《PTN教学资料》PPT课件.ppt

1,为什么要使用PTN,业务IP化和大颗粒化，导致城域网将由主要承载现有E1/STM-1(2M/155M速率)TDM业务逐渐转向承载FE/GE(10M/100M/1000M速率)IP业务。城域网技术需要由现有“以TDM电路交换为内核”向“以IP分组交换为内核”演进3G和全业务竞争，导致城域网不仅承载2G/3G语音和数据业务，还需承载集团客户和家庭业务。城域网需要扩大规模并考虑多业务统一承载对于基站和高价值集团客户等高价值业务和普通集团客户和家庭宽带等低价值业务，需要合理选择组网技术，增强对于大规模数据业务的控制和管理TD-SCDMA空口精确时钟和时间同步需求，导致城域网需要提供更高精度的同步信号传送能力。改造现有MSTP/SDH网络成本较高新建分组化城域网应考虑1588v2等同步功能,2,3G对城域网带来的挑战,TD回传网络的需求,业务IP化，以承载分组业务为主,TD回传网络的现状,OAM和保护等电信级能力,以承载TDM/ATM电路业务为主,TD回传网络的挑战,传输接口和内核IP化,平滑演进,城域网,接口速率和带宽需求加大,接口速率小、带宽需求小,大容量传输，提高带宽效率,对不同业务有不同QoS保证,对所有业务都保证高QoS,区分QoS传输,提供精确频率和时间同步,支持频率同步，不支持精确时间同步（目前传输都不提供）,精确频率和时间同步传输,2G和3G共传输,平滑演进,新技术？,SDH/MSTP,OAM和保护等电信级能力,2G和3G共传输,3,SDH/MSTP和PTN设备的交换方式,各种技术都具备完善的保护机制、组网灵活、网管能力强现网96%的设备支持MSTP功能，满足接口IP化，但内核仍为TDM为适应分组业务承载，需要推动MSTP向传送IP化技术演进,4,SDH/MSTP和PTN设备的架构,与MSTP相比PTN的优势业务IP化，网络设备以太网接口越来越普及业务量增加，统计复用提高带宽效率MSTP与PTN有明确的定位MSTP定位以TDM业务为主、分组业务为辅PTN在分组业务占主导时（约70）才体现优势,核心差别是交换方式和统计复用能力,5,优势继承MPLS的转发机制和多业务承载能力(PWE3)支持分组交换、QoS和统计复用能力（IP化）采用面向连接技术，提高业务端到端性能保证继承传送网的OAM和保护能力去除了IP的复杂的路由协议和面向非连接的特性，更适应城域网环网结构和汇聚型业务需求去除了SDH的TDM交换和同步,PTN的优势,6,最初，由ITU-T定义T-MPLS，后续由IETF/ITU-T JWT工作组负责标准制定，命名为MPLS-Transport Profile（MPLS-TP）一种面向连接的分组交换网络技术利用MPLS标签交换路径，省去MPLS信令和IP复杂功能支持多业务承载，独立于客户层和控制面，并可运行于各种物理层技术具有强大的传送能力（QoS、OAM和可靠性等）,PTN实现方式：MPLS-TP,MPLS-TP=MPLS-L3复杂性+OAM+保护,7,MPLS的特点,关键技术,PTN技术概述,9,主要内容,PTN技术概述PTN分层模型PTN设备功能保护OAMQoS同步,10,类似SDH的PTN（MPLS）分层模型,高阶通道层(HO-VC),低阶通道层(LO-VC),再生段层(RS),复用段层(MS),TMP通路层(LSP/Tunnel),TMC通道层(PW),物理媒介层(Fiber/Copper),TMS段层(以太网/SDH),为一个或多个客户业务提供更大的传送网通路提供传送网隧道的连接建立和监控提供对TMS段层的适配等效于MPLS的隧道层（Tunnel），而TunnelLSP唯一标识相同源宿的标签交换路径,为客户提供端到端的传送网业务将业务净荷适配封装，实现最贴近业务层的监控封装后映射到TMP通路层承载等效于MPLS的PWE3协议的伪线层（PW）,在物理媒介上，实现对比特流的传送，并具备对网络物理故障的监测和定位能力可以是光媒介或电媒介，例如光纤、铜缆甚至无线等,保证传送网通路上相邻节点间信息完整性传递的物理连接完成对固定传送网通路的承载和支撑连接的建立，并对链路的质量好坏进行监控例如以太网、SDH、OTH、波长通道等数据链路层,业务净荷TDM,业务净荷以太网、TDM、ATM,SDH,PTN,11,主要内容,PTN技术概述PTN分层模型PTN设备功能保护OAMQoS同步,12,PTN设备基本功能,传送平面：实现各种业务的传送处理功能，如封装、转发、流控、交换等，并实现保护和OAM开销处理管理平面：完成设备拓扑管理、配置管理、告警性能管理、安全管理控制平面：通过信令和路由协议实现业务的建立、保护恢复,MPLS-TP/T-MPLS,PWE3,IP、Ethernet、ATM、SANE1/T1、STM-N,Ethernet/SDH,传送平面,传送平面,控制平面,管理平面,控制平面,管理平面,13,OAM,分组交换矩阵,TDM CES,同步处理,设备管理监控,Ch STM-1,IMA/TDM E1,控制平面,ATM CES,EMS,保护,PTN,MSTP,Router,基站,CPE,ETH 通道,ETH通道,流量管理,PTN,Router,10GE/GE/FE,10GE/GE/FE,TDM EOS,ATM STM-1,ETH通道,ETH通道,ETH通道,UNI,NNI,PTN设备功能框图,传统业务预处理，如SDH映射、TDM业务的电路仿真等,故障定位性能监控,故障检测时间3.3ms310ms保护倒换时间50ms,报文处理标记交换,业务交换（热备）,流量调度基于业务流的QOS策略,拓扑管理配置管理告警性能管理安全管理,路由和信令保护恢复,1588v2时间同步同步以太,14,PTN（MPLS-TP）为实现类似SDH的面向连接的端到端OAM，去除了IP/MPLS众多无连接的特性,PTN（MPLS-TP）与IP/MPLS设备功能差异,15,主要内容,PTN技术原理PTN分层模型PTN设备功能保护OAMQoS同步,16,主要内容,PTN保护类型LMSP线性保护MPLS Tunnel APS保护PW APS 保护LAG链路聚合保护E1保护,17,PTN的保护倒换技术：线性保护,线性保护倒换：G.8131定义的路径保护主要包括无协议的11方式和基于协议的1：1/1：N方式，可以对端到端路径或者端到端路径上的每个区段（节点或链路）进行保护，其中11和1：1为独享保护，1：N为共享保护。采用11时工作路径和保护路径都承载业务并采用双发选收的模式采用1：1时在网络正常情况下仅工作路径承载业务，备用路径空闲（也可运行其他较低优先级的业务），在网络故障情况下，通过协议切换到备用路径承载业务（可抢占其他较低优先级的业务）TE FRR是基于协议的区段1：1方式，属于1：1线性保护的一种实现方式。一般对端到端路径上的每个区段分别做1：1线性保护。,18,线性1+1保护,工作原理,技术特点：采用MSTP的通道保护原理，双发选收；倒换时间最短；保护路径不能传送业务；LSP标签占用大、带宽利用率低；主用、备用 LSP应配置相同标签来减少标签数,19,线性1:1保护,工作原理,技术特点：采用SDH的通道保护原理，源宿节点两端桥接；倒换时间相对1+1长，小于50ms；保护路径可实现次要业务传送；LSP标签占用大、带宽利用率低；主用、备用 LSP应配置相同标签来减少标签数,20,APS保护,MPLS Tunnel APS保护PW APS 保护APS保护模式与线性保护执行过程类似，区别在于保护对象及协议执行方式不同。Tunnel通过OAM对单挑LSP进行连通性检测，发现主Tunnel故障，通过APS协议实现保护倒换过程。支持1+1保护，1:1保护PW APS保护不支持1+1保护，只有1:1保护,21,LAG保护,LAG链路聚合：将多个以太网接口聚合起来组成一个逻辑上的端口保护对象：GE/FE性能指标：秒级保护模式负载分担，业务均匀分布在LAG组内所有成员上传送，最多支持16个成员，对QOS无法保证，仅用于用户侧非负载分担，每个LAG组只能配两个成员形成1:1保护方式，可以保证用户QOS特性,22,E1保护,E1链路保护：ML-PPP保护保护对象：E1保护模式与LAG模式相仿，LAG用于保护以太网业务，ML-PPP用于保护E1业务多个E1链路聚合，当其中一个E1故障时，其他E1链路能分担该E1的工作。,23,主要内容,PTN技术原理PTN分层模型PTN设备功能保护OAMQoS同步,24,PTN的OAM功能,PTN的OAM机制可实现类似SDH丰富开销的能力，以满足电信级网络管理维护的要求。PTN的OAM主要功能特征：支持层次化OAM功能，提供了最多8层（07），并且每层支持独立的OAM功能，来应对不同的网络部署策略。一般分为TMC、TMP、TMS和接入链路层面提供与故障管理相关的OAM功能，实现了网络故障的自动检测、查验、故障定位和通知的功能在网络端口、节点或链路故障时，通过连续性检测，快速检测故障并触发保护在故障定位时，通过环回检测，准确定位到故障端口、节点或链路提供与性能监视相关的OAM功能，实现了网络性能的在线测量和性能上报功能在网络性能发生劣化时，通过对丢包率和时延等性能指标进行检测，实现对网络运行质量的监控，并触发保护提供告警和告警抑制相关的OAM功能告警机制可以保证在网络故障时产生告警，从而及时、有效关联到故障影响的业务网络底层故障会导致大量的上层故障，上游故障会导致大量的下游故障，AIS/FDI等告警抑制可以屏蔽无效告警提供用于日常维护的OAM功能，包括环回、锁定等操作，为操作人员在日常网络检查中提供了更为方便的维护操作手段。,25,OAM帧结构,OAM信息包含在特定的OAM帧，并以帧的形式进行传送。OAM帧：由OAM PDU 和外层的转发标记栈条目组成。转发标记栈条目内容同其它数据分组一样，用来保证OAM帧 在路径上的正确转发Lable：20bit，值为13表示OAM帧发送周期3种不同应用故障管理：缺省周期1s（1帧/秒）性能监控：缺省周期100ms（10帧/秒）保护倒换：缺省周期 3.33ms（300帧/秒）,26,OAM类型介绍-CC/CV,连续性检测和连通性验证：该功能工作在主动模式，源端MEP周期性发送该OAM报文，宿端MEP检测两维护端点间的连续性丢失（LOC）故障，以及误合并、误连等连通性故障。可用于故障管理、性能监控、保护倒换。检测相同MEG域内任意一对MEP间的信号连续性。CC-Continuity and Connectivity Check传送CC信息的帧是CV帧，其主要参数有：MEG ID本身MEP ID所有目标MEP ID发送周期：3.3ms/10ms/100ms/1s3倍发送周期内收不到CV帧，产生LOC告警（loss of continuity),27,OAM类型介绍-AIS、RDI,告警抑制：该功能用于服务层检测到故障后，在服务层MEP向客户层上插该OAM报文，并转发至客户层MEP，实现对客户层的告警进行压制，避免大量冗余告警。AIS：Alarm Indication Signal在服务层检测到故障时，通知客户层使用FDI帧传送发送周期1s在3倍的接收周期内未再收到AIS消息，清除AIS告警远端故障指示：该功能用于将MEP检测到故障这一信息通告给对端MEP。RDI：Remote Defect Indicator,28,OAM类型介绍-LB、Trace Route,环回检测：该功能工作在按需模式，源端MEP发送该请求OAM报文，宿端MIP或MEP接收该报文并返回相应应答OAM报文。用于验证MEP与MIP或对端MEP间的双向连通性，以检测节点间及节点内部故障，进行故障定位。LB：LoopBackMEP是环回请求分组的发起点，环回的执行点可以是MEP或者MIP用于验证MEP之间或者MEP和MIP之间的连接性在MEP之间进行双向的在线或非在线的诊断，测试带宽吞吐量、比特误码率等LBM和LBR踪迹监视：该功能工作在按需模式，源端MEP发送该请求OAM报文，所有MIP及MEP接收该报文并分别返回相应OAM报文。用于验证MEP与MIP及MEP间的双向连通性，以检测节点间及节点内部故障，进行故障定位。Trace Route,29,OAM类型介绍-LCK、CSF、TST,锁定指示：该功能用于为管理维护目的。中断业务后，源端MEP发送该OAM报文，将该信息通告宿端MEP，并上插客户层，进行告警压制，避免引起不必要的冗余告警。LCK：Lock用于通知对端MEP，本端MEP出于管理上的需要，已经将正常业务中断对端MEP可以判断业务中断是预知的，还是由于故障引起的客户信号故障：该功能用于在客户层自身不支持告警压制/故障通告机制时，发送该OAM报文，将客户层信号故障信息转发至对端MEP，实现客户层故障信息传递。CSF：Client Signal Fail 通告远端，本端出现入口客户信号失效TST：Test一个MEP向另一个MEP发送的测试请求信号单方向的在线或非在线的诊断测试,30,OAM类型介绍-LM、DM,LM：Frame Loss Measurement用于测量从一个MEP到另一个MEP的单向或双向丢失率采用CV帧来测试SD（性能劣化）DM：Packet Delay and Packet Delay Variation Measurement用于测量从一个MEP到另一个MEP的分组传送时延和时延变化单向：收发两端时钟同步，源端发送DM帧，宿端在收到DM帧时计算单向时延，使用DM帧测试双向：源端发送DM请求帧，宿端在收到DM时回送DM响应帧给源端，源端在收到响应的DM帧后计算双向时延，使用DMM和DMR,31,OAM类型介绍-APS、MCC、SCC、SSM,APS:Automatic Protection Switching由G.8131/G.8132 定义，发送APS帧MCC:Management Communication Channel发送MCC管理通道信息SCC:Signalling Communication Channel用于一个MEP向对等MEP发送控制平面信息SSM：Synchronisation Status Message由G.8261定义，发送SSM帧,32,主要内容,PTN技术原理PTN分层模型PTN设备功能保护OAMQoS同步,33,QoS,QoS（Quality of Service）是指网络的一种能力，即在跨越多种底层网络技术的网络上，为特定的业务提供其所需要的服务，获得可预期的服务水平。丢包率延迟抖动带宽,34,PTN的QoS机制,35,主要内容,PTN技术原理PTN分层模型PTN设备功能保护OAMQoS同步,36,37,无线网络的同步需求,GSM/WCDMA采用异步基站技术，此时只需要做频率同步，精度要求0.05ppm（或者50ppb）TD-SCDMA/CDMA2000采用同步基站技术，除了频率同步外，还需做时钟相位同步（等效于时间同步），目前主要采用基站GPS解决,38,GPS实现时间和频率同步的缺陷,加大天馈施工难度和成本GPS天线对安装站址环境有特殊要求，如120的净空要求馈线距离超过110米需增加中继放大器GPS天线馈线较粗增加设备不稳定因素每台基站都须安装GPS接收机模块，增加基站成本目前GPS时钟模块已成为基站损耗率较高的主要模块战争等特殊情况下对TD-SCDMA整网运行带来安全隐患,TD-SCDMA系统高精度时间同步需求，导致严重依赖GPS，为建设和运维带来一定困难,39,同步以太技术：解决频率同步问题,采用类SDH的时钟同步方案，通过物理层串行比特流提取时钟，实现网络时钟（频率）同步源站点通过以太物理层的Bit流携带从BITs或其它源获得的高精度时钟信息，接收节点可以从以太物理层中恢复出数据和时钟信息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以太信号以 8B/10B 的长度编码，它的好处是不会出现连续的1 或者0(不超过8位).这个有利于提高时钟恢复的精度时钟的质量等级信息可以通过专门的SSM帧进行传送PTN的同步以太时钟具有高稳定度，精度达到15ppb，相关标准为G.8261,40,IEEE 1588v2同步技术：解决时间同步问题,IEEE 1588全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”IEEE 1588定义了一个在测量和控制网络中，与网络交流、本地计算和分配对象有关的精确同步时钟的协议（PTP:Precision Time Protocol）IEEE 1588 v2(PTP)协议：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。,41,组网模型和应用场景,汇聚节点,SR,BRAS,AbisSTM-N/GE,IubSTM-N/GE,GE/10GE,GE/10GE,接入层,汇聚层,家庭,集团,IubATM/IMA,IubETH/IP,AbisTDM,FE/GE,FE/GE,AbisETH/IP,GE,10GE,接入节点,核心节点,