分组传送网PTN技术及应用.ppt

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1、分组传送网PTN技术及应用,1,四川通信设计公司,程小芳,2,PTN的背景,PTN技术的标准进展,PTN关键技术介绍,PTN组网模式介绍,移动业务和网络正在向ALL IP转型,Presence,MSC,GSN,HLR,CSCF,O&M,Packet Transport Network,PoC,IM,Conference,Gaming,UMTS/HSPA/LTE,GPRS/EDGE,CDMA/UMB,WiMAX,PTN的背景产生,3G移动业务对承载网络的带宽提出了挑战,2002-2003,64-144 Kbps,2003-2004,2005-2006,2006-2007,2008-2009,20

2、09-2012,64-384 Kbps,384 K-5 Mbps,3-20 Mbps,10-50 Mbps,20-100 Mbps,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:384 Kbps下行:384 Kbps,3G+HSDPA(R5),上行:384 Kbps下行:14.4 Mbps,3G+HSxPA(R6/R7),上行:5.76 Mbps下行:14.4 Mbps,3G+E-HSPA(R8?),上行:12.5 Mbps下行:25 Mbps,LTE,上行:50 Mbps下行:100 Mbps,高质量的移动体验,PTN的背景产生,多场景

3、接入是移动承载的发展趋势,HSPA/LTE,WiMAX,L2 VPN,Microwave,PTN,2G/3G,Eth/IP,xDSL,L3 VPN,Lease Line,BSC,RNC,SGSN,GGSN,PTN的背景产生,高ARPU值移动业务需要高质量网络保证,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,总结：业务发展对承载网络的需求和挑战,MobileChallenge,PTN的背景产生,现有承载技术难以满足未来大带宽IP化基站的承载需求,IP Core,PE,PE,P,P,xPON,Residential,PC,Phone,Mobile Terminal,

4、BSC,RNC,BRAS,MSCG,SPOP,IP Metro,IP Access,GE/FE,DSLAM,Business,？,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,9,PTN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

5、力,统一的业务承载,PTNPacket Transport Network,SDHTransportExperience,Packet Technology,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）=Packet Technology+SDH Operatio 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

6、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,10,PTN的背景,PTN关键技术介绍,PTN组网模式介绍,PTN技术的标准进展,11,PTN技术的标准进展PTN技术现状,一类是从IP/MPLS发展来的T-MPLS/MPLS-TP技术。该技术抛弃了基于IP地址的逐跳转发，增强了MPLS面向连接的标签转发能力（不采用倒数第二跳标签弹出PHP、LSP聚合、等价多路径ECMP等），从而具有确定的端到端传送路径，增强了网络保护、OAM和QOS能力。,PTN有两类实现技术，即T-MPLS/M

7、PLS-TP和PBB/PBB-TE,另一类是从以太网逐步发展而来的PBB+PBB-TE技术。PBB解决了运营商和客户之间的安全隔离并提高了网络扩展性，PBB-TE增加了流量工程（TE）从而增强了QOS能力。PBB-TE目前主要支持点到点的传送，多点业务支持需要借助PBB和PLSB技术。,1、由于T-MPLS/MPLS-TP天然具有和核心网IP/MPLS互通的技术优势等，目前T-MPLS/MPLS-TP已成为PTN的主流实现技术。2、国内外现有七个设备商发布了基于T-MPLS/MPLS-TP技术的PTN设备。从2008年7月至今，7个设备商先后都参加了中国移动组织的城域传送网IP化的实验室阶段测

8、试。3、标志着PTN技术进入基本成熟阶段，达到了较为可观的产业规模。4、可以说：MPLS-TP的国际标准的稳定将直接影响着PTN何时能从“新技术引入”发展到“大规模应用”阶段。,12,PTN技术的标准进展-MPLS-TP标准进展,MPLS的演进T-MPLS/MPLS-TP,2005,2008,2009,2010,2007,2000,2008年2月ITU-T和IETF成立联合工作组（JWT），来共同完成讨论T-MPLS和MPLS标准的融合问题。12月在融合工作上达成一致，即：1）由ITU-T提供分组传送需求，IETF负责开发协议，2）当协议稳定后，ITU-T更新已有T-MPLS标准（包括更名为M

9、PLS-TP）或开发新的标准，在此之前，ITU-T停止与T-MPLS相关的工作，已有的T-MPLS标准不变，叫法也不变。,IETE组织推出了MPLS协议,ITUT于2005年5月开始开发 T-MPLS技术标准,2007年底发布和制定了TMPLS：框架 G.8110.1 网络接口 G.8112 设备功能 G.8121 线性保护 G.8131环网保护 G.8132OAM G.8114标准,2008年2月，ITUT和IETF成立JWT（联合工作组）；2008年4月18日，推荐T-MPLS和MPLS技术进行融合，IETF扩展现有MPLS技术为MPLS-TP(MPLS Transport Profile

10、）以增强其对ITU-T传需求的支持,2009年3月，IETF：MPLS-TP标准取得了较大进展，多篇草案基本稳定，在5月25至29日ITU-T在法国组织审阅了最新草案，并提出修改意见。,2009年6月，开始了PTN设备规范G.PTNeq的开发工作。计划10年完成MPLS等框架；11年完成保护及OAM开发,13,PTN技术的标准进展PTN的应用前景展望,前景展望,基于MPLSTP技术的PTN应用定位是满足城域汇聚、接入层的IP化转型需求。重点承载3G无线基站回传和企事业以太网专线/专网业务。实现IP/MPLS核心网互通。,相信基于MPLS-TP技术的PTN可以较好的满足3G无线基站回传、高品质数

11、据业务及企事业专线/专网等电信级业务承载需求，实现城域传送网从传统TDM机制向分组化的演进。特别是受我国运营商3G RAN IP化市场需求的推进，PTN产业链将走向成熟，设备性价比不断提高，逐渐达到与现有MSTP相当的价格水平，在我国运营商的城域传送网中进入“大规模应用”阶段。,PTN的应用定位,MPLS-TP的应用前景,为满足城域网业务转型和网络融合的趋势，需要采用灵活、高效和低成本的分组传送平台来实现多业务统一承载。,14,PTN的背景,PTN组网模式介绍,PTN技术的标准进展,PTN关键技术介绍,PTN的特征：适合分组业务的传送,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

12、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,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SDH RSOH,MSOH,POH等 必须有远端错误回馈机制，类似SDH RDI,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

13、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,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OP

14、EX，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:3G IP RAN 承载，时钟同步以及时间同步 部分SAN业务 Timing Over Packet，IEEE1588，G.8261 同步以太网,PTN关键技术介绍PTN的基本属性,PTN分组传送网类似SDH网络,PTN关键技术介绍PTN的基本属性,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-1,IMA/ATM E1/STM-1,FE/GE/10GE,Sync Soluti

15、on,Service Agnostic Switch Platform,PTN关键技术介绍PTN设备原型,20,PTN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。,面向连接的分组技术,面向连接的分组网络，网络管理习惯

16、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：LSP 11/1：1保护,PTN关键技术介绍MPLS-TP分层传送模型,PTN关键技术介绍MPLS-TP业务封装格式,MAC DA,MAC SA,C-tag(optional),Data,PW Label,Tunnel Label 1,Ethernet Header 1,MAC DA,MAC SA,C-tag(optional),Data,PW Label,Tunnel Label 2,Ethernet Header 2

17、,MAC DA,MAC SA,C-tag(optional),Data,MAC DA,MAC SA,C-tag(optional),Data,Provider Network,MAC DA n,MAC SA n,0 x8847,Ethernet Header n,以太网业务封装格式,PTN关键技术介绍MPLS-TP业务封装格式,TDM业务封装格式,PTN,PTN,Tunnel 1,Tunnel 2,Tunnel 3,user 1,PE,PTN,PTN,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SDH VC的刚性管道消耗更少的资源（如队列），更低的成本以及

18、简化操作,user 2,user n,Internet,VoIP,Video,Mobile,CE,user 3,端到端 QoS设计,PTN关键技术介绍QoS技术,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=1 6 Mb/sCIR=6 Mb/s,User VLANCIR=PIR=16Mb/s,Voice(COS=EF),CIR=512 kb/sPIR=16 Mb/s,CIR=2Mb/sPIR=2Mb/s,Video/BTV(COS=AF4),Data(COS=BE),GEPOSSDHOTN,层

19、次化QoS的应用实例,PTN关键技术介绍QoS技术,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 Diff Serv EXP,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Class Tunnel。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，

20、保证在传送网域内按照既定的QoS策略转发数据包。,PTN关键技术介绍QoS技术,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,IEEE 802.3ah,接入 Link OAM,接入 Link OAM,ITU Y.1731 OAM,Connectivity Layer OAM,IEEE 802.1ag/ITU Y.1731,业务 Layer OAM（UNI to UNI）,ITU Y.1730 OAM,LSP,类似SDH的OAM

21、&PM,PW,什么才是类似SDH？必须是类似SDH的端到端必须是类似SDH RSOH,MSOH,POH等多层的必须有远端反馈机制，类似SDH的RDI等,PTN关键技术介绍类似SDH的OAM&PS,基于硬件实现的以太网OAM,3.3ms 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。,SDH OAM 基于硬件实现周期为 125s。软件实现的以太网OAM报文插送的时间间隔最快10msPTN OAM 引擎是硬件实现，可实现3.3ms OAM协议报文插

22、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,端到端保护倒换,工作通道,保护通道,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,PTN关键技术介绍仿真技术（PWE3）,PWE3-Pseudo Wire Emulation Edge to Edge（伪线仿真技术），PTN网络中的仿真技术主要采用IETF PWE3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

23、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。,PWE3 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/VC

24、I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）,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,IEEE 1588V2,OK,各种空中接口对时钟的要求,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,

25、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.,PTN关键技术介绍同步技术,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(Timing Over Packet),同步以太网/IEEE 1588V2,1、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；

26、2、IEEE 1588V2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,1588v2优缺点分析,PTN关键技术介绍同步技术,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,PTN关键技术介绍网管,37,PTN的背景,PTN技术的标准进展,PTN关键技术介绍,PTN组网模式及应用介绍,混合组网模式,BSC,RNC,MSTP,MSTP,Node B,MSTP,PTN/GE,MSTP,大

27、客户,大客户,大客户,依托原有的MSTP网络，从有业务需求的接入点发起，由SDH和PTN混合组环逐步向全PTN组网演进。,适合于基站IP化和全业务启动初期,PTN组网模式介绍模式一,根据PTN的部署情况可以分为四个不同的阶段向全PTN网络演进。,混合组网模式,MSTP,阶段1：接入层PTN和SDH设备混合组网；汇聚层为MSTP环。,PTN组网模式介绍模式一,SDH环,SDH环,MSTP,阶段2：接入层PTN和SDH设备单独组环；汇聚层为MSTP环。,SDH环,GE环,MSTP,阶段3：接入层PTN和SDH设备单独组环；汇聚层PTN和SDH设备单独组环。,SDH环,阶段4：全网PTN环,GE环,

28、GE环,10GE环,10GE环,初期，为解决接入层零星的IP业务接入需求。接入层引入PTN设备与既有的SDH设备组网SDH环,随着业务持续推进，在业务发达区域构建PTN GE环。,IP业务爆发期，接入层大量采用PTN 组环，该阶段汇聚层部分节点采用PTN组网,在网络发展远期，全网实现ALL IP化后，汇聚层和接入层形成全PTN网络,总的来说，混合组网模式有利于MSTP网络向全PTN网络的平滑演进，允许不同阶段、不同设备、不同类型环路的共存，投资分步进行，风险较小。但该模式PTN设备必须兼顾SDH功能，导致网络面向IP业务的传送能力被限制、弱化无法发挥PTN内核IP化的优势，而且还涉及到后期大量

29、业务割接等问题，该场景不建设采用,核心节点,汇聚层,接入层,大客户,IP化基站,RNC,RNC,RNC,MSTP,MSTP,MSTP,PTN,PTN,PTN,大客户,BSC,BSC,BSC,CMNET,IP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2G MSTP网络相似。,PTN组网模式介绍模式二,R

30、NC,RNC,RNC,RNC,RNC,RNC,IP over WDM OTN,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,PTN,PTN,PTN,PTN,联合组网模式,汇聚层以下采用PTN组网，核心层则充分利用IP OVER WDM/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IP OVER WDM/OTN资源的区域。,PTN组网模式介绍-模式三,混合组网模式 适合于现网资源缺乏，无法涉足其间且建PTN，或都因为投资所限必须分步实施P

31、TN建设的区域。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IP OVER WDM/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IP OVER WDM/OTN资源的区域。,PTN组网模式介绍-总结,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PTN 3900 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

32、。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,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：,核心层三个机房，每个核心机房两台PTN 3900 设备，核心机房内的RNC双归到两台PTN3900上。核心层6台PTN3900组成

33、双平面10GE环，同一机房内的两台PTN3900之间有10GE接口连接。PTN3900与RNC这间使用GE接口连接，PTN3900与RNC之间使用MC-LAG进行保护。,PTN承载3G业务网络层次,类似于SDH网络中的全程通道保护方式，自基站侧PTN设备发起，经接入环、汇聚环以及核心层通道，至核心层落地设备，全程建立两条LSP路由，同时保证主、备LSP路由在各经过的环路及OTN通路上全程不同。在与RNC对接的核心节点上，启用MC-LAG，RNC双归只同一局点两台PTN上。实现跨设备的保护。,基站业务实现方式,PTN组网模式介绍-案例介绍,OLT接入的业务通过PTN汇聚层传送到IP城域网骨干BA

34、S/SR。PTN承载宽带接入业务网络层次结构，如下图所示：,PTN承载宽带业务网络层次,PTN组网模式介绍-案例介绍,汇聚层与BAS/SR之间通过10GE接口连接，汇聚层与核心层通过GE接口连接，每个汇聚层核心节点与核心层每台PTN3900之间都有一条GE链路连接。汇聚环上每一个PTN3900节点都接入一个OLT，与OLT之间通过3个GE接口相连。,普通上网/重要集团业务,类型一,类型二,类型一：OLT上行业务（普通上网或宽带专线业务）通过PTN设备就近接入，经接入环、汇聚环到达某汇聚层落地点，如果该节点设置了城域数据网接入路由器，该业务直接进行数据城域网,类型二：点到点的专线业务（比如金融、政企等点到点业务接入需求），同一个PTN网内的点到点集团业务，业务经接入层上传到相应的汇聚点，再通过汇聚层PTN进行调度，但由于汇聚环都是相互独立的，不同汇聚环的业务通信需上行至OTN进行调度。,PTN组网模式介绍-案例介绍,谢谢！,