光纤通信.docx
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光纤通信
分数:
___________
任课教师签字：
___________
学年学期：
2013/2014第一学期
课程名称：
现代光纤通信
学生姓名：
学号：
提交时间：
2014.01.07
PTN技术简介及其发展前景
PTN产生背景
业务的IP化是电信网络发展的一个必然趋势。
目前，IP化趋势在运营商和行业用户中都已经非常明显。
随着业务的IP化，原有的为TDM而量身打造的SDH传输技术慢慢暴露出它对于IP业务传送效率低的缺点。
但是相比于数据技术，SDH本身还是有它独到的优点，比如它强大的OAM能力，端到端的业务配置以及保护，基于图形化界面的网管等等。
有没有一种技术既能继承SDH的优点又能提高对数据业务的传送效率和处理能力呢？
于是PTN（PacketTransportNetwork）技术应运而生了。
应该说，PTN技术是IP／MPLS、以太网技术和传送技术3种技术相结合的产物。
顺应了网络的IP化、智能化、宽带化、扁平化的发展趋势。
以分组业务为核心、以提高传送效率的方式拓展有效带宽、支持统一的多业务接入承载，保持了适应数据业务的特性；分组交换、统计复用、采用面向连接的标签交换、分组QoS机制、灵活动态的控制面等；继承了SDH传送网的传统优势；丰富的操作维护、良好的同步性能、完善的保护倒换和恢复、强大的网络管理等；由于其是针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计。
所以具有更低的总体使用成本。
[5]
PTN简介
PTN定义：
PTN（PacketTransportNetwork）分组传送网，是当前业界为了能够在传送层更加有效地传递分组业务，并提供电信级的OAM和保护而提出的一种分组传送技术。
PTN分组化传送主要有两类技术：
一种是基于以太网技术的PBB-TE（ProviderBackboneBridge-TrafficEngineering），主要由IEEE开发；另一种是基于MPLS技术的T-MPLS/MPLS-TP，由ITU-T和IETF联合开发。
但随着北电的衰退，T-MPLS/MPLS-TP逐渐成为目前PTN在传送层唯一的主流技术，并且已在中国移动城域网络中规模部署。
PTN的主要优点：
[3]
1）创新的高性能电信级分组架构实现了由数据网络向电信网络的跨越。
2）端到端QoS设计提供精细化的承载和完善的分级质量保障,采SDH-Like的OAM&P是分组网络具备运营商级能力的最关键改进。
3）PTN采用了管道化传送思路、依托MPLS的转发机制，可实现DiffServ定义的各类功能（流量分类、流量监管（Policing）、拥塞管理、队列调度、流量整形（Shaping）等）要求，保证了业务带宽及性能等Qos指标。
4）城域范围内提供小于50ms的业务保护时间。
5）继承SDH端到端管理能力使IP网络首次具备了可管理、易维护的属性等。
PTN技术主要定位于高可靠性、小颗粒的业务接入及承载场景，目前主要应用于城域网各个层面的业务及网络层面，提供E1、FE、GE、10GE的带宽颗粒，但由于其处理内核为分组方式，因此对于分组业务的承载优势较大，承载TDM业务的能力有限。
在我国运营商的城域网中，PTN技术主要定位于城域的汇聚接入层，解决以下需求：
1）多业务承载：
无线基站回传的TDM/ATM以及今后的以太网业务、企事业和家庭用户的以太网业务；
2）业务模型：
城域的业务流向大多是从业务接入节点到核心/汇聚层的业务控制和交换节点，为点到点（P2P）和点到多点（P2MP）汇聚模型，业务路由相对确定，因此中间节点不需要路由功能；
3）严格的QOS：
TDM/ATM和高等级数据业务需要低时延、低抖动和带宽保证，而宽带数据业务峰值流量大且突发性强，要求具有流分类、带宽管理、优先级调度和拥塞控制等QOS能力；
4）电信级可靠性：
需要可靠的、面向连接的电信级承载，提供端到端的OAM能力和网络快速保护能力；
5）网络成本控制和扩展性：
我国许多大中型城市都有几千个业务接入点和上百个业务汇聚节点因此要求网络具有低成本、统一管理和可维护性，同时在城域范围内业务分布密集且广泛，要求具有较强的网络扩展性。
PTN实现技术
PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道，具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力，提供了更加适合于IP业务特性的“柔性”传输管道；点对点连接通道的保护切换可以在50毫秒内完成，可以实现传输级别的业务保护和恢复；继承了SDH技术的操作、管理和维护机制，具有点对点连接的完整OAM，保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力；完成了与IP/MPLS多种方式的互连互通，无缝承载核心IP业务；网管系统可以控制连接信道的建立和设置，实现了业务QoS的区分和保证，灵活提供SLA等优点。
另外，它可利用各种底层传输通道（如SDH/Ethernet/OTN）。
总之，它具有完善的OAM机制，精确地故障定位和严格的业务隔离功能，最大限度地管理和利用光纤资源，保证了业务安全性，在结合GMPLS后，可实现资源的自动配置及网状网的高生存性。
PTN技术主要有两个，即T-MPLS和PBT。
其中T-MPLS经由阿尔卡特朗讯、爱立信、富士通、华为和泰乐等众多支持者提议，于2006年2月由ITU-T实现了技术的标准化，是PTN的首次尝试。
它基于ITU-TG.805传输网络结构，由ITU完成标准化（G.8110.1，G.8112，G.8121），其主要改进包括通过消除IP控制层简化MPLS以及增加传输网络需要的OAM和管理功能。
T-MPLS是一种基于MPLS、面向连接的分组传送技术。
与MPLS不同，T-MPLS不支持无连接模式，实现上要比MPLS更简单，更易于运行和管理。
T-MPLS取消了MPLS中与L3和IP路由相关的功能特性，其设备实现将满足运营商对低成本和大容量的下一代分组网络的需求。
T-MPLS沿袭了现有基于电路交换传送网的思想，采用与其相同的体系架构、管理和运行模式。
而PBT则由北电予以支持，它源自IEEE802.1ah定义的“PBB-TE”（运营商骨干网桥接传输技术），并希望2007年能够开始技术的标准化。
PBT着眼于解决以太网的缺点，T-MPLS着眼于解决IP/MPLS的复杂性。
它们都为从现有的SONET/SDH向完全分组交换网络的转变提供了平滑过渡的方法。
从标准化的程度上看，T-MPLS更成熟，ITU-T已经完成了大部分标准化工作，正在修订部分标准并与IETF合作；PBT则处于标准发展的早期，2007年3月在IEEE批准立项，标准化过程需持续2～3年，IETF的GELS工作组预备成立，提交了2个IETFdraft，并且，802.1agCFM本身尚未批准。
PBT是在IEEE802.1ahPBB（MACinMAC）的基础上进行的扩展，目前正在ITU-T和IEEE进行标准化（IEEE称其为PBB-TE）。
PBT的主要特征是关闭了MAC地址学习、广播、生成树协议等传统以太网功能，从而避免广播包的泛滥。
PBT具有面向连接的特征，通过网络管理系统或控制协议进行连接配置，并可以实现快速保护倒换、OAM、QoS、流量工程等电信级传送网络功能。
PBT建立在已有的以太网标准之上，具有较好的兼容性，可以基于现有以太网交换机实现。
这使得PBT具有以太网所具有的广泛应用和低成本特性。
总的说来,PBT和T-MPLS技术结合了以太网和MPLS的优点,提供了一种扁平化、可运营、低成本的融合网络架构。
两者都提供类似SDH的性能和可靠性，都提供标准的面向连接的隧道，区别主要体现在数据转发、保护、OAM的实现方式不同。
PBT和T-MPLS都能满足运营商面向连接的、可控、可管理的以太网传送要求，运营商可以根据自己的网络结构和管理模式做出选择。
[4]
对于T-MPLS和PBT的应用，将主要应用在城域网中，提供以太网传送业务和L2VPN业务，如DSLAM到BRAS的业务汇聚，3G基站到RNC的分组化传送，提供MEF定义的E-Line、E-Lan业务等。
由于国内运营商的长途骨干网络已经比较成型，所以对于PTN在骨干网中的应用模式还没有定论。
但是，用T-MPLS低成本和便于维护管理的特性，在骨干网提供L2VPN或许也是一个不错的选择。
PTN的主要应用前景
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。
PTN的组网应用：
在现网结构的基础上，城域传输网PTN设备的引入总体上可分为PTN与SDH/MSTP独立组网，PTN与SDH/MSTP混合组网以及PTN与IPoverWDM/OTN联合组网3种模式。
在混合组网模式中，根据IP分组业务需求和发展，PTN设备的引入又可以分为4个演进阶段，下面分别介绍并分析。
[1]
混合组网模式：
依托原有的MSTP网络，从有业务需求的接入点发起，由SDH和PTN混合组环逐步向全PTN组环演进的模式称之为混合组网模式。
如图1所示混合组网模式可分为4个不同的阶段。
图1混合组网模式
阶段一：
在基站IP化和全业务启动的初期，接入层出现零星的IP业务接入需求，PTN设备的引入主要集中在接入层，与既有的SDH设备混合组建SDH环，提供E1、FE等业务的接入，考虑到接入IP业务需求量不大，该阶段汇聚层以上采用MSTP组网方式仍然可以满足需求。
阶段二：
随着基站IP化的深入和全业务的持续推进，在业务发达的局部地区将形成由PTN单独构建的GE环。
考虑到部分汇聚点下挂GE接入环的需求，汇聚层的相关节点（如节点E、F）可通过MSTP直接替换成PTN或者MSTP逐渐升级为PTN设备的方式，使此类节点具备GE环的接入能力，但整个汇聚层仍然为MSTP组网，接入层GE环的FE业务需要在汇聚节点E、F处通过业务终接板转化成E1模式后，再通过汇聚层传输。
阶段三：
在IP业务的爆发期，接入层GE环数量剧增，对汇聚层的分组传输能力提出了更高要求。
该阶段汇聚层部分节点，如B、E、F节点之间在MSTP环路的基础上，再叠加组建GE/10GE环，满足接入层TDM业务、IP业务的同时接入和分离承载。
阶段四：
在网络发展远期，全网实现AllIP化后，城域汇聚层和接入层形成全PTN设备构建的分组传送网，网络投入产出比大大提高，管理维护进一步简化。
前3个阶段，业务的配置类似于SDH/MSTP网络端到端的1+1PP方式，只是演进到第四阶段纯PTN组网，业务的配置转变为端到端的1∶1LSP方式。
总体上，混合组网有利于SDH/MSTP网络向全PTN的平滑演进，允许不同阶段、不同设备、不同类型环路的共存，投资分步进行，风险较小，但在网络演进初期，混合组网模式中由于PTN设备必须兼顾SDH功能，导致网络面向IP业务的传送能力被限制并弱化了，无法发挥PTN内核IP化的优势。
在网络发展后期，又涉及到大量的业务割接，网络维护的压力非常大。
鉴于此，除了现网资源缺乏（如局房机位紧张、电源容量受限、光缆路由不具备条件）确实无法满足单独组建PTN条件的，或者因为投资所限必须分步实施PTN建设的，均不推荐混合组网模式进行PTN的建设。
独立网模式：
从接入层至核心层全部采用PTN设备，新建分组传送平面，和现网（MSTP）长期共存、单独规划、共同维护的模式称之为独立组网模式。
该模式下，传统的2G业务继续利旧原有MSTP平面，新增的IP化业务（包含IP化语音、IP化数据业务）则开放在PTN中。
PTN独立组网模式的网络结构和目前的2GMSTP网络相似，接入层GE速率组环，汇聚环以上均为10吉比特以太网速率组环，网络各层面间以相交环的形式进行组网，如图2所示。
图2独立组网模式
独立组网模式的网络结构非常清晰，易于管理和维护，但新建独立的PTN一次性投资较大，需占用节点机房宝贵的机位资源和光缆纤芯，电源容量不足的局房还需进行电源的改造。
此外，SDH/MSTP设备具备155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s的多级线路侧组网速率，可从下至上组建多级网络结构，相比之下，PTN组网速率目前只有GE和10吉比特以太网两级，如果采用PTN建设二级以上的多层网络结构，势必会引发其中一层环路带宽资源消耗过快或者大量闲置的问题，导致上下层网络速率的不匹配。
同时，在独立组网模式中，骨干层节点与核心层节点采用10吉比特以太网环路互联，在大型城域网中，核心层RNC节点较多，一方面骨干层节点与所有RNC节点相连，环路节点过多，利用率下降，另一方面，环路上任一节点业务量增加需要扩容时，必然导致环路整体扩容，网络扩容成本较高，因此，独立组网模式一是比较适应于在核心节点数量较少的小型城域网内组建二级PTN，二是作为在IPoverWDM/OTN没有建设且短期内无法覆盖到位的过渡组网方案。
联合组网模式：
汇聚层以下采用PTN组网，核心骨干层则充分利用IPoverWDM/OTN将上联业务调度至PTN所属业务落地机房的模式称之为联合组网。
该模式下，业务在汇聚接入层完成收敛后，上联至核心机房设置两端大容量的交叉落地设备，并通过GE光口1+1的Trunk保护方式与RNC相联，其中，骨干节点PTN设备，通过GE光口仅与所属RNC节点的PTN交叉机连接，而不与其他RNC节点的PTN交叉机以及汇聚环的骨干PTN设备发生关系，具体如图3所示。
图2联合组网模式
尽管独立组网模式中核心骨干层组建的PTN10吉比特以太网环路业务也可以通过波分平台承载，但波分平台只作为链路的承载手段，而联合组网模式中，IPoverWDM/OTN不仅仅是一种承载手段，而且通过IPoverWDM/OTN对骨干节点上联的GE业务与所属交叉落地设备之间进行调度，其上联GE通道的数量可以根据该PTN中实际接入的业务总数按需配置，节省了网络投资。
同时，由于骨干层PTN设备仅与所属RNC机房相联，因此，联合组网模式非常适于有多个RNC机房的大型城域网，极大地简化了骨干节点与核心节点之间的网络组建，从而避免了在PTN独立组网模式中，因某节点业务容量升级而引起的环路上所有节点设备必须升级的情况，节省了网络投资。
当然，联合组网分层的网络结构，前期的投资会因为IPoverWDM/OTN建设而比较高。
联合组网模式适用于网络规模较大的大型城域网，考虑到联合组网模式的诸多优势，除了在没有IPoverWDM/OTN或者短期内IPoverWDM/OTN无法覆盖至骨干汇聚点的地区，均建议采用联合组网的方式进行城域PTN的建设。
PTN主流设备：
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。
新制式设备的引入往往需要考虑与已有设备的关系：
是与已有设备共同组建混合制式网络，还是独立组建一张网，是否有更好的解决方案？
中国移动浙江分公司对各种PTN组网模式的优劣作了深入地分析比较，并结合本省的业务特点和未来的技术演变趋势提出了OTN+PTN的联合组网模式。
如表1所示，SDH/MSTP+PTN的混合组网模式和PTN独立组网的模式在PTN网络的后续发展上都会因网络演进需要或遭遇资源瓶颈而进行频繁地调整或扩容，不能很好地适应未来业务突发性强、带宽需求增长迅速的场景。
而DWDM/OTN+PTN的联合组网模式具备良好的网络扩展性，更适合作为中大规模城域网例如杭州移动城域网的组网模式。
PTN应用场景可以逐步扩大到普遍服务。
对小企业来讲，以合适的价格享受专线/专网服务，享受高带宽和高可靠性，不一定只用拨号服务。
对一般个人用户，除非大容量的要求，运营商一般不会直接提供PTN服务，更多的可能是PTN和接入技术的结合，由PON、xDSL等提供家庭多业务接入，然后传到PTN。
华为PTN3900产品规格：
如表1所示
尺寸（mm）：
495（W）x290（D）x825（H）
适合ETSI300/600Rack（2.0m/2.2m/2.6m）、23inch开放架
可提供16个业务处理插槽、16个接口插槽
1＋1SCA/XCS/PIU保护、FANs冗余设计
SmartE1：
1:
NTPS
交换容量（单向）：
320Gbps
标配功耗：
900W
接口类型
接口数量/单板
整机
接口数量
SmartE1（IMA/
ML-PPP/TDM）
32（D75/D12）
504
FE
12（ETFC）、
188
GE
16（EG16）
160
10GE
2（EX2）
16
STM-1/4POS
2（POD41）
32
ATMSTM-1
2（AD1/ASD1）
144
TDMSTM-1
2（CD1）
32
表1华为PTN3900产品规格表
华为PTN1900产品规格:
如表2所示
尺寸（mm）:
436（W）X258（D）X220（H）
适合ETSI300/600rack（2.0m/2.2m/2.6m）、19inch机柜、19/23inch开放架。
可提供2个业务处理插槽（CXP）、4个业务处理子卡、5个接口插槽。
1+1CXPBoard保护
1+1Power（PIU）保护、Fans冗余
SmartE1：
1:
1TPS
交换容量：
10Gbps，可扩展到40Gbps
标配功耗：
190W。
接口类型
接口数量/接口板
整机
接口数量
SmartE1（IMA/
ML-PPP/TDM）
16（L75/L12）
64
FE
12（ETFC）
55
GE
2（EFG2）
10
STM-1/4POS
2（POD41）
10
TDMSTM-1
2（CD1）
8
ATMSTM-1
2（AD1）
8
表2华为PTN1900产品规格表
中兴PTN6100产品规格[7]：
如表3
POWER：
1个电源槽位
FAN:
内嵌在电源板旁
Solt3：
1个主板槽位
Solt1~2：
2个扩展业务槽位
机型
接口
描述
端口密度
单板
整机
ZXCTN6100
GE
光接口：
1000BASE-XSFP接口
2（主板）
4
1（子卡）
FE
光接口：
100BASE-XSFP接口
4（子卡）
8
电接口：
100BASE-TXRJ45接口
8（主板）
8
E1
电接口（75欧或120欧）
16（子卡）
32
表3中兴PTN6100产品规格表
PTN的发展趋势
PTN技术无疑是目前传送技术发展的一个高峰，它是继ATM试图一统网络世界失败后，目前看来最有可能实现网络统一的技术。
网络统一，近期的应用目标是三网融合，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。
[6]
PTN技术在5年内必将会大规模部署，成为传送网的主流设备，PTN的设备形态也许会更加多样化。
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。
当前PTN提供的多业务服务主要是同质类型网络的传送和互联，从原理上讲，可以实现异质网络的互通。
目前PTN网络主要考虑的还是大规模部署的可能性和可靠性。
业务数据层面的互通性已经有充分的证明，对控制层面的UNI、ENNI接口的互通还需要进一步研究。
[2]
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QoS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。
参考文献
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人民邮电出版社,2012
2.赵科然,张小红,郑晶晶.PTN技术及应用前景[J].北京：
科技传播,2011年22期
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北京邮电大学出版社，2012
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人民邮电出版社,2011
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