基于PTN技術的光傳輸組網模式探討

薛中偉

【摘要】 隨著綜合業務的IP化已成為發展趨勢，大量信息數據和實時視頻業務數據占據大部分傳輸帶寬，業務流向流量的不確定性，將導致IP化業務的帶寬突發性、高峰均值比等問題，PTN技術在傳送網IP化發展中解決了帶寬高效利用、QoS、高網絡安全性、高精度時鐘傳送等應用難點，本文從實現分組傳送的傳輸網技術角度出發，討論PTN組網方案，并對其技術進展及應用進行探討與分析。

【關鍵詞】 光傳送網 PTN 聯合組網 管理維護

一、前言

近年來，通信網絡環境日趨復雜，大數據量測量信息和視頻流媒體信息的應用比例大幅增加，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化業務為主的數據業務已經成為通信網絡的主流業務，全網業務的IP化將成為發展趨勢，分組傳送網（PTN）技術的應用將成為未來通信傳輸網絡IP化演進主要發展方向。PTN技術的出現在一定程度上顛覆了傳統光傳輸產品的許多特性，其保留了MSTP的易管理、維護性和多種業務保護能力，同時對傳統的交叉核心部分進行了全面的改造，實現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、統計復用和差異化服務能力，PTN的核心技術決定了其在承載IP類業務具備天然的優勢。[1]

二、PTN技術分析

PTN是分組傳送網（Packet Transport Network）的簡稱，是基于分組交換的、面向連接的多業務統一傳送技術。PTN可分為以太網增強技術和傳輸技術結合MPLS兩大類，PBB技術是將用戶的以太網數據幀再封裝一個運營商的以太網幀頭，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，將客戶信號映射進MPLS幀并利用MPLS機制（例如標簽交換、標簽堆棧）進行轉發。因此在增加傳送層基本功能的同時，也實現了二層信息的完全隔離，解決網絡安全性問題。[2]

PTN設備是針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計，以分組業務為核心并支持多業務傳輸，在保證各優先級業務的CIR（Committed Information Rate）的前提下，對空閑帶寬按照優先級和EIR（Excess Information Rate）進行合理的分配，既能滿足高優先級業務的性能要求，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，無法有效支持突發業務的根本缺陷。[3]

PTN支持多種基于分組交換業務的雙向點對點連接通道，具有適合各種粗細顆粒業務、端到端的組網能力；繼承了SDH技術的操作、管理和維護機制，具有點對點連接的完整OAM，支持傳送網所具有的保護恢復機制、錯誤檢測和通道監控能力；網管系統可以控制連接信道的建立和設置，實現了業務QoS，靈活提供SLA等優點。所以說它是一種更加適合IP業務傳送的技術。[4]

三、組網策略

分組化是光傳送網發展的必然方向，在考慮實際應用需求時，需要注意PTN+OTN聯合組網的策略，使其發揮最大的優勢。從承載業務能力應用考慮，OTN具有光電聯合調度的大容量組網技術，擅長解決IP業務的超長距離、超大帶寬傳輸問題，為大量的2.5 Gbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s等大顆粒業務提供傳輸通道，主要定位于網絡中的骨干/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務傳送，多應用于網絡的匯聚/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、對較小顆粒業務較難處理，PTN采用由標簽交換生成的彈性分組管道LSP，在帶寬分配方面體現較為 “柔性”，可通過精細的QoS劃分和調度，使高質量業務帶寬需求優先得到滿足。因此說，PTN+OTN聯合組網在某種意義上已經做到了優勢互補。另外，從網絡建設投入考慮，不僅降低了因核心節點與接入節點之間的設備重復建設造成的經濟浪費，也避免了在PTN獨立組網模式中，因某節點業務容量升級而引起的環路上所有節點設備必須升級的情況，極大的節省了網絡投資。[5]

四、組網模式探討

在組網過程中，有時會考慮到與原有設備兼容、業務承載和重要節點用戶需求等一些因素。根據不同需求PTN承載網的組網模式大致可分為混合組網模式、獨立組網模式和PTN+OTN聯合組網模式三種組網模式。

4.1獨立組網模式

為解決某些IP自動化基站和重要通信節點的數據業務帶寬增長的需求，可選擇由匯聚接入層到核心骨干層都是由PTN設備組成的獨立組網模式，這種組網模式匯聚層和接入層成環速率均為GE/10GE以上，能最大限度地利用光纖資源，滿足大量數據業務的高效承載，但網絡投資也比較大。

4.2混合組網模式

混合組網模式是從節約資源的角度考慮的，前提是在現有的SDH傳輸網資源可利用的基礎之上，即原有設備支持升級的情況下，完成原有SDH設備板卡的升級，與其它SDH設備的形成混合組網，實現和現有SDH網絡長期共存運行。

4.3 PTN+OTN聯合組網模式

從節省網絡投資和IP業務接入、匯聚及靈活調度能力的角度考慮，通常采用PTN+OTN聯合組網模式。OTN是以波分復用技術為基礎的光層組織網絡的傳送網，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務的最優技術。PTN指的是一種光傳送網絡架構和具體技術，其技術本質是一種基于分組的路由架構，能夠提供多業務技術支持，但不擅長對大量的大顆粒業務傳送。OTN、PTN實質上是兩種完全不同的技術，而使兩種不同的技術聯合起來實現新的技術應用，設計者往往是利用了OTN、PTN各自技術優勢特點和二者相輔相成的特性，當然二者聯合應用并不是簡單的技術疊加，在采用OTN+PTN聯合組網模式時，設備互通性、精確時間同步、業務保護、接口一致性以及網絡維護等問題是不能忽視的。

五、組網應用中應注意的問題

5.1時間同步

PTN網絡中，目前均采用IEEE 1588v2實現時間同步。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通常是網絡始端或終端設備，該設備只有一個1588端口，該端口只能作為SLAVE（從端口）或MASTER（主端口）；BC是網絡中間節點時鐘設備，該設備有多個1588端口，其中一個端口可作為SLAVE，設備系統時鐘的頻率和時間同步于上一級設備，其他端口作為MASTER，可以實現逐級的時間傳遞；TC是網絡中間節點時鐘設備，可分為E2E TC（End to End TC）和P2P TC（Peer to Peer TC）兩種。

在PTN網絡中，IEEE 1588v2實現時間同步主要有兩種模式，即BC模式和TC模式。但根據測試情況和技術實現復雜度來看，目前更傾向于采用BC（Boundary Clock）模式。

5.2網絡保護

PTN網絡支持以下保護方式：

（1）PTN網絡內的保護方式

PTN網絡內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網絡內的環網保護包括Wrapping和Steering兩種保護機制，目前基本采用Wrapping保護機制。

（2）分組傳送網與其他網絡的雙歸保護

PTN網絡內保護和接入鏈路保護相配合，實現在接入鏈路或PTN接入節點失效情況下的端到端業務保護。

六、總結

OTN、PTN技術的日益成熟和進一步的發展，決定了OTN、PTN已經成為新一代光傳送網技術的發展方向，伴隨業務網、核心網IP化的發展需求，PTN技術解決了傳統光傳輸網的傳輸瓶頸問題，在未來的通信網絡應用中將擁有更加廣闊的發展空間。

參 考 文 獻

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

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

[3]李芳，張海懿. 分組傳送網（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[J]. 電信科學， 2007，23（1）：85-88.

[5]李允博， 徐榮. 數據業務承載技術應用分析[J].電信網技術，2007（8）：9-12.