PTN技术与组网应用

ＰＴＮ技术与组网应用张成良（中国电信集团公司北京研究院北京１０００３５）分组传送网（ＰＴＮ）的概念是近期才提出的，其最大的动力来自业务发展和网络转型，特别是目前ＩＰ／ＭＰＬＳ日益成为网络的核心，而各种业务信号都呈现为ＩＰ信号格式，例如ＶｏＩＰ、ＩＰＴＶ。

传统的传送网更多地考虑ＴＤＭ信号，以２Ｍｂｉｔ／ｓ、１５５Ｍｂｉｔ／ｓ接口为主。

虽然传输设备也在吸收一些上层的功能，例如ＭＳＴＰ（多业务传送平台）把许多二层的功能做了进去，但并没有改变ＭＳＴＰ是以ＴＤＭ交叉处理为核心的情况。

随着宽带数据网络的发展又出现了ＲＰＲ、ＥＡＰＳ等技术，不过从严格意义上讲，这些技术实现的并不是传送设备，只是将原来的二层交换机或路由器与一些传输技术相结合，例如环网保护，并不是完整的传送技术。

在网络接入边缘，一个基于分组的多业务传送平台可能融合多种业务的接入和传送功能，而ＰＴＮ则是其重要的技术选择。

ＰＴＮ将融合现有的光传送网和ＩＰ／ＭＰＬＳ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ网络的特点，实现对分组多业务的高性能传送。

本文将讨论ＰＴＮ的背景、定位、技术特点和几种可选择的技术，并将对ＰＴＮ组网的可能情景进行讨论。

１ＰＴＮ产生背景与定位业务的ＩＰ化是网络发展的一个必然趋势，ＥｖｅｒｙｔｈｉｎｇｏｖｅｒＩＰ就是所有的业务信号都采用ＩＰ的格式。

但是ＥｖｅｒｙｔｈｉｎｇｏｖｅｒＩＰ不等于承载网是一张端到端的ＩＰ网络，ＩＰ信号承载并不等于全程用ＩＰ技术来传送。

ＩＰ承载网并不是ＩＰ传送网，传送网的功能包括调度、汇聚和保护等。

ＩＰ承载的业务信号可能还是必须经过传送网的传送。

对ＯＳＩ７层模型来说，不是说有了第三层（ＩＰ网络层）就可以不需要物理层和数据链路层。

ＰＴＮ是一种能够很好处理ＩＰ和以太网等分组信号的新型传送网，继承了ＳＤＨ系统的许多优点，例如强大的ＯＡＭ、保护和网管功能，另外也吸取了数据网络的优点，重要的一点就是差异化的处理和统计复用功能。

对于用户种类繁多的业务，必须具备差异化的处理能力。

在数据领域中所使用的ＶＬＡＮ、ＣｏＳ、ＭＰＬＳＥＸＰ和ＤｉｆｆＳｅｒｖ等机制，都是在资源受限的情况下给予不同的业务不同的处理。

ＰＴＮ设备应具有多业务处理能力，能够容纳不同业务，并且映本文首先对ＰＴＮ的产生背景和具体定位进行了介绍，然后分析了ＰＴＮ的两种实现技术：ＰＢＴ与Ｔ－ＭＰＬＳ，并对两种技术的特点、标准化、设备形态等进行了探讨，最后介绍了ＰＴＮ的应用场合。

关键词ＰＴＮ；ＰＢＴ；Ｔ－ＭＰＬＳ摘要光通信高层论坛协办１射到具有ＱｏＳ处理的处理单元。

ＰＴＮ是一种新概念，作为一种传送设备，同时具有二层／２．５层业务交换功能，即指将业务交换节点与传送节点相结合。

例如ＰＢＴ，既支持标准的二层交换，作为二层交换机使用，也可以完成传送网特有的功能，也就是业务交换节点的外延扩大，即原来的二层／２．５层交换设备＋传送网ＯＡＭ功能。

而ＭＳＴＰ主要还是端到端传送功能，以太网、ＭＰＬＳ交换是通过单独的二层以太网交换机或其他设备来完成。

ＰＴＮ发展的重点应该是在完善传送功能的同时，考虑作为二层（或２．５层业务）交换节点的可能性。

ＰＴＮ设备有几种类型，有些是从ＭＰＬＳ网络的角度考虑开发的，有些是从传统的二层交换设备扩展功能演化而来的。

几种技术有一个共同的特点就是增加传输网的ＯＡＭ功能、保护和强大的网管功能。

２ＰＴＮ技术特点与形态基于分组的交换核心是ＰＴＮ技术最本质的特点。

过去ＳＤＨ的ＴＤＭ核心决定了它可以进行２Ｍｂｉｔ／ｓ或者１５５Ｍｂｉｔ／ｓ的汇聚和交换，而ＰＴＮ分组的核心决定了它应该也支持二层或者２．５层的交换或者汇聚。

ＰＴＮ适合多业务的承载和交换，满足灵活的组网调度和多业务传送，可以提供网络保护倒换功能，并且可对不同优先级业务设置不同保护方式。

现在分组传送网技术有两种产品值得关注，分别是ＰＢＴ与Ｔ－ＭＰＬＳ（传送ＭＰＬＳ）。

ＰＢＴ是从二层交换机演化过来的，目前的问题是只支持点到点连接。

Ｔ－ＭＰＬＳ目前面临的问题更复杂，特别是标准化方面，ＩＴＵ主导的Ｔ－ＭＰＬＳ与现在ＩＥＴＦ主导ＭＰＬＳ－ＴＰ出现了一些差异。

２．１Ｔ－ＭＰＬＳ技术Ｔ－ＭＰＬＳ是一种新型的ＭＰＬＳ技术，基于已经广泛应用的ＩＰ／ＭＰＬＳ技术和标准，提供了一种简化的面向连接的实现方式。

Ｔ－ＭＰＬＳ去掉了ＭＰＬＳ中与面向连接应用无关的ＩＰ相关功能，同时增加了对于传送网来说非常重要的一些功能，主要的改进有双向ＬＳＰ、端到端ＬＳＰ保护和强大的ＯＡＭ机制等，以实现对传送网资源的有效控制和使用。

Ｔ－ＭＰＬＳ的目标是成为一种通用的分组传送网，而不涉及ＩＰ路由方面的功能，其实现比ＩＰ／ＭＰＬＳ简单。

Ｔ－ＭＰＬＳ与ＭＰＬＳ的主要区别如下。

・ＩＰ／ＭＰＬＳ路由器用于ＩＰ网络，因此所有的节点都同时支持在ＩＰ层和ＭＰＬＳ层转发数据，而Ｔ－ＭＰＬＳ只工作在二层，因此不需要ＩＰ层的转发功能。

・在ＩＰ／ＭＰＬＳ网络中存在大量的短生存周期业务流，而在Ｔ－ＭＰＬＳ网络中，业务流的数量相对较少，持续时间相对更长一些。

・Ｔ－ＭＰＬＳ使用双向ＬＳＰ，ＭＰＬＳＬＳＰ都是单向的。

传送网通常使用的都是双向连接，因此Ｔ－ＭＰＬＳ将两条路由相同但方向相反的单向ＬＳＰ组合成了一条双向ＬＳＰ。

・Ｔ－ＭＰＬＳ支持端到端的ＯＡＭ机制。

・Ｔ－ＭＰＬＳ支持端到端的保护倒换机制，ＭＰＬＳ支持本地保护技术ＦＲＲ。

目前的ＩＰ／ＭＰＬＳ网络成本太高，特别是运营成本。

因为ＩＰ／ＭＰＬＳ网络技术过于复杂，对其进行管理、控制和维护的难度很大，需要更多的人力资源和技能。

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。

２．１．１Ｔ－ＭＰＬＳ标准化ＩＴＵ－ＴＳＧ１５从２００５年起就开始对Ｔ－ＭＰＬＳ进行标准化，采用了Ｇ．８０５和Ｇ．８０９定义的分层网络体系结构，使运营商可以延用其现有的网络建设、运营和管理方式，最大限度地降低向分组传送网演进的成本。

现在批准的建议包括：Ｔ－ＭＰＬＳ架构（Ｇ．８１１０．１）、Ｔ－ＭＰＬＳ网络接口（Ｇ．８１１２）、ＭＰＬＳ设备（Ｇ．８１２１）、Ｔ－ＭＰＬＳ线性保护倒换（Ｇ．８１３１）、Ｔ－ＭＰＬＳ环网保护（Ｇ．８１３２）和Ｔ－ＭＰＬＳＯＡＭ。

Ｔ－ＭＰＬＳ是ＩＴＵ－Ｔ从传送网的需求入手，结合ＭＰＬＳ技术开发的一系列标准。

由于ＭＰＬＳ技术本身是ＩＥＴＦ开发的，所以，ＩＥＴＦ认为任何对ＭＰＬＳ技术的改动都应该在ＩＥＴＦ范围内进行。

２００８年２月ＩＴＵ－Ｔ同意和ＩＥＴＦ建立Ｔ－ＭＰＬＳ联合工作组（ＪＷＴ），讨论Ｔ－ＭＰＬＳ技术的发展。

经过ＪＷＴ近期的讨论已经达成共识，由双方共同促进Ｔ－ＭＰＬＳ和ＭＰＬＳ技术的融合。

ＩＥＴＦ吸收Ｔ－ＭＰＬＳ中的传送技术，将现有ＭＰＬＳ技术改进为ＭＰＬＳ－ＴＰ（ＭＰＬＳｔｒａｎｓｐｏｒｔｐｒｏｆｉｌｅ），以增强其对传送需求的支持。

这意味着ＩＴＵ－Ｔ失去了一些对Ｔ－ＭＰＬＳ的标准主导权。

虽然在ＯＡＭ等方面ＭＰＬＳ－ＴＰ依然将沿用Ｔ－ＭＰＬＳ的做法，但是在ＭＰＬＳ－ＴＰ的标准化中，一些确认的Ｔ－ＭＰＬＳ的观点受到了挑战，具体如下。

・保护：是采用ＩＥＴＦ的ＦＲＲ保护还是原来Ｔ－ＭＰＬＳ中２１＋１保护机制？・控制平面：Ｔ－ＭＰＬＳ原来定义了类似于ＡＳＯＮ的独立控制平面来建立和拆除电路，而ＩＥＴＦ倾向于采用与ＭＰＬＳ同样的机制来配置和建立电路。

ＩＥＴＦ更多地是沿用过去行之有效的ＭＰＬＳ的概念，虽然在ＯＡＭ上承认ＩＴＵ方面的合理性，但在许多方面都还采用ＩＰ／ＭＰＬＳ方面的成果，更多地强调继承性，从某种意义上，更容易与ＩＰ／ＭＰＬＳ网络互通，但缺点是在传送功能上着力不够。

２．１．２Ｔ－ＭＰＬＳ设备形态Ｔ－ＭＰＬＳ的设备形态目前还没有形成一致的意见。

Ｔ－ＭＰＬＳ设备交换矩阵的实现方式有几种，包括通用交换矩阵、Ｃｅｌｌ交换和ＳｗｉｔｃｈＦａｂｒｉｃ等。

基于通用交换矩阵的典型产品是阿尔卡特公司推出的１８５０传送业务交换机（ＴＳＳ）。

通用交换板可以同时支持ＴＤＭ和分组交换，支持ＳＤＨＶＣ、分组交叉、ＯＤＵ交叉，其分组交换部分采用Ｔ－ＭＰＬＳ技术实现，并可根据业务需求调整ＴＤＭ业务与分组业务的比例。

Ｔ－ＭＰＬＳ与ＭＰＬＳ如何实现互联互通目前还没有明确的结论。

ＩＴＵ－Ｔ提出了两种互通的方式：一种是ＭＰＬＳ设备在与Ｔ－ＭＰＬＳ设备互通的链路上只使用Ｔ－ＭＰＬＳ所支持的功能选项，即该链路是一条Ｔ－ＭＰＬＳ链路；另外一种是由于Ｔ－ＭＰＬＳ可以作为一种通用的分组传送网，采用客户层／服务层的概念，所以由Ｔ－ＭＰＬＳ作为服务层网络来承载ＭＰＬＳ客户层。

２．２ＰＢＴ技术新型以太网ＰＢＴ（ｐｒｏｖｉｄｅｒｂａｃｋｂｏｎｅｔｒａｎｓｐｏｒｔ）技术目前正在ＩＥＥＥ进行标准化（ＩＥＥＥ称其为ＰＢＢ－ＴＥ）。

为了将以太网技术用于运营商网络，对以太网技术进行了改进和完善，从而产生了ＰＢＴ技术。

ＰＢＴ采用可管理和具有保护能力的点到点连接以满足运营商对传送网的需求，采用网管系统而不是ＳＴＰ控制协议进行连接配置，使得网络变得简单而易于管理。

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。

ＰＢＴ基于ＭＡＣｉｎＭＡＣ封装方式，根据“Ｂ－ＶＩＤ＋Ｂ－ＭＡＣ”进行数据转发，ＶＩＤ用来识别两点之间的特定通道，不具有全局惟一性，可以有效地扩展用户和运营商的地址空间。

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。

２．２．１ＰＢＴ的路径保护ＰＢＴ使用了全局惟一的地址空间，使得连接和转发动作变得简单，而且不易出错。

路径的保护可通过分配两个不同的ＶＩＤ实现，一个代表工作路径，一个代表保护路径。

通过使用多个ＶＩＤ，可以实现最短路径路由或者区分不同的出错情况并实现保护功能。

路径保护的实现是通过源节点改变ＶＩＤ值，同时将数据流切换到预先配置好的保护路径上实现的，节点保护则由离故障节点最近的分叉点转换ＶＩＤ值。

由于保护路径和ＶＩＤ值都已经预先配置好，保护转换可以在很短的时间内完成。

另外，使用ＶＩＤ鉴别各种不同路径，可以实现对不同路径的实时监控。

ＯＡＭ包的传送路径和数据平面的包传送路径是一致的，在源和目的之间的工作路径上传送。

转发信息依靠网管／控制平面直接提供，提供预先指定的通道，很容易实现带宽预留和小于５０ｍｓ的保护倒换时间，同时可以避免出现转发环路，实现网络的可控、可管。

２．２．２ＰＢＴ设备实现从结构上看，ＩＰ／ＭＰＬＳ需要在每个设备上终结３层网络（链路层、ＩＰ层和ＭＰＬＳ层），而ＰＢＴ只需终结１层网络（以太网），因此，ＰＢＴ网络的建设和运营成本要低于ＩＰ／ＭＰＬＳ网络。