分组传送网PTN技术与应用

分组传送网PTN技术与应用第一页，共46页。123PTN的背景PTN关键技术介绍PTN组网模式介绍2第二页，共46页。移动业务和网络正在向ALLIP转型基于IP的控制、信令、O&M使控制和管理更加简单具有更高的质量、更低的OPEX基于IP的各种移动制式接入具有更大的带宽、并使投资得到了充分保护更低的CAPEX和OPEX基于IP的传送和承载更高的可扩展性、更大的弹性大幅节省CAPEX和OPEX基于IP的融合的移动终端丰富的多媒体业务体验PresenceMSCGSNHLRCSCFO&MPacketTransportNetworkPoCIMConferenceGamingUMTS/HSPA/LTEGPRS/EDGECDMA/UMBWiMAX基于IP的丰富业务平台开放式系统架构新业务、商业机会挖掘PTN的背景—产生第三页，共46页。3G移动业务对承载网络的带宽提出了挑战2002-200364-144Kbps2003-20042005-20062006-20072008-20092009-201264-384Kbps384K-5Mbps3-20Mbps10-50Mbps20-100Mbps空口技术业务带宽视频电话移动流媒体移动多媒体宽带Internet

3G(R99/R4)上行:384Kbps下行:384Kbps3G+HSDPA(R5)上行:

384Kbps下行:14.4Mbps3G+HSxPA(R6/R7)上行:5.76Mbps下行:14.4Mbps3G+E-HSPA(R8?)上行:12.5Mbps下行:25MbpsLTE上行:50Mbps下行:100Mbps高质量的移动体验PTN的背景—产生第四页，共46页。多场景接入是移动承载的发展趋势HSPA/LTEWiMAXL2VPNMicrowavePDH/SDHλPTN2G/3G

Eth/IPxDSLL3VPNLeaseLineBSCRNCSGSNGGSNPTN的背景—产生第五页，共46页。高ARPU值移动业务需要高质量网络保证$billion2004006008001,0001,200199019952000200520102015Mobile

BBVoIPFixedvoiceSource:Ovum-RHKVoiceDataVoiceDataNonLive!VodafoneLive!

ARPU2.5GLive!3GLive!Source:Vodafone移动业务的快速发展移动语音业务的ARPU值仍是主要收入PTN的背景—产生第六页，共46页。总结：业务发展对承载网络的需求和挑战MobileChallenge业务类型IP化，接入IP化基于分组的交换和传送高效的网络和解决方案挑战1:ALLIP的业务和网络更大和更高效的带宽提供高速上行接口LTE-Ready挑战2:移动宽带需要更大网络带宽业务的QoS保障，网络的OAM电信级的时钟/时间同步方案E2E的网络管理、维护方案Challenge4:高质量业务保证兼容传统的TDM/ATM业务微波接入方案的集成xDSL接入方案的集成Challenge3:多场景接入能力PTN的背景—产生第七页，共46页。现有承载技术难以满足未来大带宽IP化基站的承载需求IPCorePEPEPPxPONNodeBResidentialPCPhoneMobileTerminalBSCRNCBRASMSCGSPOPIPMetroIPAccessGE/FEDSLAMBusiness？BTS

MSTP：目前所有承载网中具有最完善的电信级管理技术、QOS能力，由于其带宽独占从而导致承载IP业务效率低。交换机：电信级管理功能弱，不能提供端到端的QOS保障；只能做到逐跳式QOS保障。路由器：价格比较昂贵，目前主要在核心网的高端应用(最多不过几十套)，组大网能力比较弱；大部分采用命令行配置，网管信息不够具体从而不易于问题定位；时钟能力也比较弱。PTN的背景—产生第八页，共46页。9PTN的背景—特性基于硬件的OAM和可靠网络保护E2E的网络管理及业务部署精确的时钟传送能力统一的业务承载PTNPacketTransportNetworkSDHTransportExperiencePacketTechnology端到端的弹性管道＋统计复用面向LTE的，易扩容的PTN（分组传送网）=PacketTechnology+SDHOperatio

Experience。PTN是新一代基于分组的、面向连接的多业务统一传送技术，它不仅能较好的承载电信级以太网业务，而且兼顾了传统TDM业务。PTN在3G回传、企事业专线、IPTV等高品质业务承载领域，具有面向连接的多业务承载、50ms的网络级保护、完善的运行管理维护（OAM）机制、全面的QoS保障以及功能强大的传送网管功能等核心技术优势。“Packet”特性：灵活性、扩展性、面向未来；“Transport”特性：网络端到端、基于连接、类似SDH的OAM&PS…第九页，共46页。1013PTN的背景PTN组网模式介绍2PTN关键技术介绍第十页，共46页。PTN的特征：适合分组业务的传送更低的TCO类似SDH的OAM&PS支持已有以及未来分组业务面向连接的分组核心PacketTransportNetwork端到端管理同步定时解决方案分组传送网络是基于连接的，支持多业务提供，分组核心的，具有电信级OAM&PS以及更低的TCO的网络设备。PTN关键技术介绍—PTN的特征第十一页，共46页。PTN的基本属性分组核心：业务分组化趋势不可避免，分组核心才可以更好的支持未来的业务发展：分组网的灵活性更好适应分组化发展趋势分组业务良好互动性类似SDH的OAM&PS：作为电信级的设备，其OAM&PS必须达到传送SDH电信网络的OAM&PS水准，所谓类似SDH是指：必须是网络端到端的OAM&PS，如业务提供，QoS，性能，告警等必须是多层次的，类似SDHRSOH,MSOH,POH等必须有远端错误回馈机制，类似SDHRDI支持已有以及未来分组业务:分组传送设备必须支持现有业务和网络，并且和现有业务以及网络能良好的互操作，以支持网络和业务的平滑演进：对现有网络以及业务继承支持，用户体验不能降低，可靠性要求高，有QoS保证对未来网络以及业务良好支持，适应未来分组业务的迅猛发展PTN关键技术介绍—PTN的基本属性第十二页，共46页。PTN的基本属性（续）端到端管理:分组传送设备必须支持基于网管的端到端快速业务提供以及管理：端到端业务快速提供，业务管理，提供更方便有效，降低OPEX端到端OAM，提供更高可靠性端到端QoS保证跨网络域端到端业务提供能力，如跨越PTN,NG-SDH和xWDM的快速业务创建低的TCO:PTN最根本的目的还是为客户提供低TCO的承载网络解决方案：更低的CAPEX，更低的OPEX，要求OAM，保护同步定时解决方案:针对移动RAN以及其他部分业务需要同步定时的，分组传送网络需要提供较好的解决方案，以支持网络和业务的演进:3GIPRAN承载，时钟同步以及时间同步部分SAN业务TimingOverPacket，IEEE1588，G.8261同步以太网PTN关键技术介绍—PTN的基本属性第十三页，共46页。PTN分组传送网类似SDH网络SDH/MSTP系统PTN系统多业务接入PDH/SDH/以太/IP/ATM/波分PDH/SDH/以太/IP/ATM/波分交换技术时隙交叉技术UniversalSwitch（TDM/包统一交换）业务调度面向连接，端到端刚性管道VC调度面向连接，端到端弹性管道LSP调度业务隔离和QOS网络侧基于时隙隔离，时隙独享的端到端QOS保证网络侧基于LSP和PW隔离，端到端LSP的QOS保证端到端OAM层次化OAM，包括POH/RSOH/MSOH通过OAM开销字节进行监控管理层次化OAM，包括以太/PW/LSP，通过OAM报文进行监控管理网络保护SNCP/PP/线性MSP，MSPRINGLSP1＋1/1：1，LSP-RING,MSP1＋1/1：1，兼容SDH/MSTP所有保护PTN关键技术介绍—PTN的基本属性第十四页，共46页。PTN设备原型分组交换核心同步系统设计架构TDM/ATM/Eth(IP)业务与接口更强的网络能力E1/E3/STM-1IMA/ATME1/STM-1FE/GE/10GESTM-NGE/10GENativeTDM/PWE3ATMPWE3NativeEthEthPWE3UnifiedPacketSwitchCoreSyncSolutionTDMSyncServiceAgnosticSwitchPlatformIEEE1588v2SyncEthPTN关键技术介绍—PTN设备原型第十五页，共46页。16PTN关键技术介绍—MPLS-TP分层传送模型TMC通道（Channel）层：表示业务的特性，比如连接的类型和拓扑类型（点到点、点到多点、多点到多点），业务的类型等，等效于PWE3的伪线层（或虚电路层）。TMP通路（Path）层：表示端到端的逻辑连接的特性，等效于MPLS中的隧道层。TMS段层(Section)(可选)：表示物理连接，比如SDH、OTH、以太网或者波长通道。物理媒介层：表示传输的媒介，比如：光纤、铜缆或无线等。第十六页，共46页。面向连接的分组技术FEFE面向连接的分组网络，网络管理习惯和SDH一样端到端规划、配置业务路径：通过网管，或者GMPLS控制平面每业务隧道带宽可配置，带宽允许突发：CIR、PIR业务隧道端到端可监控：强大OAM功能业务隧道端到端保护：LSP1＋1/1：1保护PE:给数据打上标签LSPP:根据标签作交换PTN关键技术介绍—MPLS-TP分层传送模型第十七页，共46页。PTN关键技术介绍—MPLS-TP业务封装格式PE1PPE2CE1CE2MACDAMACSAC-tag(optional)DataPWLabelTunnelLabel1EthernetHeader1MACDAMACSAC-tag(optional)DataPWLabelTunnelLabel2EthernetHeader2MACDAMACSAC-tag(optional)DataMACDAMACSAC-tag(optional)DataProviderNetworkMACDAnMACSAn0x8847EthernetHeadern以太网业务封装格式第十八页，共46页。PE1PPE2NodeBRNCTDMDataPWLabelTunnelLabel1EthernetHeader1ControlWordRTPHeader(optional)TDMDataPWLabelTunnelLabel2EthernetHeader2ProviderNetworkControlWordRTPHeader(optional)TDMDataTDMDataPTN关键技术介绍—MPLS-TP业务封装格式TDM业务封装格式第十九页，共46页。PTNPTNTunnel1Tunnel2Tunnel3user1PEPTNPTN在用户侧：通过层次化H-QoS控制小管道网络侧：大管道基于规划控制DS-TE，类似SDHVC的刚性管道消耗更少的资源（如队列），更低的成本以及简化操作user2usernInternetVoIPVideoMobileCEuser3端到端QoS设计PTN关键技术介绍—QoS技术第二十页，共46页。

为用户提供16Mb/s的保证服务；

用户不同业务具备不同的带宽保证；

不同业务之间存在不同的业务优先级；

用户不同业务带宽可实现复用和共享。PIR=16Mb/sCIR=6Mb/sUserVLANCIR=PIR=16Mb/sVoice(COS=EF)CIR=512kb/sPIR=16Mb/sCIR=2Mb/sPIR=2Mb/sVideo/BTV(COS=AF4)Data(COS=BE)GEPOSSDHOTN层次化QoS的应用实例PTN关键技术介绍—QoS技术第二十一页，共46页。网络侧的QoS链路资源可以是共享或者预留：共享带宽通过Diff-serv来确定转发优先级别，在共享带宽管道内共享带宽，根据DiffServEXP,CoS..等进行转发；预留带宽通过DS-TE来实现不同CT的优先级别，每个优先级别有保障的CIR以及非保证的PIR可设置，某个连接的CIR带宽没有占用时，其他连接的PIR可以占用这部分带宽，这样可以提供带宽利用率。最多可以提供基于规划的8个ClassTunnel。共享的带宽不能占用预留部分的带宽，发生倒换时，如果有带宽冲突，高优先级的CT抢占低优先级的CT带宽。端到端QoS保证基于规划实现，保证在传送网域内按照既定的QoS策略转发数据包。EF,AF1(1/2/3),AF2(1/2/3),AF3(1/2/3),AF4(1/2/3),BE链路资源BWReservation(DS-TE)CT2EF,AF1(1/2/3),AF2(1/2/3),AF3(1/2/3),AF4(1/2/3),BEDiff-ServCT1CT0TunnelzTunnel3TunnelyTunnel2Tunnel1TunnelxPTN关键技术介绍—QoS技术第二十二页，共46页。基于硬件处理的OAM功能传送层性能和告警管理类似SDH的告警，如LOS,RDI,AIS传送层端到端的性能监视基于流/VLAN/端口等的帧丢失率/帧延时/帧延时抖动性能多层OAM：以太网,MPLS（PW/LSP）等

IEEE802.3ah接入LinkOAM接入LinkOAMITUY.1731OAMConnectivityLayerOAMIEEE802.1ag/ITUY.1731业务LayerOAM（UNItoUNI）ITUY.1730OAMLSP类似SDH的OAM&PMPW什么才是类似SDH？必须是类似SDH的端到端必须是类似SDHRSOH,MSOH,POH等多层的必须有远端反馈机制，类似SDH的RDI等EthPTNCECEPTNPTNEthPTN关键技术介绍—类似SDH的OAM&PS第二十三页，共46页。基于硬件实现的以太网OAMOAMEngine3.3ms的协议报文插送，3个协议报文周期完成故障检测，保证50ms完成保护倒换全过程。硬件实现OAM避免因软件性能问题导致的，因处理OAM业务条数增加而导致的性能下降。硬件实现的OAM的可靠性优于软件实现。SDHOAM基于硬件实现周期为125μs。软件实现的以太网OAM报文插送的时间间隔最快10msPTNOAM引擎是硬件实现，可实现3.3msOAM协议报文插入。硬件实现的以太网OAM引擎优点：PTN关键技术介绍—类似SDH的OAM&PS第二十四页，共46页。端到端保护倒换工作通道保护通道NetworkManagementsystemMSCMGWSGSN基于硬件的OAM引擎保证：硬件每3.3ms插入OAM检测帧，10ms内完成连续性检测，保证倒换在50ms之内完成不增加CPU负担，不影响CPU转发效率倒换组数目不受CPU影响PTN网络PTN关键技术介绍—类似SDH的OAM&PS第二十五页，共46页。PTN关键技术介绍—仿真技术（PWE3）PSNNetworkPWPWPWACACACCECECEPEPEPE各种被仿真的业务（TDM/ATM/PPP等）

PWE3-PseudoWireEmulationEdgetoEdge（伪线仿真技术），PTN网络中的仿真技术主要采用IETFPWE3技术组制定的相关标准。PTN通过将一个仿真业务从一个PE运载到另一个或多个其他PEs的机制。通过PTN网络上的一个隧道（IP/MPLS）对多种业务（ATM、FR、HDLC、PPP、TDM、Ethernet等）进行仿真，PTN可以传输多种业务数据净荷。PW所承载的内部数据业务对核心网络是不可见的，也可以说核心网对CE数据流是透明的。第二十六页，共46页。HeadquartersTDMATMPOSTDMIMA/ATMMLPPP(E1)PSNATMETHTDMETHATMTDMETHATMATMETHPWE3TunnelRNCBSCPWE3提供TDM，ATM/IMA，ETH的统一承载；通过统一的承载架构可实现Capex和Opex的节约；利用TE技术实现流量的规划和QoS保障;实现端到端OAM和保护。

PTN对E1业务的PWE3协议处理（TDM，ATM，MLPPP）软件灵活可配置；

TDM：可实现64kbps空闲时隙的压缩；ATM/IMA：VPI/VCI交换和空闲ATM信元去除；利用PWE3技术实现多业务承载PTN关键技术介绍—PWE3（仿真技术）第二十七页，共46页。PTN关键技术介绍—1588V2实现时间同步IEEE1588的全称是：网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准。IEEE1588协议设计用于精确同步分布式网络通讯中各个结点的实时时钟。其基本构思为通过硬件和软件将网络设备（客户机）的内时钟与主控机的主时钟实现同步；频率同步时间同步IEEE1588V2OK各种空中接口对时钟的要求

无线制式时钟频率精度要求时钟相位同步要求GSM0.05ppmNAWCDMA基站0.05ppmNATD-SCDMA0.05ppm±1.5usCDMA20000.05ppm3us时间同步（频率+相位）频率同步第二十八页，共46页。类似SDH同步解决方案可选时钟源：STM-N接口(C-STM/ATM/POS)支路PDH接口(TDM/IMA/ML-PPP)同步以太网接口外部定时接口工作模式跟踪保持自由振荡无损时钟源切换满足时钟标准G.812/813/823/824/825,O.172等.以太网线卡PHYFE/GE/10GESDH线卡PHYSTM-NPDH支路卡PHYPDHSelectorASelectorBSETGT5外部定时接口PHY定时模块FE/GE/10GEPTN关键技术介绍—同步技术第二十九页，共46页。以太网回传的同步分发时钟通过报文传送

只需要源和宿端支持同步TOP即可时钟通过物理层传送类似SDH同步机制，每个网元都必须支持G.8261或者支持同步以太网.TOP(TimingOverPacket)同步以太网/IEEE1588V21、同步以太网和TOP都是为了解决时钟“频率”同步的问题，同步以太网无需占用带宽资源，频率精度高，跟踪级数多，但需要全网部署，TOP对分组网络性能有一定的要求，需要占用业务带宽，只需要在时钟的源和宿端支持；2、IEEE1588V2可解决频率的同步问题也可解决时间的同步问题，需要全网进行部署。PTN关键技术介绍—同步技术第三十页，共46页。优点缺点时钟恢复质量好，最佳情况能达到亚微秒级的水平可以实现频率、时间（相位）同步，满足移动网络切换的需求。协议标准化，支持不同厂家对接。PTN可以实现同步以太到1588V2的平滑升级。需要时钟链路所有设备支持，网络改造成本较高。标准协议还处于草稿的状态，业界的商用方案还未完全成熟。1588v2优缺点分析PTN关键技术介绍—同步技术第三十一页，共46页。端到端业务管理端到端业务管理，简单，高效，低成本

端到端OAM管理，提供更可靠的业务

端到端QoS管理，提供灵活业务类型

端到端快速业务提供，可以跨越PTN,NG-WDM,NG-SDH网络支持带内和带外DCN管理网关PTNNG-WDMOSSNG-SDHRTN网关网关网关网关PTN关键技术介绍—网管第三十二页，共46页。3312PTN的背景3PTN关键技术介绍PTN组网模式及应用介绍第三十三页，共46页。核心节点汇聚层接入层2G基站大客户IP化基站RNCRNCRNCMSTPMSTPMSTPPTNPTNPTN大客户BSCBSCBSCCMNETIP专网

省际/省干光传送网

独立组网模式网络结构非常清晰，易于实现端到端业务管理和维护。符合无线网络IP化发展需求从接入层至核心层全部采用PTN设备，新建分组传送平面，和现网MSTP长期共存、单独规划、共同维护的模式；该模式下，传统的2G业务继续利用原有MSTP平面，新增的IP化业务则开放在PTN中。PTN单独组网模式的网络结构和目前的2GMSTP网络相似。PTN组网模式介绍—模式一第三十四页，共46页。RNCRNCRNCRNCRNCRNC…

…IPoverWDMOTN核心节点汇聚层接入层10GE环GE环IP化基站大客户IP化基站大客户PTNPTNPTNPTN联合组网模式汇聚层以下采用PTN组网，核心层则充分利用IPOVERWDM/OTN将上联业务调度至PTN网络所属业务落地机房。该模式下，业务在汇聚接入层完成收敛后，上联到核心机房大容量PTN落地设备，适合于网络规模较大的大中型城域网、及有IPOVERWDM/OTN资源的区域。PTN组网模式介绍-模式二第三十五页，共46页。独立组网模式独立组网模式适用于在核心节点数量较少的中小型城域网；或作为在IPOVERWDM/OTN没有建设且短期内无法覆盖到位的过渡组网方案。联合组网模式适合于网络规模较大的大中型城域网、及有IPOVERWDM/OTN资源的区域。PTN组网模式介绍-总结第三十六页，共46页。该网络分为核心层、汇聚层和接入层三个层面；核心层分布在三个核心机房内，由6台华为PTN3900组成双平台结构10GE环，汇聚层全部由PTN3900组成10GE环，共有10个汇聚层核心节点，组成14个10GE环，分别归属到10个汇聚层核心节点，通过汇聚层核心节点接入IP城域骨干网的BAS/SR或接入PTN核心层。汇聚层PTN分别与BAS/SR通过10GE接口连接；和与核心层PTN通过GE接口连接，接入层由PTN910设备组成GE环，用于接入3G基站和宽带业务。PTN组网模式介绍-案例介绍该PTN网络主要承载专线业务、移动3G业务和OLT业务（因为前期光缆资料紧缺，前期暂考虑通过PTN承载OLT业务第三十七页，共46页。PTN组网模式介绍-案例介绍3G基站通过FE接口接入PTN网络，经过PTN接入环、汇聚环传送到核心层设备落地接入RNC。PTN承载移动3G业务网络层次结构，如下图所示：10GE北京路10GE南湖路10GE西北路GEOTN10GEGE10GEGE……..FEFE南湖路北京路西北路南湖路西北路北京路10GE10GE10GE核心层三个机房，每个核心机房两台PTN3900设备，核心机房内的RNC双归到两台PTN3900上。核心层6台PTN3900组成双平面10GE环，同一机房内的两台PTN3900之间有10GE接口连接。