面向业务传送技术的演进.ppt
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1、分组传送网原理与技术,北京阿法迪信息技术研究中心http:/,面向业务传送技术的演进,基于T-MPLS的分组传送,基于以太网技术体系的分组传送,1,2,4,分组传送网原理与技术,基于MPLS-TP的分组传送,3,面向业务传送技术的演进,1.6 PTN技术分类,网络发展的驱动力,互联网和宽带接入的发展带动了数据业务的爆炸式增长业务类型的多样化可运营增值业务的需求数据业务的突发性业务颗粒向大容量变化业务需要的开通及时性业务传输的高可靠性要求,信息网络的新趋势,数据主导突发性,非对称性,灵活性,无处不在(泛在)无线传感网,家庭网,网格,RFID,体系复杂人-机、人-人、机-机间互动,网络融合与重叠,
2、异构互连,多终端,高带宽,边缘自组织,5,6,业务的智能化业务的智能化主要体现在网络业务提供的灵活性、终端的智能化,例如除输入密码外,还可以通过语音、指纹来识别用户身份。业务的多媒体化信息由语音、图像、数据等多种媒体构成,信息的表达能力和信息传递的深度都比以往有很大的提高,基本上可以实现多媒体业务在无线、有线网之间的无缝传输。业务的个性化用户可以在终端、网络能力的范围内,设计自己的业务,这是实现个性化的首要前提;网络运营商为用户提供虚拟归属环境即VHE能力,使用户在拜访网络时可以享受到与归属网络一致的服务,保证个性化业务的全网一致性;网络运营商为了领先竞争对手留住客户,需要强大的业务开发能力,
3、不断开发新的业务;业务提供者也可以相对于网络运营者独立地开发业务。业务的人性化业务的人性化就是要满足人的基本需要。人在移动中处理信息的能力比较有限,信息的有效传输和表达尤其重要,带宽并不是越宽越好,要用最少的码元传输量使用户获取最多、最有用的信息;要考虑用户在安全性、可靠性方面的需求,达到固定网的水平。,当前业务特点,IP网,GPRS/CDMA/3G,会议电视,2.5G POS,GE,语音、数据、图象、视频、多媒体,10G POS/LAN/WAN,业务的全IP化,IP技术的发展,IP技术的应用迅速扩大,远远超出了互联网领域,逐步渗透到了网络的各个层面。IP网络规模、设备能力、可靠性和扩展性发展
4、迅速。电信业务正在逐步IP化,而IP网络也在逐步电信化。组网层次减少,扁平化趋势明显。IP技术正在以实用化的方式强化其在电信网络技术的主导地位,All IP转型对传送网的挑战,Backbone,面向All IP业务的传送网,Metro,对传送网的需求业务宽带化大流量业务的调度和传递流量突发性动态带宽调整接口种类减少简化承载网,提高承载效率网络智能化业务感知能力网络安全性电信级的OAM和可靠性利润最大化降低CAPEX/OPEX,骨干网,宽带与融合 未来网络发展趋势,网络的融合,在传送层,一个统一的基于IP/MPLS的核心传送网将最可能成为多业务融合的承载网络,可以承载所有的移动和固定通信业务,包
5、括语音、数据和视频业务等。,在网络边缘,一个基于分组的多业务传送平台则可能融合多种业务的接入和传送功能。下一代网络中的传送网将融合现有的光传送网和IP/MPLS网络的特点,实现对分组业务的高性能传送。,融合正在成为通信行业的主旋律,包括技术的融合、设备的融合、网络的融合和业务的融合,以及通信企业的融合。,当今运营商面临的机遇与挑战,战略转型是出路,收入增长降低成本,融合的世界,快速发展的因特网,多样的业务,商业模型,投资市场,全球化,网络运营商,更丰富的光纤路由、更完善的网络结构、更充足的传送带宽,业务配置更加灵活便捷、业务传递更加高效可靠。,面向业务传送技术的演进,1.6 PTN技术分类,传
6、统的数据业务是基于电路型网络传送的。也就是IP over SDH/WDM方案。,14,传统的光互联网,IP/ATM/SDHIP/PPP/HDLC/SDHIP/FR/SDHIP/LAPS/SDHIP/SDL/SDH,15,IP over SDH,IP,SDH,LAPS,SDH,PPP/HDLC,SDH,?,Motivations for a new scheme:-light-weight/low-cost-high-speed-rationalize functions-include QoS mechanisms-?,TCP,Applications,PPP over SDH(RFC1619
7、),LAPS(X.ipos),Possible IP over SDH?,Application,Transport,IP,BER/OH func/MaintOctet timingBit timingMedia,Error det/correctionFramingAsyncSync.(bit/byte),QoS,SDH,ATM,SDH,FR,Network Layer,16,PPP协议提供多协议封装和差错控制及链路初始化控制等功能HDLC帧格式负责同步传输链路上的PPP封装的IP数据帧的定界,IP/PPP/HDLC/SDH,PPP协议(即IETF FRC1661:The Point-to-
8、Point Protocol和RFC2153:PPP vendor Extension)是一个简单的OSI第二层网络协议。其标头只有两个字节,没有地址信息,只是按点到点顺序,面向无连接。PPP协议可将IP数据包切成PPP帧(符合RFC1662:PPP in HDLC-Link Faming)以满足映射到SDHSonet帧结构(符合RFC1619:PP over SDH)上的要求。PPP是个协议簇,它有三个主要组成部分:(1)提供在串行链路上封装数据报文的方法:以HDLC协议为基础来封装数据报。(2)链路控制协议LCP(Link Control Protocol):这是PPP中一个用于建立一条链
9、路的子协议。(3)网络控制协议NCP(Network Control Protocols)簇:该子协议簇能为多种网络层协议(如IP,IPX,AppleTalk,OSI等)建立和配置逻辑连接。,PPP 点到点协议介绍,18,IP/PPP/HDLC/SDH,HDLC帧按ITUT G.707建议以字节对齐方式映射进SDH的高阶或低价容器。在映射之前可以扰码或不扰码,如扰码则采用(X431)扰码器。在虚容器(VC4和VC3)的通道开销POH中设置了一个C2字节(称为信号标签字节),用以指示所载的信息类型,对于一般的HDLC帧,C200010110(即16H),对于PPP/HDLC,则C2为110011
10、11(即16进制CF)。在低阶虚容器VC12中也有类似的字节V5,但ITUT目前尚未规范其如何对应PPP/HDLC信息。,19,PPP的优缺点,PPP方式的优点是成熟已大量使用互操作性:可支持多种网络协议高效的组帧技术:除需插入LCP和NCP控制帧外,仅在HDLC帧中增加一个协议字段(两字节),开销少链路质量监视报告功能:以快速和用户可定义的方式提供一种检测专用线路故障的功能缺点:因为它当初不是完全针对IP而设计的,因此有些功能在纯IP协议环境下没有起作用。,20,IP/LAPS/SDH,LAPS(用于SDH的链路接入协议)也是HDLC格式中的一种。通过LAPS建立的也是面向字节同步的点对点链
11、路。与IP/FR/SDH类似,LAPS利用HDLC帧中的地址字段来传送业务接入点识别符(SAPI),通过置SAPI为不同值来实现对信息字段中分组的协议识别(例如SAPI“00000100”为IPV4业务,“00001100”为IPV6业务,“11111111”为全站地址,除011111110与01111101外,其余值还可用作其它SAPI地址),从而可省去PPP/HDLC中特设的12个字节的协议指示字段。为了保证SDH信号有足够的定时信息,即避免在SDH信号流中有过长的连“O”或连“1”,LAPS帧在映射进SDH之前,使用(X431)的自同步扰码。为了指示映射进SDH高阶虚容器VC4内的信息为
12、LAPS,C2设为“00011000”(即18H),对于低阶虚容器V5,在ITU中已有提议用“101”指示装载了LAPS信息。,21,简化的数据链路协议(SDL),在IPPPPHDLCSDH中,使用的基于HDLC的帧定界协议存在一些问题,主要表现在:用户使用HDLC帧时,网管需要对每一个输入、输出字节都进行监视。当用户数据字节的编码与标志字节相同时,网管需要进行填充、去填充操作。为此,Lucent提出了简化数据链路协议SDL。SDL用户对同步或异步传送的可变长的IP数据包进行高速定界,可适用于OC-48STM-16以上速率的IP over SDH。,22,IP/SDL/SDH,SDL(简化的数
13、据链路协议)用于取代PPP/HDLC SDL工作原理:类似于ATM信元,仅长度是可变的。SDL方式特点:简单,比HDLC容易应用于高速链路,有可能提供链路层的QOS和复用,长度指示 QOS指示 CRC校验 用户数据字段,MSTP技术-技术特征,(1)继承了SDH技术的诸多优点(2)支持多种协议(3)支持WDM扩展(4)提供集成的数字交叉连接交换(5)支持动态带宽分配(6)链路的高效建立能力(7)提供综合网络管理功能(8)支持多种以太网业务类型(9)是一种城于网建设技术可以应用到骨干层、汇聚层和接入层,MSTP技术演进四个阶段,第一阶段的MSTP技术,第一阶段的MSTP是在原有SDH设备基础上,
14、增加了以太网和ATM接口。采用PPP封装协议,实现了以太网业务的点到点透明传输功能,具有较好的用户带宽保证和安全隔离效果。解决了数据业务在SDH中传输问题,但数据带宽共享能力差,不能灵活调整带宽,带宽利用率低。由于采用了PPP协议,多厂商设备互通性差,不支持以太网汇聚功能,端口利用率低。机理是将以太帧直接映射到SDH的容器中。由于SDH的不同容器的净荷装载单元大小是固定的。无论是10/100M Base-T还是GE(千兆以太网)都很难理想的装载到SDH的容器中。而且作为端到端的透传机制,也无法实现流量控制、以太业务QoS、不同以太业务流的统计复用等功能,所以商用价值小。,第二阶段的MSTP的主
15、要特点是采用了VC虚级连、LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme)和GFP(Generic Framing Procedure)等技术,实现了以太网二层交换和ATM交换功能。GFP提高了数据封装的效率,便于实现不同厂家社别的互通。VC虚级连更好地解决了与传统SDH网的互连问题,同时提高了带宽的利用率。LCAS大大提高了以太网业务传送的可靠性和带宽调整的灵活性。以太网二层交换可以支持以太网业务的带宽共享,实现汇聚型以太网业务。LCAS配合MAC层的流量控制功能,在网络正常状态下,人工增减虚容器组中的成员个数,不会使网络造成IP业务丢包;借助SDH本身所具有的保护
16、倒换能力,系统也能在50ms内实现保护倒换,利用LCAS动态带宽调整机制和流量控制仅会造成少量丢包,不会影响业务正常进行,这是以太网络所不具备的。这个阶段的MSTP设备目前在网络中的应用最为广泛。,第二阶段的MSTP,第三阶段的MSTP技术,第三阶段的MSTP引入了RPR和MPLS处理功能。RPR支持空间复用和统计复用以及带宽公平算法,提高了带宽利用率,实现了对数据业务50ms的保护,能够提供不同服务等级的业务。MPLS可以提供端到端的业务管理、保护恢复和QoS能力;提供基于MPLS的业务和用户隔离,扩展VLAN范围;通过与RPR结合,提供多环组网能力;提供EVPL和VPLS等新的业务类型。这
17、一类型的MSTP设备还处于试验和试点应用阶段。,第三阶段的MSTP技术RPR的引入和MPLS的引入,RPR技术的引入,在带宽管理方面,它采用带宽动态分配和统计复用原则,每个节点维护通过自身的数据负载量,并把相应数据发送给环上相临节点,这样其他节点根据这些信息就可以获得在源节点上有多少可利用带宽。MPLS是一种结合三层路由、二层交换的数据传送技术,基于标签交换分组的机制,把路由选择和数据转发分开,由标签来规定一个分组通过网络的路径实现了由面向无连接的IP业务到面向连接的标签交换的转变。其技术特点主要体现在以下几个部分:流量工程、负载均衡、故障恢复、路径优先级等。,第四阶段的MSTP技术,第四阶段
18、的MSTP将在新的硬件平台上,引入ASON控制平面,实现由静态网络向智能网络的演进。采用ASON技术,可以实现网络拓扑自动发现、带宽动态申请和释放,支持网状网组网结构;通过MSTP与ASON技术的结合,提供信的业务类型,如BoD和OVPN等。由于ASON技术还不成熟,因此这个阶段的MSTP设备还处于研究中。,面向业务传送技术的演进,1.6 PTN技术分类,运营商对分组传送网的需求,高扩展性:能够满足网络长期发展的需求。成本优势:只有成本上的优势才可以实现广泛的部署。透明性:可以透明传送各种业务信号。安全性:包括网络本身的安全性和对用户数据的安全保障。高可靠性:满足传送网设备99.999%的可用
19、率,具有快速保护和恢复机制。QOS保障:具有可预测和可控的网络与业务性能。多业务支持能力:支持对多业务的承载,从而降低网络整体成本。易于维护和管理:减少人工现场操作的需求,降低对维护和管理人员的要求。互通性好:便于实现多厂商和多运营商的互联互通。继承性:需要能够与现有SDH传送网进行有机的结合,并能够提供对TDM业务的有效传送。,30,31,通信网络进入ALLIP时代,业务种类不断丰富,业务流量不断增加。由此带来的带宽需求的迅猛增长为运营商带来了巨大的传送成本压力。以TDM为基础的传统传送网络传送效率较低而难以适应这一趋势,基于IP over WDM的网络组织架构无法构筑一个面向数据业务的、可
20、靠的、具有端到端动态业务调度功能的传送网络。传统的IP网络也无法满足IP承载网的传送需求和提供电信级业务的要求。,传送网络的发展趋势,2001-2010,2010-,1997-2001,MSTP出现,使得传送网由电路传送/交换向分组传送/交换的演进方向上前进了一步。然而,MSTP的分组处理或IP化程度不够“彻底”,其IP化主要体现在用户接口(即表层分组化),内核却仍然是电路交换(即内核电路化)。这就使得MSTP在承载IP分组业务时效率较低,并且无法适应以大量数据业务为主的3G和全业务时代的发展。,面向IP化的传送网新技术,智能控制的引入丰富了光网络内涵,通信网络正在进入新的时代,业务种类不断丰
21、富,业务流量不断增加。带宽需求的迅猛增长为运营商带来了巨大的传送成本压力。新型业务不断涌现,不但有WLAN、3G、WiMAX等无线业务,还有HDTV、TriplePlay、VOD、以太网商业用户和存储类业务等,这些业务都是天然的IP业务。不断增长的数据业务需求进一步驱动传送网技术与数通技术的融合,要求新的融合的传送网络能够继承类似SDH的电信级特征和IP网络的优势,例如快速保护倒换、可管理性、易用性、高效带宽统计复用、多业务接口、网络可扩展性、可测量的端到端QoS以及低成本以TDM为基础的传统传送网络由于具有较低的传送效率而难以适应这一趋势,同时现有的多协议标签交换(MPLS)、以太网技术也不
22、能很好地满足传送的需求。,35,从传统传送网到分组传送网(1),因此,传送网的IP化转型已成为共识。IP化的传送网,即分组传送网(PTN)成为业内关注的焦点,有时也称为电信级的分组传送网。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。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
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