PTN分组传送网

PTN分组传送网1 绪论随着全业务网IP化的发展，承载传送网IP化已是大方向。

PTN技术自提出后便获得了快速的发展，并已成为本地、城域传送网IP化演进主技术之一，在现代通信网中获得了大量的应用。

本文将首先介绍PTN技术产生背景，然后介绍其基本概念和特点，接着分析PTN的关键技术，再探讨其网络生存性，最后论述PTN的发展现状并在此基础上展望它的发展趋势。

2技术产生背景跨入信息时代的21 世纪，人们对信息获取的要求越来越高、种类越来越多、方式越来越便捷，从以往单纯的语言服务需求到现在的语言和数据并重甚至侧重数据业务的需求，其中数据业务需求包括高速上网、视频、IP电话（VoIP）等业务，这些都是IP 数据业务，另外3G 和全业务运营的来临，使基于IP 的数据业务成为城域网传送的主体，从运营商统计的数据来看现在语言业务占干线带宽的5%，而数据业务则占了95%，显然业务的IP 化即分组化是不可争辩的事实。

在这种情况下，SDH逐步消退至络边缘，分组网开始成为核心网。

All IP转型对传送网提出了如下需求：业务宽带化，流量突发性即能进行动态带宽调整，网络智能化，网络安全性和利润最大化[1]。

为了承载IP业务，首先进行了SDH的改进，即在SDH的基础上增加以太网接口来承载以太网业务，虽然这在一定程度上解决了IP业务的承载问题，但是遗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，统计复用率不高。

传统以太网难以提供多业务接口，难以提供时钟同步，缺乏有效的维护手段和保护方案，网络监控困难，而且无连接的业务路径，延时，抖动。

丢包率无法保证。

因此，面向IP化的分组传送技术——PTN应运而生。

3 基本概念和特点PTN( Package Transport Network )分组传送网是一种以分组为传送单位，承载电信级以太网业务为主，兼容TDM、ATM和FC等业务的综合传送技术。

PTN是在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本（TCO），同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。

PTN的出现是光传送网技术发展在通信业务提供商现实网络和业务环境下的必然结果。

最初设想的理想光传送网IP over WDM方案是IP分组通过简单的封装适配直接架构在智能的光层之上，适配层功能尽量简化，从而限制在接口信号格式的范围内，然后由统一的控制平面在所有层面上（分组、电路、波长、波带、光纤等）实现最高效率的光纤带宽资源调度[2]。

PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道，具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力，提供了更加适合于IP业务特性的“柔性”传输管道；点对点连接通道的保护切换可以在50毫秒内完成，可以实现传输级别的业务保护和恢复；继承了SDH技术的操作、管理和维护机制，具有点对点连接的完整OAM，保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力；完成了与IP/MPLS多种方式的互连互通，无缝承载核心 IP业务；网管系统可以控制连接信道的建立和设置，实现了业务QoS的区分和保证，灵活提供SLA 等优点。

PTN技术是IP/MPLS、以太网和传送网3种技术相结合的产物，它保留了这3 类产品中的优势技术[3]：（1）PTN 顺应了网络的IP 化、智能化、宽带化、扁平化的发展趋势：以分组业务为核心、增加独立的控制面、以提高传送效率的方式拓展有效带宽、支持统一的多业务提供。

（2）PTN保持了适应数据业务的特性：分组交换、统计复用、采用面向连接的标签交换、分组QoS机制、灵活动态的控制面等。

（3）PTN 继承了SDH 传送网的传统优势：丰富的操作管理和维护（OAM）、良好的同步性能、完善的保护倒换和恢复、强大的网络管理等。

分组传送网结合了以上技术特点，它的具体技术特征和实现方法归纳为：（1）面向连接、统计复用。

分组传送网的数据转发是基于传送标签进行的，其由标签标识端到端的路径，通过分组交换支持分组业务的统计复用。

在分组传送网中，在传送分组数据之前，在网络设备之间先要建立端到端可靠的连接，然后再连接的支持下进行分组传送，操作完成后必须释放连接。

面向连接的操作为两个节点提供的是可靠的信息传输服务。

在分组传送网中，由于采用面向连接，各分组数据不需要携带目的地址，分组数据传输的收发数据顺序不变。

（2）可扩展性。

分组传送网通过分层和分域来提供的可扩展性，通过分层提供不同层次信号的灵活交换和传送，同时其可以架构中不同的传送技术上，比如SDH\OTN 或者以太网上。

分层模型不仅使分组传送网成为独立于业务和应用的、灵活可靠的、低成本的传送平台，可以适应各式各样的业务和应用需求，而且有利于传送网本身逐渐演进为赢利的业务网。

网络是复杂的，有些在地理上覆盖很大的范围，也有些同时包含几个运营商的网络，所以在分层的基上，可以将分组传送网划分为若干个分离的部分即分域。

一个大的分组传送网可以由划分成多个小的分组传送网的子网构成，这些子网可能是因地理位置划分，也能是因所属运营商来划分的。

（3）电信级的QoS。

分组传送网必须对分组业务提供QoS 机制，PTN 的信道层提供端到端的业务的QoS 机制，PTN通道层提供PTN网络中信道汇聚业务的QoS 机制。

QOS是T—MPLS技术中的一个综合指标，用于衡量用户对使用服务的满意程度，也是网络的一种安全机制，用来解决网络延迟和拥塞等问题的一种技术，主要参数有传输时延，延迟抖动，带宽和丢包率等。

T—MPLS 技术中端到端的QOS的管理控制策略部分是基于流的，而ATM技术中关于此部分是基于信元的。

（4）OAM。

PTN 网络的PTC、PTP 和PTS 层每层都提供信号的操作维护功能，在相应的层加上OAM 帧进行操作维护。

PTN 定义特殊的OAM帧来完成OAM 功能，这些功能包括：故障相关的OAM 功能、性能相关的OAM 功能和其他OAM 功能（如保护倒换、同步信息传递、管理数据传递等）。

（5）可生存性。

分组传送网的可生存技术包括保护倒换和恢复机制。

保护倒换，保护倒换是一种完全分配的生存性机制，完全分配的意思是对于选定的工作实体预留了保护实体的路由和带宽，它提供一种快速而且简单的生存性机制。

分组传送网可以利用传送平面的OAM 机制，不需要控制面对参与提供小于50ms 的保护，主要包括支持单向/ 双向/返回/非返回等等线性保护倒换和支持Steering 和Wrapping 机制的环网保护。

恢复的生存性机制是指在控制面对参与下，使用网络的空闲容量重新选择新选路来替代出现故障的连接的机制，它有两种实现方式：动态重路由和预置重路由。

（6）支持TDM业务和ATM业务。

分组传送网利用CES 技术支持TDM业务仿真，CES 的基本思想是在分组交换网络上搭建一个“通道”，在其中实现TDM 电路（如E1 或T1），从而使网络任一端的TDM 设备不必关心其所连接的网络是否是一个TDM网络。

分组交换网络被用来仿真TDM电路的行为，所以称为“电路仿真”。

电路仿真要求在分组交换网络的两端都要有交互连接功能。

在分组交换网络入口处，将TDM 数据转换成一系列分组，而在分组网络出口处则利用这一系列分组再重新生成TDM电路。

（7）支持分组的时钟同步和时间同步。

在过去通信网中，基于TDM 交换的语音业务对同步的要求是必需的，在未来的3G/4G 的网络中，新的业务和新的应用会对网络的同步性能提出更高的要求，因此PTN 网络需要能够提供网络的同步功能。

（8）动态控制面。

分组传送网的控制平面由提供路由和信令等特定功能的一组控制元件组成，并由一个信令网络支撑。

控制平面的主要功能包括：通过信令支持建立、拆除和恢复功能；自动发现邻接关系和链路信息，发布链路状态（例如可用容量以及故障等）信息以支持连接建立、拆除和恢复。

4 关键技术PTN主要通过以下技术实现其高性能的业务承载能力：（1）T—MPLST-MPLS 数据转发面是MPLS 的一个子集，其数据是基于T-MPLS 标签进行转发的。

T-MPLS 是面向连接的技术，是MPLS 在传送网中的应用，它对MPLS 数据转发面的某些复杂功能进行了简化，并增加了传送风格的面向连接的OAM 和保护恢复的功能，并将ASON/ GMPLS作为其基本控制平面，其核心是通过网管系统或控制平面建立端到端的标记交换路径（LSP），分组业务在该LSP上根据标签进行转发，并同时支持分组业务的带宽统计复用和TDM业务的确定性传送T-MPLS 是国际电信联盟（ITU-T）标准化的一种分组传送网（PTN）技术，其解决传统SDH 在以分组交换为主的网络环境中暴露出效率低下的缺点，是得到业界认可的主流的分组传送技术。

T-MPLS 可以用一个简单公式表述:T-MPLS = MPLS + OAM – IP + PS。

T-MPLS 的数据转发面是MPLS 的一个子集，其去掉了基于IP 的无连接转发特性，增加端到端的OAM 和保护功能。

T-MPLS 网络分为层次清楚的三个层面：传送平面、管理平面、控制平面。

传送平面进行基于T-MPLS 标签的分组交换，其引入了面向连接的OAM 和保护恢复功能。

控制面为GMPLS/ASON，进行标签的分发，建立标签转发通道，其和全光交换、TDM 交换的控制面融合，体现了分组和传送的完全融合。

三个平面间的关系如图所示。

图1 T-MPLS 的三个平面功能示意图数据转发面提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传送，监测连接状态(如故障和信号质量)，并提供给控制平面。

传送平面还可以提供控制信息和网络管理信息的传送。

T-MPLS 数据面主要功能是根据T-MPLS 标签进行分组的转发，还包括操作维护管理（OAM）和保护。

数据面的具体要求为：不支持PHP；不支持聚合；不支持联合的包丢弃算法，只支持drop 优先级；在数据面两个单向的LSP 组成双向的LSP；根据RFC3443 中的定义的管道模型和短管道模型处理TTL；支持RFC3270 中的E-LSP 和L-LSP；支持管道模型和短管道模型中的EXP 处理；支持全局和端口本地意义的标签范围；支持G.8113 和G.8114 定义的OAM；支持G.8131 和G.8132 定义的保护倒换。

管理平面执行传送平面、控制平面以及整个系统的管理功能，它同时提供这些平面之间的协同操作。

管理平面执行的功能包括：性能管理、故障管理、配置管理、计费管理、安全管理。

T-MPLS 的控制平面由提供路由和信令等特定功能的一组控制元件组成，并由一个信令网络支撑。

控制平面元件之间的互操作性以及元件之间通信需要的信息流可通过接口获得。