标记；TMC层：客户优先级到TMC优先级映射，带宽管理，TMCEXP优先级调度。TMP层：TMC优先级到TMP优先级映射，带宽管理，TMPEXP优先级调度。此外，TMPLS网管系统一般提供各层面QoS的核查，即CAC(连接接入控制)机制,内容摘要,4、完善的OAM和QOS,3、安全的保护倒换和丰富的业务模型,5、精确的同步方案,同步的概念,同步包括频率同步和时间同步两个概念频率同步频率同步，就是所谓时钟同步，是指信号之间的频率或相位上保持某种严格的特定关系，其相对应的有效瞬间以同一平均速率出现，以维持通信网络中所有的设备以相同的速率运行。时间同步一般所说的“时间”有两种含义：时刻和时间间隔。前者指连续流逝的时间的某一瞬间，后者是指两个瞬间之间的间隔长。时间同步有两个主要的功能：授时和守时。用通俗的描述，授时就是“对表”。通过不定期的对表动作，将本地时刻与标准时刻相位同步(中国的授时中心是陕西蒲城）；守时就是前面提到的频率同步，保证在对表的间隙里，本地时刻与标准时刻偏差不要太大。,78,频率同步和时间同步的区别,79,同步包括频率同步和时间同步两个概念。,通讯网络对同步的需求,无线IPRAN对同步的需求,GSM/WCDMA为代表的欧洲标准采用的是异步基站技术，此时只需要做频率同步，精度要求0.05ppm（或者50ppb）。以TD/CDMA2000代表的同步基站技术