1、PTN网络简介,网络管理中心承载支援室黄宇,2010年5月,PTN技术的产生背景PTN的关键技术基本特征业务模型和Qos模型保护OAM时间同步和相位同步承载网PTN方案PTN网络与MSTP对接,目录,ALL IP业务网发展趋势,业务IP化的主要驱动力： 统一网络协议，简化网络层次，降低TCO 便于提供各种类型的新业务，实现综合业务运营,CATVHFC,Telephonenetwork,Mobile radionetwork,Internet,业务向All IP转型对承载网的需求,接口兼容性以太网接口为主，兼容TDM/ATM业务业务分组化基于分组的交换和传送，具备统计功能QoS机制业务感知、端到
2、端区分服务同步 电信级的时钟/时间同步方案网络可用性电信级的OAM和保护利润最大化降低CAPEX/OPEX,核心层,Packet接入汇聚承载网,接入汇聚层,业务应用,核心调度管道,Packet,应用平台,IP化业务承载网技术选择,核心,接入汇聚,业务应用,Packet,？,应用平台,MSTP,以太网,IP/MPLS,新技术,IP化业务承载,MSTP承载IP化业务的适应性分析,MSTP出现最初就是为了解决IP业务在传送网的承载问题，遗憾的是这种改进不彻底，采用刚性管道承载分组业务，汇聚比受限，统计复用效率不高。,以太网承载IP化业务的适应性分析,缺乏快速可靠的网络保护和OAM故障检测机制。无实现
3、时钟、时间同步传送的有效机制。难以提供多业务的接口，尤其是TDM接口,IP核心骨干网,SR,SR,无连接的业务路径，延时、抖动、丢包率无法保证,由于OAM有效的检测机制的缺失，导致保护无法快速有效的完成。,缺乏有效的维护手段，网络监控困难,以太网在电信级保护、多业务承载、OAM、网络管理等方面存在较明显的缺陷，无法满足电信级网络管理的要求。,Core,Access,缺乏电信级OAM功能 ：IP/MPLS的OAM功能比较简单，只定义了一些简单的故障管理功能，如MPLS Ping/Traceroute/CC/FFD/ FDI/BDI，不能满足电信级的要求 缺乏电信级保护：虽然IP/MPLS只从信令
4、协议的角度定义了TE FRR的恢复方式，但是为了维持路由协议的正确运行，需要在网络和设备内部运行大量的三层协议，导致带宽利用率降低，设备复杂性提高。缺乏良好的网络可扩展性：IP/MPLS复杂的信令协议限制了网络可扩展性，不太适应大规模的网络。设备复杂度高、成本高,IP/MPLS承载IP化业务的适应性分析,IP/MPLS在电信级保护、OAM、网络扩展性、成本等方面存在较明显的缺陷，无法应用在网络的接入和汇聚层。,CORE,Metro,SR,SR,Broadband business,NodeB,NodeB,Routers,IP核心骨干网,新技术:PTN为IP化业务统一承载而来,分组传送网络PTN
5、,PTN (Packet Transport Network)是一种以分组作为传送单位，承载电信 级以太网业务为主，兼容TDM、ATM和FC等业务的综合传送技术。 PTN 技术基于分组的架构，继承了MSTP的理念， 融合了Ethernet和MPLS的优点，是下一代分组承载的技术。,PTN技术的特征：面向连接,统计复用可扩展性，可生存性电信级OAM保护多业务的支持能力采用G.8261和1588协议，支持分组的频率同步和相位同步,分组时钟多业务统一承载分组业务的分组传送平滑演进保护投资,降低CAPEX,降低OPEX,PTN承载网,电信级网络管理,统计复用传输带宽优化,高精度同步定时,QoS,保护/
6、OAM,层次化管理维护层次化服务质量端到端网络管理统一维护,多业务统一承载,PTN价值体现,低TCO,PTN技术的产生背景PTN的关键技术基本特征业务模型和Qos模型保护OAM时间同步和相位同步承载网PTN方案PTN网络与MSTP对接,目录,T-MPLS = MPLS + OAM IP,T-MPLS 的数据转发面是MPLS 的一个子集，其去掉了基于IP 的无连接转发特性，增加端到端的OAM 和保护功能。,T-MPLS的三个平面G.8110.1,T-MPLS 数据转发面：信息传送、OAM、保护T-MPLS 管理面：性能管理、故障管理、配置管理、计费管理、安全管理。T-MPLS 控制面：建立、拆除
7、和维护端到端连接的能力、链路保护和恢复、自动发现邻接关系和链路信息。T-MPLS 控制平面采用ASON/GMPLS。,T-MPLS 网络分层结构,承载网的客户业务PTN的关键技术基本特征业务模型和Qos模型保护OAM时间同步和相位同步承载网PTN方案PTN网络与MSTP对接,目录,点到点业务（EPL和EVPL）,EPL,EVPL,多点到多点业务（ELAN和EVLAN）,点到多点（EP TREE和EVP TREE）,E1电路仿真业务,PTN,CE,E1,E1,CE,左边的CE设备（比如企业的E1专线接入设备）的E1，传送到左边的PE设备，并在该点加上PW封装后，再通过PTN网络的端到端的连接传送
8、到右边的PE点，并在该点去掉PW封装，还原出E1信号后，再传送到右边的CE设备（比如企业的E1专线接入设备）。另一个方向过程类似。E1电路仿真分为结构化和非结构化两种方式。对PE-PE之间的连接进行资源预留，仿真E1数据包在PTN传送过程中Qos保证。,PE,PE,NNI,NNI,PWE3,TDM,Abis,TDM E1,TDM E1,BTS1 PWE3,BTS1,BSC,NodeB2,Bi-directional Tunnel,BTS1 PWE3,RNC,PE,PE,Tunnel,PHY,E1,E1,E1,E1,支持传统 TDM业务的仿真传送. 统一的分组传送平台. 通过PWE3实现 TDM
9、 业务感知和按需配置 TDM: 支持非结构化和结构化仿真，支持结构化的时隙压缩,E1仿真传送,ATM仿真业务,PTN,CE,ATM,ATM,CE,左边的CE设备的ATM信元，传送到左边的PE设备，并在该点加上PW封装后，再通过PTN网络的端到端的连接传送到右边的PE点，并在该点去掉PW封装，还原出ATM信元后，再传送到右边的CE设备。另一个方向过程类似。对PE-PE之间的连接进行资源预留，仿真ATM数据包在PTN传送过程中有Qos保证。,PE,PE,NNI,NNI,PWE3,ATM,AAL,Iub,IMA E1,ATM STM-1,NB2 ATM PWE3,BTS1,BSC,NodeB2,Bi
10、-directional Tunnel,NB2 ATM PWE3,RNC,PE,PE,Tunnel,PHY,ATM,ATM,ATM,ATM,支持ATM业务的仿真传送. 统一的分组传送平台. 通过PWE3实现 ATM的业务感知和按需配置ATM/IMA: 支持VPI/VCI 交换和空闲信元去除,ATM仿真传送,NNI侧端口,隧道提供端到端（即PE的NNI端口之间）的连通性。伪线用来封装客户业务，不同的客户业务由不同的伪线承载。,QoS的基本概念,报文分类和着色网络拥塞管理队列调度,QoS（Quality of Service）技术，顾名思义就是对各种服务提供传输质量保证的技术。任何能够对传输质量进
11、行保证的技术我们都可以称之为QoS技术。QoS旨在针对各种应用的不同需求，为其提供不同的服务质量，例如：提供专用带宽、减少报文丢失率、降低报文传送时延及时延抖动等。为实现上述目的，QoS提供了下述功能 ：,应用场景带宽限制,Internet,IP,我要100M,我要30M,我要2M,10M,QoS 三种模型,Best-Effort 模型：是目前Internet的缺省服务模型，主要实现技术是先进先出队列(FIFO)IntServ模型：业务通过信令向网络申请特定的QoS服务，网络在流量参数描述的范围内，预留资源以承诺满足该请求 DiffServ模型：当网络出现拥塞时，根据业务的不同服务等级约定，有
12、差别地进行流量控制和转发来解决拥塞问题,Best-Effort 模型,Best-Effort是单一的服务模型，也是最简单的服务模型。应用程序可任意发送任意报文，不需要事先得到批准或通知网络网络尽最大可能发送这些报文，但对时延，可靠性等性能不提供任何保障Best-Effort service是目前Internet的缺省服务模型，主要实现技术是先进先出队列(FIFO),IntServ 模型,其设计思想是在Best Effort服务模式的基础上定义了一系列的扩展特性，可以为每一个的网络连接提供基于应用的QoS，并且使用信令协议（如RSVP）在网络中的每个节点中创建和维护特定流的状态，以满足相应网络服
13、务的需求为应用提供可控制的、端到端的服务,DiffServ模型,DiffServ 域（又称DS 域）由一组提供相同服务策略，实现相同PHB（Per-Hop Behavior）的网络节点（DS 节点）组成。 DS 节点可分为DS 边缘节点和DS 内部节点。DS 边缘节点需要对进入DS 域的流量进行分类，对不同类型的业务流量标记不同的PHB 服务等级。内部DS 节点则基于PHB服务等级进行流量控制。,QoS的主要技术,流分类方式：简单流分类、复杂流分类CAR控制：CAR（Commit Access Rate）即约定访问速率，用于PTN设备的接入侧，对接入的流量进行双速率三色管理队列调度：当拥塞发生
14、时，PTN设备通过采用不同的队列调度策略，为高级别服务类型的业务提供QoS保证。PTN同时采用了二种队列调度方式：PQ（Priority Queuing）、WFQ（Weighted Fair Queuing）拥塞管理：当网络拥塞发生或加剧时，通过采用特定的分组丢弃策略，为属于不同转发类型的流量（如EF、AF）权衡资源的分配。PTN设备支持的丢弃策略为尾丢弃、WRED,流分类方式-简单流分类,将接入报文所带优先级直接映射到指定的PHB服务等级上，使得报文穿越DS域中各节点时能得到统一的PHB服务。简单流分类通常作用于DS域的内部节点。一个DS域中所有节点的简单流分类规则应保持一致。PTN设备支持
15、VLAN Priority与PHB服务等级间的相互映射。,流分类方式-复杂流分类,运用ACL规则，为匹配规则的流量指定PHB服务等级。复杂流分类通常作用于DS域的边缘节点。PTN设备支持对以太网报文、IP报文进行复杂流分类处理，为用户提供更细致、更灵活的流量划分。,CAR控制,当流量低于CIR时，报文染为绿色，报文可以正常通过；当流量在CIR与PIR之间时，超过CIR的报文染为黄色，但报文仍可以正常通过；当流量超过PIR时，超过部分的报文染为红色，直接丢弃。PTN支持Color-Blind、Color-Aware两种染色模式。两种模式不同之处在于Color-Aware模式在进行染色时需要考虑报
16、文当前所带的颜色。,队列调度-PQ,PQ为严格优先级队列调度方式，即严格按照队列优先级调度队列中的分组。只有当较高优先级队列为空时，才会发送较低优先级队列中的分组。这种调度方式可以保证较高优先级队列的分组低延时转发，但可能导致低优先级的队列分组得不到处理。,队列调度-WFQ,WFQ为加权公平队列调度方式，即根据队列分配的权值，对每个队列进行公平调度。通常优先级高的队列分配较高的权值，占有较大的带宽；优先级低的队列分配较低的权值，占有较小的带宽。这种调度方式即可以保证较高优先级队列的分组能够得到低延时转发，也可以保证低队列分组得到有效的处理。,PTN调度方式,PTN设备综合运用了这两种队列调度方
17、式。对于高优级队列（提供CS7、CS6、EF服务），采用PQ方式进行调度。对于较高优先级队列（提供AF4、AF3、AF2、AF1服务），则采用WFQ调度方式。对于最低优先级队列（提供BE服务），则不提供任何QoS保证。当拥塞发生时，PTN设备将不对提供该服务类型的队列进行调度。,拥塞管理-尾丢弃,尾丢弃（Tail Drop）尾丢弃即在队列满时直接丢弃后面到达的报文。,拥塞管理-加权随机早期检测,WRED（Weighted Random Early Detection）WRED在丢弃报文时需要同时考虑队列的长度和报文的优先级（颜色）。低优先级的报文较早开始丢弃，且丢弃的概率较大。,PTN技术的产
18、生背景PTN的关键技术基本特征业务模型和Qos模型保护OAM时间同步和相位同步承载网PTN方案PTN网络与MSTP对接,目录,PTN保护,PTN网络的生存性通过网络保护和恢复技术实现，需满足下列网络目标：实现快速自愈（达到现有SDH 网络保护的级别）；与客户层可能的机制协调共存，可以针对每个连接激活或禁止PTN保护机制；可抵抗单点失效；一定程度上可容忍多点失效；,单向1+1 T-MPLS路径保护,正常工作,工作路径失效,双向1:1 T-MPLS 路径保护,正常工作,工作路径失效,单向1+1子网保护,正常工作,工作路径失效,双向1:1子网保护,正常工作,工作路径失效,环网保护wrapping,正
19、常工作,工作路径失效,PTN技术的产生背景PTN的关键技术基本特征业务模型和Qos模型保护OAM时间同步和相位同步承载网PTN方案PTN网络与MSTP对接,目录,OAM G.8113 G.8114,ITU-T对OAM功能进行了定义：1）性能监控并产生维护信息，根据这些信息评估网络的稳定性；2）通过定期查询的方式检测网络故障，产生各种维护和告警信息；3）通过调度或者切换到其它的实体，旁路失效实体，保证网络的正常运行；4）将故障信息传递给管理实体。 OAM作用：故障发现、告警、诊断，性能监控，保护。,T-MPLS OAM要点,T-MPLS OAM定义的功能：告警OAM、性能OAM、管理OAMT-M
20、PLS OAM功能需要硬件支持。T-MPLS OAM运行于T-MPLS域内，且只能检测出T-MPLS定义的OAM故障。T-MPLS OAM是分域分层的，每个层次只能检测出自己层面的OAM故障。,BTS1 PWE3,NB2 ATM PWE3,NB2 HSDPA PWE3,Bidirectional Tunnel,BTS1 PWE3,NB2 ATM PWE3,NB2 HSDPA PWE3,物理层OAM:SDH(ITU-T G.783)以太网(IEEE 802.3ah)段层OAM：T-MPLS(ITU-T G.8114)PBT(ITU-T Y.1731, IEEE 802.1ag),Tunnel层O
21、AM：T-MPLS: ITU-T G.8114PBT ITU-T Y.1731 IEEE 802.1ag,PW层OAM：T-MPLS: ITU-T G.8114PBT ITU-T Y.1731 IEEE 802.1ag,T-MPLS OAM要点,OAM示意图两个维护域,所有的CE，PE，P之间的链路均可能支持链路层的OAM,PTN技术的产生背景PTN的关键技术基本特征业务模型和Qos模型保护OAM时间同步和相位同步承载网PTN方案PTN网络与MSTP对接,目录,采用类SDH的时钟同步方案，通过物理层串行比特流提取时钟，实现网络时钟同步。时钟的质量等级信息可以通过专门的SSM帧进行传送；同步以太
22、网时钟精度与网络负载和时延无关,SSM,SSM,频率同步以太网,基于同步以太网，实现相位同步扩展同步以太网的SSM，传递时钟的相位信息；保证频率同步链路和相位同步链路一致；,Phase bit,ESSM,Position of the phase bit,Reference bit,相位同步以太网,PTN技术的产生背景PTN的关键技术基本特征业务模型和Qos模型保护OAM时间同步和相位同步承载网PTN方案PTN网络与MSTP对接,目录,PTN多业务平台架构,P-t-P TDM, P-t-MP ATM,E-Line, E-LAN, E-Tree,PW Adaptation,Segment lay
23、er (ETY, SDH, OTN),CO-PS Tunnel Transport,UNI: Eth,分组交换的核心，多业务的支持 支持面向连接业务 独立的传送、控制、管理平面,Control Plane（ASON，GMPLS）,Management Plane,UNI: E1, IMA E1, ATM STM-1, Ch. STM-1,PTN解决方案,BSC,RNC,Aggregation Ring,GE/10GE/STM-N,GE/10GE,STM-1/N*E1,Aggregation LayerFiber,Access Ring,GE/STM-N,Access LayerFiber,N
24、* E1,BTS,NodeB,E1,N * E1 / FE,Edge Access LayerFiber， MW，Copper,BBURRU,BTS,E1,PTN,NodeB,FE 数据,FE,NodeB,FE,统计复用、带宽利用率高；业务感知、端到端QoS保障；提供相位同步/时间同步；,PTN,PTN,PTN,GE/FE,PE,PE,P,P,提供端到端的区分服务,网络入口：识别用户业务，进行接入控制，将业务的优先级映射到隧道的优先级；转发节点：根据隧道优先级进行调度，采用PQ、PQ+DRR，PQ+WFQ等方式进行；网络出口：弹出隧道层标签，还原业务自身携带的QOS信息；,BSC,RNC,IP
25、 OVER OTN,RNC/MGW,Aggregation,MGW,隧道 OAM,伪线 OAM,链路 OAM,Access,具有SDH Like OAM，包含告警、性能、配置管理功能，端到端的网络监控故障检测：连接丢失（CC）、服务层失效（AIS)、远端缺陷指示（RDI)、前向缺陷指示（FDI）等；性能检测：丢包率（LM）、时延、时延抖动（DM）；维护功能：环回（LBK）具有SDH like保护特性 Wrapping环网保护、Steering环网保护； 线性1+1单向、1:1双向； 根据隧道类型选择不同的保护策略支持层次化嵌套保护加载控制平面实现复杂组网下业务的保护和恢复；,层次化OAM和保护
26、,丰富的OAM和完善的保护机制,End,System 1,End,System 2,PTN 支持ASON/GMPLS控制平面，提供MESH保护功能。,业务保护和恢复,RNC,SDH同步网,Ethernet同步网,支持Ethernet同步网和SDH同步网之间的时钟同步功能，解决复杂组网下的时钟传送问题。,时钟处理,以太网时钟,SDH时钟,完善时钟同步解决方案,1、根据SSM信息，按照时钟路径选择算法计算最优的时钟和时间信息的同步路径，避免时钟成环。2、在网络出现故障时，按照时钟路径算法对时钟同步链路保护倒换。 3、提供时钟和时间信息的同步锁定、保持和自由振荡功能。,时间和时钟信息同步,谢 谢！,
