承载网PTN（精选八篇）
承载网PTN 篇1
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。
承载网PTN 篇2
郭峰, 汪颖
（武汉理工大学 信息工程学院,湖北省 武汉市 430070）
Fengg163@163.com
业务的角度出发，分析了ASON网络承载业务的特点及其发展趋势。关键词：光纤通信,ASON；
中图法分类号：TN913文献标识码：A
摘 要: 介绍了目前光纤通信传送网的发展过程和现状，通过介绍自由交换光网络(ASON)的功能及技术特点，从承载
1引言
光纤通信由于具有损耗低、传输频带宽容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐，发展非常迅速。从SDH（同步数字系列）发展到DWDM（密集波分复用）,超大容量密集波分复用技术的飞速发展使光纤的容量得到了比较彻底的发掘,解决了网络节点间传输容量的问题。但是网络节点瓶颈的问题依然很突出。
随着各种光传送网技术的商用，各大运营商都在探讨光传送网技术的引入问题。从承载业务的角度出发，结合ASON传送网的功能及特点，给出了基于ASON传送网的业务承载分析。
涉及带宽、灵活性、可靠性、可管理性等各个方面。
2.1同步数字系列（SDH）
SDH具有统一光接口标准和幀结构；不同厂家的产品可以在光路上互通。一步复用特性，上下话路简单，降低成本，提高可靠性和稳定性。强大的OAM能力--5%左右的信息作为开销，用来对设备和网络进行操作、管理、维护和配置。增强网络的生存性和安全性--能组成各种自愈网；前向/后向兼容--兼容PDH各种速率信号，并能兼容新业务信号。
但是SDH频带利用率低，指针调整机理复杂，软件的大量应用时，系统易受病毒或者误操作的危害。
2.2密集波分复用（DWDM）技术
DWDM能组合一组光波长用一根光纤进行传送。DWDM系统的传输容量很大；充分利用光纤的带宽资源，多波长复用在单模光纤中传输使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍；由于同一光纤中传输的信号波长彼此单独 因而能够传输特性完全不同的信号；波分复用通道对数据格式透明；能消除电光转换中电子器件的瓶颈。
但是DWDM系统采用了较多的光器件由此造成了系统成本过高,这是当前制约DWDM系统大规模
应用的主要因素；DWDM技术相关标准的制定还不完善等。2.3
自动交换光网络（ASON）ASON是指一种具有灵活性、高可扩展性的[1-3]
[1]
2光纤传送网技术
在近30年的发展过程中，国内单波传输设
备由20世纪70年代的PDH发展到90年代的SDH，2001后又推出了MSTP的产品，以适应城域网IP业务的发展。此后，随着网络对于组网能力和智能化需求的提升，又出现了基于MSTP的ASON设备。而多波光传输系统方面，也由早期的2.5G速率发展为10G速率，波道数则由8个波长发展到了160个波长甚至更多。到了今天，用于干线的DWDM技术已大量步入城域网，其组网的灵活性和业务承载的可靠性也得到了极大的提高[2]。
经过几十年的发展，光传输技术已非常完美地解决了TDM业务的承载问题，但随着IP业务为主的分组业务的发展，光传送网的承载能力正在经受挑战。国际国内的各个光通信厂家一直在不断地寻求新的技术和产品来提升光传输设备对于各种业务的承载能力，发展的领域
能直接在光层上按需提供服务的光网络。它将是未来几年骨干传送网的发展方向。2005年智能光网络产品将会在运营商的网络中得到小规模试用，而几年以后智能光网络将会成为运营商传送网的主流技术。
收稿日期：2010-4-30
作者简介：郭峰(1986-),男，河南周口人，武汉理工大学信息工程学院硕士研究生.ASON具有以下几个特点：
(1）强大而灵活的传送和交换能力、支持复杂拓扑的格状网络；
(2)分布式的控制。建立分布式、开放的网络控制系统；
(3)开放的网络管理；
(4)以业务为中心，支持多业务。
ASON可为用户提供以下业务：波长批发、波长出租、带宽运营、按使用量付费、光VPN和光拨号等；它还有良好的生存性；具有链路管理、连接进入控制和业务优先级管理；具有路由选择功能；它还具有信令机制。
3光纤通信传送网业务承载分析[3]
作为解决未来的移动通信系统支持高速的数据接入的光纤通信传送网络，其业务承载除
了GSM话音业务外，更多的是对移动数据业务的承载。作为数据业务的整体提供方案，集团用户数据专线业务、智能小区高速上网业务以及带宽出租业务等都应在光纤通信传送网建设中给予考虑。针对上述考虑，可开发的通信业务将更加丰富，通信网上承载的信息总量和信息流量将迅速增长。远程医疗、网上购物、网上投票、网上视频直播、VOD视频点播、IPTV、网上教学、宽带游戏、视频会议、视频聊天、多媒体邮件等宽带增值业务应用日趋广泛。以下对ASON传送网的全面承载业务分类进行分析。
3.1话音业务承载分析
3.1.1 固定话音业务承载分析
目前固定电话用户数缓慢增长，固定话音业务也保持平稳的增长趋势。固定电话业务对带宽的需求增长不快。不远的将来，固定电话网络将向NGN下一代网过渡。数据通信格式为IP数据包，IP数据包首先通过IP承载网承载，然后过渡到传送网络进行传输。固定运营商传输节点多，传送网络庞大，电路利用率低。传输带宽需求继续平稳增加，引入ASON可以在满足新增传输带宽需求的同时整合目前电路配置的混乱现状，实现传送网络的平稳转型。
3.1.2移动话音业务承载分析
目前移动电话业务带宽需求增长较快，移动电话网络的带宽需求占传输系统总带宽需求的比例较大。3G网络的语音和数据都是以分组的方式传输。IP数据包首先通过IP承载网承载，然后过渡到传送网络进行传输。IP承载网由于承载话音业务，不会在传统城域网内混和传输，必须组建IP专用承载网。此专用承载网必须经过传输层的保护，因此IP承载网是承载在传送网之上的，占用传输带宽。ASON传送网络具有丰富的接口、灵活的配置管理、高效的带宽利用、完善的恢复机制等一系列优点[4-6]。
3.2数据业务的承载分析
3.2.1基础数据业务的承载分析
基础数据业务的承载网络主要有X.25、DDN、FR/ATM等。X.25、DDN业务未来呈缓慢萎缩趋势，FR/ATM还有一定增长，但是增长幅度不大。基础数据业务的带宽需求不大，未来对网络的冲击微乎其微。一般城市基础数据网络的节点数都不会很多，设备的端口速率一般不会超过155Mb/s，对传送网络影响较小。网络规划时一般取基础数据网络占交换网络带宽的5%左右。随着技术进步，基础数据网络的承载方式也将革新[2,3]。
基础数据网络虽然带宽占用不大，但是历史沿用至今，承载的业务却是非常重要的，比如银行专线等。基础数据网络的传输层对安全的要求非常高。ASON可以对电路割接，提供更高的基于网络恢复机制的安全性。
3.2.2 IP多媒体业务的承载分析
随着宽带的普及，IP多媒体业务是发展最快的业务。借助Internet，主要开展娱乐、视频点播、信息浏览查询下载、远程教学、聊天、邮件等各种业务。3G牌照发放之后，各大运营商都将在省际、省内、本地层面建设专用IP承载网，以便疏通3G语音和移动数据业务。ASON能够在传送网上疏通IP承载网业务，能够提供完善的保护机制。
3.2.3 移动数据业务承载分析
移动数据业务是通过IP承载网进行疏通的，IP承载网必须经由传送网络进行传输和保护。因此ASON对IP承载网的疏通包含了对移动数据业务的承载。
3.3流媒体业务承载分析
流媒体（Streaming Media）指在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音／视频数据流。本质上，流媒体技术是一种在数据网络上传递多媒体信息的技术。目前数据网络具
有无连接、无确定路径、无质量保证的特点，给多媒体实时数据在数据网络上的传输带来了极大的困难。流媒体技术实际上是IP数据网层面的技术，传输层面只是提供透明的传输通道。
参考文献：
[1] 龚倩.智能光交换网络[ M ].北京:北京邮电大学
ASON传送网络以其动态带宽自动配置的优势特别适合流媒体业务的开展。因为传输层为路由器配置的通道是可以通过动态调节不断变化的，路由器之间数据流量小时可以缩减传输配置，路由器之间数据流量大时可以动态增加传输配置，只要带宽需求在ASON传输系统所能提供的最大带宽范围之内，都可以实现动态配置，使得流媒体业务不会因为底层传输的瓶颈而受到影响，不会出现网络拥塞，实时业务不能提供等弊端[2-4]。
3.4其它业务承载分析
其他业务主要包括带宽出租、大客户接入业务等。这些业务是运营商增长较快，盈利性较好的业务，必须通过传送网络的保护，最大限度的提高业务的安全性，让客户满意。ASON引入后比之目前的SDH等传输技术可以更加快速的配置端到端电路，安全性能也更强。
4结论
通过对基于ASON传送网的各种承载业务进行分析，认为在目前传送网的各项业务中，传送网承载业务IP化已经是无可争辩的事实，IP业务逐渐成为主导业务，因此，承载业务的IP化成为整个电信网发展的必然趋势。ASON也是下一步运营商规划时重点考虑引入的重大技术，是网络转型的重要工作之一。
出版社, 2003.[2] 中国电信.2009年年报
[3] 李允博，徐荣.数据业务承载技术应用分析.［J］.电信网技术,2007年8月第 8期
[4] The IP over SDH/ SONET Model.ITU2T.SG7 , D.191 ,1998(9)
[5] Cao Xiaojun.A waveband switching architecture
and algorithm for dynamic traffic.［J］.IEEE Communications Lett., 2003, 7(8): 397-399 [6] Lingampalli R, Vegalam P.Effect of wavelength
andwaveband grooming on all-optical networks with singlelayer photonic switching
承载网PTN 篇3
TD-LTE和TD-SCDMA系统是全网同步系统, 要求各基站节点严格保持无线接口同步正负3微秒, 这就要求各基站节点通过GPS提取时钟以保证无线接口的同步。
当前, TD-LTE和TD-SCDMA系统采用的GPS时钟方案存在以下问题:
(1) GPS需要天线有良好的对空视界才能保证接收机能够接收到有效信号, 增加了GPS天线的选址难度。
(2) GPS天线和基站之间需要架设馈线。复杂楼宇 / 场馆的馈线架设, 施工难度较大, 成本加大。
(3) 若TD基站失步会干扰整个网络的正常运营, 并且基站分布较广, 给网络的运营维护带来很多困扰。
(4) 由于基站没有其他时钟备份 , 系统可靠性降低。
(5) GPS系统受限他国 , 一旦遇到特殊情况、GPS被关掉 , 将造成TD整网瘫痪 , 这对TD-LTE和TD-SCDMA系统来说是很大的战略隐患。
为解决GPS在TD-LTE和TD-SCDMA建网、运维中遇到的困难和问题, 避免单纯依靠GPS存在的风险, 中国移动开展了在OTN+PTN组网场景下的1588V2技术TD时间同步系统的研究与应用测试工作。
2 基本原理
2.1 1588协议原理
精确时钟同步 (PTP, Precision Time Protocol) 是通用的提升网络系统定时同步能力的规范, 也称为IEEE 1588, 简称为1588, 有1588V1和1588V2两个版本。1588V2精度可以达到亚微秒级, 随着技术发展, 1588V2也具备频率同步的能力。相对V1版本V2版本提高了时钟和时间精度, 增加了透明时钟TC模式。1588V2采用握手方式, 利用精确的时间戳完成频率和时间同步。
IEEE 1588V2中定义了管理报文和同步报文。其中 , 同步报文 包括Pdelay_Resp、Pdelay_Req、Pdelay_Resp_Follow_Up、Sync、Follow_up、Delay_Req、Delay_Resp等7种。
图1以一个主时钟与一个从时钟同步过程为例介绍了1588的同步工作原理。
(1) 主时钟定期向从节点发送一个同步 (Sync) 报文, 这个报文是由主节点打上预计的发送实际时间标记t1’, 这个同步 (Sync) 报文在接收端被从节点打上接收时间标记t2。
(2) 主节点向从节点发送一个跟随 (Follow_up) 报文, 这个报文包含先前的同步报文准确的发送时间的标记t1。从节点利用这两个时间标记可以得到它与主节点的延迟, 据此可调整其时钟的频率。
(3) 从节点向主节点发送延时请求 (Delay_Req) 报文, 这个报文是由从节点记录它的准确发送时间t3, 由主节点打上准确的接收时间标记t4。
(4) 主节点向从节点返回一个延时响应 (Delay_Resp) 报文, 这个报文带着先前延时请求报文的准确接收时间标记t4。从节点可以根据t1、t2、t3、t4的值计算主、从节点的传输延迟。
计算过程如下:
主、从路径延时近似相等, 即
(5) 从节点根据offset值校正自身时钟 , 使其与主时钟同步。
(6) 1588也存在假定条件 , 只应用于传送时延对称的网络;对于时延非对称网络, 会引入主、从同步误差。
2.2 1588V2模式分类
(1) OC (Ordinary Clock) 模型用于整个网络的时间源或时钟宿, 不能同时作为始端和终端。OC模型对应网络的纯粹时钟源和时钟宿。
(2) BC (Boundary Clock) 模型相当于时间中继器, 是OC两种类型的混合体, 既可以恢复时钟, 又可以作为时钟源向下游传递时钟。BC模型对应处于中间位置的网络节点。
(3) TC (Transparent Clock) 模型自身不恢复时间和频率, 仅承担1588相关报文的处理及传递。TC模型对应网络中仅需配合处理1588 v2报文, 自身不需恢复时钟的设备。
2.3 1588V2关键技术
(1) 时戳处理 :时戳 (TS-Time stamp) 是用于标记报文进、出端口时间的关键技术。1588V2将时戳处理下放到了MAC层, 极大提高了时戳的精确性。TS在每一报文有10 Byte, 表示年月日时分秒纳秒。
(2) BMC算法 :BMC (Best Master clock) 算法通过announce报文, 系统中每个时钟独立运算确定最佳时钟源。BMC是持续的, 会不断调整网络时钟, 造成不稳定情况。主、从状态建立时间长, 算法复杂。
(3) TC模型:该模型用于解决报文传送过程中的时延问题 。TC有E2E-TC和P2P-TC两种模式E2E-TC只计算设备时延 , 用于节点 不同步场 景P2P-TC同时计算设备及链路时延, 用于节点同步场景。
2.4 PTP 报文传输承载方式
(1) PTP over IEEE Std 802.3/Ethernet
在这种承载方式下, PTP报文直接封装在以太网帧中, PTP消息的第一个字节从用户数据字段的开始, 如图2所示。
(2) PTP over UDP over IPV4
在这种承载方式下, 直接使用UDP对PTP报文进行封装, PTP报文的第一个字节紧跟在UDP报文头的最后一个字节之后, 如图3所示。
2.5 组网模型
典型组网模型如图4所示。
时间同步设备用来为全网提供时钟源, 工作在OC模式。
传输设备用来传送1588V2报文, 工作在BC模式或TC模式。采用二层组播组网时, 传输设备工作在BC模式;采用三层单播组网时, 传输设备工作在TC模式。
Node B作为时钟宿 , 工作在OC模式 , 负责时钟信号的提取, 并根据时钟信号的信息来同步自身的时钟和时间。
3 时钟组网方案
东营移动TD网络作为中国移动TD时间同步系统的四个试点网络之一, 进行了大量的1588V2时钟组网、测试工作。
本地网中, 设置2个时间服务器作为主用 / 备用时间源。时间服务器信号来自GPS系统或者北斗系统。主、备用时间服务器设置在不同局址的两个核心机房, 时间服务器与OTN设备连接, OTN再将时间信息传递 到下游的PTN汇聚 / 接入环 , 到达TD-SCDMA基站。时间同步信号传输过程如图5所示。
在同步组网时, 遵从以下原则:
(1) 选择时间同步设备所在机房以及连接的传输设备时, 应保证主、备用时间信息可以到达下游所有基站设备。
(2) 对于OTN网络 , 应支持并开通基于1588v的时间同步和基于同步以太网的频率同步传送功能OTN设备可以采用基于OSC或者带内开销的方式支持1588v2时间同步。
(3) 对于OTN设备通过OSC方式支持1588v2尽量支持单纤双向的OSC。
(4) 对于PTN网络, 应支持并开通基于1588v的时间同步和基于同步以太网的频率同步传送功能。
(5) 对于处于环网的PTN设备 , 尽量支持环网Passive节点监测方式。
(6) 在试点初期 , 尽量选取网元数量较多的环网或链型网结构进行测试; 尽量选择同厂家的OTN和PTN网络进行测试。
按照组网模型, 不同设备间的时间同步连接接口要求如图6所示。
不同设备的时间同步接口连接, 遵从以下原则:
(1) 对于时间同步设备与OTN ( 或PTN) 设备之间 , 应连接1PPS+To D和PTP两种接口 , 主用1PPS+To D接口, 备用PTP接口。
(2) 对于OTN设备与PTN设备之间 , 应连接1PPS+To D和PTP两种接口 , 主用PTP接口 , 备用1PPS+To D接口。
(3) PTN设备和基站设备之间, 建议视基站支持情况而定, 至少支持通过业务接口PTP连接。基站配置1PPS+To D接口时, 可同时连接1PPS+To D接口以提高可靠性。
4 试验效果
由于东营暂时还未开展TD-LTE建设, 因此测试验证主要针对TD-SCDMA基站进行。根据集团测试计划, 目前东营移动全网总计有100个TD-SCDMA基站使用基于OTN+PTN网络的1588V2时间同步系统。
根据验收方法, 主要从以下三个方面进行效果评估:
(1) 时钟对比
对比GPS时钟与1588时钟误差, 是否满足TD基站节点无线接口同步精度小于正负3微秒的要求。
通过连续跟踪, TD基站1588V2时钟满足精度要求。2013年7月22日GPS时钟与1588时钟误差统计见表1。
(2) 外场测试
为了保证1588V2时钟对现网的无线KPI指标没有影响, 还需要外场进行无线业务的切换指标的验证。外场路测指标对比见表2。
通过外场路测, 确定采用1588V2时钟的TD基站之间、采用1588V2时钟的TD基站和采用GPS时钟的TD基站业务之间均切换正常, 切换成功率和现网指标非常接近。
(3) 网管统计
使用无线的OMC例行统计1588站点的语音接通率、掉话率、切换成功率等指标, 检测的频率为一天一次。网管统计指标对比见表3。
开通1588时钟的基站的切换成功率和现网指标接近, 证明1588V2时钟的精度能够满足TD-SCDMA系统的要求。
5 结束语
中国移动TD-LTE网络已经展开规模部署, 同时TD-SCMDA将继续进行扩大规模建设。今后若干年TD-LTE网络和TD-SCMDA网络将同时担负中国移动业务发展和提升用户感知度的重任。
在我国北斗卫星系统尚未完全成熟、GPS系统受限他国的背景下, 解决GPS在TD-LTE和TD-SCDMA建网、运维中遇到的困难和问题 , 积极探索建立TD-LTE和TD-SCMDA系统基于传输网的时间同步系统, 对于保障我国通信网络安全和国家利益意义重大。
1588V2同步技术通过报文实现了亚微秒的时间同步, 满足了TD系统的时间同步需求, 减少了GPS天线安装、维护成本, 增强了TD系统的可靠性和安全性, 是GPS时钟替代的理想方案之一。本次测试主要围绕TD-SCDMA基站进行 , TD-SCDMA基站与TD-LTE基站对时钟精度的要求相同。后续随着4G工程的大规模开展, 东营移动将针对TD-LTE基站进行1588V2时钟测试验证工作。
参考文献
[1] 常习海田凡.PTN 1588v2时间同步技术分析.电信技术, 2010 (6)
[2] 马文涛郭宝.基于PTN的IEEE 1588v2时间同步技术替代GPS方案.电信工程技术与标准化, 2010 (4)
[3] 沈瑞武刘兴铨.基于PTN网的1588时间同步技术及应用研究.移动通信, 2009 (2)
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。
承载网PTN 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。
承载网PTN 篇6
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
承载网PTN 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
分组传送网PTN技术应用分析 篇8
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.
