PTN学习总结分析

PTN学习总结中国移动通信集团江西有限公司萍乡分公司Page2SoftwareVendorWidgetBizModelInternetSoftwareVendorAdvertisementTerminalVender网络基础设施应用基础设施TD-SCDMA终端软件平台终端基础设施WidgetFetionMusicplatformMediaplatformmSpaces/OMSServer…Advertisement集团用户家庭用户PON/PTNIPoverOTN/WDMTD-LTEEDGE移动网络干线和城域核心接入和汇聚CP/SP个人用户3目录WhyPTN？WhatisPTN？Conclusion移动网络向LTE演进和2G、3G并存现状趋势:

运营压力:移动网络正逐渐由2G演进到3G和LTE

2G/3G将在很长的一段时间内并存2G网络带宽在扩展3G网络在加大部署4G网络指日可待TDMATMIPGSM,R99,R4,R5,R6…LTE2G&3G并存million3,5002,5001,500500GlobalMobileSubs.ForecastSource：Informa2009Q1forecastreport移动发展对承载网络的需求和挑战MobileChallenge业务类型IP化，接入IP化基于分组的交换和传送高效的网络和解决方案挑战1:ALLIP的业务和网络更大和更高效的带宽提供高速上行接口LTE-Ready挑战2:移动宽带需要更大网络带宽业务的QoS保障，网络的OAM电信级的时钟/时间同步方案E2E的网络管理、维护方案Challenge4:高质量业务保证兼容传统的TDM/ATM业务专线、家客方案的集成Challenge3:多场景接入能力面对移动业务的发展趋势带来的挑战，移动承载网络需要满足IP化、移动宽带化、高质量业务保证、多业务接入的需求，并提供性价比最优的解决方案现有承载技术难以满足业务发展需要传统的承载网络主要有以下3种方式：

MSTP/SDH：电路交换核心，承载IP业务效率低，带宽独占，调度灵活度差交换机：缺乏OAM故障检测机制，QoS能力不足，网络管理手段严重缺乏，多业务承载和同步传送能力差路由器：投资效率低，网络保护能力偏弱，组大网能力弱，网络管理手段严重缺乏，同步传送能力差，语音业务承载能力弱，部分功能相对于RAN是多余的。对传送网维护人员技能要求高CorePEPEPPxPONNodeBResidentialPCPhoneMobileTerminalBSCRNCBRASMSCGSPOPIPMetroIPAccessGE/FEDSLAMBusiness？BTSWhynotRouter?IPMetroRouter是具备很强的多业务承载能力网络操作维护体验:缺乏基于硬件的OAM监控手段,仍然大多通过软件轮询方式，无法确保快速的故障检测以保证在50ms内完成网络保护，尤其是当大量的业务同时发生故障时设备和网络的管理体验:缺乏端到端的业务配置，一键式业务操作手段，无法和现有的传送网络如WDM、SDH、Microwave统一管理，增加了管理维护的成本.

缺少全面的同步传送解决方案，尤其在做为移动承载时是必须的.具有少量的设备级、网络级保护措施，但是在应用中还是显得非常缺乏。在所有备选的解决方案里是对投资要求最高的，但大多的功能在城域网中是用不到的。比方说，转发表项上，路由器要识别每个终端用户地址，所以一般业务路由器有百万级转发表，这对于IPRAN承载网是多余的。Router方案缺乏良好的网络操作、管理、维护体验，同时无法提供移动承载所必需的同步传送能力,等…贵！不习惯WhynotLanswitch?缺乏适合的网络保护方案,网络越大,保护倒换的时间越长，满足不了电信级的保护倒换要求基于包交换，转发的包长短不一，造成高优先级短包受长包影响，造成抖动Lanswitch缺乏有效的QoS保障机制,

没有专用的流量控制模块缺乏有效和方便的网络管理、操作、维护手段，从这一角度来看,难以成为一个健壮的通信网络.难以在其网络中部署多业务的统一承载,尤其是移动业务,IPTV业务等具有高质量网络需求的业务...总结：Lanswitch在网络保护、QoS、OAM、网络管理等方面都存在非常明显的缺陷，不是建设电信级IP城域网可推广应用技术。COREAccessIPBackboneSRSRQoS保障能力不足多业务承载能力满足不了需求缺乏有效和方便的网络管理、操作、维护手段WhynotSDH/MSTP？VC1VC2VC3SDHVC

Tun1Tun2Tun3FlexibleTunnel

FreeBandwidthRNCSPOP…3G/HSxPALTE/Wimax3G/HSxPALTE/WimaxRNCRNC3G/HSxPALTE/WimaxCBDResidentialDownTownFiberApplicationModelTrafficModel

主要承载基站业务，也可兼顾少量宽带业务，具备电信承载网的设备级和网络级保护，端到端的网络管理和维护，具备良好的OAM机制，操作维护简便有效，但是不是面向未来的技术:，网络很难扩展到ALLIP，MSTP虽然在IP化前进了一步，但不够彻底，IP化体现在用户接口，内核仍然是电路交换；导致传送分组业务时效率低SDH/MSTP还不能对以太业务提供足够的QoS能力，实现以太业务的公平性接入SDH/MSTP不具备动态的路由发现功能，路径采用静态机制，不利于分组业务的调度和扩展分组承载真正需要的是PTN技术Packet：分组内核，多业务处理，层次化QOS能力Transport：类SDH的保护机制：快速、丰富，从业务接入到网络侧以及设备级的完整保护方案；类SDH的丰富OAM维护手段；综合的接入能力、完整的时钟同步方案Network：业务端到端，管理端到端需求归纳PTN实现高效分组内核增强交换架构（1:1主备，信元交换）多业务承载TDM/ATM/Eth业务PWE3仿真端到端管理端到端业务点击提供，端到端整个承载网络统一管理综合接入方式综合接入xDSL双绞线、微波、铜缆、光纤等全面的同步方案TDM时钟、外时钟、SyncEth、1588V2、TOP、ACR、NTR等QoS能力5级H-QoS高可靠保护方案50ms内的网络内业务保护（LMSP/tunnelAPS）;网络级保护（LAG/TPS）设备级保护等OAM能力EthernetOAM，MPLSOAM,ATMOAM等Page1111MPLS头LSP,LDP,流量工程PWE3,BFD/FRR增强取消IP增加双向LSP增加OAM和保护简化和增强IPheaderIPPayloadIPEncapsulationPHYMPLSheaderIPpayloadIPheaderEncapsulationPHYMPLS(opt)EncapsulationT-MPLSMPLSheaderpayloadEncapsulationPHY(opt)EncapsulationMPLS-TP=MPLS-L3复杂性+OAM+保护PTN实现方式：MPLS-TP/T-MPLS技术12目录WhyPTN？WhatisPTN？ConclusionPage13T-MPLS/MPLS-TP标准组织活动演进IP/MPLST-MPLS2005200620072008200602:Cisco/Juniper加入G.8110.1标准表决的讨论200606：IETF专家介入T-MPLS标准制订200709：Q12/15采纳Option1200711：IETF_T-MPLSDesignTeam成立JWT200710:Q.9/15和Q.11/15采纳Q.12/15建议200704：G.8113/G.8114未被通过MPLS-TP200802：ITU-T成立了T-MPLSAd-HocIUT-T和IETF成立了JWT200801:Q5/13采纳SG15的决定;OAM标准没有通过;G.8113变更为Y.Sup4.G.8114AAP被关闭了。CiscoJuniper…A-LHuaweiTellabsFujitsuZTEEricsson

2005年5月，Alcatel,Huawei,Tellabs,Fujitsu和Lucent发起T-MPLS标准的制定，随后，ZTE和Ericsson在2006年6月加入。Page14IP/MPLST-MPLS20082009200811:IETF73rd,4MPLS-TP草稿变为WG草稿2009Q2：IETFWGLC(普遍需求/构架)200910：ITU-TSG15批准200807:IETF72nd,1st阶段MPLS-TP草稿(v00)发布200804:MPLS-TP

回顾MPLS-TP200903：IETF74th,更多MPLS-TP草稿200905：ITU-TQ9,10,12,14/15也加入到标准制定中,修订现存的T-MPLS草案200812:ITU-TSG15全体成员,回顾MPLS-TPWG草稿T-MPLS/MPLS-TP标准组织活动演进(续)Page15用市场推动标准工作MPLS-TP/T-MPLS标准的演进ITU-T已经开始了对2007年的TMPLSG.8110.1,G.8112,G.8121,G.8131,G.8132G.8151以及2008年的G.mplstp-oam标准的重新审核工作，以实现和MPLS-TP的融合.ITU-T已经于2009年6月开始了PTN设备规范G.ptneq的开发工作。ITU-T和IETF明确双方都不能阻止对方标准的发布。IETFMPLS-TPDraft的editor应该重视ITU-T通过联络声明发送的意见。框架标准路标(2010年中）保护及OAM工具路标(2011年）PTN设备功能Page16封装保护OAMQoS同步MPLS-TP的封装Page17项目含义描述与作用PA前同步码7个字节，1和0交互使用，使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备SFD帧起始标志符一个字节0xAB，它标识着以太网帧的开始FCS帧校验序列4个字节，采用32位CRC循环冗余校验对从"目标MAC地址"字段到"数据"字段的数据进行校验DA目的地址6个字节，目标站点的物理地址SA源地址6个字节，发送帧的站点的物理地址PAD填充位用以填充当数据段的数据不足64字节时Type以太网帧类型2个字节，被各个公司分配来用于建立系统以及用于遵循国际标准的软件（如X.25）。Label标签值字段20比特，用于转发的指针（0到15是保留的），从16开始可配EXPEXPerimental3比特，保留，用于试验，现在通常用做CoS（ClassofService）SStack1比特，栈底标识。MPLS支持标签的分层结构，即多重标签，S值为1时表明为最底层标签TTL生存周期8比特，和IP分组中的TTL意义相同PTN设备功能Page18封装保护OAMQoS同步MPLS-TP的保护倒换技术：线性保护Page19线性保护倒换：G.8131定义的路径保护主要包括无协议的1＋1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1＋1和1：1为独享保护，1：N为共享保护。采用1＋1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）TEFRR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。MPLS-TP的保护倒换技术：环网保护Page20环网保护倒换：G.8132定义的环网保护环网保护是基于协议的区段共享方式。一般对环网上的每个区段分别做保护，不同区段的备用路径可以共享。在网络正常情况下，端到端路径经过的各个区段的备用路径空闲（也可运行其他较低优先级的业务）；在某个区段故障时，有两种实现方式，一种是wrapping（环回）方式，故障区段的相邻节点通过协议切换到该区段的备用路径，另一种是steering方式（转向），源宿节点通过协议切换到备用路径。由于环网保护为共享方式，在资源利用率方面比1＋1和1：1线性保护更有优势，因此在各种保护方式成熟情况下，应优选环网保护（例如，现网MSTP以复用段共享环网保护为主）。环网保护的跨环问题可考虑与其他保护方式结合Page21MPLS-TP的保护总结T-MPLS的主要特性之一就是其完善的生存性技术。T-MPLS网络生存性是保障T-MPLS网络性能的一个重要方面，主要包括基于传送平面的保护倒换和基于控制平面的恢复。

基于传送平面的保护倒换主要有：线性保护倒换（G.8131）、共享保护环（G.8132）；线性保护倒换机制包括路径保护和子网连接保护。(G.8032)ERPS以太网环网保护

基于控制平面的恢复是指故障发生后，在控制平面的协调下，为业务重新计算工作路径，或者预计算保护路径。目前为止，在T-MPLS的生存性方面只有线性保护倒换被标准化，T-MPLS共享环保护已有草案，现正在审核中。PTN设备功能Page22封装保护OAMQoS同步Page23SDH-like的层次化OAM架构高阶通道层(HO-VC)低阶通道层(LO-VC)再生段层(RS)复用段层(MS)Tunnel层TMPPW层TMC物理层(Fiber/Copper)数据链路层(Ethernet)TMS提供传送通道或Tunnel管道的连接建立和监控，并提供对上一层数据链路段层或ETH层的适配多低阶业务映射到一个高阶或多个PW映射到一个Tunnel对客户业务净荷进行适配封装，实现最贴近业务层的监控封装后映射到上一通道层或Tunnel层进行承载在物理媒介上，实现对Bit流传送，可以是光媒介/电媒介……，同时具备对网络物理故障的监测和定位能力在物理层和所建立连接的中间层面，完成对固定传送通道VC或弹性管道Tunnel的承载和支撑连接的建立，并对链路的质量好坏进行监控E1/E3/E4业务净荷TDM/ATM/Ethernet业务净荷SDHPTNPTNOAM具备像SDH一样的分层架构的管理维护能力分层监控，实现快速故障检测和故障定位多个层次的保护共存，可靠性高，发生故障时合理启动相应层级的保护机制Page24OAM实现方案,SDH-LikePTN具备类似SDH网络的操作、管理、维护能力,什么是SDH-Like:分层架构，如SDH的RSOH、MSOH、POH，等等..端到端的OAM理念，如SDH的端到端OAM监控反馈机制，如SDH的RDI机制等基于硬件的OAM，如SDH的OAM由硬件检测和处理……IEEE802.3ahEFMITUY.1731OAMConnectivityLayerOAMIEEE802.1ag/ITUY.1731ServiceLayerOAM（UNItoUNI）ITUY.1730/ITUY.1711OAMLSPPWEFMPTNSRPTNPTNNodeBBTSRNCMSCGPage25SDH-like基于硬件OAM的网络体验OAMEngine保护倒换主要由OAM检测和保护倒换两个动作完成，倒换速度的主要决定因素是OAM检测，PTN固定3.3ms的OAM协议报文插送和监控，3个协议报文周期完成故障检测，可确保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技术,OAM基于硬件实现,监控周期固定为

125μs路由交换技术，OAM基于软件实现，如以太网OAM报文插送的时间一般为秒级，最快不超过几十msPTNOAM仿照电信级能力更强的SDH设计，OAM引擎由硬件ASIC实现，可实现固定3.3msOAM协议报文监控SDH-Like基于硬件实现的OAM引擎优点：Page26分组传送网OAM标准分组传送网网络层次涉及物理层、分组传送段层、分组传送隧道层、分组传送伪线层，各层都有相应的OAM功能。OAM功能准循的标准：T-MPLS为ITU-TG.8114，PBT为ITU-TY.1731、IEEE802.1agPTN设备功能Page27封装保护OAMQoS同步Page28ＩＰ网络的Qos技术发展MPLS－ＴＥDiff-ServBestEffortIPQostechnologyInt-ServE-LSP&L-LSP最早的IP网络是不提供任何QoS保证的将数据流划分为不同的类型，实行不同的转发处理.通过RSVP信令进行带宽预留.MSTP与Diff-Serv的结合,疏导网络流量，解决流量的拥塞和不平衡，但在实际部署时有Ｎ问题，不宜大规模适用Page29PTN的QoS处理（层次化QOS）业务3业务2业务1TMP/TMCCIRPIR业务安全同一板卡的多类业务可分别独立成逻辑子网子网之间相当于完全物理隔离，广播包仅限子网内，伪造包也不可能跨子网QoS业务1、……、业务N可按端口、VID、或者MAC地址来划分每类业务可分别设置QoS以64K/1M为步长，设置CIR（保证带宽）、PIR（峰值带宽）每类业务还可设置CoS（服务等级）制定CIR以外业务服务优先等级出口可实现SP（严格优先级）、WFQ（加权平均）等队列调度PTN设备功能Page30封装保护OAMQoS同步Page31RAN对同步的需求无线制式时钟频率精度要求时钟相位同步（时间同步）要求GSM0.05ppmNAWCDMAFDD0.05ppmNATD-SCDMA0.05ppm±1.5usCDMA20000.05ppm3usLTE0.05ppm倾向于采用时间同步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Page32IEEE1588v2同步技术：解决时间同步问题GPS/北斗接收机LTENodeBPTN(SyncEth)(1PPS+ToD)(1PPS+ToD)LTENodeB(1PPS+ToD)LTENodeB(1PPS+ToD)(IEEE1588v2)(IEEE1588v2)(IEEE1588v2)PTN(SyncEth)IEEE1588v2-Synch同步以太网+IEEE1588v2的解决方案，全网PTN设备端到端支持同步以太网基于IEEE1588v2的时间同步传送1588v2Master时钟的自动保护支持1pps+ToD的输入和输出，以及IEEE1588v2输出支持传统的2Mbps/2MHz的频率同步传送GPS/北斗接收机(1PPS+ToD)<800ns<1.5us33目录WhyPTN？WhatisPTN？Conclusion对比PTN设备VS交换机&路由器六大特点FE/GE基于报文的转发交换机设备架构FE/GE基于信元的转发路由器设备架构报文切片与重组报文切片与重组流量调度转发引擎FE/GEFE/GE流量调度转发引擎FE/GEFE/GE转发表项转发表项PTN设备架构报文切片与重组报文切片与重组流量调度转发引擎FE/GEFE/GE流量调度多业务仿真IMAATM转发表项电信级保护系统级同步方案一：转发的包长长短不一，会造成高优先级短包（如时钟报文）受长包影响，造成抖动报文编辑报文编辑FE/GEFE/GE二：针对于管道化传送，优化了转发表项电信级业务监控管理三：新增了硬件实现的电信级业务监控，可以10ms检测到业务中断四：新增了硬件实现的电信级业务保护倒换，上千条业务同时倒换满足50ms要求五：新增了系统级同步方案，包含TOP、同步以太，1588V2TDM基于信元的转发六：新增了多业务仿真处理，实现移动多业务管道化传送基于信元的转发一：基于信元的交换，交换粒度是短包等长的，可