PTN技術(shù)實現(xiàn)方式及標(biāo)準(zhǔn)

分組傳送網(wǎng)(PTN)是基于分組交換、面向連接的多業(yè)務(wù)統(tǒng)一傳送技術(shù)，不僅能較好承載電信級以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，滿足業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性、靈活擴展性、嚴格服務(wù)質(zhì)量(QoS) 和完善的運行管理維護(OAM)等5個基本屬性，而且兼顧了支持傳統(tǒng)時分復(fù)用(TDM) 和異步傳輸模式(ATM)業(yè)務(wù)，繼承同步數(shù)字體系(SDH) 網(wǎng)管的圖形化界面、端到端配置等管理功能。

目前，PTN應(yīng)用在城域網(wǎng)范圍，承載移動回傳、企事業(yè)專線/專網(wǎng)等有QoS要求的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)中國運營商城域傳送網(wǎng)從TDM向分組化的逐步演進。

　　PTN有以下兩類具體實現(xiàn)技術(shù)：

　　一類是從因特網(wǎng)協(xié)議/多協(xié)議標(biāo)記交換(IP/MPLS) 發(fā)展來的傳送多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS-TP)技術(shù)。該技術(shù)拋棄了基于IP地址的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)機制，并且不依賴于控制平面來建立傳送路徑；保留了多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)面向連接的端到端標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)能力；去掉了其無連接和非端到端的特性，即不采用最后一跳彈出(PHP)、標(biāo)記交換路徑合并、等價多路徑等，因此具有確定的端到端傳送路徑，并增強了滿足傳送網(wǎng)需求；且具有傳送網(wǎng)風(fēng)格的網(wǎng)絡(luò)保護機制和OAM能力。

　　另一類是從以太網(wǎng)發(fā)展而來的面向連接的以太網(wǎng)傳送技術(shù)，如IEEE 802.1Qay規(guī)范的運營商骨干橋接-流量工程(PBB-TE)。該技術(shù)在IEEE 802.1ah運營商骨干橋接(PBB，即MAC in MAC)基礎(chǔ)上進行了改進，取消了媒體訪問控制(MAC)地址學(xué)習(xí)、生成樹和泛洪等以太網(wǎng)無連接特性，并增加了流量工程(TE)來增強QoS能力。目前 PBB-TE主要支持點到點和點到多點的面向連接的業(yè)務(wù)傳送和線性保護，暫不支持面向連接的多點到多點之間的業(yè)務(wù)傳送和環(huán)網(wǎng)保護。

　　這兩類PTN實現(xiàn)技術(shù)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、多業(yè)務(wù)承載、網(wǎng)絡(luò)保護和OAM機制上有一定差異[1-2]。從產(chǎn)業(yè)鏈、標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備商產(chǎn)品及運營商應(yīng)用情況來看，MPLS-TP技術(shù)發(fā)展趨勢要優(yōu)于PBB-TE，因此，MPLS-TP是目前業(yè)內(nèi)關(guān)注和應(yīng)用的PTN主流實現(xiàn)技術(shù)。

　　1 《PTN總體技術(shù)要求》主要內(nèi)容

　　《PTN總體技術(shù)要求》主要規(guī)范了PTN網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)、多業(yè)務(wù)承載和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能、網(wǎng)絡(luò)保護功能和性能、OAM能力、QoS、分組同步、網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)管功能以及控制平面功能等方面。其中前4個方面是PTN技術(shù)具有的特色，下面分別簡單介紹。

　　1.1 PTN的網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)

　　PTN具有以下技術(shù)特征：

　　采用面向連接的分組交換(CO-PS)技術(shù)，基于分組交換內(nèi)核，支持多業(yè)務(wù)承載。

　　嚴格面向連接。該連接應(yīng)能長期存在，可由網(wǎng)管手工配置。

　　提供可靠的網(wǎng)絡(luò)保護機制，并可應(yīng)用于PTN的各個網(wǎng)絡(luò)分層和各種網(wǎng)絡(luò)拓撲。

　　為多種業(yè)務(wù)提供差異化的服務(wù)質(zhì)量保障。

　　具有完善的OAM故障管理和性能管理功能。

　　基于標(biāo)簽進行分組轉(zhuǎn)發(fā)。OAM報文的封裝、傳送和處理不依賴于IP封裝和IP處理。保護機制也不依賴于IP分組。

　　支持雙向點到點傳送路徑，并支持單向點到多點傳送路徑；支持點到點(P2P) 和點到多點(P2MP)傳送路徑的流量工程控制能力。

　　分組傳送網(wǎng)絡(luò)包括3個PTN層網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示[3]。它們分別是PTN虛通道(VC)層網(wǎng)絡(luò)、PTN虛通路(VP)層網(wǎng)絡(luò)和PTN虛段(VS)層網(wǎng)絡(luò)。PTN的底層是物理媒介層網(wǎng)絡(luò)，可采用IEEE 802.3以太網(wǎng)技術(shù)或SDH、光傳送網(wǎng)(OTN) 等面向連接的電路交換(CO-CS)技術(shù)。對于MPLS-TP技術(shù)，PTN的VC層即偽線 (PW)層，VP層即標(biāo)記交換路徑(LSP)層。

　　1.2 PTN的多業(yè)務(wù)承載和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能

　　在基于MPLS-TP的PTN網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)承載架構(gòu)[4]中，MPLS-TP的網(wǎng)絡(luò)客戶層包括基于PW的仿真業(yè)務(wù)、采用MPLS標(biāo)簽的業(yè)務(wù)和IP業(yè)務(wù)。目前階段，該承載架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)范基于PW的仿真業(yè)務(wù)，包括TDM業(yè)務(wù)、以太網(wǎng)二層業(yè)務(wù)和ATM業(yè)務(wù)；對采用對等模型承載IP和MPLS業(yè)務(wù)的功能要求待研究。PTN的業(yè)務(wù)承載均是采用面向連接的機制，基于無連接的實現(xiàn)機制不在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

　　對基于PW的仿真業(yè)務(wù)，基于MPLS-TP的PTN應(yīng)當(dāng)滿足以下功能要求：(1)PTN統(tǒng)一采用PWE3封裝來承載仿真類業(yè)務(wù)。PWE3控制字的使用應(yīng)符合RFC4385。

　　(2)PTN支持TDM業(yè)務(wù)仿真和傳送，具體要求如下：

　　應(yīng)支持基于非結(jié)構(gòu)化仿真(SAToP)模式的TDM業(yè)務(wù)承載。PWE3封裝和控制字應(yīng)符合RFC4553。SAToP模式適用于任何信號結(jié)構(gòu)的 TDM電路仿真。

　　可選支持基于結(jié)構(gòu)化仿真(CESoPSN)模式的TDM業(yè)務(wù)承載。PWE3封裝和控制字符合RFC5086。CESoPSN模式主要用于 N×64kbit/s信號結(jié)構(gòu)的TDM電路仿真，并可節(jié)省帶寬。

　　可選支持基于SDH仿真(CEP)模式的TDM業(yè)務(wù)承載。PWE3封裝和控制字符合RFC4842。CEP模式主要用于基于VC12或VC-4信號結(jié)構(gòu)的SDH電路仿真。

　　 (3)PTN支持以太網(wǎng)二層業(yè)務(wù)的仿真和傳送。

　　具體要求如下：

　　支持以太網(wǎng)線型業(yè)務(wù)(E-Line)、以太網(wǎng)專網(wǎng)業(yè)務(wù)(E-LAN)和以太網(wǎng)根基多點業(yè)務(wù)(E-Tree)，并符合ITU-T 和MEF的相應(yīng)規(guī)范。

　　應(yīng)支持基于端口、端口＋VLAN的方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)與VC/VP的綁定。

　　應(yīng)支持采用網(wǎng)管的靜態(tài)配置方式建立以太網(wǎng)業(yè)務(wù)?？蛇x支持采用信令方式動態(tài)建立以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。

　　PWE3封裝和控制字應(yīng)符合RFC4448。

　　(4)PTN可選支持ATM業(yè)務(wù)仿真和傳送。PWE3封裝和控制字符合RFC4717。PTN支持1︰1虛信道連接/虛通道連接 (VCC/VPC)和N︰1 VCC/VPC封裝模式；支持單向和雙向點到多點虛通道連接(VPC)或虛信道連接(VCC)的建立；可選支持ATM反向復(fù)用(IMA)組處理功能。
基于MPLS-TP的PTN應(yīng)滿足以下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能要求：

　　(1)MPLS-TP的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制是MPLS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)(RFC3031)的子集，并應(yīng)滿足RFC5654中規(guī)范的傳送需求。MPLS-TP不采用基于IP的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)機制，且不支持等價多路徑(ECMP)、最后一跳彈出(PHP)和LSP合并功能。

　　(2)MPLS-TP的標(biāo)簽堆棧功能應(yīng)符合RFC3032和RFC5462的規(guī)范。MPLS的生存時間(TTL)處理機制應(yīng)符合RFC3443的規(guī)范(VC和VP兩層TC和TTL的模型一致，宜采用管道模型)。

　　(3)PW和LSP標(biāo)簽的范圍應(yīng)支持1～1 048 575(即2 20-1)，其中0～15為保留標(biāo)簽(供PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的OAM使用或保留)。RFC3032中定義了4個保留的標(biāo)簽值。

　　(4)應(yīng)當(dāng)支持以下標(biāo)簽交換功能要求：

　　源節(jié)點進行PW和LSP標(biāo)簽的正確添加，并支持將多條PW復(fù)用到一條LSP中。

　　宿節(jié)點進行PW和LSP標(biāo)簽的正確剝離。

　　應(yīng)支持單段偽線(SS-PW)和多段偽線(MS-PW)交換功能。SS-PW的架構(gòu)應(yīng)符合RFC3985的規(guī)定。多段偽線交換是將不同LSP的PW交換到相同的LSP中。

　　1.3 PTN網(wǎng)絡(luò)保護功能要求

　　PTN網(wǎng)絡(luò)支持的保護方式分為以下三大類：

　　(1)PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的保護方式

　　PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)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，應(yīng)至少支持雙向1︰1保護機制。

　　PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的環(huán)網(wǎng)保護包括Wrapping和Steering兩種保護機制，應(yīng)至少支持一種環(huán)網(wǎng)保護機制。

　　 (2)分組傳達網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)的接入鏈路保護

　　TDM/ATM接入鏈路的1+1或1︰N保護。

　　以太網(wǎng)GE/10GE接入鏈路的保護，即鏈路聚合組(LAG)。

　　(3)雙歸保護

　　PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保護和接入鏈路保護相配合，實現(xiàn)在接入鏈路或PTN接入節(jié)點失效情況下的端到端業(yè)務(wù)保護。具體實現(xiàn)機制待研究。

　　PTN的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保護方式應(yīng)滿足以下通用功能要求：

　　(1)PTN的保護倒換應(yīng)支持鏈路、節(jié)點故障和網(wǎng)管外部命令的觸發(fā)，并應(yīng)支持各種倒換請求的優(yōu)先級處理。故障類型觸發(fā)支持物理鏈路、VP/VC信號失效(SF)和中間節(jié)點失效，支持信號劣化(SD)。外部命令觸發(fā)支持鎖定到工作、強制倒換、人工倒換和清除命令等網(wǎng)管命令。

　　(2)保護倒換方式包括支持單端倒換和雙端倒換類型，支持配置為返回或不返回操作模式，支持等待恢復(fù)(WTR)功能的啟動和等待恢復(fù)時間的設(shè)置。

　　(3)保護倒換時間。在拖延時間設(shè)置為0的情況下，保護倒換引起的業(yè)務(wù)受損時間應(yīng)不大于50 ms(對SD觸發(fā)的保護倒換除外)。

　　(4)拖延時間設(shè)置。在PTN的底層網(wǎng)絡(luò)(如WDM和OTN) 配置了保護方式情況下，PTN網(wǎng)絡(luò)保護方式應(yīng)支持拖延時間的設(shè)置，可設(shè)置為50 ms或100 ms。1.4 PTN網(wǎng)絡(luò)的OAM架構(gòu)和功能要求

　　PTN網(wǎng)絡(luò)的OAM功能包括PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的OAM機制、PTN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層OAM機制以及接入鏈路層的OAM機制等。

　　PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的OAM分為告警相關(guān)的OAM、性能相關(guān)的OAM和其他OAM三大類，VC、VP和VS 3層的OAM功能要求如表1所示。其中，主動OAM是指周期性連續(xù)實施的OAM操作。主動上報故障和誤碼性能的檢測結(jié)果。按需OAM指人工發(fā)起的有限次數(shù)的OAM操作，通常用于故障的診斷和定位。

　　2 PTN行標(biāo)中的關(guān)鍵問題探討

　　在PTN行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草過程中，存在一些有爭議的關(guān)鍵問題，涉及標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)選擇、PTN的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和后續(xù)發(fā)展等方面。我們牽頭組織了相關(guān)討論，部分有了初步結(jié)論，部分還有待后續(xù)研究，在此與大家分享：

　　(1)MPLS-TP的OAM實現(xiàn)機制和封裝格式問題

　　目前有T-MPLS G.8114、G-ACh[5]+Y.1731 OAM PDU[6]、 IETF BFD擴展[7]+新OAM工具3種選項。從保護中國運營商和設(shè)備商的現(xiàn)有利益，并且便于今后軟件升級角度出發(fā)，中國所有單位一致同意采用G-ACh+Y.1731 OAM PDU格式，并希望形成合力來推進MPLS-TP國際標(biāo)準(zhǔn)采納。但由于IETF MPLS工作組被Cisco、Juniper等數(shù)據(jù)領(lǐng)域?qū)＜抑鲗?dǎo)，該技術(shù)選擇成為MPLS-TP標(biāo)準(zhǔn)選項的難度相當(dāng)大。

　　(2)PTN環(huán)網(wǎng)保護的實現(xiàn)機制

　　目前IETF初步認可了環(huán)網(wǎng)保護需求，但具體實現(xiàn)機制有MPLS-TE FRR應(yīng)用在環(huán)網(wǎng)拓撲[8]、IEEE多段保護[9]、ITU-T Wrapping和Steering環(huán)網(wǎng)保護[10]3類選項。我們一方面需要從技術(shù)角度深入分析3類機制在業(yè)務(wù)配置、帶寬共享、OAM、跨環(huán)保護等方面的差異；另一方面要考慮運營商網(wǎng)絡(luò)運維習(xí)慣的影響。目前，根據(jù)中國設(shè)備商產(chǎn)品情況和運營商應(yīng)用需求，行標(biāo)中選擇了基于ITU-T的Wrapping和 Steering兩種環(huán)網(wǎng)保護機制，后續(xù)還要完善點到多點業(yè)務(wù)保護和跨環(huán)保護等具體機制。

　　(3)PTN與MSTP混合組網(wǎng)需求和互通功能要求問題

　　由于PTN的使命是逐步替代基于SDH的MSTP，因此在運營商的網(wǎng)絡(luò)部署過程中，必然面臨PTN與MSTP 混合組網(wǎng)和互通問題。如存在PTN匯聚環(huán)直接帶MSTP接入環(huán)的混合組網(wǎng)場景，在標(biāo)準(zhǔn)中如何具體規(guī)范，也成為頗有爭論的一個問題，需要后續(xù)組織協(xié)調(diào)討論。

　　(4)PTN支持IP/MPLS三層功能需求問題

　　在全業(yè)務(wù)運營和LTE移動回傳承載的發(fā)展趨勢下，PTN是否需要支持IP/MPLS的部分三層功能？如何與現(xiàn)有路由器網(wǎng)絡(luò)分工協(xié)調(diào)？這些都需要運營商明確具體應(yīng)用需求后再組織針對性的研究。這將成為本版本PTN行標(biāo)的一個開放性待研究問題。

　　PTN技術(shù)在與IP/MPLS競爭融合的環(huán)境中逐步發(fā)展，目前已應(yīng)用在IP化的3G移動回傳網(wǎng)絡(luò)中。從標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用來看，今后兩年是PTN技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵期，希望PTN技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展壯大。