PTN技术介绍及应用

一 二 三 四 五 三 产生背景 技术背景：从电路交换到分组交换的迁移，从窄带到宽带的带宽需求 基于 业务需求背景：全业务运营与业务融合 运营商需要提供全业务，包括无线与有线 运营商不能接受根据一种技术建设一个网络的思路 业务融合意味着网络先要融合，以及对最终用户提供多样的灵活的服务 网络融合提供了统一的，管理相对简单的网络 灵活多样的业务可以包括语音，视频，图像，电子邮件，搜索， 动 供无论何时何地的服务 多媒体通信 G 会议电视 企业信息自动化 N E 语音、数据、图象、视频、多媒体 10G 务的全 向 传送网 传送网的需求 业务宽带化 大流量业务的调度和传递 流量突发性 动态带宽调整 接口种类减少 简化承载网，提高承载效率 网络智能化 业务感知能力 网络安全性 电信级的 利润最大化 降低 干网 传统业务 现 2 大客户专线业务 层 传统业务向 型业务天然 新型业务 3G/ 业应用和 客户与线 宽带接入 G G 业务 统一网络协议，简化网络层次，降低 便于提供各种类型的新业务，实现综合业务运营 P业务网发展趋势 网络向 务带宽需求成倍增长。 多种制式的移动技术将在一段时间内长期存在。 在未来， G 5 6 000 8 G 99/R4 x 000 A L:L:L:L:L:4L:4L:L:L:140L:34L:384L:384L:L:384G L:L:4L:L:50动网络的演进带来对承载网络的挑战 B 如何满足 GW TS 1 1/1 E ？ 高带宽 /高效率传送， 基于分组的交换， 支持多业务接口， 适应带宽流量和业务流向的变化 良好的可扩展性， 满足各阶段无线网络要求和平滑演进，保护投资。 端到端业务的 时钟和时间同步。 电信级低于 50证业务和网络的可靠性。 网络的高安全性。 GW TS 1 1/1 E P 完善的 网络保护 多业务 承载能力 刚性管道 一定的带宽统计复用能力 物理隔离 安全性高 憾的是这种改进不彻底，采用刚性管道承载分组业务，汇聚比受限，统计复用效率不高。 GW TS 1 1/1 E 传统以太网在电信级保护、多业务承载、 络管理等方面存在缺陷，无法满足业务统一承载的要求。 传统以太网承载 无连接的业务路径，延时、抖动、丢包率无法保证 缺乏有效的保护方案、缺乏有效的维护手段，网络监控困难 难以提供多业务接口 难以提供时钟同步 0 GW TS 1 1/1 E 传统路由器承载 传统路由器对 缺乏电信级 缺乏对于时间同步的充分支持。 缺乏业务单板级的保护，设备复杂度高、成本较高。 1 面向 分组传送网络 一种以分组作为传送单位，承载电信 级以太网业务为主，兼容 术基于分组的架构，继承了 融合了 下一代分组承载的技术。 组技术 （ 强以太网） 输体验 分组传送网） 3分组转发技术 统计复用与 业务隔离与安全 精确时钟同步 2 一 二 三 四 五 三 3 多播 组交换 伪线 护倒换 网络管理 时钟 层网络架构 载电信级以太网业务为主，兼容 是一种独立于其他传送机制的组网架构 以分组为主要承载对象，也以分组为网络运行机制 是电信级以太网业务的最佳实现方式，是以太网承载技术和传送技术相结合的产物 有利于现有的传输网络资源向分组化传送演进的平滑过渡 4 面向连接的两大 去除 增加了 等价多路径 帧重排序 帧格式 用户封装 封装到服务 单向 全局或局部标签 双向 保护倒换 维护帧顺序 控制平面 太网的演进： 去除以太网的无连接特性（如广播、生成树协议、 利用 升了网络的可扩展性。 增强了以太网的 5 电信级以太网 基于 蔽了如 面向连接的二层隧道技术 电信级保护、可管理性、扩展性强 问题是： 何时能商用化？ 前景不明朗 协议的标准化工作进程相对缓慢 运营商关注度降低（最关注此技术的运营商 产业支持少 6 电信级以太网 除了与 使用传送网的留了强大的网络安全特性 具有兼容基于分组交换、 长技术的通用分布控制平面有良好的统计复用功能和完善的 于分组 面向连接 具有电信级 S (多业务支持能力 (协议标准、产业链相对完善 简单而高效的，适用于承载汇聚型接入业务的优良技术 7 2008年 2月 2008年 4月 2008年 7月 2009年 准分析 2008年 2月的 共同讨论 2008年 4月， ，改进现有，在 2008年 7月的 始 3前合作完成 将在 借鉴了其中大部分内容； 从事 作预计在 093约了当前 8 2008年 12月 开讨论了 9 正在完善的标准 分组传送网总体技术要求 基于 0 分层传送模型 通道层（电路层）， 等效于的伪线层。表示业务的特性，例如连接的类型和拓扑类型、业务的类型等。提供 个 括一个单个的客户业务或一组客户业务）。 通路层， 类似于示端到端逻辑连接的特性，提供传送网连接通道，一个 段层， 表示相邻的虚层连接，提供两个相邻 于 以，它不需要标签。 物理媒介层：表示传输的媒介，比如：光纤、铜缆或无线等 1 帧格式 太网帧 2 统 以太 网 数据业务为主 网络成本低廉网络扩展性好； 不能达到 50 缺乏有效的 据业务为辅； 刚性带宽分配，带宽利用率低； 满足 50 技术成熟，网络规模庞大； 内核 向分组业务； 带宽动态分配，带宽利用率高； 层次化的 供差异化的服务； 满足 50 面向大颗粒 现超大带宽、超长距离的传输； 刚性带宽分配，带宽利用率低； 不具备二层业务收敛特性； 适用于城域骨干核心大颗粒业务的调度； 22 承载网现有技术 3 23 网 网 组网模式 三层组网或二层组网 三层组网或二层组网 速率 骨干层、汇聚层采用 10G、10G/网，接入层采用、622/155M 组网 骨干层、汇聚层采用 10网， 接入层采用 网 组网 环形、链型、 形、链型、 护 复用段保护、 护 环网 护、 1+1/1:1 链型端到端保护 保护性能 50信级保护 50信级保护 升级能力 骨干层面可升级 全面升级 有本质区别，核心的差别交换方式和颗粒上 业务 络设备以太网接口越来越普及 效率和成本 ) 4 业务 络设备以太网接口越来越普及 A T - /E 1大客户专线网式解决以太业务 (下一代 适时地在 市热点等地区优先规划建设 而向其他业务延伸； 在数据业务量丌大的地方仍可沿用 整个承载网实现 在无需改造 现业务互联互通、统一的网络管理。 25 6 控制平面协议引擎控制平面协议引擎控制平面控制平面7 27 传送技术应对 干传送层面 汇聚接入层面 纤接入技术 户接入层面 8 N 业用户接入 G 基站接入 E、 E 1 1 E 域的汇聚接入层 主要用于解决未来 站 承载全业务运营中的大量高品质 以太网 /线业务 同时 兼顾传统 21和 3G 早期版本的28 9 一 二 三 四 五 三 0 30 一种标准化的路由与交换技术平台，可以支持各种高层协议与业务 . 记 进行数据转发的。当分组进入网络时，要为其分配固定长度的短的标记，并将标记与分组封装在一起，在整个转发过程中，交换节点仅根据标记进行转发。 多协议 ” 特性，对上兼容 下支持 而使得多种网络的互连互通成为可能。通常处于二层和三层之间，俗称 什么是 1 31 标记 （ 它是一个短的 、 具有固定长度 、 仅在相邻 用来标识和区分转发等价类 转发等价类 将具有相同转发处理方式的分组归为一类 ， 称为转发等价类 。 相同转发等价类的分组在 标记映射 将标记分配给 1） 2 32 2） 标记交换路由器 o 边缘路由器 o 核心路由器 标记交换路径 由入口的边缘交换路由器 ， 一系列核心路由器和出口的边缘交换路由器以及它们之间由标记所标识的逻辑信道组成 。 标记分发协议 用于 完成 维护和拆除等功能 。 3 33 L E R L S 交 换路 径 L S I P L A B E L A B E L A B E 标 记 分 布 协 议L D 分 布 协 议L D 分 布 协 议L D 缘路由器 记交换路由器 起，在各个 入口 成第三层功能，判定分组所属的给分组加上标签，形成 接下来，在 对标签分组进行任何第三层处理； 最后，在 续进行后面的转发。 4 34 建立连接 对于 建立连接就是形成标记交换路径 数据传输 数据传输就是数据分组沿 拆除连接 拆除连接就是通信结束或发生故障异常时释放 息传送要经过以下三个阶段 5 35 入口路由器的处理过程 数据分组到 将数据分组封装成标记分组 、 将标记分组从相应端口转发出去 核心路由器的处理过程 依据标记进行转发 出口路由器的处理过程 弹出标记 、 用网络层地址查找路由表确定下一跳 6 36 20 用于转发的指针。 3个 保留，用于试验。 1个 , 多重标签。值为 1时表明为最底层标签。 8个 用类似于 o 。 二层帧头 7 1） 37 T - M P L S 传输 隧 道L 2 层 应 用( E T H , P H D , S D H , O T H , A T M , F R )L 3 层 分 组 业 务( I P - M P L S )L 2 层 应 用( E T H , P H D , S D H , O T H , A T M , F R )L 3 层 分 组 业 务( I P - M P L S )第 一 层 标 签 第 二 层 标 签第 一 层 标 签加 标 签 去 标 签L 2 网 络 ( T D M ) 与 L 3 分 组 网 络 的 双 标 签 融 合对客户数据分配两类标签，分别是虚信道 /伪线 (W)标签和传输交换通道 /隧道 (签。 信信道标签将两端的客户联系在一起，用于终端设备区分客户数据。 隧道标签用于客户数据在 组数据通道中的交换以及转发。 伪线在 好像真实存在的连接一样 在 透明双标签的分组传输控制示意图 8 2） 38 将 面向连接的分组传送 ”的特点。 9 分类目录 真技术 保护倒换 步技术 0 护实体。在 本的 不允许两个以上的 护实体组，表示一组满足以下条件的 1）属于同一管理域， 2）属于同一个 3）属于相同点到点或者点到多点 成和终结 能够响应某些 除环回信号（ ，不会发起 途径的网络流量也不采取任何动作 表它所处的域，用来区分不同域的 0 1 组网络 P P E E to C 基于国际标准（ 过特定的分组承载网络的 借助 现分组网络故障自动检测，保护倒换，性能监控，故障定位，信号的完整性等功能 2 序号 作用 名称 含义 所属层面 1 告警 2 8 性能 0 其他 1 2 3 43 传统传送网中使用块状帧结构 , 而 得网络中每一个层面的传送实体，不管属于用户、业务提供商还是运营商，都能执行故障检测、故障定位和性能监测任务。 为 14； 级； 0 S： 栈底指示，设为 1；标记栈底部 生存时间，服务于 功能类型，对所有的 预留字段，不用则设为 000； 版本标识； 标记； 移，指向 起始位置； 为可选字段，用于标识端。 通用 4 分类目录 保护倒换 同步技术 真技术 5 Q 在 过业务分类（ 流量调节（ 队列管理（ 流量整形（ 拥塞处理相关的队列调度（ 功能实现业务的服务质量控制 提供基于 业务分类 速率控制 流量调节 拥塞避免 拥塞管理 6 流量分类 位于入口，分类依据：端口、 流量监控 一般位于流量分类功能模块之后，负责对分类后的入口业务流进行测试和等级标注，其中入口业务流量测试是指带宽和突发的测试 算法： 速率三色染色法、双速率三色染色法 流量整形 一般位于出口处，对分组的流量进行限制，并对超出流量约定的分则进行缓冲，并在合适的时候将缓冲的分则发送出去 拥塞管理 使用队列调度技术来进行拥塞的管理 队列调度算法： 权公平队列算法）、 拥塞避免 通常采用丢包技术来实现拥塞避免 丢包策略包括队尾丢弃法、 机早期监测）、 7 对分组业务的 端到端的业务的 在 信道汇集业务的 在 8 分类目录 保护倒换 同步技术 真技术 9 仿真技术简介 电路仿真技术起源于 用虚电路等方式，将电路业务数据封装进 后来这种电路仿真的设计思想被移植到城域以太网上面。在以太网上提供 电路仿真是电路交换业务在 用特殊的电路仿真头来封装 组织不仅定义了这种技术的数据层面的标准，还定义了控制层面和管理层面的标准，而其他组织的标准主要集中在数据面的业务封装方法上。 0 是一种通过 结构化仿真 结构化仿真 1 块 块 到端的伪线仿真） 线仿真业务 线（ 种业务仿真机制，希望以尽量少的功能，按照给定业务的要求仿真线路。 络 伪线表示端到端的连接，通过 本地数据报表现为伪线端业务 (边缘设备 解封装 客户设备 认为处理的业务都是本地业务 2 分类目录 同步技术 护倒换 仿真技术 3 保护倒换技术 线性保护倒换（ 1+1路径保护 1:1路径保护 环网保护倒换（ 回） 向） 4 返回类型与非返回类型 返回类型是指在引起倒换的原因清除后 ,业务将恢复到工作连接中传输。在返回类型的情况下，当工作连接有故障发生后，并且在得到检测确认后倒换动作已经完成，此时业务信号由保护连接传送，在一段时间后工作连接的故障已经清除，先前局部的倒换请求已经终止，就进入到等待恢复状态，在这个状态结束后进入无请求状态，这个时候业务信号倒换回工作连接。但是在等待恢复状态期间，如果有较高优先级的请求时，就会提前结束等待恢复状态。 非返回类型是指当倒换请求终止，业务信号不会倒换回工作连接，而是继续在保护连接传送。在非返回类型的情况下，如果由于信号裂化或者信号实效造成的连接实效已经终止，也没有外部的启动命令，就进入了无请求的状态，此时不会发生倒换操作。 54 5 单向倒换类型 和 双向倒换类型 单向倒换类型是指只有受到影响的一端启动倒换，两端的选择器是独立工作的，单向倒换能够在相反方向的不同连接上保护两个单向故障，有利于减小倒换的操作复杂度。 双向倒换类型是指即受到影响的和没有受到影响的连接方向均倒换至保护路径，这种双向的倒换需要用自动保护倒换协议（ 协调，在 护倒换由被保护域的源端选择器和宿端选择器共同完成，即使在单向故障的情况，源端和宿端也会有相同的桥接器和选择器设置。 55 6 一种专用的端到端的保护结构，可以用于多种网络类型，如环网、网孔网等。 +1和 1:1两种类型 56 单向路径保护倒换结构（正常时） 单向路径保护倒换结构（工作连接失效时） 保护连接时每条工作连接是专用的，工作连接和保护连接在被保护域的源端进行永久性桥接，即业务信号同时在工作连接和保护连接上传送。 节点检测到工作连接发生故障，则点将会倒换至保护连接。 操作类型可以是返回的，也可以是非返回的 7 双向 1:11） 在 1:1结构中，保护连接是每条工作连接专用的，被保护的业务信号由工作连接和保护连接进行传送，工作连接和保护连接的选择原则由预先的配置机制决定。为了避免单点实效，工作连接和保护连接应该走分离的路由。 双向 1:1向 1:157 业务信号是由工作连接传送的，即两端的选择器都选择了工作连接 8 双向 1:12） 若在工作连接 此故障将在节点 然后使用 58 1)节点 2)节点 在 作业务同时在工作连接节点 3)从节点 发送 4)当节点 点 在 作业务同时在工作连接 5)然后 传送至节点 6)最后，业务流在保护连接上进行传送。 9 环回） 类似 故障处的相邻节点倒换 节点 A 节点 B 节点 节点 工作业务的保障带宽保护业务的保障带宽第 Q 线连接第 Q 线连接每个方向上的环网带宽被工作和保护 T - 信号所共享正常状态节点 A 节点 B 节点 节点 工作业务的保障带宽保护业务的保障带宽第 Q 线连接第 Q 线连接直通故障状态T S 分组 wr a 0 向） 检测到故障的节点向所有节点发送倒换请求，每条业务在源节点被倒换到保护方向 节点 A 节点 B 节点 节点 工作业务的保障带宽保护业务的保障带宽第 Q 线连接第 Q 线连接正常状态节点 A 节点 B 节点 节点 工作业务的保障带宽保护业务的保障带宽第 Q 线连接第 Q 线连接故障状态T - 分组 s t e e 1 分类目录 真技术 同步技术 保护倒换 2 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，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，每时每刻的时间都保持一致。 3 通讯网络对同步的需求 无线制式 时钟频率精度要求 时钟相位同步要求 31倾向于采用时间同步 无线 总的来看，以 时只需要做频率同步，精度要求 者 50而以 要做时钟的相位同步（也叫时间同步）。 63 4 步以太技术 采用类 过物理层串行比特流提取时钟，实现网络时钟（频率）同步。 同步以太网时钟精度由物理层保证，与以太网链路层负载和包转发时延无关。 时钟的质量等级信息可以通过专门的 相关标准为 5 588588议，实现 度可达到纳秒级别，满足 3 络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准 网络交流、本地计算和分配对象有关的精确同步时钟的协议（ 588议：通过主从设备间消息传递，计算时间和频率偏移以及中间网络设备引入的驻留时间，从而减少定时包受存储转发的影响，实现主从时钟和时间的精确同步。 6 588统由硬件部分和软件部分组成。 硬件部分定义了四种时钟模型：普通时钟、边界时钟、端到端透明时钟、对等透明时钟。在 要采用 界时钟模式）和 到端透明时钟模式或对等透明时钟模式），其中又以 软件部分定义了两种消息类型： 事件消息：消息的产生与时间相关 普通消息：消息的产生与时间无关 同步实现分两步进行： 在 通过主从时钟间消息的传递，实现时间偏移的测量和传输延时的测量，从而实现主从时钟的时间同步 7 5888 一 二 三 四 五 三 9 全网业务通过 聚 业务的快速接入和灵活调度。 初期 现网 构成熟稳定，也具备一定分组业务承载能力；初期可采用现网资源承载少量小颗粒的专线业务，充分利用现网资源，保护原有投资。可逐步建设 护投资，积累运营和维护经验。 网络 中期 用其原有网络覆盖能力和接入能力。 69 0 核心节点 骨干层 骨干节点 10聚节点 数据接入网 0 1 城域传输网组网策略 问题 1：何时引入 从技术需要分析 ，基站的 建设 从设备成熟度分析 ，目前 熟度还有待集团进一步的测试和验证。 从成本上分析， 根据国外相关电信公