PTN技術進展及組網保護策略

杜 赟，呂建新

(1.光纖通信技術和網絡國家重點實驗室，湖北 武漢 430074;2.烽火通信科技股份有限公司，湖北 武漢 430074)

1 PTN簡介

分組傳送網(Packet Transport Network，PTN)，是一種面向分組業務的傳送網絡，其定位于城域網匯聚接入層，不僅能承載電信級以太網(CE)業務，而且還兼顧了傳統的TDM、ATM業務，可以理解為分組化的多業務傳送平臺(MSTP)。PTN是以分組交換為核心并可承載多種業務，不僅保留了傳送網豐富的運行維護管理(OAM)功能和可靠的網絡生存性，還引入了分組特性，支持統計復用功能，提供面向分組業務的QoS機制，以及更加靈活的多業務接入。PTN主要應用在3G無線回傳、企事業專線/專網、IPTV等高質量業務承載領域。

PTN通過標簽交換機制實現面向連接的快速轉發;通過PWE3技術實現各類非分組業務的端到端仿真;通過DiffServ模型實現端到端的QoS控制;通過CIR和PIR實現統計復用;通過同步以太網、IEEE 1588v2等技術提供精確的頻率和時間同步;提供設備保護、線性復用段保護、MPLS Tunnel APS、SNC、PW LAG等豐富的保護方式和電信級的 OAM 能力［1］。

2 PTN實現方式

目前有兩類技術在面向連接、可擴展性和可管理等特性上可成為PTN的候選技術，如圖1所示［2］。一類是基于以太網面向連接的運營級以太網傳輸技術(Provider Backbone Transport，PBT)，PBT 技術源自IEEE 802.1ah 定義的運營商骨干網橋接PBB(Provider Backbone Bridge)，即MAC－in－MAC技術。PBB解決了運營商和客戶之間的安全隔離并提高網絡的擴展性，可實現快速保護倒換、OAM、QoS、流量工程等運營級傳送網絡功能。另一類是從IP/MPLS面向連接發展而來的包傳輸技術T－MPLS/MPLS－TP技術，不需要基于IP地址轉發來支持OAM或數據報文，增強了MPLS面向連接的標簽轉發能力，增強了網絡保護、OAM和QoS能力。

圖1 不同PTN技術的演進示意圖

2.1 T－MPLS/MPLS－TP 技術

T－MPLS技術最早由ITU－T提出，2007年底發布和制定了 T－MPLS 框架G.8110.1、T－MPLS 網絡接口G.8112、T－MPLS 設備功能 G.8121、T－MPLS 線性保護G.8131和環網保護G.8132等系列標準協議。2008年，ITU－T和IETF成立聯合工作組(JWT)共同推進T－MPLS和MPLS的技術融合，并由ITEF擴展現有的MPLS技術為MPLS－TP，以增強對ITU－T傳送需求的支持。今后由ITEF和ITU－T的JWT共同開發MPLS－TP標準，并保證T－MPLS 和 MPLS－TP 標準的一致性［3］。

2.2 PBT 技術

PBT標準由IEEE 802.1Qay任務組開發，是在IEEE 802.1ah定義的PBB技術上發展而來，其核心是對PBB技術進行改進，通過網絡管理和控制，使CE中的業務具有連接性，以便實現保護倒換、OAM、QoS、流量工程等功能。

2.3 T－MPLS/MPLS－TP 和 PBT 技術的比較

T－MPLS與MPLS的關系可以用一個公式表示:T－MPLS=MPLS+OAM－IP。T－MPLS去除了 MPLS無連接特性，增加了類似于SDH的OAM和保護功能;在以太網發展方面，PBT=Eth+Eth+OAM。PBB/PBT去除了以太網的無連接特性，利用MAC－in－MAC技術擴展性，利用MAC－in－MAC技術隔離用戶信息，提升了網絡的擴展性，增強了以太網的OAM和保護功能。PTN的兩種實現技術比較如下表1所示［4］。

表1 T－MPLS/MPLS－TP和PBT的比較

總之，T－MPLS/MPLS－TP和PBT技術結合了MPLS和以太網的優點，都提供類似SDH的性能和可靠性，提供標準的面向連接業務，這兩種技術都能滿足運營商面向連接、可控制、可管理的以太網傳送要求，運營商可根據自己的網絡構架做出選擇。

3 PTN組網和保護

3.1 PTN設備定位

在IP化的網絡中，PTN設備主要定位于城域網的匯聚接入層，主要用于解決未來IP RAN的基站無線回傳，它能承載全業務運營中的大量的以太網、IP專線等業務，同時兼顧傳統的2G業務、TDM E1等業務。

烽火公司提供從骨干匯聚節點到接入節點的全系列PTN產品CiTRANS 600系列，控制平面通過GMPLS協議族實現網絡的智能化管理，網管平面有完善的子網級網管OTNM2100和網元級網管OTNM2000。CiTRANS 600系列PTN產品為分組傳送而設計，其主要特征有:組網調度能力靈活、多業務傳送能力、全面的電信級安全保障、電信級的OAM能力、具備端到端業務開通管理能力，環網保護、QoS保障和OAM測試中表現最優，得到運營商的一致肯定。同時，還可提供電信級以太網多業務分組平臺CESP產品。

烽火PTN產品網絡應用定位，如圖2所示［5］。

圖2 烽火公司PTN產品定位

3.2 PTN組網策略

在現有網絡的基礎上，城域網PTN設備的引入大體上可分為PTN與SDH/MSTP獨立組網、PTN與SDH/MSTP混合組網以及PTN與OTN聯合組網3種模式［6］。

1)PTN與SDH/MSTP獨立組網模式

這是一種從接入層到核心層全采用PTN設備，與現有的MSTP網絡長期共存、單獨規劃和共同維護模式。該網絡結構非常的明確，易于管理和維護，但投資相對過大，一般使用于核心節點較少的小型城域網。

2)PTN與SDH/MSTP混合組網模式

該模式是在現有MSTP網絡的基礎上，從業務的接入節點開始逐步由SDH/MSTP混合組網向全PTN組網演進的一種方式。混合組網的方式有利于SDH/MSTP網絡向全PTN網絡的平滑演進，允許不同設備在某個階段的共存。在混合組網模式中，初期PTN設備必須兼顧SDH的功能。混合組網模式如圖3所示。

圖3 PTN混合組網模式

3)PTN與OTN聯合組網模式

混合組網方式既是在匯聚層以下采用PTN組網，核心及骨干網則利用IP over WDM/OTN進行PTN業務的傳送，將業務送至對應的核心機房。聯合組網模式如圖4所示。

圖4 PTN聯合組網模式

3.3 PTN 保護方式

在保護方式上，PTN可提供基于端到端的MPLS TUNNEL保護方式，類似于SDH網絡的保護方式。其中包括線性保護倒換和環網保護倒換。線性保護倒換方式又分為1+1和1∶1保護，并且支持單向或雙向、返回型或非返回型的線性保護;環網保護支持Steering和Wrapping機制。除此之外，分組傳送網還支持子網連接保護(SNCP保護)和PW LAG保護方式，下面簡單介紹SNCP和PW LAG的保護方式。

1)SNC/S保護方式(見圖5)

圖5 SNC/S保護

節點B，C，D，E組成一個SNC子網，路徑B→C→E為子網的主用路徑，B→D→E為備用路徑，節點A到F和G之間分別有業務往來。正常情況時，A到F和G的業務分別通過SNC子網的主用路徑上下話，即通路A→B→C→E→F和A→B→C→E→G;當子網的主用路徑出現故障(包括鏈路故障和節點失效)，業務路徑即倒向SNC子網的備用路徑上進行業務收發，即路徑A→B→D→E→F和A→B→D→E→G，從而實現對業務的保護。同時保護倒換時間也滿足小于50 ms的要求。

2)PW LAG保護方式(見圖6)

圖6 PW LAG保護

在節點F建兩條VPWS業務，主用業務PW1(節點F和A之間的業務)，備用業務PW2(節點F和B之間的業務)，兩條業務都進行LSP1∶1保護。PW1正常匹配基站業務，PW2不匹配任何業務，因此不往LSP2_W發業務，但可以接收經LSP2_W傳送來的業務，從而實現單發雙收。倒換時，只需將節點F的業務送至LSP1_W，LSP1_P，LSP2_W或LSP2_P中任何一個即可，接收方向不動作。

正常工作時，基站上話業務從F經LSP1_W路徑由A送到RNC，RNC下話業務分別從兩條路徑(LSP1_W和LSP2_W)送至F，F雙收后給基站;當F接收到LSP1_W LOC或LSP2_W LOC告警時，如果備用LSP正常，觸發LSP 1∶1保護倒換動作，倒發至LSP1_P或LSP2_P。當F接收到PW1 LOC或PW1 CSF告警時，如果PW2正常，觸發PW1∶1保護倒換，倒發至PW2/LSP2_W或PW2/LSP2_P。

LSP倒換的優先級高于PW倒換，當同時收到LSP1_W LOC和PW1 LOC時，先進行LSP倒換，再進行PW倒換。

4 小結

雖然PTN融合了傳送網和分組網的多種優點，但是任何新技術都不是一蹴而就的，PTN的引入和應用會受到PTN技術、標準的制定、城域網的業務發展狀況等因素的影響，所以在規劃PTN時，要綜合考慮各方面的因素，并遵循平滑演進的原則，逐步推進PTN的應用和IP化傳送網的發展，以組建更高效、更靈活、更可靠的傳送網絡。

［1］吳曉峰.PTN 組網與部署［J］.電信技術，2009(6):27－29.

［2］徐榮，任磊，鄧春勝.分組傳送技術與測試［M］.北京:人民郵電出版社，2009.

［3］NIVEN－JEKINS B，BRUNGARD D，BETTS M，et al.MPLS－TP requirements［R］.draft－jenkins－mpls－tp－requirements－01.［S.l.］:Nokia Siemens Networks，2009.

［4］張海燕.PTN 標準的最新進展［J］.郵電設計技術，2010(3):16－18.

［5］黃峰，白鐵軍，李芳，等.基于分組的傳送網技術研究［R］.北京:中國通信標準化協會，2009.

［6］朱丹.PTN技術應用及烽火PTN解決方案［R］.武漢:烽火通信科技股份有限公司，2009.