基于ptn技术的本地传送网组网策略及测试杭电正式论文大学论文.docx
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基于ptn技术的本地传送网组网策略及测试杭电正式论文大学论文
工程硕士专业学位论文
题目
基于PTN技术的本地传送网
组网策略及测试
研究生
孙运明
专业
电子与通信工程
指导教师
李齐良教授
陈君高工
完成日期：
2013年03月
杭州电子科技大学
学位论文原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重声明：
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除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
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论文作者签名：
日期：
年月日
学位论文使用授权说明
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研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。
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（保密论文在解密后遵守此规定）
论文作者签名：
日期：
年月日
指导教师签名：
日期：
年月日
杭州电子科技大学工程硕士学位论文
基于PTN技术的本地传送网组网策略及测试
研究生：
孙运明
指导教师：
李齐良教授
陈君高工
2013年03月
DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversity
fortheDegreeofMaster
NetworkingstrategyandtestoflocaltransmissionnetworkbasedonPTNTechnology
Candidate:
Sunyunming
Supervisor:
Prof.liqilang
SeniorEngineer.chenjun
May，2013
摘要（1000字）
城域网是电信网的基础，为所承载的各种业务提供传输通道和传输平台。
随着通信技术的不断发展，移动公司通信业务IP化使得需要传送网络负责传输的分组业务量迅猛增长。
特别是在各运营商开始全业务运营后，其经营的业务除了传统的语音业务外，还有大量的数据业务。
传统的SDH/MSTP城域传送网络很难适应快速膨胀的数据业务的传输需求。
目前我国移动公司的城域网现状是SDH/MSTP、以太网交换机和路由器等多个网络分别承载不同业务、各自维护，无法做到多业务统一承载，运营成本巨大。
因此，城域网需要采用更灵活、更高效和低成本的分组传送平台来实现全业务统一承载和网络融合，分组传送网（PTN）技术便由此产生。
论文根据上海移动PTN传送网络建设的可行性研究编制过程，以及上海移动的城域传送网为模型，结合上海移动目前的MSTP城域传送网现状，研究了如何实现移动MSTP城域网向PTN网络的演进思路，并且提出了PTN技术在本地传送网中应用步骤。
最后，文章针对某设备厂商的PTN功能与组网联合测试项目，进行了数据测试和验证，该研究为后期实际应用打下了坚实的基础。
关键词：
SDH，MSTP，PTN，组网策略
ABSTRACT
Metropolitanareanetworkisthebasictelecommunicationsnetwork,transmissionchannelandthetransmissionplatformforvariousbusinesscapacity.Withthedevelopmentofcommunicationtechnology,IPcommunicationbusinessMobileCorporationmakespackettraffictransmissionnetworkfortransmissionofrapidgrowth.Especiallyintheoperatorsofallbusinessoperations,itsbusinessinadditiontothetraditionalvoicebusiness,therearealargenumberofdataservice.SDH/MSTPmetropolitantransmissionnetworktraditionalverydifficulttoadapttothetransmissionrequirementsoftherapidexpansionofthedataservice.ThepresentstateofmaninChina'sMobileCorporationisSDH/MSTP,Ethernetswitchesandroutersmultiplenetworkwerecarryingthedifferentbusinesses,theirmaintenance,unabletoachievemulti-serviceunifiedbearing,theoperationcostishuge.Therefore,manneedstousepacketdeliveryplatformmoreflexible,moreefficientandlowcosttorealizethefullserviceuniformloadandnetworkconvergence,packettransportnetwork（PTN）technologycomes.
BasedonthefeasibilitystudyofthepreparationofShanghaimobilePTNnetworkconstructionprocess,aswellastheMetroTransmissionNetworkofShanghaimobileasthemodel,combinedwithMSTPMetroTransmissionNetworkofShanghaimobileiscurrently,studieshowtorealizemobileMSTPnetworkevolutiontoideaofPTNnetwork,andpresentstheapplicationofPTNtechnologyinlocaltransmissionnetwork.Finally,thePTNfunctionandnetworkjointtestprojectforsomeequipmentmanufacturers,thedataoftestandverify,thestudyforthelaterapplicationtolayasolidfoundation.
Keywords:
simply,graduate,sequence,maximum,computer
目录
摘要I
ABSTRACTII
第1章绪论1
1.1课题的来源与研究意义1
1.2光传送网技术发展概述1
1.2.1SDH/SONET和波分复用（WDM）技术2
1.2.2多业务传送平台MSTP3
1.2.3PTN及0TN技术4
1.3本文的主要内容及结构5
1.4本章小结5
第2章 PTN技术6
2.1PTN产生背景6
2.2MSTP与PTN对比分析7
2.3PTN原理8
2.3.1电路仿真8
2.3.2封装格式10
2.3.3PTN关键技术12
2.4MPLS技术14
2.4.1MPLS功能14
2.4.1MPLS体系架构14
2.5T-MPLS技术16
2.5.1T-MPLS技术介绍16
2.5.2T-MPLS体系架构16
2.5.3T-MPLS倒换保护技术17
2.6Qos技术简介18
2.6.1优先级介绍19
2.6.2流量监管20
2.6.3拥塞管理20
2.7本章小结21
第3章上海移动城域传送网现状分析22
3.1上海移动城域网现状22
3.2上海移动城域传送网存在的问题分析23
3.3SDH/MSTP网络对分组化IP业务承载能力分析24
3.4业务需求预测24
3.4.1业务需求预测总体原则24
3.4.2TD业务站点数需求预测24
3.4.3TD业务站点带宽预测26
3.4.3数据点带宽预测27
3.4.4总带宽预测27
3.5本章小结28
第4章 基于PTN的上海移动本地传送网组网策略研究29
4.1整体建网策略29
4.2PTN组网保护方式选择29
4.3核心层组网策略32
4.4RNC侧核心层PTN设备节点设置方式33
4.5汇聚节点的选择35
4.6汇聚层拓扑架构35
4.7接入层拓扑架构37
4.8PTN与SDH、IPoverWDM、PON的关系37
4.9PTN建设原则38
4.9.1核心层建设原则38
4.9.2汇聚层设备建设原则39
4.9.3汇聚层管线建设原则39
4.9.4接入层设备建设原则39
4.9.5接入层管线建设原则40
4.10PTN建设方案40
4.10.1核心层建设方案40
4.10.2汇聚层/接入层建设方案42
4.10.3同步网建设方案42
4.10.4网管建设方案43
4.11本章小结44
第5章 上海移动PTN组网测试45
5.1PTN设备组网测试环境和配置45
5.1.1PTN设备的组网测试配置图45
5.1.2测试仪表清单46
5.2PTN以太网业务承载测试46
5.2.1E-LINE业务测试46
5.2.2TDM业务测试（E1CES测试E1-E1）48
5.2.3业务拷机测试（24小时误码）49
5.3PTN网络保护测试50
5.3.1TMP1:
1双向路径保护倒换测试50
5.4PTN业务互通测试52
5.4.1阿朗与中兴PTN设备QINQ功能互通测试52
5.4.2SDH传输设备与PTN端到端专线对接测试53
5.5PTN网络同步测试55
5.5.2同步以太网测试56
5.5.31588时间同步功能测试57
5.5.4时钟倒换功能测试58
5.6本章小结61
第6章总结62
致谢63
参考文献64
附录66
（必须是自动生成，宋体小四，固定值20磅，两端对齐）
第1章绪论
1.1课题的来源与研究意义
上海移动自2000年起启动了城域传送网建设，目前已建成相当的规模，拥有了规模庞大、覆盖广泛的传输网络，基本能够满足本地客户所需电路的需求。
虽然SDH网络也具备多业务承载能力，但随着电信行业完成重组，各类电信业务对各运营商全开放，基于TDM的内核使其在承载IP分组业务时效率较低，在业务支撑的灵活性和可扩展性方面同样乏善可陈；因此移动全业务的迅猛发展对现有MSTP城域传送网提出新的要求与挑战。
3G环境下传送组网除了要考虑接口链路带宽、组网结构以外，还必须兼顾无线网络侧、交换侧的设备硬件接口对业务传送的影响，而基于分组交换内核的PTN技术很好地迎合了未来业务IP化、宽带化的发展趋势，既具备数通网组网灵活和统计复用传送的特性，又继承了传统光传送网面向连接、快速保护、OAM能力强等优点。
因此建设新一代的具有智能特性的PTN城域传送网络对于争取新一轮市场竞争的先机，避免频繁扩容改造，在未来发展中取得明显的竞争优势，打造精品网络，树立品牌形象具有关重要的意义。
本文重点研究上海移动在现有MSTP城域网络下，如何引进PTN城域网的建设策略，另外从承载业务的角度出发，同时考虑到保护历史投资和现网数据应用压力尚不明显等因素，分析MSTP与PTN两者的共存关系。
最后给出MSTP城域网向PTN网络演进的建设策略。
本文的意义在于：
建立高性能面向未来的智能城域多业务传送网络，注重网络投资效益和网络服务质量，进一步提高网络通达能力、覆盖范围、业务疏导承载能力和业务服务的提供能力的要求；是为大客户、集团用户和宽带用户提供快速、高质量服务的要求，是面向全业务运营的需要；是适应传送网发展演进方向的要求，保证上海移动城域光传送向着不断提高网络灵活性、可靠性、安全性、端到端电路配置能力、多业务的支撑能力，并有效降低运维成本的方向发展，符合传送网络的智能化和多业务化发展方向。
1.2光传送网技术发展概述
“光传送网”的概念总体说来就是给光传输技术赋予了业务承载和组网的功能，从而使得光纤通信技术不再仅仅是简单的点到点传输。
本文中提到的“光传送网”是指SDH/SONET技术问世以来广义上的光传输和组网技术。
从历史上来看，光传送网发展到今天，以SDH/SONET为代表的光传送技术，在历史上第一次实现了全球统一的光网络互联技术，规范了光接口，而且定义了对光信号质量的远程监控、故障定位和远程配置等重要的网络管理功能。
SDH/SONET采用光传输系统和电子节点的组合，光技术用于实现大容量传输，光信号在电子节点中转换成电信号，在电层上实现交换、选路和其他智能特性。
同期发展的WDM光传输技术充分挖掘了光纤的带宽潜力，提高了网络的传输效率，并在联网技术上也有所发展。
目前传送网使用的主要技术是SDH和WDM技术，但这两种技术都存在着一定的局限性。
SDH偏重于业务的电层处理，具有灵活的调度、管理和保护能力，但它以VC4为基本交叉调度颗粒，采用单通道线路，容量增长和调度颗粒大小受到限制，无法满足IP业务的快速增长。
WDM技术以业务的光层处理为主，多波长通道的传输特性决定了它具有提供大容量传输的天然优势。
但目前的WDM网络主要采用点对点的应用方式，缺乏有效的网络维护管理手段。
同时，目前广泛应用的10GWDM系统也无法满足路由器对40G传输链路的需求。
为了应对网络IP化的趋势，OTN、40G和PTN（分组传送网）成为光传送网领域技术发展的趋势，受到业界的广泛关注。
大容量OTN交叉设备的应用可以提高骨干传送网的可靠性，实现大颗粒波长通道业务的快速开通和调度，优化IP网络结构。
40GWDM系统可以满足路由器使用40G链路组网的需求，减少中继链路的数量，简化网络维护和管理。
而PTN技术则适应了3G和软交换等业务网络IP化的趋势，可以用来承载3G基站的回传业务，提供L2的以太网专线和VPN业务等。
1.2.1SDH/SONET和波分复用（WDM）技术
随着光纤通信在电信网中获得大规模应用，1984年美国贝尔通信研究所提出了同步光网络（SONET）的概念，后来ITU-T的前身CCITT将其发展成为同步数字体系（SDH），使之成为一种有机的结合了高速大容量光纤传输技术和网络管理控制技术的新体制，建立了世界性的统一标准。
SDH/SONET规范了一整套特殊的复用方法，允许PDH（准同步数字）体系、SDH体系和ATM等客户层业务信号都能进入其帧结构，因而具有广泛的适应性。
各种业务信号进入SDH的帧结构都要经过三个步骤，即映射、定位和复用，如图1-1所示。
映射是将各种进来的速率不等的信号先经过码速调整，再装入相应的标准容器C中，同时加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）；定位是将帧相位发生偏差的（称帧偏移）的信息收进支路单元或管理单元，它通过支路单元指针或管理单元指针的功能来实现；复用是将多个低阶通道层信号通过码速调整进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整进入复用层的过程。
图1.1SDH的复用、映射和定位
SDH/SONET出现后很快成为长途传送网上的主要技术。
SDH/SONET传输网是由一些SDH网络单元组成的，包括终端复用器和分插复用器，这类新型网络单元功能强大，使SDH/SONET传输网融复接、传输、交换功能于一体，组网形式也很灵活，如线形、环形等。
但随着SDH/SONET技术的广泛应用和业务流量的增长，其不足之处也逐渐反应出来。
首先是SDH/SONET网络中的电路配置都是人工静态配置的，对业务需求的变化反应很慢。
更为重要的是，随着互联网和商用以太网业务的增长，SONET/SDH难以跟上数据业务高速发展的步伐，既不便于支持数据业务格式，传送效率低，又有灵活性较低的缺点。
传输网信息容量需求的迅猛增长，现有的光纤通信系统出现了负载能力接近饱和的情况，最直接的就是所谓"光纤耗尽"的现象，光纤传输容量扩容问题首先提上了议事日程。
波分复用（WDM）技术就是在这一背景下出现的，随着低损耗光纤技术和掺铒光纤放大器（EDFA）的发明，WDM在上世纪的90年代中期以后迅速走向成熟并进入商业化应用。
所谓波分复用（WDM）技术，就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增。
它充分利用单模光纤低损耗区的巨大带宽资源，采用复用器，在发送端将不同规定波长的光载波进行合并，然后传入单模光纤，在接收端，再由解复用器将不同波长的光载波分开。
图1.2WDM系统构成
波分复用技术的突出优点在于充分利用了光纤的带宽资源，增加了系统的传输容量，而且还能提高系统的经济效益当然，目前的WDM还以点到点的方式为主，无法实现灵活的网络互联，可以说只提供了“原始”的传输带宽。
而且，WDM网络在每个电节点中光信号都要转换成电信号进行电处理，由于电子节点的处理负担过重，限制了网络节点的吞吐量。
1.2.2多业务传送平台MSTP
在过去的几年中，为了适应快速增长的宽带业务需求，人们投入大量的精力改造了用户侧的接入网，目前的各种宽带接入技术都能够比较好地疏通接入网的瓶颈，具备提供各种宽带数据、视频、音频业务的能力。
另一个方面，由于DWDM技术的广泛应用，长途干线网的容量正向着T比特级进军，核心路由器的处理能力也达到了T比特级，干线网的巨大传输容量已经成为网络发展的坚实基础。
但是，在接入网和干线网高速发展的同时，传统的本地网的容量、接口能力都难以满足业务输导、汇聚的要求，在城域中中出现了传送的“瓶颈”。
对于传统的本地网来说，整个传送平台承载的业务主要是话音业务，容量一般来说也比较有限（当然一些特大型枢纽城市的业务容量会比较大）。
随着宽带业务的不断发展，传统SDH/SONET传送网在容量和接口种类上都难以满足要求，人们希望能够找到一种对这些迅猛发展的业务进行高效、可靠、低成本的承载方式。
虽然目前的宽带接入技术多种多样，我们透过纷繁的现象看本质就会发现，宽带接入技术的核心不是IP就是ATM。
因此新的传送网主要应能有效承载这两种业务。
人们提出了多种方案来解决上述城域网瓶颈问题，总称为（Multi-ServiceProvisioningPlatform）MSPP。
MSPP主要包含三个可选方案：
基于WDM、基于SONET/SDH、基于纯数据设备。
从总体趋势上来看，WDM进入城域网领域是个方向，WDM作为基础传送平台，和其它两类的技术存在互补性。
对于纯粹以太网方式组建城域网，由于网络的保护机制所限，无法满足大部分传送流量的QoS保证，对业务的管理和监控技术也不成熟，因此目前适用于需要严格控制成本的场合。
由于TDM业务仍是运营商收入的主要部分并还将长期存在，因此组建城域网必须考虑传送平台对TDM业务的支持能力。
从这个角度来看，目前基于SDH的方案是最合适的。
因此人们没有放弃目前的主流传输技术SDH，并对其作了各种改动，以期能够适应多业务的承载环镜，主要是增加IP/以太网和ATM业务的承载和处理能力，我国的行业标准称之为MSTP（基于SDH的多业务传送平台）。
图1.3MSTP原理框图
1.2.3PTN及0TN技术
伴随ALL-IP进程的不断加快，以OTN、PTN为代表的新一代光传输技术正在取代DWDM和MSTP的地位，逐渐成为光传送的主流产品。
OTN优势在于擅长解决IP业务的超长距离、超大带宽传输问题，可以为大量的2.5Gbit/s、10Gbit/s甚至40Gbit/s等大颗粒业务提供传输通道，这是PTN难以达到的。
但是OTN的带宽分配也是刚性的，带宽利用率不高，难以对较小颗粒业务进行处理。
PTN（PackageTransportNetwork）分组传送网。
PTN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技术的妙处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、QoS技术，来自传送的OAM管理、50ms保护和同步，可以使运营商的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。
PTN的优势体现在小颗粒IP业务的灵活接入、业务的汇聚收敛上，而不擅长对大量的大颗粒业务的传送。
从PTN技术特征来看，目前应用于3G传输网是一种非常合适的选择，而对于整个城域传送网来说，它具有替代MSTP设备的能力。
电信业务类型正在从单纯的以TDM业务为主、2Mbit/s为颗粒向以数据业务为主、宽带接口过渡。
2009年3G业务的全面开展和2010年国务院决定推动电信网广电网及互联网三网融合，必将推动运营商构建一个大容量、多业务、可扩展和开放式的高可靠性城域网平台。
虽然目前PTN的技术指标、标准化、兼容性等还在完善中，但可以肯定，PTN必将是下一代多业务、分组化传送平台的核心技术。
PTN的引入将会是一个渐进的过程，MSTP网络在很长一段时间内仍将用于承载大量的TDM业务，PTN建网初期将主要用于IP化业务的承载，随着业务网IP化进程的深入，TDM接口将逐渐减少，最终实现MSTP网络向PTN的完全演进。
1.3本文的主要内容及结构
本文主要以上海移动公司现有城域网为基础，根据未来业务需求预测，在未来几年内如何基于PTN传送网技术，构建一张高效、安全而且稳定的城域移动传送网。
第一章主要介绍了光传送网络的发展过程，同时，通过对比PTN和传统光传送技术，显示出MSTP向PTN演进的必要性。
第二章介绍了PTN的产生背景，并详述了PTN的原理特点、关键技术以及实际应用需要注意的问题。
第三章首先分析了上海移动公司城域传送网的现状和存在的问题，然后分别针对骨干层、汇聚层和接入层传送网络给出了需求预测和演进策略，提出了建网思路。
第四章通过实地调研大量基础数据，科学的提出了上海移动城域本地传送网架构模式，以及PTN网络建设思路、策略。
第五章对上海公司移动PTN组网和测试进行了研究，主要包括基于中兴通讯的PTN光网络设备ZXCTN9008/ZXCTN6300组建的城域网以及在其上测试业务开通的实现方式和业务开展情况，该测试项目的意义在于为上海移动PTN传送网建设提供技术和经验基础。
第六章总结了本论文并对移动传送网络的未来发展做了展望。
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