PTN承载LTE（精选七篇）
PTN承载LTE 篇1
随着互联网应用的迅猛增长, 4G网络时代即将到来, LTE业务、各类集团客户业务、WLAN (无线局域网络) 、小区宽带业务等大颗粒业务需求爆炸式增长, 运营商从传统业务经营向流量经营转变, 流量的增长对新一代的城域传输网形成了冲击。为了提高传送网的IP化和承载能力, 传输本地网也在不断地进行适应性重构和建设。
组网原则及策略
本地网PTN总体建设原则是:采用PTN技术组建本地网, 按照全程全网的原则整体规划、分布实施, 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。
网络规划原则:传输核心层是传输网络的骨干, 骨干网络建设的合理性、安全性和前瞻性是传输网络发展的基础。所以PTN网络核心层的建设尤其重要, 否则网络建设的后期将会投入大量的优化改造费用和人力成本, 得不偿失。
核心层PTN组网原则:核心层应采用大容量PTN设备, NNI (网络侧接口) 接口速率不小于10G, 采用环形结构或网状结构, 本文思路是环网+网状结构建设, 并以10GE光接口与省干PTN环网对接, 省干PTN与核心网10GE接口对接。
网络配置要求
面向TD基站接入点主要分为以下两大类:纯TD基站、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;对于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标签交换路径的1:1保护。
网络组建方案
如图所示, 一般本地网分为核心层、汇聚层、接入层组建, 本文主要分析PTN核心层的组网和应用, 作为网络建设的参考。
PTN调度层组建2个40GE的核心调度环网, 设备11-21-31-41组建40GE核心调度环1, 设备12-22-32-42组建核心调度环2, 如果核心机楼条件有限, (11、12) , (21、22) , (31、32) , (41、42) 设备分为4组共机楼建设。考虑到网络的安全性, 必须有2个在省干核心机楼, 在省干核心机楼分别新建1套大容量PTN设备与省干核心PTN进行3层对接。
本地核心调度环网1的4个节点分别通过10GE通道互联至本地核心设备1和本地核心设备2, 本地调度环网2的4个节点分别通过10GE通道互联至本地核心设备1和本地核心设备2, 之间进行3层协议对接, 主要用于LTE业务与核心网互通。11、12调度设备之间用10GE通道连接, 21、22调度设备之间用10GE通道连接, 31、32调度设备之间用10GE通道连接, 41、42调度设备之间用10GE通道连接, 之间进行2层协议对接, 主要用于集团客户业务的调度开通。上述10个通道之间全部利用OTN核心城域网互联, 考虑到网络前瞻性和数据流量的增长预期, OTN波分核心城域网建议单波100G波分建设, 组成MESH智能网络。每一个PTN汇聚环 (10GE环网) 通过波分汇聚城域网上行至调度环1和调度换2的任意设备, 实现业务全程主备路径设备、链路全分离承载, 核心层可以抵抗单节点失效、单机楼失效以及链路中断的风险, 网络抵御风险能力大大提升。
业务承载能力分析:
核心调度环1有4个节点上行至核心设备1和核心设备2, 共8条10GE上行链路, 分主备通道, 所以业务上行能力共计40GE, 调度环2作为核心调度环1的备份承载网络, 容量不计。按照每个LTE站点80M的速率计算, 以及接入层/汇聚层/调度层=3/2/1的收敛比计算, 40*1024M*3/100M=1536, 可以提供1536个LTE基站的业务承载能力, 该网络结构方案扩展性能强, 可以随时进行扩容而不影响业务。当业务容量受限制时, 可以分别从核心环1和2的4个节点利用OTN波分核心城域网各开通1条10GE链路至核心设备1和核心设备2, 容量立即提升40GE, 并且完全不影响原有业务, 以上扩容前的网络完全满足承载中型城市的LTE网络建设, 扩容后的网络完全满足承载中大型城市LTE网络建设。当调度环容量不足时, 可以在原有环网基础上新扩容40GE环网, 提升集团客户业务的调度容量, 并且对原有业务无任何影响。当调度环接入汇聚环能力不足时, 可以新选择4个节点组建调度环网或者在原有节点上新增设备旁挂在主设备上增加接入汇聚环能力, 无需大规模改造网络结构即可以进行平滑升级。
网络安全性能分析
单节点失效
单节点失效:例如21网元失效, 主路由 (绿色虚线) 失效, 保护路由 (绿色实线) 接管业务, 实现本地核心设备至接入设备之间业务的无缝切换。完全规避了单节点失效导致的业务失效风险。
单机楼失效
单机楼失效:例如21网元和22网元共机楼失效时, 主路由业务只经过21网元, 不经过22网元, 所以主路由 (绿色虚线) 失效, 保护路由在调度层32网元 (绿色实线) 接管业务, 实现本地核心设备至接入设备之间业务的无缝切换。完全规避了单机楼失效导致的业务失效风险。
核心调度环失效
调度环系统1失效:例如11网元-21网元-31网元-41网元所在的40GE PTN核心环一发生失效时, 主路由完全失效, 所以主路由 (绿色虚线) 失效, 保护路由经过40GE PTN核心环二到达本地网核心设备, 实现本地核心设备至接入设备之间业务的无缝切换。完全规避了环网系统失效导致的业务失效风险。
随着TD-LTE大规模部署的开启, 基于PTN网络承载TD-LTE业务将成为未来的主导方案, 基于地方本地网的既有条件选择最优的PTN承载方案对于各地方运营商都提出了更高的要求。
PTN承载LTE 篇2
【关键词】 桥接；PTN；环回；VPN；VRF；广播风暴
【中图分类号】 C931.6【文献标识码】 A【文章编号】1672-5158（2013）07-0010-02
概述
LTE时代eNB与基站控制器整合，网络逐渐扁平化，PTN网络需要具备更高的灵活性和扩展性，网络需要引入L3转发功能，业务的端到端配置分成了二层和三层两部分，因此二三层桥接技术成为LTE承载的关键技术，如何配置二三层桥接设备才能使网络更加灵活、高效成为网络成功的基础。
互联网技术的发展和移动智能终端的普及，促使消费者希望能在移动设备上也享受到和家庭宽带一样的高带宽无线网络服务。为了给消费者提供更高质量、更大带宽和不限时间、地点的极速体验，并且在未来的市场竞争中保持优势，中国移动开始从TD-SCDMA向TD-LTE（以下简称LTE）演进。
本文将重点论述面向LTE承载的二三层桥接技术， 并对当前PTN设备二三层桥接技术、方案进行深入探讨。
二三层桥接技术关键性分析
LTE时代，为减少时延去掉了RNC设备，并将其大部分功能整合进eNB，一个eNB将同时归属于多个S-GW/MME；eNB之间通过X2接口相连，流量呈MESH状。
由图1可见，LTE业务主要接口有S1和X2两大类型，其中S1接口主要承载用户控制面及用户业务面数据流量，X2接口为eNB之间接口，仅在基站切换时发生，且不承载具体的业务数据，因此X2流量所占的比例很小，仅有3%左右。整体上LTE业务仍然是汇聚架构。
由于整体上仍然是汇聚架构，且X2流量很小，因此L3层VPN没有必要在接入层就引入，在网络接入和汇聚层通过L2层VPN完成业务接入和汇聚，在核心层引入L3层VPN，这样既可以满足L3转发需求，又降低了设备复杂度，对现有的2G＼3G业务接入的影响也较小，设备后期配置、维护的难度也降低，运营商建网成本大大降低。
此种方案要求核心节点支持内部终结L2VPN，然后桥接到L3VPN，实现业务在L2VPN和L3VPN之间的转发。
由此可见L2与L3的桥接技术对于S1接口多归属及X2接口灵活调度起到十分关键的作用。
二三层桥接方案
二三层桥接的核心目的是在1台设备上同时集成L2VPN和L3VPN，实现L2VPN到L3VPN的映射及逻辑隔离，同时终结L2层VLAN。二三层桥接配置方案将对PTN网络VLAN划分及IP规划产生直接影响，如何配置才能使网络安全、高效又易于维护呢？本文给出三种桥接方案，并针对各种方案的特点给出有针对性的选择建议。
1、PW与IP子接口一对一方案
如图2所示，该方案配置原则为1条2层PW对应一个IP子接口。
方案优点：该方案对每个PW对应一个IP子接口，逻辑清晰；每个基站可分配独立的业务VLAN，不存在广播风暴问题，且故障定位明确。
方案缺点：由于每个PW对应一个IP子接口，在二三层桥接设备上需要配置大量的IP子接口地址，基本上每个基站就需要对应一个IP子接口，设备配置非常复杂；由于每个基站一个VLAN，在IP地址分配时只能使用30位掩码进行分配，比较浪费IP地址资源，IP地址资源实际利用率仅有50%。
适用范围：该方案由于配置复杂，且较为浪费IP地址资源，仅适合LTE实验网阶段应用，或在业务规模小，仅有几百个基站接入需求的小地市部署。IP地址不连续问题。
2、PW与IP子接口多对一方案
如图3所示，该方案配置原则为多条2层PW对应一个IP子接口，PW终结后采用VSI将业务进行汇聚收敛，并对应相应的IP子接口。
方案优点：该方案将多个PW对应一个IP子接口，大大节省了IP地址资源，降低了配置复杂度和后期维护难度；在基站在IP地址分配时，多个基站划分在同一网段内，并归属同一VLAN，有利于IP地址规划的连续性、扩展性；由于IP地址容易做到连续，也减少了VRF路由表条目，提高了数据转发效率。
方案缺点：由于多个基站在同一VLAN内，因此该方案无法避免二层广播的泛滥，但如果将VLAN内的基站数量控制的比较少，如 10到20个基站1一个VLAN，二层广播风暴问题也不是一个十分突出的问题。
适用范围：由于该方案配置复杂度较低，且节省IP地址资源，因此很适合在中型甚至大型LTE网络中采用，但在具体配置时应严格控制VLAN中的基站数量，限制广播风暴。
3、PW与IP子接口多对一VLAN汇聚方案
如图4所示，该方案配置原则为多条2层PW对应一个IP子接口；一个基站采用一个独立的VLAN，避免广播，在L2/L3桥节点把多个VLAN汇聚后，配置1个IP子接口。
方案优点：该方案将多个PW对应一个IP子接口，大大节省了IP地址资源，降低了配置复杂度和后期维护难度；在基站在IP地址分配时，多个基站采用子VLAN相互隔离不存在广播风暴的问题；汇聚VLAN内的不同基站可分配在一个网段内，有利于IP地址规划的连续性、扩展性。
方案缺点：每个基站在不同的VLAN内，基站间互通必须通过汇聚VLAN转发，且配置起来每个基站都需配置在不同子VLAN中，较方案二复杂。
适用范围：该方案即节省IP地址，也不存在广播风暴额为难题，特别适合大型LTE网络中采用。
L2/L3桥接环回方案
1、 外部环回
如图5所示：PW终结后，通过外部端口光纤换回到另外端口，进入L3VPN的VRF进行处理，良妃设备端口资源，且以光纤环回本身也增加了故障机率，承载效率低。在现有设备端口资源使用率高的情况下，无法平滑升级到L3VPN，不利于保护投资。
2、 内部实接口环回
该方案本质与外部环回方案类似，是假的内部桥接，桥接端口采用交换网的实接口，不需要外部光纤，用于内部环回的实接口对应的槽位无法再提供相应的外部端口，同样浪费交换网的端口资源，承载效率低，现网设备资源利用率搞的情况下，无法平滑升级到L3VPN。（见图6）
3、 内部实接口环回
如图7所示：设备内部完成PW终结处理，并通过虚接口桥接到L3VPN的VRF处理，不浪费设备端口资源，现网设备可以平滑升级到L3VPN，不管现网端口资源是否已经用尽，都可以实现L2业务侧和L3业务侧的桥接，无桥时的VLAN限制，目前是最搞笑、灵活的桥接方式。目前大部分PTN厂家均已支持此种方案，但现网设备还需根据实际情况而定。
结束语
PTN承载LTE 篇3
中国移动2012年的PTN集采已接近尾声, 总共20万端设备, 超过50亿元 (人民币, 下同) 的规模也创造了又一次承载网大规模采购的高峰。从2009年开始, 中国移动即大面积引入PTN技术, 以取代原有的MSTP, 率先向分组承载技术演进。据了解, 中国移动近3年来, 每年的PTN集采量都接近50亿元, 而且截至目前, 中国移动的大客户业务、集团业务等高质量业务都已逐步完成了向PTN网络的割接, 原有的MSTP网络在逐步完成其历史使命。
中国移动很早就将目光放到了TD-LTE的建设当中, 今年更是加大了TD-LTE基站的建设力度, 并陆续了扩大了TD-LTE实验网规模, 并且对用户开放了TD-LTE网络体验。而作为TD-LTE网络的有效支撑, PTN技术如何能够有效承载TD-LTE网络, 这将是下一步的重要课题。而且, 在今年的PTN集采中, 各种PTN设备对于TD-LTE的承载能力也列入集采考核的技术标之一。
在质疑中实现部署
PTN技术自其被提出以来, 一直是备受争议, 在前两年的部署过程中, 就有业界专家指出PTN对于TD-LTE承载能力有所缺失, 这对于后续向LTE演进将造成较大制约, 更有专家预测, 向LTE演进时, 中国移动亦不得不向IP RAN转舵。然而从现网的应用情况以及各厂商PTN设备的测试结果来看, PTN的现网承载能力已经在大规模部署中得到验证, 而对于LTE的承载, 亦衍生出了多样化的以PTN为主体的应对方案, 包括L3 PTN、PTN+CE等方案。
从LTE承载网的核心要求来看, PTN能够支持多业务承载, 有效支撑2G/3G/LTE;具有大容量和可扩展性, 支持大容量数据业务的承载;低时延转发能力, 以满足端到端的、稳定的时延需求, 提升宽带业务体验;可靠的QoS保障, 能够有效满足视频、多媒体等高带宽业务对端到端业务和时延的要求。PTN技术继承了原有的传输技术的各项优势, 并且具备高扩展性, 且符合低OPEX和低CAPEX需求, 整体的承载性能已可有效满足TD-LTE的承载需求。与此同时PTN在承载LTE时, 也具备显著优势:高质量承载, 增强型TE-Tunnel承载LTE业务, 满足高质量高可靠性承载需求;高可靠性承载, 在Tunnel终结点做L2/L3交换, 交换点支持完善的节点保护;灵活部署能力, PTN能够根据网络需要支持交换节点的灵活部署。
从TD-LTE的实验网建设来看, 中国移动已经对PTN承载TD-LTE进行了现网试点, 中国移动集团相关专家亦明确表示, 面向TD-LTE承载, 已经有完善的PTN承载方案。杭州移动已经现网验证了PTN+CE方案在承载TD-LTE网络的显著优势。
中国移动对于PTN的坚持部署, 也打消了诸多海外企业向PTN领域渗透的风险顾虑, 目前主流的芯片厂商、器件厂商、系统厂商及测试厂商都已经投入大量的资金用以拓展PTN产品线, 整个PTN产业已经形成非常完善、系统化的产业链体系。通过我国自主把握PTN的一系列标准体系, 虽然国际标准方面仍有一定阻碍, 但对于PTN产业发展已无明显制约。
PTN生态产业链开路先锋
分组承载技术近年来取得了迅速的发展, 其发展过程更多地是基于运营商的大规模现网部署, 从而促成了整个产业的迅速扩大。从目前来看, PTN产业链已经逐步成熟, 而IP RAN的相关技术、设备则仍处于不断完善之中。早期, 在国内运营商讨论引入分组承载技术之时, PTN均不被电信、联通所看好, 并对此始终保持质疑态度, 而中国移动亦是在网络升级迫在眉睫之时果断引入PTN设备, 并迅速带动整个产业链的逐步成熟, 有效推动了PTN生态产业链的成型。
从PTN的应用规模来看, 目前除了中国移动这一PTN规模最大的运营商, 海外亦有多家运营商引入了PTN技术, 并且已经形成一定规模。而国内运营商中, 中国联通在现有的网络改造中, 亦引入了PTN技术, 在某些场景下亦采用了PTN+IP RAN的组网方式, 据了解, 在地方联通中, PTN已经对于HSPA+网络进行承载;另一方面, 中国电信科技委主任韦乐平亦多次肯定了PTN技术的性能、价格优势, 虽未有大规模部署, 但是通过多轮的测试、验证, 对于PTN技术的承载能力, 亦有肯定。
整体来看, 目前各主流运营商的业务构成仍存差异, 各方在考虑分组技术的选择时, 仍多数基于其现有业务的高效承载, 目前来看, 包括以太网、IP RAN、PTN在内的多种技术选择已经逐步体现出各自的性能优势, 相关技术均有各自的最佳适用场景。
中国移动现已大举推动TD-LTE的发展, 相应的TD-LTE基站的建设规模也在扩大, 同时试点规模亦在进一步扩大, 而PTN作为中国移动无线网络的承载技术, 将有效助推TD-LTE的规模化发展。
53万
PTN构建广电多业务承载网络 篇4
如图1所示, 各种业务及技术驱动承载网络向着统一融合的方向发展, 同时, 多种制式将在很长一段时间内并存, 这就要求一张承载网实现多种业务的统一接入和传送, 从而保护运营商投资。另外, 随着各种业务的IP化进程加速, 对承载网的带宽、调度、灵活性、成本、质量等方面也提出了新的要求。广电运营商对于承载网络的关键需求主要体现在:多业务统一接入和传送、高可靠性、高安全性、基于分组的精确同步能力、高效率灵活的带宽利用、网络精细化管理和控制。
1 方案整体概述
烽火通信顺应广电业务IP化发展趋势, 推出多业务承载网络解决方案, 使用基于全分组内核的融合型PTN设备, 实现多业务承载, 为广电运营商提供端到端解决方案, 并致力于为降低网络建设和运维成本, 助力运营商实现网络平滑演进及业务高速发展。
多业务IP承载网络解决方案可以实现如下功能:
(1) 一张网络, 适应各种业务架构, 包括IPTV、Internet Access、VoIP。
(2) 一张网络, 适应多种业务类型, 包括TDM、ATM、Ethernet、IP。
(3) 一张网络, 适应多种传输介质, 包括Fiber、Copper、Microwave。
2 方案亮点和优势
2.1 多业务IP承载网方案有利于降低广电运营商CAPEX
(1) 丰富的多业务接入和统一传送能力
丰富的接口类型 (E1、STM-N、FE、GE、10GE) 对多种业务进行统一接入, 采用PWE3封装技术实现TDM/ATM/Ethernet/IP业务的统一传送。
(2) 融合型架构设计
相同硬件架构下, 同时支持IP/MPLS与MPLS-TP, 提供更加灵活组网方案的同时, 大大降低运营商因技术选择所带来的风险。
(3) 100%分组交换核心
采用纯分组核心设计, 提供带宽统计复用能力, 从容应对大带宽冲击。
(4) 精确灵活的同步机制
提供同步以太、IEEE 1588v2同步方案, 提供网络时钟/时间同步需求;支持带外1PPS+TOD接口和带内以太网同步接口, 满足网络长期演进的需求;采用SSM和BMC的协议, 实现时钟和时间链路的自动保护倒换, 保证同步的可靠传送。
2.2 多业务IP承载网方案有利于降低运营商OPEX
(1) SDH-like层次化OAM
通过基于硬件机制的层次化OAM支持 (MPLS-TP OAM, MPLS OAM, Ethernet OAM) , 实现了电信级的网络故障自动检测、保护倒换、性能监控、故障定位等功能。
(2) 多级可靠性保障
具备完善的设备级、网络级以及客户侧保护功能, 保证50ms保护倒换、电信级99.999%可靠性。
(3) 端到端QoS
充分保证不同业务对延迟、抖动、带宽的要求。支持流量分类、拥塞控制、拥塞管理、流量监管、和流量整形等, 满足用户级多业务的带宽控制, 实现业务接入的SLA, 为运营商精细化运营提供保障。
(4) 统一网管系统
OTNM系统实现对承载网所有网络设备 (包括PTN, SDH/MSTP, WDM/OTN) 的统一管理, 覆盖接入层、汇聚层和核心层网络, 有效降低运营商建网成本和维护成本。
3 分组传送技术概况
(1) 标准现状
MPLS-TP已成为分组传送主流标准, CCSA《分组传送网总体技术要求》指出PTN核心层可选支持L3。
(2) 分组传送技术对比
就MPLS与MPLS-TP的OAM, 网络保护、QOS、时钟同步、控制平面等技术属性, 以及运维和互通等性能方面进行对比优势劣势情况。
(3) 分组传送演进趋势
MPLS-TP&MPLS在传统应用领域未来技术走向是趋同的, MPLS-TP要增强L3VPN功能, IP/MPLS需要增强OAM、NMS, 保护技术等。
(4) 烽火通信分组传送产品
为顺应技术远期发展、降低运营商面临的选型风险, 烽火通信CiTRANS系列PTN设备全面支持MPLS-TP、IP/MPLS融合技术方案, 见图2。
4 总结
经过几十年在通信网络产品研发和工程应用的摸索, 烽火通信产业发展迅速, 产业领域包括数据网络通信、宽带接入、软件技术、增值业务、信息集成等;烽火通信高度关注广电运营商的业务发展和转型需求, 具有端到端的全业务承载网解决方案、完善的产品组合及丰富的网络部署经验, 全方位助力运营商迎接光网络转型挑战, 共享网络之美。
广电三网融合中带宽需求急剧增加, PTN技术将是广电承载网的最佳选择。承载网络不仅需要承载主流的IP业务同时也要兼顾对传统TDM业务的承载。随着PTN标准化进程的进一步加快, 随着高带宽多媒体业务的迅猛发展以及技术的不断成熟, PTN部署中所面临的问题也会迎难而解。
PTN承载LTE 篇5
城域传送网是电信网的基础,为所承载的各种业务提供传输通道和传输平台。随着传送网所承载的业务向IP化、宽带化、全业务化方向发展,业务需求驱动着网络向All IP化发展,PTN承载网成为下一代传输网的主流IP承载技术是大势所趋,中国移动等主流运营商已开始规模部署PTN承载网。MSTP作为传统的2G承载网,已经形成一定规模。新建分组传送网络与原有网络将长期共存,3G业务在新网络上开展,2G业务逐步迁移到新网络,两种网络之间也存在一定的业务交互。
3G基站接入的三种方式
PTN与3G基站对接选择
目前主流IP化基站可提供FE光口、FE电口等接口,传输侧PTN接入设备通过哪种方式与之对接成为各地运营商所关注的话题。
安全——采用电口方式,网线容易松动,信号极易丢失。相比之下,光口安全性能更高。
成本——传输侧FE电口板与FE光口板成本相近,配置光口需要光模块。基站侧标配为FE电口。通过增加光模块的方式即可实现FE光口。光口与电口成本角度相比,差别在于光模块,光模块成本较低。
应用——采用FE电口对接,由于以太网线传输距离有限,最远不超过100米,仅应用于局内对接。采用FE光口对接,普通光模块传输距离2.5km,长距光模块15km,即可用于同局对接,也可用于异局对接。
环形组网接入
对于基站所在机房环境、电源供电等安装条件良好,可以满足传输设备安装要求,同时该基站在光缆路由上为环上节点,则每个基站内均放置一端PTN接入设备,各站组成PTN GE接入环。
设备选用原则有二。业务密集区放置稍大容量PTN接入设备,可接入更多GE支链,未来设备可升级至10GE;业务稀疏区放置小容量PTN接入设备,可控制成本,并节省机房空间。
支链组网接入
对于基站所在机房条件差,无直流供电保障,有传输安装位置的基站以支链形式接入;另外,如果该基站在光缆路由上为末端支链,组网上宜以支链形式接入。设备选用小型PTN接入设备(1 U～2U)。
部分室分基站内已有SDH设备,且仅有此一个安装位置。可以采用硬割接方式,即先将SDH设备拆除,再安装PTN设备。此方式会造成业务中断时间较长(5～10分钟),适用于非重要业务区域。此操作可与基站侧更换FE光模块的操作同步进行,双方施工人员同时进站,以最大程度减少业务中断时间。
光纤拉远至附近宏站
对于基站所在机房条件差,无直流供电保障,无传输安装位置的基站,多以室分站为主,此类型基站可将BBU所出FE光口光纤直接拉远至附近宏站内PTN设备,一般距离2～3km,最远不超过15km。
此种接入方式的优点是:施工难度低,不需要考虑传输设备安装。并且传输侧节省了一端PTN末端接入设备的成本。缺点是:末端站缺乏传输设备监控,拉远段落内出现故障无法快速定位。从维护角度来讲,无线专业和传输专业的界面划分需要划定,主要体现在拉远这段的光缆。
PTN对2G基站的承载方案
目前,部分GSM新建基站在接入端只安装了PTN接入设备,需要由PTN网络接入,再转接到SDH网络,并在局端采用E1/155M接口与BSC对接。业务保护方式为在PTN设备上启用PW 1+1保护,SDH设备启用TU12 SNCP保护,由于PTN的STM-N接口单板具备PW与TU12告警转换功能,因此可以保证E1业务的端到端保护。有两种对接方案,一种是在PTN核心节点转至SDH落地设备,另一种是在PTN汇聚节点转至SDH汇聚设备。
图1所示方案中,PTN核心汇聚层带宽:1个E1业务通过电路仿真需占用PTN网络2.42M带宽,且无法进行收敛,将消耗大量PTN核心/汇聚层带宽。
PTN网络传输效率:PTN为传送分组业务研发,过多的E1仿真业务会大大降低PTN网络的传输效率。
落地设备压力:PTN的第一代设备在处理LSP/PW能力上不够强大,是现阶段的网络瓶颈,而所有业务在核心层处理会增加核心层设备的压力(尤其是E1仿真业务,每个E1都要占有1个PW通道)。各厂家落地设备处理能力如表1。
第二种方案,PTN核心汇聚层带宽:尽早将E1仿真业务传送至SDH网络将节约PTN核心汇聚层带宽、占用SDH核心汇聚层带宽,符合网络实际情况。
PTN网络传输效率:尽早将E1仿真业务传送至SDH网络将提高PTN核心汇聚层传送效率。
落地设备压力:尽早将E1仿真业务传送至SDH网络会分散PTN落地设备压力,提升网络性能:经对比分析可以看出:业务开通时,一般情况应优选方案二在汇聚节点将业务转接至SDH网络。
PTN承载LTE 篇6
为了解决3 G承载和LT E的需求, 推进T D-SCDMA (下简称TD) 规模建设和运营的重要支撑技术PTN, 是中国移动2010年的承载网建设重点。为此, 本刊特别采访了中国移动研究院徐荣博士, 阐述了目前PTN的最新进展以及2010年中国移动在PTN项目上的工作重点。
中国移动PTN走在世界前列
目前国际上PTN还没有广泛应用, 而中国移动的推广速度和规模出人意料, 中国移动在PTN研究上有哪些成果, 目前中国移动的PTN建设有什么最新进展?
|徐荣|在PTN的技术研究方面, 中国移动的工作主要体现在对三个技术热点的深入研究。第一是研究了新以太网的电信级增强技术, 包括多业务统一承载技术, 灵活多样的分级Qo S机制, 以太网的链路级、网络级、接口级的OAM管理功能, 具有MAC in MAC可扩展性的分层网络架构, 吸收SDH环网保护特点的以太网环网技术等。
第二是研究了由ITU和IETF两大标准化组织联合攻关的PTN的主流协议MPLS-TP及其技术优势, 尤其是在对分组化网络环境中, 新业务的性能需求进行了一一解析, 对端到端网络性能指标一一分解, 从而对设备功能定位和网络部署提供了量化指标。
第三是研究了全IP网络环境中的同步新技术。尤其是基站IP化和无线接入网RAN的IP化背景下, 无线接入网频率同步实现方案以及基站空口高精度时间同步的视线方案, 还对高精度时间传递技术、高精度时间接口、GPS的北斗和CAPS替代方案等创新性技术的推广应用进行了深入细致的研究。
在PTN的网络部署和运维应用方面, 中国移动的工作主要体现在三个阶段性成果上。第一阶段是在实验室进行的多种技术形态解决方案的分析对比测试, 第二阶段是在多个省实现网组织进行的大规模模拟真实网络环境的性能测试和技术可行性分析, 第三阶段是结合TD-SCDMA网络组建端到端传送承载网络, 对业务性能和设备接口进行互通性测试和评估。在此基础上, 为配合TD-SCDMA网络的扩容和高速数据新功能的引入, 启动了PTN在全网中的推广应用和建设部署。
2009年中国移动投资30亿元 (人民币, 下同) 建设PTN, 不仅在浙江规模应用, 而且在广东、江苏等5～6省有试点和应用。2010年中国移动的主要挑战是PTN的部署和应用, 比如, 在实际部署中, PTN承载网如何区别业务防止拥塞, 如何正确告警, 如何维护好PTN网络, 如何规划PTN网络中的网管, 如何测量评估, 把握网络状态等等, 都会成为PTN实际部署中的问题和困难, 相信这些问题也会随着PTN的大规模应用而得到解决。
另外, PTN技术产生的初衷是为了承载在未来占主导地位的数据业务, 而对于电路型业务的传送, PTN就表现得比较吃力, 在纯分组化设备上构建仿真电路成本较高, 面向分组的传输设备进入电信网络中的应用, 还需要在实际部署中通过发现问题, 然后解决问题这样的长期探索而不断成熟起来。
分组环境下的高精度时间同步技术被关注
近日, 浙江移动在全球首家完成城域网中OTN+PTN承载1588v2时间同步的现网部署, 时间同步技术对PTN部署有什么重要意义?该技术有什么优势?
|徐荣|全IP网络环境中的同步新技术是中国移动2 0 0 9年在PTN研究上的最重要的成果, 包括IEEE1588v2、同步以太网、TOP、时钟恢复、高精度时间接口、PTP服务器要求等, 其涉猎的技术领域和研究深度已完全走在世界前列, 对国内和国际的运营商组建分组同步网络具有理论研究价值和重要的应用指导价值。目前时间同步已成为中国移动在集采PTN设备时的必备功能, 这也为PTN设备的大规模部署打下了基础。
分组传送网作为未来统一承载网络的最佳选择, 将担当多业务的高质量传送职能, 而同步又是保证网络性能的必要手段, 因此研究分组网络的同步非常有意义。IEEE1588v2的优点主要包括:持时间和频率同步、同步精度高、可达亚微秒、网络PDV影响可通过逐级的恢复方式解决、是统一的业界标准。其缺点有不支持非对称网络, 且需要硬件支持IEEE1588v2协议和工作原理。
形成最佳性价比的演进方案
2010年中国移动在PTN研究上有哪些工作重点?2010年中国移动PTN网络演进的趋势是什么?
|徐荣|今年PTN的研究重点包括:PTN的大规模应用和部署, PTN与PON、OTN甚至40G的结合, PTN时间同步在大规模网络部署中的应用等等。
目前较合适的IP化传送技术引入策略是IP网与传送网同步地发展并逐渐融合, 传送层面将逐步完成向着PTN方向的升级和改造。运营商在城域汇聚网可以率先采用支持完全分组能力的PTN传送节点, 彻底打破传统传输网和二层数据网的界限, 构建融合的统一网络, 承载网络中现有业务和将来可能出现的各种新业务, 所有业务都在同一平台上传送, 从而形成最佳性能价格比的演进方案。
PTN承载LTE 篇7
随着智能电网的发展,与配网生产、管理相关的应用系统不断涌现,业务数据量不断增加[1],配网通信系统应实现对多种业务的通信支撑。同时,根据国家电力监管委员会5号令(电力二次系统安全防护规定),电力二次系统安全防护工作应当坚持安全分区、网络专用、横向隔离和纵向认证的原则,以保障电力监控系统和电力调度数据网络的安全。在现有的配网通信方式中,MSTP/SDH可以有效地隔离不同类型的业务,但其无法适应IP数据业务迅猛增长的需求[2],成本问题也制约了其在点多面广的配网环境中应用;工业以太网交换机和EPON技术基于包交换,难以提供有效的通道隔离,不能满足智能配网的业务隔离要求。分组传送网(Packet Transport Network,PTN)是基于分组技术的、面向连接的传送技术[3],可以提供电信级的可靠传输[4],同时能够实现不同通道间的有效隔离[5],能够提供多业务技术支持[6]。
理论分析表明,PTN网络能够实现业务通道的有效隔离,但无法实现完全隔离。本文对PTN网络进行了安全增强设计,在网络层实行分域控制管理,实现上层业务在PTN承载网络上的传输隔离;配置网络流量分布监控系统,反馈PTN网络的流量状态,发现和阻断非法流量。安全增强设计方案保证了PTN网络统一承载的智能电网各业务系统的应用安全。
1 PTN网络安全属性分析
通信网络在技术机理层面,可根据复用技术机理与寻址技术机理组合分类。复用技术分为确定复用技术和统计复用技术,寻址技术分为有连接操作寻址技术和无连接操作寻址技术,2类复用技术和2类寻址技术组合,形成4类网络形态[7],如表1所示。
PTN以分组业务为核心,采用统计复用,为业务提供面向连接的柔性管道,因此属于第4类通信网络形态。
通信网络的机理决定通信网络的安全属性,通信网络的安全属性是通信网络安全与否的基础。第4类通信网络采用统计复用和有连接操作寻址,由媒体网络和支持网络(同步网和管理网)组成,其网络安全属性分析如下[7,8]:第4类通信网络用作核心网络时,通过适配器与数据通信网本地网络连接;信号出入核心网时,输入端口和输出端口是确定的;第4类通信网络先建立连接然后传递信号,连接经过的节点是确定的,连接经过各个节点之间的电路是不确定的;在第4类通信网络中,控制信号(管理信号)与媒体信号(业务信号)是分别在不同的路径中传送的,控制信号只能在信令网络或管理网络中传递,媒体信号只能在用户之间传递;第4类通信网络的支持网络(管理网络和信令网络)只接受管理网管理者或信令网管理者控制。因此,第4类通信网络的媒体网络具有比较好的网络安全属性。
2 PTN传输延时计算
2.1 PTN传输延时属性分析
第4类通信网络存在连接建立过程和通信过程。有连接操作寻址机理决定了分配标签过程就是网络资源分配过程,时间是个变数,但是一旦建立连接,传递路由就确定了;统计复用机理决定了如果信道空闲,信号可能实时通过,如果信道拥挤,信号需要排队,等待时间是个因网络负荷而变的变数。
PTN不需要重新建立连接,这就消除了建立连接过程的不确定延时,因而大幅度降低了传输延时,特别是把一个比较大的可变延时转化成为最小可能的确定传输延时。
2.2 PTN传输延时计算模型
传输延时计算模型如图1所示。
在该模型中,传输延时指决定控制时刻到执行控制时刻之间的延时,其中包括等待延时、传输延时和解码延时。
由2.1节分析可知,在PTN中,传输时延仅仅包括信号在媒体中的传播时间。
2.3 PTN传输延时计算
在进行计算前,首先进行如下假设:
①控制信号长度:80 bits;
②留控制信号专用传递信道;
③控制信号在PTN中传递,全程处理延时(和电波传播延时)不超过2个传输帧周期;
④控制信号编码的解码时间不超过一个控制信号长度;
⑤传输延时计算模型如图1所示,传输延时定义为执行控制时刻相对决定控制时刻的延时;
⑥采用以太网业务的PWE3封装帧结构,传输速率2 048 kbit/s。
以太网业务的PWE3封装帧结构如图2所示。
控制信号长度为80 bits,即10 bytes,而数据帧中Payload的最小长度为46 bytes,所以Payload字段的长度取46 bytes,于是数据帧周期为(4+4+4+6+6+4+2+46+4)*8 bits/2 048 kbit/s≈0.31 ms。
PTN传输延时计算:在每一个PWE3数据帧提供一个用户数据包,即80 bits,传递一个完整遥控信号需要1个信元周期。所以等待时间为1个信元周期;传递时间小于2个信元周期;解码时间为1个信元周期,所以,传输延时为4个帧周期,即传输延时约为1.24 ms。
《电力系统远方跳闸信号传输装置》(DL/T688-1999)中对继电保护系统的动作时间具体要求如下[9]:保护系统故障切除时间典型值为28~190 ms;远方跳闸信号传输系统总动作时间为50~70 ms;最大实际传输时间(有噪声情况下)为5~65ms。《微波电路传输继电保护信号信息设计技术规定》(DL/T5062-1996)中规定微波通道(光纤通道参照执行)传输主保护信息时传输时延应不大于5ms[10]。根据上述计算可以看到,控制信号在PTN中的传输延时小于5 ms,使用PTN网络传输支持电网控制信号是可行的。仿真环境下的测试结果也证明,PTN网络可以满足广域继电保护业务对网络时延的要求[11]。
3 PTN网络安全增强设计
PTN网络基于MPLS-TP技术,通过标签交换路径(Label Switch Path,LSP)和端到端的伪线仿真(Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge,PWE3)等机制,能够实现网络中不同业务通道的有效隔离[12],并可基于互信息计算PTN中2个通信通道的隔离度[13],计算表明,PTN网络中不同通道间的隔离度介于0和1之间,即无法实现完全隔离,从安全的角度考虑,PTN网络仍然存在安全风险。不同的业务应用承载于PTN网络不同的安全通道中,但仍处于同一网络平面内,统一的承载网络为攻击者提供了更多的潜在入侵路径和攻击点,也使得安全威胁和攻击的跨业务系统传播成为可能,因此对PTN网络进行安全增强设计,保证各业务系统的应用安全。
3.1 在PTN基础上实行分域控制管理
通过在网络层实行分域控制管理的方式,实现上层业务应用在PTN承载网络上的传输隔离,保证业务在传输上的安全,以适应智能电网的特殊通信要求。在网络层面,部署安全分域设备,为不同安全域内的应用提供安全隧道,可实现不同隧道间信息(不同业务系统信息)的相互隔离,同时,可在隧道内实现跨承载网交互信息的完整性、真实性保护[14]。
安全分域设备可以实现对业务系统的边界综合防护,对流入/流出业务系统服务器的数据包进行准入控制,对特定应用协议进行访问控制,实现对用户使用业务系统的行为管理,防止跨业务系统的攻击,加强了对业务系统的安全防护和管理。
安全分域设备可以为业务系统提供数据深度检查功能,对数据进行安全检查,确认数据安全后,再将数据交给应用系统服务器处理,解决了恶意流量伪装为特定应用穿透进入业务服务器的风险。
通过在网络层面进行分域控制管理,可以在统一承载的PTN网络上,有效防止各类应用伪服务器的接入,阻断跨业务系统的网络攻击,实现业务系统信息的完整性、真实性保护和不同安全等级业务的隔离传输,实现对安全风险的有效隔离,保护业务系统的安全。
3.2 建设网络流量分布监控系统
配置一个独立的网络流量分布监控系统,对服务器的输入数据提取来源地址、分组数量和访问次数,对输出数据提取目的地址、分组数量和输出次数,并做出数据来往分布图解,如图3所示。
网络流量分布监控系统采集PTN网络的流量信息,对UNI/NNI/LSP/PW进行流量采集,并对监控数据进行整理分析,得出网络主要端口/PW/LSP最大流量、最小流量和平均流量,以及随时间的分布规律,对PTN网络资源使用情况和进出服务器的数据进行分析。通过对PTN网络所承载的各类型业务的流量进行统计分析,网络流量分布监控系统可以获取PTN网络的流量构成、流量分布和流量变化等情况,能够比较准确地反馈出当前网络的流量状态。通过对上述数据分析,能够独立、客观地观察网络中信号的流动规律,从而判断外部伪服务器的非法访问状况、内部木马输出数据状况以及网络或者服务器的实际传递能力,发现和阻断非法传递,并进行上报。网络流量分布监控系统不但进一步加强PTN的网络安全,而且能够监视、检测和评估PTN的网络安全状况。
4 安全增强能力测试
PTN网络承载的电力网业务包括生产数据网业务、调度系统业务、话音/视频业务、监控业务和远程抄表业务等。根据业务数据类型,可以将上述业务分为数据类业务、语音/视频类业务和管理控制类业务。搭建测试环境,对分域控制管理和网络流量分布监控提供的安全增强能力进行了测试验证。
测试环境如下:在接入PTN网络的业务系统服务器前部署安全分域设备,在业务系统服务器和终端前分布式部署流量监测信息汇集设备,并在网络中集中式部署一台独立的流量综合监测设备,使用思博伦Test Center测试仪模拟数据类业务和管理控制类业务,使用polycom软终端模拟语音/视频类业务,使用思博伦Avalanche C100MP测试仪和MU8000测试仪模拟对业务系统的攻击。
测试方法如下:
①抓取数据类业务、管理控制类业务的通信报文,使用Test Center发送,测试安全分域设备对正常数据类业务、管理控制类业务的支持能力;
②使用polycom软终端进行语音、视频通信,测试安全分域设备对正常语音/视频类业务的支持能力;
③使用Test Center修改数据类和管理控制类业务的通信报文并发送,测试安全分域设备对特定应用协议的访问控制和对协议数据的深度检查;
④使用MU 8000发送异常的语音/视频类业务报文,测试安全分域设备对语音/视频类协议的访问控制和对协议数据的深度检查;
⑤使用Avalanche测试仪进行协议非法报文攻击(包含缓冲区溢出、非法字段扰乱等),测试安全分域设备对协议数据的深度检查和网络攻击抵御能力;
⑥在上述测试过程中,使用流量监测信息汇集设备采集服务器和终端的流量数据,并上报给流量综合监测设备,在流量综合监测设备上对上报的流量数据进行查看、分析和统计。
测试结果表明,安全分域设备能够支持正常业务通信,阻断恶意流量,加强对业务系统的安全防护和管理;网络流量分布监控系统能够采集网络的流量信息,监视、检测和评估PTN的网络安全状况。安全增强设计方案进一步保证了PTN统一承载的各业务系统的应用安全。
5 结束语
