基于PTN技術(shù)的光傳輸組網(wǎng)模式探討

薛中偉

【摘要】 隨著綜合業(yè)務(wù)的IP化已成為發(fā)展趨勢，大量信息數(shù)據(jù)和實時視頻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)占據(jù)大部分傳輸帶寬，業(yè)務(wù)流向流量的不確定性，將導(dǎo)致IP化業(yè)務(wù)的帶寬突發(fā)性、高峰均值比等問題，PTN技術(shù)在傳送網(wǎng)IP化發(fā)展中解決了帶寬高效利用、QoS、高網(wǎng)絡(luò)安全性、高精度時鐘傳送等應(yīng)用難點，本文從實現(xiàn)分組傳送的傳輸網(wǎng)技術(shù)角度出發(fā)，討論PTN組網(wǎng)方案，并對其技術(shù)進展及應(yīng)用進行探討與分析。

【關(guān)鍵詞】 光傳送網(wǎng) PTN 聯(lián)合組網(wǎng) 管理維護

一、前言

近年來，通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境日趨復(fù)雜，大數(shù)據(jù)量測量信息和視頻流媒體信息的應(yīng)用比例大幅增加，給傳輸帶寬帶來巨大壓力，同時對傳輸帶寬也提出新的需求。以IP化業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)成為通信網(wǎng)絡(luò)的主流業(yè)務(wù)，全網(wǎng)業(yè)務(wù)的IP化將成為發(fā)展趨勢，分組傳送網(wǎng)（PTN）技術(shù)的應(yīng)用將成為未來通信傳輸網(wǎng)絡(luò)IP化演進主要發(fā)展方向。PTN技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上顛覆了傳統(tǒng)光傳輸產(chǎn)品的許多特性，其保留了MSTP的易管理、維護性和多種業(yè)務(wù)保護能力，同時對傳統(tǒng)的交叉核心部分進行了全面的改造，實現(xiàn)了由電路交換機制向分組交換機制的演進，具備了彈性帶寬分配、統(tǒng)計復(fù)用和差異化服務(wù)能力，PTN的核心技術(shù)決定了其在承載IP類業(yè)務(wù)具備天然的優(yōu)勢。[1]

二、PTN技術(shù)分析

PTN是分組傳送網(wǎng)（Packet Transport Network）的簡稱，是基于分組交換的、面向連接的多業(yè)務(wù)統(tǒng)一傳送技術(shù)。PTN可分為以太網(wǎng)增強技術(shù)和傳輸技術(shù)結(jié)合MPLS兩大類，PBB技術(shù)是將用戶的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀再封裝一個運營商的以太網(wǎng)幀頭，形成兩個MAC地址。

T-MPLS（Transport MPLS）是一種面向連接的分組傳送技術(shù)，將客戶信號映射進MPLS幀并利用MPLS機制（例如標(biāo)簽交換、標(biāo)簽堆棧）進行轉(zhuǎn)發(fā)。因此在增加傳送層基本功能的同時，也實現(xiàn)了二層信息的完全隔離，解決網(wǎng)絡(luò)安全性問題。[2]

PTN設(shè)備是針對分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復(fù)用傳送的要求而設(shè)計，以分組業(yè)務(wù)為核心并支持多業(yè)務(wù)傳輸，在保證各優(yōu)先級業(yè)務(wù)的CIR（Committed Information Rate）的前提下，對空閑帶寬按照優(yōu)先級和EIR（Excess Information Rate）進行合理的分配，既能滿足高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的性能要求，又盡可能地充分共享未用帶寬，解決了TDM交換時代帶寬無法共享，無法有效支持突發(fā)業(yè)務(wù)的根本缺陷。[3]

PTN支持多種基于分組交換業(yè)務(wù)的雙向點對點連接通道，具有適合各種粗細顆粒業(yè)務(wù)、端到端的組網(wǎng)能力；繼承了SDH技術(shù)的操作、管理和維護機制，具有點對點連接的完整OAM，支持傳送網(wǎng)所具有的保護恢復(fù)機制、錯誤檢測和通道監(jiān)控能力；網(wǎng)管系統(tǒng)可以控制連接信道的建立和設(shè)置，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)QoS，靈活提供SLA等優(yōu)點。所以說它是一種更加適合IP業(yè)務(wù)傳送的技術(shù)。[4]

三、組網(wǎng)策略

分組化是光傳送網(wǎng)發(fā)展的必然方向，在考慮實際應(yīng)用需求時，需要注意PTN+OTN聯(lián)合組網(wǎng)的策略，使其發(fā)揮最大的優(yōu)勢。從承載業(yè)務(wù)能力應(yīng)用考慮，OTN具有光電聯(lián)合調(diào)度的大容量組網(wǎng)技術(shù)，擅長解決IP業(yè)務(wù)的超長距離、超大帶寬傳輸問題，為大量的2.5 Gbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s等大顆粒業(yè)務(wù)提供傳輸通道，主要定位于網(wǎng)絡(luò)中的骨干/核心層，而PTN主要是基于二層分組的傳送平臺，適合各種粗細顆粒業(yè)務(wù)傳送，多應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的匯聚/接入層。從傳送帶寬的利用率考慮，OTN帶寬分配較為“剛性”、帶寬利用率不高、對較小顆粒業(yè)務(wù)較難處理，PTN采用由標(biāo)簽交換生成的彈性分組管道LSP，在帶寬分配方面體現(xiàn)較為 “柔性”，可通過精細的QoS劃分和調(diào)度，使高質(zhì)量業(yè)務(wù)帶寬需求優(yōu)先得到滿足。因此說，PTN+OTN聯(lián)合組網(wǎng)在某種意義上已經(jīng)做到了優(yōu)勢互補。另外，從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入考慮，不僅降低了因核心節(jié)點與接入節(jié)點之間的設(shè)備重復(fù)建設(shè)造成的經(jīng)濟浪費，也避免了在PTN獨立組網(wǎng)模式中，因某節(jié)點業(yè)務(wù)容量升級而引起的環(huán)路上所有節(jié)點設(shè)備必須升級的情況，極大的節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)投資。[5]

四、組網(wǎng)模式探討

在組網(wǎng)過程中，有時會考慮到與原有設(shè)備兼容、業(yè)務(wù)承載和重要節(jié)點用戶需求等一些因素。根據(jù)不同需求PTN承載網(wǎng)的組網(wǎng)模式大致可分為混合組網(wǎng)模式、獨立組網(wǎng)模式和PTN+OTN聯(lián)合組網(wǎng)模式三種組網(wǎng)模式。

4.1獨立組網(wǎng)模式

為解決某些IP自動化基站和重要通信節(jié)點的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬增長的需求，可選擇由匯聚接入層到核心骨干層都是由PTN設(shè)備組成的獨立組網(wǎng)模式，這種組網(wǎng)模式匯聚層和接入層成環(huán)速率均為GE/10GE以上，能最大限度地利用光纖資源，滿足大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高效承載，但網(wǎng)絡(luò)投資也比較大。

4.2混合組網(wǎng)模式

混合組網(wǎng)模式是從節(jié)約資源的角度考慮的，前提是在現(xiàn)有的SDH傳輸網(wǎng)資源可利用的基礎(chǔ)之上，即原有設(shè)備支持升級的情況下，完成原有SDH設(shè)備板卡的升級，與其它SDH設(shè)備的形成混合組網(wǎng)，實現(xiàn)和現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)長期共存運行。

4.3 PTN+OTN聯(lián)合組網(wǎng)模式

從節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資和IP業(yè)務(wù)接入、匯聚及靈活調(diào)度能力的角度考慮，通常采用PTN+OTN聯(lián)合組網(wǎng)模式。OTN是以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)的光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)，OTN可以提供巨大的傳送容量、完全透明的端到端波長/子波長連接以及電信級的保護，是傳送寬帶大顆粒業(yè)務(wù)的最優(yōu)技術(shù)。PTN指的是一種光傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和具體技術(shù)，其技術(shù)本質(zhì)是一種基于分組的路由架構(gòu)，能夠提供多業(yè)務(wù)技術(shù)支持，但不擅長對大量的大顆粒業(yè)務(wù)傳送。OTN、PTN實質(zhì)上是兩種完全不同的技術(shù)，而使兩種不同的技術(shù)聯(lián)合起來實現(xiàn)新的技術(shù)應(yīng)用，設(shè)計者往往是利用了OTN、PTN各自技術(shù)優(yōu)勢特點和二者相輔相成的特性，當(dāng)然二者聯(lián)合應(yīng)用并不是簡單的技術(shù)疊加，在采用OTN+PTN聯(lián)合組網(wǎng)模式時，設(shè)備互通性、精確時間同步、業(yè)務(wù)保護、接口一致性以及網(wǎng)絡(luò)維護等問題是不能忽視的。

五、組網(wǎng)應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

5.1時間同步

PTN網(wǎng)絡(luò)中，目前均采用IEEE 1588v2實現(xiàn)時間同步。IEEE 1588v2定義了3種時鐘模式：普通時鐘OC（Ordinary Clock）、邊界時鐘BC（Boundary Clock）和透明時鐘TC（Transparent Clock）。OC通常是網(wǎng)絡(luò)始端或終端設(shè)備，該設(shè)備只有一個1588端口，該端口只能作為SLAVE（從端口）或MASTER（主端口）；BC是網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點時鐘設(shè)備，該設(shè)備有多個1588端口，其中一個端口可作為SLAVE，設(shè)備系統(tǒng)時鐘的頻率和時間同步于上一級設(shè)備，其他端口作為MASTER，可以實現(xiàn)逐級的時間傳遞；TC是網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點時鐘設(shè)備，可分為E2E TC（End to End TC）和P2P TC（Peer to Peer TC）兩種。

在PTN網(wǎng)絡(luò)中，IEEE 1588v2實現(xiàn)時間同步主要有兩種模式，即BC模式和TC模式。但根據(jù)測試情況和技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜度來看，目前更傾向于采用BC（Boundary Clock）模式。

5.2網(wǎng)絡(luò)保護

PTN網(wǎng)絡(luò)支持以下保護方式：

（1）PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的保護方式

PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的線性保護包括單向/雙向1+1路徑保護、雙向1︰1或1︰N （N >1）路徑保護、單向/雙向1+1 SNC/S保護和雙向1︰1 SNC/S保護。

PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的環(huán)網(wǎng)保護包括Wrapping和Steering兩種保護機制，目前基本采用Wrapping保護機制。

（2）分組傳送網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)的雙歸保護

PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保護和接入鏈路保護相配合，實現(xiàn)在接入鏈路或PTN接入節(jié)點失效情況下的端到端業(yè)務(wù)保護。

六、總結(jié)

OTN、PTN技術(shù)的日益成熟和進一步的發(fā)展，決定了OTN、PTN已經(jīng)成為新一代光傳送網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向，伴隨業(yè)務(wù)網(wǎng)、核心網(wǎng)IP化的發(fā)展需求，PTN技術(shù)解決了傳統(tǒng)光傳輸網(wǎng)的傳輸瓶頸問題，在未來的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中將擁有更加廣闊的發(fā)展空間。

參 考 文 獻

[1]韋樂平. 城域電信級以太網(wǎng)的特征與新發(fā)展[J]. 電信科學(xué)， 2007，23（2）：1-5.

[2]龔倩， 徐榮， 李允博， 等. 分組傳送網(wǎng)[M]. 北京：人民郵電出版社， 2008.

[3]李芳，張海懿. 分組傳送網(wǎng)（PTN）的生命力探討[J]. 通信世界，2008（37）

[4]李健， 顧畹儀， 張杰， 等. T-MPLS分組傳送技術(shù)[J]. 電信科學(xué)， 2007，23（1）：85-88.

[5]李允博， 徐榮. 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載技術(shù)應(yīng)用分析[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2007（8）：9-12.