分组传送（精选八篇）
分组传送 篇1
当前移动本地网主要是指采用MSTP (基于SDH的多业务传送平台) 技术组建, 用于承载基站语音业务, 及小颗粒的数据集团业务的移动传输支撑网络。随着3G网络迅猛发展, 各类集团、WLAN (无线局域网络) 、小区等数据业务等大颗粒业务需求越来越多, 对新一代的城域传输网提出了更高的需求:一方面各类业务需求量越来越大、种类越来越多, 另一方面不同业务的需求和价值是不同的, 如语音、数据QoS (服务质量) 要求不一致等, 导致传统网络经常面临设备端口资源紧张, 弹性管道性能不足等现象, 这就需要传送网有相当强的IP化和分组能力, PTN (packet transport network, 分组传送网) 技术应运而生。
PTN是基于分组的路由构架, 融合了传输网的可靠性与数据网的灵活性, 主要提供GE (千兆以太网) 、FE (快速以太网) 接口, 也可以提供2M或者STM-N接口, 不过其2M和STM-N已经不再是MSTP设备的帧结构形式, 而是IP包的形式。PTN目前有两大类, 一类是由MSTP演变的T-MPLS (传送多协议标记交换) , 另一类是由数据设备演变的PBB-TE (provider backbone bridge-traffic engineering) 。PTN技术有着优越的技术优势:首先是其基于分组内核, 具备多业务处理、层次化QoS的能力;同时还具备类似SDH的保护机制和OAM维护手段, 具备端到端的业务配置及管理能力;拥有丰富的综合接入能力等。
2 移动本地PTN组网原则及策略
移动本地网PTN建设思路是采取分层建设、分层管理的方式, 其组网方式应便于维护管理, 并与现有的维护体制接轨, 减少投资, 便于扩容。
2.1 整体建设原则
移动本地网原则上采用PTN技术组网, 按照全程全网的原则整体规划, 分步实施, 兼顾GSM基站及重要集团客户等全业务接入需求, 与现有的MSTP网络共存, 统筹建设。
2.2 网络规划原则
采用扁平化的组网结构, 统筹规划核心层、汇聚层、接入层。
2.2.1 核心层组网原则
1) 核心层一般采用传统WDM (波分复用) /OTN (光传送网) /光纤+PTN设备组网。其中WDM网络主要承载核心层GE及GE以上大颗粒电路, GE以下颗粒的IP电路通过核心层PTN承载。
2) 核心层应采用大容量或中容量设备, NNI (网络侧接口) 接口速率不小于10 Gb/s, 采用环形结构或网状网结构, 并以GE光接口与核心网对接, 负责各种业务IP电路的调度。
2.2.2 汇聚层PTN组网原则
1) 汇聚层PTN负责一定区域内各种业务的汇聚和疏导, 应具有较大的业务汇聚能力及多业务传送能力。汇聚层一般采用中容量PTN设备, NNI接口速率不小于10 Gb/s。
2) 汇聚层PTN应采用环形结构, 环路节点数量宜为3~6个;
3) PTN收敛的TDM (时分复用) 电路应在汇聚层以STM-1方式与SDH汇聚层网络对接。
2.2.3 接入层PTN组网原则
1) PTN接入层以环形结构为主, 末端接入可采用链形或星形结构。
2) 接入层一般组建GE环路, 环路节点数一般为4~6个节点;密集城区业务量较大的区域可组建10GE环路, 环路节点数一般为6~8个节点。
3) 针对早期原有采用MSTP接入的TD基站, 可以结合PTN整体规划, 逐步替换为PTN设备承载。
2.2.4 混合组网思路
原则上, 混合组网主要以接入层为主。方式一:新建PTN接入环网, 下挂在传统MSTP汇聚节点下面;方式二:新建MSTP环网, 下挂在PTN汇聚节点下面;方式三:接入层MSTP与PTN设备直接组网;方式四:传统的MSTP环网与新建的PTN环网在汇聚层互通, 以达到传统MSTP网络与新建PTN网络的互通。
根据当前移动本地网组网现状及维护式, 采用方式四来实现传统本地传输网与新建PTN的互通, 是近阶段本地网发展过渡比较适合的建设模式。
2.3 PTN设备端口及业务配置要求
面向TD基站接入点 (包括宏站和室内分布系统) 主要分为以下两大类:纯TD基站和2G/3G共址站。对于纯TD基站, 如近期没有集团客户接入需求, 可以配置交换容量较低的PTN设备, 且只配置IP化接口;对于2G/3G共址站中现有GSM基站已通过MSTP设备承载, PTN只配置IP化接口, 当2G/3G基站均为新建时, 则PTN设备同时配置IP化接口和TDM接口。
面向TD网络的PTN业务配置, 主要采用以太网虚拟专线方式接入, 其业务保护模式主要采用端到端的标签交换路径的1∶1保护[考虑RNC (无线网络控制器) pool和LTE (长期演进) 阶段的业务和设备的双归保护能力, 及OTN (光传输网) 的保护]。
3 移动本地PTN组网建设方案探讨
3.1 本地网PTN组网架构
移动本地网PTN组网主要分为核心层、汇聚层和接入层。核心层中的核心业务机房用大交叉容量10GE设备作为终端复用设备, 实现与RNC的连接;汇聚层采用10 Gb/s速率设备组网;接入层根据业务聚集情况, 分别采用10GE/GE设备进行双节点上行接入, 实现基站、室分和大客户业务的接入。
PTN的汇聚环与核心节点采用OTN的连接方式:GE链路, 即每个汇聚环通过OTN实现到核心RNC机房不同的GE链路连接关系。在同一个汇聚环上, 采用PTN和OTN连接, 不但可以进行node B业务分流 (到同一个RNC不同的node B业务, 合理分担到PTN节点上) , 而且还可以做到PTN节点业务的保护。
这样组网方式下, 2G业务继续利用原有MSTP平面, 新增的TD业务则开放在PTN中。PTN结构与2G MSTP相似, 接入层GE速率组环, 汇聚层以上为10GE速率组环, 各网络平面兼以相交环组网。同时PTN收敛的TDM (时分复用) 电路应在汇聚层以155M光口方式与传统的MSTP汇聚层网络对接, 以充分利旧原有的TDM电路资源。
图1为传统MSTP网络与新建PTN互通示意图。
3.2 方案实施及基本效果
目前, 移动本地PTN建设已经逐步成熟, 并开始应用于各类多业务承载场景中, 如3G网络接入、CMNET (移动互联网) 城域网扩容以及乡镇OLT (光线路终端) 数据网络建设等。
3.2.1 TD三期网络接入
TD网络是一个多业务的网络, 不同业务的需求和价值是不同的:如语音业务带宽占用少, 但QoS要求高, 低延迟、低抖动、低丢包;而数据业务带宽需求大, 但QoS要求低等等。TD网络的基本业务模型, 是点到点的连接模式, 传送网负责把业务从node B到RNC进行点到点的传送。
通过PTN本地网的组建, 顺利完成TD三期工程基站业务的承载, 确保了TD-SCDMA网络的正式商用。
3.2.2 数据城域网扩容
城域网骨干层一般由DWDM (密集波分复用) /OTN系统承载, 实现节点之间传输链路的保护。传统的MSTP汇聚层网络已不适应大颗粒业务发展需求, 通过PTN可以很好地解决城域汇聚层中存在的问题, 主要扩容汇聚层BRAS (宽带接入服务器) /SR (业务路由器) /OLT网络之间的链路带宽、提升设备性能和容量, PTN还可以实现接入点之间的传输链路保护、优化网络结构和实现城域网的多业务承载。
图2、图3为市县郊区城域PTN组网接入示意图。
3.2.3 港口及工业园区接入
为保障国家沿海大开发的战略需求, 针对各沿海港口、园区业务发展需求, 对PTN+OLT本地网络进行了覆盖延伸, 目前已新建了覆盖沿海重点乡镇及港口的PTN+OLT本地网络, 满足了当前及未来一段时期内的业务发展需求。
组网主要以组建双节点PTN环为主, 提高网络安全性。在对各类港口、乡镇园区等重要综合业务接入场景下, 保证OLT实现双上行, 且上行至不同综合业务收敛点, 实现业务的双重保护。通过在核心/汇聚节点设置汇聚交换机, 分流集团内部专线、互联网专线、DCN (数据通信网) 、IPTV (网络电视) 等多种业务类型。
随着城域PTN的建设, 对网络运维工作也提出了一定的挑战:主要体现在维护技能要求高、业务维护难度大、资源管理复杂等方面;将参照SDH网络的相关成熟的维护模式, 逐步将PTN本地网打造成一张精品网络。
4 结束语
PTN本地网组网方案, 经过前期认证及逐步组网实施后, 网络架构基本搭建完成, 本地网络已初具规模, 随着各类语音、数据业务的发展开通运行平稳、初见成效, 基本满足了当前3G网络及数据业务业务发展需求。在后期建设过程中将继续保持PTN规划及建设的连续性, 优化和完善网络结构, 承载更多的业务需求, 让PTN城域网不断成熟壮大, 在本地网大家庭中发挥更大的作用。
摘要：结合移动3G网络、移动互联网以及集团数据专线业务等建设需求, 介绍了移动运营商在建设全业务网络时, 本地传送网的网络建设工程的实践经验。探讨了采用PTN (分组传送网) 组网时面向全业务接入的PTN组网策略、组网原则, 并介绍了方案的实施和效果。
分组传送网（PTN）的生命力探讨 篇2
【关键词】分组传送网；PBB-TE；MPLS-TP
近年来，随着科技的不断发展，我国的分组传送网技术得到了长足发展，并取得了一定成就，推动了我国运营商的城域网络的不断发展。为了不断提高分组传送网的性能，应当按照国际标准进展来对分组传送网进行进一步的完善。
一、分组传送网（PTN）概述
分组数据传送网技术是以太网、IP/MPLS以及传送网三种网络传送技术的融合，其进行传送的特性是面向连接的，适用于电信运营商的以太网专线、无线回传网络、L2 VPN以及IPTV等高品质的多媒体数据业务。相比于基于路由器的IP/MPLS，分组数据传送网有着可靠性高、成本低廉以及便于维护的优点。分组数据广泛应用在我国运营商的城域网络中，城域网络的汇聚接入层是分组传输局的功能定位，现目前我国分组数据传输网络主要解决了以下业务需求：
①多业务承载
多业务的承载需求主要包括企业事业单位和家庭用户的以太网业务以及无线基站传回的TMD/ATM业务。
②业务模型
运营商城域网络的大多数业务都是从业务接入点流入核心层的业务控制和交换接点，为实现点到点和点到多点汇聚模型，业务路由具有确定性，中间节点不需要路由功能。
③完善的QoS功能
低抖动、低时延以及高宽带保证是高等业务数据以及TMD/ATM业务的重要保障，然而宽带数据业务峰值流量相对较大，同时具有较高的突发性，要求分组传送网具备宽带管理、流分类、阻塞可控制以及优先级调度等完善的QoS能力。
④可靠的电信级承载
为了提供网络保护能力和端到端的OAM能力，需要可靠的且面向连接的电信级承载。
⑤网络扩展性
运营商在城域网范围内的业务分部较为密集和广泛，因此需要较强的网络扩展性。
⑥网络成本控制
很多城市的业务接入点和业务汇聚节点相对较多，需要对网络成本进行控制，以保证网络成本低廉，并可以进行统一管理和维护。
二、分组传送网（PTN）的特征和差异
现目前，分组传送网主要有PBB-TE和MPLS-TP两种主流技术，都有着向连接的数据转发机制、较强的网络扩展性、多业务承载、严格的QoS机制、丰富的OAM以及50ms的网络保护等技术特征，然而这两种主流技术同时也存在着一些差异，这些差异主要体现在以下几方面：
①数据转发机制的差异
分组传送网采用基于标签的方式来进行数据转发，通过标签构成端到端的面向连接路径，然而PBB-TE和MPLS-TP两种主流技术的数据转发机制却存在一定差异。PBB-TE采用的目的MAC地址+VLAN的60bit标签，该标签属于全局标签，无法在中间节点进行标签交换，同时标签的处理也较为简单。MPLS-TP采用的20bit的MPLS LSP标签，该标签属于局部标签，能够在中间节点交换LSP标签。
②网络扩展性差异
T-MPLS技术继承了传送网的分层架构和分域架构，支持TMC、TMS以及TMP三层，通过NNI接口将不同区域进行互联，TMC的20bit标签能够支持104萬（220-17）的业务数量。PBB-TE的分层是以PBB的为基础的，能够实现运营商网络和用户业务的安全隔离，采用24bit的I-SID作为业务标签，支持最高1677万（224-1）的业务数量。
③多业务承载能力的差异
PBB-TE主要支持以太网业务，支持其以太网专业业务的技术为PPB技术，同时采用PW来承载ATM、TDM等业务，现目前仍然在开发基于以太网的电路仿真技术。MPLS-TP通过的PWE3的电路仿真技术来实现多包括ATM、TDM以及以太网业务在内的所有客户业务的适配，采用VPWS来支持以太网专线业务，采用VPLS来支持以太网专网业务。然而，两种PTN技术对E-Tree业务的实现机制仍然需要不断完善。
④QoS机制的差异
流分类、流量整形、流量管理、队列调度、优先级标记以及拥塞控制等业务均为分组传送网QoS。PBB-TE其优先标记为B-VLAN的VLAN PRI（3bit），并支持八个优先级。PBB-TE的QoS主要包括业务层、客户层以及隧道层。MPLS-TP采用多个主要方式为E-LSP，其标记优先级为EXP字段的3bit，并支持八个优先级。MPLS-TP的QoS主要包括PW层、客户层以及LSP层，并能够基于每层来实现对流量的管理和调度。
⑤网络保护差异
PBB-TE现目前支持1：1线性保护，然而由于PBB-TE标签全局性带来的限制，PBB-TE对于基于连接的环网保护和子网保护均不支持，其以太环网保护采用的是G.8032。MPLS-TP技术的TTU-T的T-MPLS网络保护支持1：1和1+1线性保护（G.8131）以及Steering和Wrapping环网保护（G.8132）。MPLS-TP技术的IETF倾向于采用MPLS的FRR完成1：N线性和环网保护。分组传送网在网络保护方面，MPLS-TP在和IP/MPLS核心网实现数据互通以及通过PW支持多业务承载方面优势突出，业内对MLPS-TP技术的发展前景较为看好。
三、结语
现目前，分组传送网的两种主流技术PBB-TE和MPLS-TP现目前仍然处于进一步标准化和产业化阶段，在运营商的城域网络中越来越广泛，然而仍然需要国际标准化进展来对PBB-TE和MPLS-TP两种主流技术的产品功能和性能进行进一步的完善。
参考文献
[1]荆瑞泉.分组传送网技术发展中的若干问题[J].中兴通讯技术，2010，16（3）：9-12.
[2]刘冰，邹玉健，周善刚等.LTE时代分组传送网的演进策略[J].移动通信，2013（21）：32-37.
[3]孙颖，孙曙和.分组传送网承载TD-LTE解决方案的探讨[J].软件，2012，33（12）：257-262.
面向分组的传送网技术演进 篇3
1 传送网技术的发展历程
近十几年来, 通信产业处于高速发展的阶段, 通信网络的容量也随之不断扩充, 这带来了底层业务承载和传送技术的更新和升级, 也造成了传送网技术的不断演进, 从最初的PDH、SDH到MSTP, 传送网技术经历了长期的发展及演进过程, 以适应业务传送的需要。
1.1 SDH技术
在光通信的起步阶段, 业务接口侧只是提供2Mbit/s (或1.5Mbit/s) 的接入, 这类接口被广泛应用在PDH (准同步数字系列) 设备中。PDH技术虽然被称作是对光信号进行处理, 但其没有统一的光接口规范, 各厂家各自定义和开发线路码型 (5B/6B码型和1B1H码型) , 基本上是电信号层处理。而随着数字通信的迅速发展, 点到点的传输越来越少, PDH系列已不能适应业务传送的需要, SDH就是适应新的需要出现的传送网技术。SDH设备通过同步复用技术的应用, 提供了灵活的业务颗粒 (如VC-4、VC-12等) 调度能力, 为业务传送提供了灵活的网络组网和高可靠性[1,2]。因而, SDH技术作为传送网主要技术, 以其特有的优势在传送网中占据了绝对主导地位, 为电信运营商业务的发展发挥了巨大作用。基于SDH技术的光传送网主要包括通道层和段层两个部分, 结构如图1所示。
但近年来, IP VPN、互联网业务、网络视频等IP业务发展非常迅速, 而通信网原有的语音业务也逐渐IP化, TDM业务在传送网中占有的比例已经越来越少。面向TDM业务设计的SDH传送网技术已难以满足数据业务的传送需求。
1.2 MSTP技术
面对业务的加速数据化、IP化以及多样化的业务环境[3], SDH技术在支撑IP化数据业务的能力方面进行了加强, 形成SDH多业务传送平台 (MSTP) [4]。
MSTP是SDH设备针对业务发展及变化的改进, 其改善的是用户接口侧, 以便更好的承载IP化业务, 但是内核一侧仍然是电路交换。当数据业务成为网络业务的主要组成部分后, MSTP技术也显示出不足之处。首先, 基于电路交换的SDH与MSTP技术具有复杂的开销处理机制, 传输效率低。其次, 电路交换要求基于同步时钟工作, 对于时间抖动要求严, SDH和MSTP技术均需要有严格的时钟同步。第三, 传统SDH和MSTP网通过集中网管实现带宽分配和业务开通, 无法适应高容量IP业务的突发性和动态性。因此, 可以说MSTP技术向包处理或IP化的程度不够彻底, 难以满足以分组业务为主的新的网络传送需求。
2 分组传送网技术
传统的传送网技术已经不能满足现在现有业务的发展需要, 传统的IP/以太网over SDH/MSTP+WDM的网络组织架构无法构建一个面向数据业务的、端到端可靠的传送网络, 无法满足IP网的传送需求和提供电信级以太网业务的要求, 发展下一代分组传送技术成为光网络发展的必然。PTN (分组传送网, Packet Transport Network) 传送层的引入使得TDM至分组化的平滑演进成为可能。
PTN (分组传送网, Packet Transport Network) 是指一种新的面向分组的传送网络架构和具体技术:在底层光传输媒质和上层业务的承载层 (比如以太网) 之间设置一个中间层, 针对分组业务统计复用传送的要求和流量的突发性设计, 以分组业务为核心并支持传统的电路业务, 较传统的传送网技术具有以下优势:更好地支持多业务承载, 具有严格的QoS, 以及电信级的可靠性, 具有极强的网络扩展性等。
2.1 PTN三层架构模型
参考目前ITU-T组织专家较为倾向的意见, 针对一般意义上的PTN可以参照ASON/GMPLS构架进行三个平面的网络分层架构划分, 如图2所示。
1) 统一分组承载的传送平面技术:传送平面是电信级分组传送业务的传送主体, 也是目前技术最成熟的功能平面, 该平面不仅提供二层及三层数据业务的承载, 同时通过伪线仿真技术实现队TDM业务的承载, 实现了独立于业务应用的统一接入及承载传送机制, 包括:基于分层的客户-服务器传送网架构;基于端到端的隧道传送技术等。传送平面采用双标签封装技术, 实现对不同业务信号 (分组/信元/时分) 的统一调度与传送。在封装业务数据时, 不仅完成汇聚、分段、封装、排序、定时、复用/解复用的基本处理, 还通过合理地划分传输的包长的策略来提高网络的带宽效率。
2) 接入控制与传输控制分离的控制平面技术:控制平面是分组传送网的重要组成部分, 是分组传送网传送功能的核心技术。控制平面采用的是接入控制与传输控制分离的控制面技术, 其中主要包括基于ASON技术的控制平面体系结构;基于GMPLS控制和CII (公共互通指示器) 控制的接入控制技术, 包括鉴定、寻址和信令三部分;基于OSPF路由协议与RSVP信令系统的传输控制技术, 实现动态选路与连接管理的结合, 并实现接入控制与传输控制两个模块间的协调。
3) 电信级OAM功能的管理平面:管理平面是保证网络正常运行的重要组成部分, 是分组传送网实现电信级传送的关键技术, 具有与传统的传送网相媲美的OAM功能。分组传送网具有基于分组传输OAM功能的管理平面总体结构和功能体系, 提供实现电信级保护的故障与性能管理, 能最终实现50ms保护倒换的保护机制。
4) 可选的单独信令通信网功能:分组传送网可以使用带内信令进行控制与管理, 也可以采用带外信令, 所以在该网络中信令通信网 (SCN) 是可选的。带外信令是指信令网与数据网相互独立, 其好处是传输时两者之间互不干扰, 数据网中的数据不会导致信令包的延时和阻塞。而带内信令则更适应分组传送的特殊性, 如利用带内信令进行数据信道连通性检验, 为传送网的运行提供一定参考。具体从工程应用来说, 网络提供商还需结合不同的组网情况进行信令传输方式的选择。
2.2 分组传送网技术的研究走向
根据分组传送网的三层架构模型, 有两种技术上满足要求可扩展性和可管理性的要求, 一种是基于以太网技术的PBB-TE (Provider Backbone Bridge-Traffic Engineering) , 主要由IEEE开发;另一种是基于MPLS技术的T-MPLS/MPLS-TP, 由ITU-T和I-ETF联合开发。这两种技术都支持多协议分组包的传送, 都具有灵活的组网能力和网络可扩展性。
2.2.1 T-MPLS技术
T-MPLS最早由ITU-T提出, 旨在用MPLS技术实现分组传送。T-MPLS与MPLS采用了相同的转发机制, 但T-MPLS简化了原来MPLS技术中与传送无关的三层技术, 增强了OAM (Operation, Administration and Maintenance) 和保护机制。T-MPLS实现数据平面与控制平面分离, 支持静态配置, 在没有控制平面的情况下要能够正常运行;控制平面采用GMPLS (Generalized MPLS) 。
T-MPLS是面向连接的分组交换与传送技术, 用以解决传统的传送网SDH在以分组业务为主的网络环境中暴露出的效率低下的缺点。T-MPLS网络按照分组传送网的架构分为三个层面:传送平面、控制平面和管理平面。在传送平面, T-MPLS基于MPLS/PW伪线技术———‘任何业务over MPLS/伪线over传送’进行多业务的承载与传送, 同时简化了MPLS某些复杂的功能, 将MPLS数据面不必要的转发处理功能 (比如PHP、ECMP、标签合并等等) 都去掉, 同时又吸收了TDM业务仿真等技术。T-MPLS将GMPLS/ASON作为其分布控制平面, 进行标签的分发, 面向连接的LSP的建立等, 体现了分组和传送的融合。在管理平面, 增加了OAM和保护恢复的功能, 实现电信级的传送。
2.2.2 PBB-TE技术
PBB-TE/PBT技术是在IEEE802.1ah规范的运营商骨干桥接 (PBB) 基础上发展而来, 基于MAC-in-MAC, 采用隧道方式转发和规划流量, 并增加了业务的流量工程和1:1的50ms快速保护等面向连接的传送特性, 为电信级以太网的流量控制、接入控制和业务控制、快速倒换以及端到端的QoS保障提供了可能。
PBT主要基于现有城域以太网体系构架, 希望通过在电信级保护、可管理性、扩展性方面的扩展, 达到电信级运营要求。PBT技术能实现低于50ms的保护恢复功能, 同时具有双层MAC地址———用户MAC及运营商MAC, 用户和运营商彼此处理自身MAC地址;此外I-SID (I-TAG) 能提供更大的VLAN用户容量。但PBT的发展也有许多方面需要考虑:多一层MAC封装导致硬件代价必然升高, 对POS支持的效率低等, 标准不成熟等。同时业内对PBT技术支持不够也是影响其应用的关键因素。
3 总结
分组传送网是在业务IP化的背景下产生的, 其既保持了传统SDH传送网的优点:良好的网络扩展性、丰富的操作与维护 (OAM) 、快速的保护倒换、利用网管建立连接等, 又增加了适应分组业务传送的特性, 主要包括统计复用、分组交换、面向连接的标签交换、灵活动态的控制面等。
随着业务的分组化及网络技术的相互融合, 网络的分层与分域势必是分组传送网需要考虑的重要问题, 一些层网络的功能很可能逐渐被取消或者合并入其他层网络, 以便形成相对简化的处理。随着理论研究的逐渐深入和新技术的运用与实践, 分组传送网将进一步完善其网络架构与技术细节, 实现分组传送网对业务的统一传送。
摘要：文章在分析运营商网络业务的变化趋势的基础上, 研究传送网技术的发展历程及这些技术在承载分组业务时遇到的问题, 并基于此研究下一代传送网体系架构, 重点研究了分组传送网的架构模型以及两种主流的分组传送网技术。
关键词：传送网,多业务传送平台,运营管理维护,T-MPLS
参考文献
[1]何岩, 张傲.下一代分组传送网的新技术发展走向[J].电信工程技术与标准化, 2007 (1) .
[2]龚倩, 徐荣.分组传送网[M].北京:人民邮电出版社, 2009.
[3]任由.业务转型时期光传送网的演进[J].Data Communicaions, 2006 (5) :82-83.
浅谈分组传送网(PTN)技术 篇4
下一代移动宽带网必须同时满足传统电信业务和移动互联网业务的承载需求。移动软交换网络和下一代IMS的建设拉开了移动核心网络向IP化演进的序幕。而移动互联网新时代的全业务接入和移动回传的承载网络的IP化改造, 3G向LTE演进、三网融合以及全业务运营, 是推动传送网从刚性电路传送向业务感知的分组传送演进的五大驱动力。
1.1 3G建设和IP化改造激发分组化传送的演进
移动运营商3G网络IP化趋势着城域移动回传网络向分组化的方向演进, 所提供的主导业务也从TDM电路业务向运营级以太网业务方向演进。采用IP组网方式能够实现提供FE/GE接口, 保证了容量和带宽;IP组网支撑更丰富的增值业务, 提升用户体验;可平滑演进支撑固定和移动融合FMC架构。
1.2 3G网络向LTE演进的分组化传送演进
2009年, 3G技术演进路线确定, LTE成为共同方向。目前, TD-SCDMA、cdma2000和WCDMA三大移动通信阵营均已明确向LTE的演进方向, 从各运营增值业务发展来看, 流量激增是导致骨干网带宽的增长是40Gbit/s超宽技术发展的根本驱动力。目前3G/B3G、移动+互联以及全IP趋势的发展都对业务回传的承载和传送网络提出了更高的要求。
1.3 移动通信系统未来演进的承载传送新需求
LTE高质量业务承载需求主要有:多业务承载技术2G/3G/LTE长期共存;深度覆盖、高宽带、低OPEX, 全分布式基于连接的IP技术, 低时延转发能力保障业务体验, 流量工程+Qo S能力保障业务不掉线, 统一维护和IP可视化网管保障平滑演进。
1.4 全业务对分组化传送的演进
随着网络IP化和技术IT化, 传统意义上的互联网、有线电视、移动、固网日趋模糊, 分业经营格局正在被融合、开放的新经营模式所突破, 未来的竞争是提供综合信息服务。互联网应用、移动通信与WLAN融合、视频应用、ICT综合解决方案、固定移动融合为运营综合信息服务提供了重点拓展。
2 PTN分组传送特征
PTN是面向分组的、支持传送平台基础特性的下一代传送平台, 其最重要的两个特性是分组和传送。PTN以IP为内核, 通过以太网为外部表现形式的业务层和WDM等光传输媒质设置一个层面, 为L3/L2乃至L1用户提供以太帧、MPLS (IP) 、ATM VP和VC、PDH、FR等符合IP流量特征的各类业务。
PTN在传送网中引入了以下分组的基本特征:
(1) 基于分组的统计利用功能; (2) 提供面向分组业务的Qo S机制, 同时利用面向连接的网络提供可靠的Qo S保障; (3) 支持运营级以太网业务, 通过电路传真机制支持TDM、ATM传统业务; (4) 通过分组网络的同步技术提供频率同步和时间同步。
因此, PTN将成为IP化基站回传和多业务高质量承载的一个具备领先优势的解决方案。
3 PTN网络的规划和设计
3.1 PTN网络设计思路
3.1.1 PTN的网络定位
要建立一个新的传送网络体系结构, 既可以面向包括传统语音业务在内各种业务接口, 又可以具有统一的处理平台, 以便更经济有效地支持大容量的多种业务的应用。
分组城域传送网主要采用PTN技术以适应IP化发展, 来构建新一代面向业务回传和全业务接入的城域传送网。
3.1.2 PTN的业务定位
PTN一方面国重要集团客户提供VPL/VPLS业务的传送和高度, 也可与SR配合, 为重要集团客户提供VPN、固定宽带等业务的传送与接入;另一方面还可以为普通集团客户与家庭客户提供各类业务的汇聚与传送。
3.1.3 网络结构和节点设置
PTN网络继续沿用核心层、汇聚层、接入层结构, 支持良好的网络扩展能力和大规模组网。
3.1.4 PTN的设备和接口配置
根据业务流量和未来发展趋势, 考虑设备的可用业务槽位资源和交换容量等开展一定预留, 合理进行规化。包括合理配置业务处理办板和业务接入板的配合关系;根据保护的需求对业务板位等考虑保护关系和硬件冗余;根据传输距离等合理选择接口类型。
根据流量规化核算环网带宽, 估算设备的交换容量和环网数量, 其中, 接入层主要满足接入点需求, 核心/汇聚层需考虑中远期需求。
3.2 PTN网络设计原则
根据PTN的技术特点、应用定位以及其他技术的关系, 在进行网络规划和设计时, 需考虑以下建网原则。
(1) 网络规划需充分考虑未来3年的业务需求, 且满足3G业务、集团客户业务和2G业务统一承载需求。
(2) PTN的引入和演进需因地制宜、全盘考虑, 应采用以新建为主, 其他方式补充, 确保网络建设的合理性、经济性。
(3) MSTP和PTN共存, MSTP保持存量, PTN要满足增量需求。其中MSTP主要承载TDM业务, PTN主要承载分组业务。
(4) 不同地市采用不用建网策略, 发达省份或地市, 3G为传送建设主力需求, 可全网新建PTN, 避免业务量的激增导致网络频繁扩容和改造。
(5) 为了便于管理维护、简化网络, 建议MSTP和PTN单独组网, 尽量避免业务流跨越不同的网络。建设时, 应核心、汇聚先行, 接入根据需求进行建设。
3.3 PTN网络的业务流量规划
考虑统计复用和保护方式改变带来的变化, 必须使用分层规划的方法。
接入环容量分析, 按照接入节点的实际上传容量 (n Mbit/s) 、未来扩容预期指数 (a) 、800M的环网带宽 (1G*80%) 容量限制, 规划接入环节点数量 (800/ (axn) ) 。
核心/汇聚环容量分析, 汇聚环一般为10GE环网, 按每个接入环800M计算, 汇聚节点交叉容量应能够满足接入环数量n*800M+线路交叉容量。
3.4 PTN的Qo S规划思路
在实际规划的过程中, 需考虑PTN的Qo S机制, 主要包含流量分类、流量监控、流量整形、拥塞控制、队列调度等。
3.5 PTN网络的可靠性规划
为了实现业务应用的正常运营和高质量, 任何一种基础传送组网方案都应提供接口级、板卡级、设备级、网络级等各个层面的冗余保护机制。
线性保护倒换和环网保护倒换考虑从网络侧、接入链路和设备级保护等方面规划。
3.6 PTN网络的OAM规划
PTN的OAM机制要支持层次化OAM功能, , 并且每层支持独立的OAM功能, 来应对不同的网络部署策略。一般分为TMC、TMP、TMS和接入链路层面。提供与故障管理相关的OAM功能, 实现了网络故障的自动检测、查验、故障定位和通知的功能。在网络端口、节点或链路故障时, 通过连继性检测, 快速检测故障并触发保护;在故障定位时, 通过环回检测, 准确定位到故障端口、节点或链路。
3.7 PTN网络的时钟/时间同步规划
PTN支持多种时钟功能, 并能通过同步以太网作为时钟频率同步、IEEE1588 V2人作为时间同步、以及同步以太网+1588时钟的方式。采用以太网+1588时钟的方式, 增加时间同步精度、减少1588发包频率。
3.8 PTN网络的DCN规划
PTN网络的网管通过数字通信网 (DCN) 与网元建立通信, 对网元进行管理和维护。DCN系统为网络单元设备提供管理和控制信息的通信功能, 属于管理层面, 不是用户业务传送平面, 但为用户业务操作提供支撑。DCN分为:采用带外DCN网络承载和带内DCN网络承载。根据业务通道和网络设备管理等组网信息, 灵活选择DCN规划。
3.9 PTN网络的网管系统规划
网管设置:一般厂家的PTN网管设置与SDH/MSTP类似;可与SDH/MSTP共网管;分为网络管理系统和网元管理系统;根据城域网大小, 可合并为一套设备;如果一套设备能力有限, 可按照区域分区管理。管理平台执行的功能包括:性能管理、故障管理、配置管理、计费管理、安全管理。
4 PTN建网思路
4.1 阶段一
⑴随着基站IP化的推进和业务带宽的增加, 在热点地区 (CBD集中地区、密集的高尚社区等) 进行PTN端到端组网。
⑵新增3G业务及大客户承载在新建的PTN网络上, 并逐渐将在MSTP网络上承载的3G业务和专线业务割接到PTN网络上。
⑶随着3G业务IP化和带宽增长从热点地区向一般边缘地区扩散, 配套的PTN网络不断扩张并逐步完成广覆盖和深覆盖, 形成事实上的PTN承载平面。这是一个长期的过程, 所以并不是一上来就新建一个完全独立的PTN平面。
⑷MSTP网络与PTN网络并存, MSTP网络主要承载传统2G业务
4.2 阶段二
⑴由于节点数量相对较少, 汇聚层PTN网络必然首先满足统一承载要求, 并与OTN网络配合实现汇聚层统一承载, 这必然促使PTN首先在汇聚层替换MSTP。
⑵随着2G基站的逐步IP化和传统语音业务的萎缩, 在条件成熟地区将原本接入MSTP网络的业务割接到PTN网络上来承载。汇聚MSTP被PTN替代后, 接入层MSTP网络与汇聚层PTN网络组网实现业务传送。
⑶通过PTN网络实现GPS替代。
4.3 阶段三
⑴传统2G业务萎缩并逐渐退出, 网络业务全面分组化, 接入层PTN完成对MSTP的事实替代。
⑵控制层协议引入进一步增强了网络扩展性, 网络组网趋于扁平化、MESH化、网络智能化。
⑶QOS控制不断精细化。为实现最优的网络投资回报比, 在接入层形成高价值业务承载平面和公众业务承载平面 (基于物理或逻辑划分) 。
⑷满足LTE和新型IP新业务承载要求
参考文献
[1]龚倩, 除荣, 李允博;分组传送网[M].]北京:人民邮电出版社, 2009.
[2]李芳, 张海懿;分组传送网 (PTN) 的生命力探讨[J].]通信世界周刊, 2008, 10.
分组传送网PTN技术应用分析 篇5
21世纪移动通信技术和市场的飞速发展, 在新技术和市场需求的共同作用下, 未来移动通信技术将呈现以下几大趋势:网络业务数据化、分组化;网络技术数字化, 宽带化;网络设备智能化, 小型化;移动网络的综合化, 全球化, 个人化;各种网络的融合建设和完善城域传送网是增强企业实力, 迎接市场竞争的需要;是改善服务质量、提高企业效益的需要;是移动通信做大、做强、进而朝综合业务运营商发展的需要。
随着我国通信传输网络建设进程的推进以及通信业务水平的不断提高, 通信系统对通信网的要求也越来越高。传统的SDH传输技术具有强大的OAM能力、端到端的业务配置及保护、基于图形化界面的网管优势, 随着业务的全IP化和多种多样的业务种类的出现, 业务所需流量需求逐渐加大, 其优势不再明显。原有的专门为TDM研发的SDH传输技术, 对于IP业务的传输效率低的劣势逐渐显示出来, 难以适应全业务对带宽需求的迅猛增长, 在这种情况下, 一种快捷高效而又能继续保持SDH技术的优点的信息承载技术——PTN (Packet Transport Network——分组传输网) 应运而生。
2 基于分组传送的PTN技术特点
2.1 PTN技术优势
传统意义上, 在物理媒介层, 如光纤等, 和来自客户的业务层之间存在的传送设备的功能结构是以固定的时隙交换、波长交换或者空分交换为基础的, 如现有的设备形态, PDH, SDH/SONET, OTN, ROADM均是如此, 采用固定式交换的基本前提是业务是基于PSTN时代的64Kbps基本单元, 在现在分组化盛行的时代, 显然不能很好地适应, 由此导致技术上倾向于采用分组交换的交换/转发内核, 同时依然符合ITU-TG.805传送网设备功能结构的一般要求, 即PTN设备。
PTN采用通用分组交换内核, 在提供了对数据业务的适应性的同时, 还通过采用端到端伪线仿真技术提供了对原有电路型服务的后向兼容性, 不仅满足了数据业务的需求, 还支持了传统的电路型业务。同时, 通过使用区分服务 (Diff Serv) 和流量工程的Qo S机制, 实现了端到端的Qo S, 提供了对各种类型业务的支持能力。可以说, PTN技术具有全业务承载能力。
安全是网络传输最基本的要求。PTN技术通过类似于SDH的时隙隔离的LSP和PW标签的隔离来区分业务, 这具有底层的高隔离度。同时, PTN产品又增加了多钟提高安全性的功能如数据库加密、协议加密、用户接入认证、防DOS攻击、防病毒等, 系统的安全性在很大程度上得到了保障。
PTN设备的接口速率除了传统的2M、155M, 主要是千兆以太和万兆以太, 因此可以明显降低每Mbit的传送成本, 并且由于技术的进步, 端口密度、设备容量体积比大大增加, 而耗电量明显降低。
2.2 PTN网络运营层面
PTN继承了SDH/MSTP良好的组网、保护和可运维能力, 又利用IP化的内核提供了完善的弹性带宽分配、统计复用和差异化服务能力, 能为以太网、TDM和ATM等业务提供丰富的客户侧接口, 非常适合于高等级、小颗粒业务的灵活接入、汇聚收敛和统计复用。
PTN网络提供了一个性能最好, 兼容以太、ATM、SDH、PDH、PPP/HDLC、帧中继等各种技术的统一的传送平台, 消除了网络建设类型的多样性, 代之以接口类型的多样性, 原有的网络设备, 如ATM交换机、以太交换机、PDH光端机, 可以通过PTN网络互联在一起, 也可以被PTN的ATM接口、以太接口、PDH接口直接替换。
PTN技术的优势在于完美地结合了数据技术与传输技术, 来自数据方面的大容量分组交换/标签交换技术、Qo S技术, 来自传送的OAM管理、50ms保护和同步, 可以使基础网络设施获得最大的技术优势, 增强未来快速部署新应用的灵活性和降低成本, 同时可以最大程度地利用现有网络, 保护已有资产。
如果将PTN的LSP/PW与SDH基于VC的高阶通道和低阶通道做类比, PW就类似于低阶通道, 它的作用就是对客户业务的封装, 并且作为低阶的业务指示, 方便在高阶的层面复用, 而LSP则类似于高阶通道, 可以承载多条PW到达同一个目的站点。
相比数据网络, PTN同步特性可以提供高精度的频率和时间输出, 满足无线网络严格的时钟要求, 对Vo IP、实时视频等业务有优异的性能保证。
3 PTN实现技术分析
3.1 传送多协议标记交换 (MPLS-TP) 技术
从因特网协议/多协议标记交换 (IP/MPLS) 发展来的传送多协议标记交换 (MPLS-TP) 技术, 抛弃了基于IP地址的逐跳转发机制, 并且不依赖于控制平面来建立传送路径;保留了多协议标记交换 (MPLS) 面向连接的端到端标签转发能力, 去掉了其无连接和非端到端的特性, 因此具有确定的端到端传送路径, 并增强了满足传送网需求, 且具有传送网风格的网络保护机制和OAM能力。
3.2 PTN对L3功能和业务的支持
L3 PTN是IP技术和传送技术的深度融合。PTN的L3功能体现在业务层上, 通过VRF业务实例体现, VRF之间采用MPLS-TP传送管道连接, 其主要特点如下:
⑴L3功能定位在IP数据的传送;
⑵支持路由表的网管静态配置和动态学习;
⑶支持IP层OAM, 支持VRF业务实例的保护 (VPN FRR/VRRP) ;
⑷支持业务和管道的分离, 即可以先规划和配置管道, 再建立L3 VPN业务;MPLS-TP传送管道的配置、OAM和保护不受L3VPN的影响;
⑸支持网管静态配置MPLS-TP传送管道, 保持传送网管道的OAM和保护特性, 提供更强大的网络管理和运维手段。
4 PTN网络的规划
4.1 PTN的组网模式
PTN具有以下技术特征:
⑴采用面向连接的分组交换 (CO-PS) 技术, 基于分组交换内核, 支持多业务承载。
⑵严格面向连接。该连接应能长期存在, 可由网管手工配置。
⑶提供可靠的网络保护机制, 并可应用于PTN的各个网络分层和各种网络拓扑。
⑷为多种业务提供差异化的服务质量保障。
⑸具有完善的OAM故障管理和性能管理功能。
⑹基于标签进行分组转发。OAM报文的封装、传送和处理不依赖于IP封装和IP处理。保护机制也不依赖于IP分组。
⑺支持双向点到点传送路径, 并支持单向点到多点传送路径;支持点到点 (P2P) 和点到多点 (P2MP) 传送路径的流量工程控制能力。
4.2 PTN网络与其他网络的关系
PTN继承了SDH/MSTP良好的组完、保护和可运维能力, 又利用IP化的内核提供了强大的弹性带宽分配、统计复用和差异化服务能力, 能为以太网、TDM和ATM等业务提供丰富的客户侧接口, 非常适合于高等级小颗粒业务的灵活接入、汇聚收敛和统计复用。而PTN能提供的最大速率网络侧接口只有10GE接口, 以其组建骨干层以上网络显然无法满足当前业务带宽爆炸性增长的需求。因此, PTN定位于城域汇聚接入层网络, 未来可与由DWDM/OTN设备组建的具备超大带宽传送能力的城域核心骨干层网络和由PON设备组建的侧重于密集型普通用户接入的全业务接入网络共同构成城域传送网的主体。
4.3 PTN网络主要应用场景
PTN设备在未来的网络应用中主要是在城域网中, 主要是移动回传、优质客户接入与大客户虚拟网。
移动网络也在经历从窄带向宽带, 从电路向分组化演进的过程中, 继续维护2G, 重点发展3G网络在世界上已经是普遍的趋势。PTN支持2G的BTS到BSC的ATM接口、TDM接口、以太接口, 也支持3G的Node B到RNC的以太接口、传统TDM接口、ATM接口, 对未来向LTE的演进, 考虑了合适的容量、物理接口速率、时延丢包性能和S1/X2逻辑接口的支持方案, 可以做到同一种设备对不同代的移动网络的同时支持。移动网络本身对高精度时钟的要求, 要求频率同步做到低于50PPB, 时间同步绝对值小于1us, 甚至500ns, PTN设备已经普遍支持1588v2和同步以太, 对同步的支持是规范和跨厂家的。PTN设备的容量高于MSTP同档次产品, 满足无线宽带发展的要求。
对PTN设备组建的精品网络, 移动回传在一定时期内也只会消耗约数百兆容量, 大量的带宽还可以为对网络Qo S要求比较高、可靠性高的优质的行业客户提供接入和组建虚拟网。由于行业客户的专有网络也在向IP化转型, 引入PTN组建虚拟网, 可以高效承载, 而且, 带宽配置可以很灵活, 安全性和TDM组网一样高, 管理便捷, 维护手段更丰富。
PTN的应用场景包括对已有网络和设备的利用。PTN对传统接口的支持可以保持对原有业务提供不间断的服务, 利用旧网络扩大新网络的覆盖区域, 旧网络也可以利用PTN的特性进一步提高网络性能和成本收益。以2M业务为例, PTN的2M依然可以提供可靠的带宽保证, 但是不用时则可以让给其他业务共享, 因此实际的每Mbps的带宽成本可以降低很多。
4.4 PTN发展趋势
PTN技术无疑是目前传送技术发展的一个高峰。从技术深处来看, 是通过网络自身的技术进化, 使得业务传送本身作为一种服务, 更便于人与人、人与机器、机器与机器通信的使用, 而不是不得不把重心放在传送本身上, 在未来则要实现网络的自组织、自管理。
PTN的设备形态将会更加多样化。比如与接入技术的融合, 与OTN、ROADM技术的融合。但是PTN提供的传送作为通信网络的基础业务之一, 如何应用方便、高效、安全可靠, 仍然是可以不断追求的目标。
5 结论
传送网从上世纪80年代SDH产生以来, 其核心技术从没有像今天这样, 发生如此大的改变。PTN技术如此令人惊讶, 它的出现彻底改变了TDM作为核心的位置, 代之以分组交换和Qo S支持。它可以完全接纳所有曾经出现的重要的网络, 它完整地保持了传送网技术的核心精神, 毫无疑问, PTN作为SDH传送网的继承者, 在网络基础服务中将发挥基石作用。
摘要：融合了分组技术及同步数字体系 (SDH) 技术优势的分组传送网 (PTN) 技术, 更适合多业务的承载和交换, 满足灵活的组网调度和多业务传送, 可以提供网络保护功能。PTN技术特点决定他能更好的利用现有的网络, 能提供更多的与现网的接口。文章分析了PTN技术特点及现有组网方式。
关键词：PTN,分组,组网模式
参考文献
[1]PTN网络建设及其应用.北京:人民邮电出版社.2010.04.
[2]黄晓庆, 唐剑峰, 徐荣, 编著.PTN-IP化分组传送.北京:北京邮电大学出版社.2009.12.
分组传送 篇6
在电信级分组网络中, 对于业务的中断和恢复时间有着相比传统数据网络更为严格的时间要求, 通常情况下都要求达到50ms的倒换时间要求。这就对分组传送网的保护技术提出了更高的要求。在分组传送网中可用的保护技术种类繁多, 按照保护方式来分类, 常用的保护技术又分为以下方式的保护:
(1) 线性保护
(2) 环形保护
(3) 双归保护
(4) FRR保护等
2 保护技术原理
分组传送网络主要集中解决业务在传送层和网络层故障保护和恢复, 故本文仅对传送层和网络层的线性保护、环形保护、双归保护做详细剖析和对比, 并结合各种保护技术提出综合解决方案。
2.1 线性保护
(1) 基本原理
线性保护是指利用独立的线性通道来完成保护倒换和恢复的过程。根据分组传送网络中使用的传输技术体系不同, 线性保护中使用独立线性通道也不同, 目前常用的包括隧道通道、伪线通道等。这些通道可以是完整的独立通道, 也可以是通道的一个部分。将两条独立通道组合形成隧道或者伪线通道的1+1、1:1保护, 当工作通道失效后业务倒换至保护通道。线性保护可以分为路径保护和子网保护, 这两种方式主要区分是保护域不同, 路径保护是整条通道路径上端到端的保护, 而子网保护是通道上某个区域子网范围内的保护, 两者保护倒换原理基本相同, 以下以路径保护为例进行说明。
(2) 1+1路径保护
1+1路径保护采用两条独立路径进行“双发选收”, 即在业务的源端, 客户业务是在工作路径和保护路径上同时发送, 而在业务的宿端, 需要采用某种故障检测机制来选择从工作路径还是保护路径上接收当前客户业务。如图1所示, 1+1保护方式在Node A点将客户业务进行永久桥接, 即将客户业务在工作路径和保护路径上同时发送。保护倒换由宿端Node Z上的选择器基于本地 (即保护宿端) 信息来决策完成, 工作业务在源端Node A永久桥接到工作和保护路径上。在实际使用中, 需配合使用连接性检查包来检测工作和保护路径上是否存在故障, 即连接性检查包同时在源端插入到工作和保护路径上, 并在宿端进行检测和提取。另外需注意无论连接是否被选择器所选择, 连接性检查包都会在上面发送。
如果工作路径发生单向故障 (从Node A到Node Z的传送方向) , 如图2所示, 由于在工作路径上部署了连接性检测, Node Z会检测到该工作路径上存在故障, 由此Node Z节点上的选择器需要触发业务的倒换, 即将业务的接收倒换到由保护路径进行接收。
此外, 在路径保护中需要考虑当工作路径故障消失时, 此时业务是否可以恢复到工作路径, 当路径保护组配置为返回式时, 业务可以在工作路径故障消失时返回到工作路径进行传送;反之为非返回式时, 业务不会在工作路径故障消失时返回到工作路径进行传动。
1+1路径保护优点是端到端的完整保护, 保护倒换效率高且配置简单, 倒换无需自动保护倒换协议 (APS, Auto Protection Switch) 协议进行触发。但该保护方式存“双发”问题, 即在工作路径和保护路径上存在双份业务流量, 当大量部署时会浪费较多的网络带宽。
由于路径保护为端到端的部署, 为了避免路径上的单节点失效, 需将工作路径和保护路径尽量走分离的路由。且由于“双发”问题, 建议仅对重要业务配置1+1保护, 避免浪费更多带宽。
(3) 1:1路径保护
1:1路径保护与1+1路径保护的区别主要是在源端其采用两条独立双向路径进行“选发选收”, 此外1:1路径保护需要APS协议用于协调路径的两端进行统一倒换, 保护倒换过程由远端和宿端的选择器进行选择。其他例如故障检测机制与1+1路径保护所采用的是一致的。1:1路径保护优点是端到端的完整保护, 由于“选发”机制, 保护路径在正常情况下不用承载工作业务, 不会造成网络带宽的浪费。保护路径上还可以用于承载额外的非重要业务。但该种保护方式需要依赖APS协议来协商进行保护倒换, 协议交互需要一定的时间, 故倒换效率相对会低一些。
(4) 结论
线性保护由于部署简单, 对业务能够形成端到端保护。且对于线性保护还可延伸出子网保护等形式的保护方式。在保护协议和标准上, 线性保护的标准日渐成熟和稳定, 也推动了线性保护技术的发展和工程实施。
2.2 环形保护
(1) 基本原理
环形保护属于一种链路级的保护方式, 保护的对象是分组传送网的链路层。通过检测分组传送网的链路层是否存在告警来触发上层的环形通道保护倒换。环形保护按照保护倒换方式不同分为Wrapping和Steering保护。其中Wrapping保护是在故障相邻点进行倒换, 而Steering保护在保护通道的两端进行倒换。以下以Wrapping保护为例进行说明。
(2) Wrapping保护
Wrapping保护通过通道的服务层告警 (可能是物理或者链路层告警) 来触发通道层的环形倒换动作发生, 在保护通道所在链路层检测到链路故障告警时, 通过APS协议通知故障发生的相邻节点, 相邻节点对业务进行绕回处理。如图3所示, 工作隧道路径为Node A到Node D, 路径路由依次为Node A->Node B->Node C->Node D, 如图中实线箭头所示。同时分别在工作隧道路径所经过节点配置上同时部署保护环形隧道, 如图中左斜线暗影线路所示, 将工作隧道与保护隧道绑定, 并形成环网保护组。此外需要在工作隧道路径所经过的节点配置链接层的连接性检测, 用于检测节点间的段层是否存在链路故障。
如图4所示, 当Node B和Node C间的工作路径发生故障时, 故障侧相邻节点Node C通过APS协议向相邻节点Node B发出倒换请求, 同时Node C节点将业务的接收倒换到环形隧道。当Node B接收到APS倒换请求时, 将业务将倒换至环网保护隧道上 (远离是失效节点方向) 。
环形保护是利用链路段层的检测来触发隧道倒换, 工作隧道上不用部署隧道层的连接性检测, 故消耗的检测资源较少, 节省了设备的系统资源。对于系统资源较少的设备来说比较适合局部部署。
由于环形保护需要环形隧道, 故对网络的组网环境有要求, 工程应用上受到限制。此外环形保护配置复杂, 倒换效率与线性保护相比略低, 且环形保护的保护通道需要占用一半的网络保证带宽, 对带宽比较浪费。针对这些特点, 环形保护比较适合对局部重点环形区域进行保护。
2.3 双归保护
(1) 基本原理
在一般传统组网中, 端到端的线性保护能够较好应对路径中存在链路故障和节点故障的环境, 但是对于业务的源端或宿端节点出现节点失效的情况下, 由于线性保护是在源端或宿端节点进行倒换, 此时节点失效的话, 普通线性保护就不能正常保护。针对这种情况, 双归属保护 (Dual Homing) 是一种理想技术。双归属是一种特定网络结构, 对同一业务部署两个归属目的节点, 将到达不同归属点的通道组成双归保护组。同时在归属点通过多个接入链路接入到最终目的设备。双归保护需要解决同源不同宿的保护, 仅仅采用双归保护组是不够的, 还需要配合其他保护方案, 或者需要其他接入设备配合进行。以下为典型几种双归保护方案描述。
方案1:如图5所示, 客户业务需要从CE1到CE2双向传送, 在传送网分别部署传送通道PW1和PW2 (分别对应图中实线箭头和左斜线暗影) , 在Node A点将PW1和PW2部署为1:1线性路径保护, 由此形成同源不同宿的双归保护组。此时需要在Node D、Node E节点部署MC-LAG协议并与CE2进行协商选择主用路径 (需要CE2支持LACP, Link Aggregation Control Protocol或者静态LAG) , 正常情况下客户业务在Node A节点进行选择PW1进行发送, 主用业务路径是CE1->Node A->NodeB->Node C->Node D->CE2。
当Node D节点失效时, Node A节点会在PW1上检测到告警;或者Node D和CE2之间的链路失效时, 由Node D节点将链路故障繁殖到对应PW1通道上, 同样Node A节点也会在PW1上检测到告警。此时, Node A会触发保护倒换, 将客户业务选择PW2进行收发, 完成一个1:1的线性路径保护过程, 与此同时在Node D、Node E和CE2之间由于配置了MC-LAG或静态LAG, 最终会选择从Node E和CE2之间进行业务收发, 最终业务倒换到CE1->Node A->Node G->Node F->Node E->CE2。
方案2:如图6所示, 此方案与方案1相比, 主用区别在于不需要CE2设备做静态LAG或LACP协议支持, 最大限度的保证了用户设备 (CE) 的投资, 只需要在Node D和Node E节点上运行VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol虚拟路由器冗余协议) , 由VRRP协议选择从Node D或者Node E上进行业务收发。双归保护的其他配置和方案1相同。正常情况下, VRRP选择Node D为主用路由器, 业务路径为CE1->Node A->Node B->Node C->Node D->CE2。当Node D失效或Node D和CE2间链路失效时, 在Node A的PW1上会检测到告警, 触发业务倒换到PW2, 同时VRRP选择Node E为主用路由器进行业务收发, 业务倒换到CE1->Node A->Node G->Node F->Node E->CE2。
双归保护由于可以有效解决业务宿节点失效和接入链路失效的问题, 大大增强了网络的安全性和稳定性, 故实际使用中部署的较多。但双归由于需要配合其他保护技术才能完整形成端到端保护解决方案, 故它的配置上会复杂, 且由于需要保护配合联动, 导致倒换效率会稍低些。
3 综合解决方案
任何一个传送网的保护规划和部署都不是简单的使用某种单一保护技术, 而是通过有效的搭配各种保护技术来完成客户业务端到端的保护, 尽量考虑在各种异常场景下进行保护和恢复时把对客户业务的影响降至最低。以如下某移动城域网工程实例简图为例, 整体说明各种保护技术互相配合实现整个分组传送网的保护。
如图7所示, 客户业务需要在NodeB 1和RNC中进行双向传送, 在NodeB1和RNC之间部署双向隧道LSP, 客户业务承载在工作伪线PW1上, 工作伪线PW1由它的服务层工作LSP1和保护LSP2来承载, 工作LSP1和保护LSP2共同形成双向1:1的线性路径保护组。同时在NodeB1和RNC之间配置工作LSP3和保护LSP4, 以及保护PW2, 工作LSP3和保护LSP4来承载保护PW2的客户业务, 并形成双向1:1的线性路径保护组。最后工作PW1和保护PW2之间部署为双归保护组, 同时配置节点和节点J的MC-LAG保护组。
保护过程描述:
(1) 正常客户业务走工作LSP1路径, 即NodeB1->A->B->C->H->I->RNC;
(2) 当NodeB1和节点I之间的链路或者节点失效时, 即工作LSP1检测到告警时, 在节点A上业务倒换到保护LSP2上进行承载, 客户业务走即NodeB1->A->F->E->D->K->J->I->RNC;此时节点I和节点J之间的MC-LAG不做动作, 完全不感知客户业务发生倒换了。
(3) 当节点I失效或者节点I和RNC之间的链路失效时, 此时节点A上会检测到工作PW1存在告警, 此时发生双归保护倒换。业务倒换到NodeB1->A->F->E->D->K->J->RNC, 并且节点J的MC-LAG协议选择节点J和RNC之间的接口进行业务收发。
4 结束语
随着各种保护标准逐步发展和成熟, 在实际工程应用中也会越来越广泛使用。分组传送网的综合解决方案涉及多种保护技术叠加和互相配合, 共同形成一个层次化的保护机制, 由于各个层次的故障检测机制可以是互相独立的, 故故障检测到的时机也不尽相同, 导致发生的保护倒换时机也不相同。为了更加有效的完成层次化的保护, 在各种层次保护之间需要配置保护迟滞时间, 以避免因多重保护导致的保护振荡现象。PTN的保护技术种类繁多, 具体实现方式也不尽相同, 实践证明本文详述的保护技术的配合使用方法对分组传送网的保护方案技术研究和工程实施指导提供了有力支撑。
参考文献
[1] ITU-T Recommendation G.8131.Linear protection switch-ing for transport MPLS (T-MPLS) networks[S]
[2] ITU-T Recommendation G.8132.T-MPLS shared protec-tion ring[S]
[3] ITU-T Recommendation Y.1720.Protection switching for MPLS networks[S]
[4] ITU-T Recommendation G.805, Generic functional architecture of transport networks[S]
[5] IETF RFC 3031.Multiprotocol label switching architecture, category:standards track[S]
分组传送 篇7
目前视频会议系统使用日渐频繁, 但由于网络架构问题, 导致现有部分会场资源无法充分利用, 整套系统没有相应的容灾机制。鉴于此, 根据视频会议系统自身特性, 本文结合分组传送网优点对整套系统进行了优化改造, 应用效果良好。
2 现有网络存在的缺点
视频会议系统原网为核心层、汇聚层与终端用户三级架构方式, 全网业务主要承载于SDH。网络传输设备通过协议转换设备与各会场设备、系统服务器进行对接。随着系统扩容, 逐渐暴露出以下问题:
(1) 现网带宽资源不足
随着视频会议系统应用的扩展, 会场终端设备数量不断增加, 多个会场经常需要同时召开不同主题会议。视频会议系统终端与MCU服务器之间的互联通路全部通过TDM+4E1 协议转换器方式实现, 最大带宽只有8M, 显然难以满足需求。由于组网架构问题, 还导致部分高清会场设备在应用中无法达到最优状态。
(2) 现网组网复杂, 数据交互故障显现
现网中, 视频会议系统的网络传输设备与会议终端、服务器之间通过协议转换器进行数据转换、互连。由于业务量不断增大, 数据交互时间不断增加, 协议转换器故障所造成的视频丢包、音频丢包问题逐渐突显。设备发生严重故障时, 导致网络连接中断, 需要重新调取会议, 严重影响了会议效果。为确保系统正常运行, 维护人员需要经常对设备进行掉电重启。
(3) 系统不具备容灾功能
视频会议系统核心层部署两台8660 系列MCU服务器及一套RMCC服务器, 汇聚层部署15 台8650系列MCU服务器。核心层设备与汇聚层MCU服务器采用点对点级联方式。受现网组网结构和网络带宽限制, MCU服务器之间无法进行有效容灾, 汇聚层某一MCU服务器一旦出现故障, 该设备下联的所有视频会议设备将无法正常使用。
(4) 系统资源使用不均
随着电视电话会议应用范围的扩展, 汇聚层MCU服务器下挂的会场数均有增加, 但不同的MCU服务器下挂会场数量不均衡, MCU服务器资源无法得到充分利用, 导致个别MCU服务器一直处于较高负荷状态, 而同时某些MCU服务比较空闲。
3 网络优化调整方案
3.1 方案依据
如图1 所示, 视频会议系统工作期间, 视讯终端将输入的视频信号采用H.261、H.263 或H.264 协议, 音频信号采用G.711、G.722 或G.728 协议, 进行数据、控制信令的单独编码;然后将编码后的数据进行“复用”打包, 形成遵循网络协议的数据包, 通过物理通道传到MCU服务器进行选择广播。从MCU服务器传来的其他会场的数据包通过“解复用”, 分别还原成视频、音频及数据和控制信令, 再分别相应输出到设备上回显或执行。整套系统均以IP化的数据为基础进行处理、传输和交换。
图1 中, MCU (多点控制单元) 服务器由图像处理模块、语音处理模块、数据处理模块和复用/ 解复器等模块组成。主要负责对多个会议终端的语音、视频和图像信号进行混合、切换, 按要求将信息重新组合并分配到相应的信道。MCU服务器架构如图2所示。
3.2 网络优化调整方案
视频会议系统工作协议是基于H.261/H.263 视频压缩格式的H.320/H.323 规范和G711 语音编码协议。整套系统传送的均为IP化数据业务, 设备运行期间具有系统业务流量波动大、数据质量要求高、传输时延要求小等特点。鉴于此, 承载网络调整为分组传送网, 同时对网络架构进行扁平化处理, 由三级网络调整为核心层、接入层组成的二级网络。
(1) 接入层网络优化
视频会议承载方式由SDH升级为分组传送。利用现有分组传送式资源, 移除SDH协议转换设备。系统中的汇聚交换机百兆网口经分组传送式传输设备以太网口直连至本地传输网, 经光纤与各分会场视讯终端设备对接, 每个终端设置8M带宽。本地MCU服务器设备通过百兆网口直连本地汇聚交换机。每个终端到MCU服务器确保4M—8M的充足带宽。
(2) 核心层网络优化
H. 263 和H. 264 协议可以根据需要产生适合网络传输的视频流, 在网络允许的条件下生成最好的视频效果, 适应很宽的网络带宽, 满足不同需要。根据此特性, 干线汇聚网采用弹性带宽。各汇聚交换机经分组传送式干线汇聚线路进行互联, 组成传输干线网络。各MCU服务器到系统核心设备的链路带宽由原来的固定8M变化为 (N+2) *4M带宽 (N代表终端数量) 。这样可以确保提供充足带宽, 实现会议期间的视频、音频码流数据流以最优效果传输。组网示意图如图3 所示。
另一方面, 各MCU服务器由之前的简单级联关系变为互为热备份关系, 整套视讯系统具备容灾机制。如图4 所示, 当终端1 所属的MCU1 服务器发生故障时, RMCC服务器可以根据现网资源合理分配, 迅速将终端1 业务通过分组传送式网络容灾至MCU 2 服务器, 确保业务的正常的进行。
3.3 实施效果
(1) 组网扁平化, 系统故障率降低
分组传送网提供了更适合IP业务特性的双向点对点连接通道。视频会议IP业务流在此基础上进行业务传输, 提高了处理效率。同时, 分组传送网的同步特性可以提供高精度的频率和时间输出。会场的视频、音频丢包类故障明显减少, 视频误码率从前期的6%-8% 降至3% 以下。
网络架构经过调整, 召开重要会议时, 不必再同时启用17 台MCU服务器, 参会终端可根据实际情况全部直连同一个MCU服务器。这样精简了网络设备, 减少了信号多次处理所造成的质量下降, 提高了会场画面清晰度, 并解决了画面声音同步问题, 提升了会场感知效果。
(2) 系统具备容灾机制
分组传送网承载业务容量大, 保护切换可以在50毫秒内完成, 实现业务保护和快速恢复。现网设备接入统一的网管平台, 一旦网络出现问题, 可以迅速定位传输线路故障点并自动切换至备用线路。系统优化后, 不仅网络传输具备了备份机制, 而且系统内的17台MCU服务器做到了互为备份。召开全省会议期间, MCU服务器如果发生宕机, 通过监控平台发现问题后, 经过容灾, 将下连的故障会场通过简单重新调会, 业务直接容灾至其余MCU服务器上, 4 至6 分钟重新加入会议, 能确保会议正常进行。
4 结束语
本文方案结合了分组传送网优势, 根据视频系统自身特点将两者相结合, 充分发挥二者优势、相互补充, 提升了整套系统的稳定性。同时, 网络带宽由前期8M固定带宽变为弹性带宽, 一方面节省了干线传输网络资源, 另一方面充分满足了用户侧需求。通过简化网络架构, 不仅提升了单台设备的利用率, 同时使整套系统具备了很强的容灾机制, 做到了资源的负荷分担。
分组传送 篇8
一、电力通信网的发展和使用现状
电力通信网络的使用要求, 需要使承载电力信息传输的通信网既具备传统互联网使用的固定流量通信管道的特点, 又需要能根据传输信息的流量大小调整管道传输速率的弹性调整能力。
智能电网通过对发电环节、电路传输系统、电力分配设施、电力供应设施的全方位监控, 以数字化的形式将电网运行状态呈现出来, 通过对数据的整理、计算, 进行对电网进行调整。由此可见, 网络传输在智能化电网的正常运行中起到至关重要的作用。
分组传送技术是随着智能化电网逐步推进, 相伴而生的。智能化电力系统的工作中, 需要完成大量的通信工作, 智能化电网的控制中计算机、电网调度联系、现场的声音图像传输、视频会议、实时监控都需要使用传输网络。这要求智能电网的通信网具备带宽大、稳定不间断的特性。传统的网络通信, 采用TDM网络连接技术, 传输速度慢, 不利于电网控制中心对电网的调控, 影响用电安全, 阻碍电力企业的发展。智能化电网使用的电力通信网络应能根据不同业务占用网络带宽大小, 进行弹性调整, 保证网络带宽满足业务要求, 保证视频信号或电话信号等的通信质量, 这是传统民用互联网难以做到的。
二、分组传送网技术的发展历程
2.1分组传送网技术特性
分组传送网技术是通过融合传统民用网络技术和现代电子信息技术, 适应电力系统多元化业务的新型网络。分组传送网技术能完成对网络业务的自动分配, 同时兼具IP网络的特点, 便于拓展维护, 接入简单, 能够对分组传送网使用Qo S。分组传送网技术的信息传输效率高, 安全性好, 能够方便的进行升级维护。
2.2 PTN分组传送网架构
分组传送网技术的网络分为四个层次:通道层为使用者提供点对点的直接连接, 将业务内容转换为数据, 实现信息迅速传输;高阶段通道层能够提供最大的带宽流量, 为智能电网的调整指令和监控信息的传输提供基础;复用段层负责保证分组传送网连接的平顺、稳定, 再生段层负责传送bits流, 同时能够检查分组传送网络的连接状态, 以便技术人员对故障进行及时维护。
三、智能电网应用分组传送网技术的优势
智能化电网在电网的运行过程中, 采用分组化的建设思想, 对智能化电网的控制依靠分组传送网进行。PTN网络能够实现管理信息在不同控制端的传输, 提升控制指令的部署效率, 减少70% 以上的错误警报。通过使用TCAT网络维护工具, 能够针对不同的传输需求, 调整分组传送网的带宽, 降低电网维护难度, 减少维护成本。
SDH固定传输通道结合PTN弹性传输通道, 能够解决以往难以攻克的在线故障检测、网络传输速度慢、配电指令丢失等问题, 流畅高效的分组传送网络为智能化电网的电力调控工作带来了极大的便利。
结论:智能化电网的发展, 需要配合高效稳定的信息传输网络, 以便实现对电力系统的准确控制, 以满足企业生产、居民生活的用电需求。分组传送网技术降低了智能化电网的使用成本, 提升了电网信息的传输效率和控制人员的工作效率, 分组传送网技术作为融合传统网络通信技术与新型弹性网络通信技术的最优解, 为智能化电网分组化的建设模式提供了基础。
摘要：随着我国经济的迅速发展, 对电力资源的需求急剧增长。根据国家电网出台的逐步推行智能化电网的要求, 电网需要具备实时的调度指挥能力, 完备的基于信息技术的管理平台。为实现电网管理的智能化, 需完善智能电网的通信网络, 保证通信网拥有高带宽、运行稳定以保证智能电网的正常电力传输工作。本文通过深入研究分组传送网技术, 为智能电网的电力通信的应用提出行之有效的办法。
关键词：分组传送网,智能电网,电力通信
参考文献
[1]周彦华.PTN技术是支撑智能电网的理想信息通信平台[J].安徽电气工程职业技术学院学报, 2011, S1 (23) :112-118.
[2]汪强, 朱延章, 葛光胜, 等.分组传送技术在智能配用电通信网的应用探讨[J].电力系统保护与控制, 2014, 09 (17) :139-146.