PTN技术实现方式及标准

分组传送网(PTN)是基于分组交换、面向连接的多业务统一传送技术，不仅能较好承载电信级以太网业务，满足业务标准化、高可靠性、灵活扩展性、严格服务质量(QoS) 和完善的运行管理维护(OAM)等5个基本属性，而且兼顾了支持传统时分复用(TDM) 和异步传输模式(ATM)业务，继承同步数字体系(SDH) 网管的图形化界面、端到端配置等管理功能。

目前，PTN应用在城域网范围，承载移动回传、企事业专线/专网等有QoS要求的业务，实现中国运营商城域传送网从TDM向分组化的逐步演进。

　　PTN有以下两类具体实现技术：

　　一类是从因特网协议/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。该技术抛弃了基于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，即不采用最后一跳弹出(PHP)、标记交换路径合并、等价多路径等，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。

　　另一类是从以太网发展而来的面向连接的以太网传送技术，如IEEE 802.1Qay规范的运营商骨干桥接-流量工程(PBB-TE)。该技术在IEEE 802.1ah运营商骨干桥接(PBB，即MAC in MAC)基础上进行了改进，取消了媒体访问控制(MAC)地址学习、生成树和泛洪等以太网无连接特性，并增加了流量工程(TE)来增强QoS能力。目前 PBB-TE主要支持点到点和点到多点的面向连接的业务传送和线性保护，暂不支持面向连接的多点到多点之间的业务传送和环网保护。

　　这两类PTN实现技术在数据转发、多业务承载、网络保护和OAM机制上有一定差异[1-2]。从产业链、标准化、设备商产品及运营商应用情况来看，MPLS-TP技术发展趋势要优于PBB-TE，因此，MPLS-TP是目前业内关注和应用的PTN主流实现技术。

　　1 《PTN总体技术要求》主要内容

　　《PTN总体技术要求》主要规范了PTN网络功能架构、多业务承载和数据转发功能、网络保护功能和性能、OAM能力、QoS、分组同步、网络接口、网络性能、网管功能以及控制平面功能等方面。其中前4个方面是PTN技术具有的特色，下面分别简单介绍。

　　1.1 PTN的网络功能架构

　　PTN具有以下技术特征：

　　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。

　　严格面向连接。该连接应能长期存在，可由网管手工配置。

　　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。

　　为多种业务提供差异化的服务质量保障。

　　具有完善的OAM故障管理和性能管理功能。

　　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。

　　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。

　　分组传送网络包括3个PTN层网络，如图1所示[3]。它们分别是PTN虚通道(VC)层网络、PTN虚通路(VP)层网络和PTN虚段(VS)层网络。PTN的底层是物理媒介层网络，可采用IEEE 802.3以太网技术或SDH、光传送网(OTN) 等面向连接的电路交换(CO-CS)技术。对于MPLS-TP技术，PTN的VC层即伪线 (PW)层，VP层即标记交换路径(LSP)层。

　　1.2 PTN的多业务承载和数据转发功能

　　在基于MPLS-TP的PTN网络的多业务承载架构[4]中，MPLS-TP的网络客户层包括基于PW的仿真业务、采用MPLS标签的业务和IP业务。目前阶段，该承载架构的标准主要规范基于PW的仿真业务，包括TDM业务、以太网二层业务和ATM业务；对采用对等模型承载IP和MPLS业务的功能要求待研究。PTN的业务承载均是采用面向连接的机制，基于无连接的实现机制不在标准范围之内。

　　对基于PW的仿真业务，基于MPLS-TP的PTN应当满足以下功能要求：(1)PTN统一采用PWE3封装来承载仿真类业务。PWE3控制字的使用应符合RFC4385。

　　(2)PTN支持TDM业务仿真和传送，具体要求如下：

　　应支持基于非结构化仿真(SAToP)模式的TDM业务承载。PWE3封装和控制字应符合RFC4553。SAToP模式适用于任何信号结构的 TDM电路仿真。

　　可选支持基于结构化仿真(CESoPSN)模式的TDM业务承载。PWE3封装和控制字符合RFC5086。CESoPSN模式主要用于 N×64kbit/s信号结构的TDM电路仿真，并可节省带宽。

　　可选支持基于SDH仿真(CEP)模式的TDM业务承载。PWE3封装和控制字符合RFC4842。CEP模式主要用于基于VC12或VC-4信号结构的SDH电路仿真。

　　 (3)PTN支持以太网二层业务的仿真和传送。

　　具体要求如下：

　　支持以太网线型业务(E-Line)、以太网专网业务(E-LAN)和以太网根基多点业务(E-Tree)，并符合ITU-T 和MEF的相应规范。

　　应支持基于端口、端口＋VLAN的方式实现业务与VC/VP的绑定。

　　应支持采用网管的静态配置方式建立以太网业务。可选支持采用信令方式动态建立以太网业务。

　　PWE3封装和控制字应符合RFC4448。

　　(4)PTN可选支持ATM业务仿真和传送。PWE3封装和控制字符合RFC4717。PTN支持1︰1虚信道连接/虚通道连接 (VCC/VPC)和N︰1 VCC/VPC封装模式；支持单向和双向点到多点虚通道连接(VPC)或虚信道连接(VCC)的建立；可选支持ATM反向复用(IMA)组处理功能。
基于MPLS-TP的PTN应满足以下数据转发功能要求：

　　(1)MPLS-TP的数据转发机制是MPLS数据转发(RFC3031)的子集，并应满足RFC5654中规范的传送需求。MPLS-TP不采用基于IP的逐跳转发机制，且不支持等价多路径(ECMP)、最后一跳弹出(PHP)和LSP合并功能。

　　(2)MPLS-TP的标签堆栈功能应符合RFC3032和RFC5462的规范。MPLS的生存时间(TTL)处理机制应符合RFC3443的规范(VC和VP两层TC和TTL的模型一致，宜采用管道模型)。

　　(3)PW和LSP标签的范围应支持1～1 048 575(即2 20-1)，其中0～15为保留标签(供PTN网络内的OAM使用或保留)。RFC3032中定义了4个保留的标签值。

　　(4)应当支持以下标签交换功能要求：

　　源节点进行PW和LSP标签的正确添加，并支持将多条PW复用到一条LSP中。

　　宿节点进行PW和LSP标签的正确剥离。

　　应支持单段伪线(SS-PW)和多段伪线(MS-PW)交换功能。SS-PW的架构应符合RFC3985的规定。多段伪线交换是将不同LSP的PW交换到相同的LSP中。

　　1.3 PTN网络保护功能要求

　　PTN网络支持的保护方式分为以下三大类：

　　(1)PTN网络内的保护方式

　　PTN网络内的线性保护包括单向/双向1+1路径保护、双向1︰1或1︰N (N >1)路径保护、单向/双向1+1 SNC/S保护和双向1︰1 SNC/S保护，应至少支持双向1︰1保护机制。

　　PTN网络内的环网保护包括Wrapping和Steering两种保护机制，应至少支持一种环网保护机制。

　　 (2)分组传达网与其他网络的接入链路保护

　　TDM/ATM接入链路的1+1或1︰N保护。

　　以太网GE/10GE接入链路的保护，即链路聚合组(LAG)。

　　(3)双归保护

　　PTN网络内保护和接入链路保护相配合，实现在接入链路或PTN接入节点失效情况下的端到端业务保护。具体实现机制待研究。

　　PTN的网络内保护方式应满足以下通用功能要求：

　　(1)PTN的保护倒换应支持链路、节点故障和网管外部命令的触发，并应支持各种倒换请求的优先级处理。故障类型触发支持物理链路、VP/VC信号失效(SF)和中间节点失效，支持信号劣化(SD)。外部命令触发支持锁定到工作、强制倒换、人工倒换和清除命令等网管命令。

　　(2)保护倒换方式包括支持单端倒换和双端倒换类型，支持配置为返回或不返回操作模式，支持等待恢复(WTR)功能的启动和等待恢复时间的设置。

　　(3)保护倒换时间。在拖延时间设置为0的情况下，保护倒换引起的业务受损时间应不大于50 ms(对SD触发的保护倒换除外)。

　　(4)拖延时间设置。在PTN的底层网络(如WDM和OTN) 配置了保护方式情况下，PTN网络保护方式应支持拖延时间的设置，可设置为50 ms或100 ms。1.4 PTN网络的OAM架构和功能要求

　　PTN网络的OAM功能包括PTN网络内的OAM机制、PTN网络业务层OAM机制以及接入链路层的OAM机制等。

 

　　PTN网络内的OAM分为告警相关的OAM、性能相关的OAM和其他OAM三大类，VC、VP和VS 3层的OAM功能要求如表1所示。其中，主动OAM是指周期性连续实施的OAM操作。主动上报故障和误码性能的检测结果。按需OAM指人工发起的有限次数的OAM操作，通常用于故障的诊断和定位。

　　2 PTN行标中的关键问题探讨

　　在PTN行业标准起草过程中，存在一些有争议的关键问题，涉及标准的技术选择、PTN的网络应用和后续发展等方面。我们牵头组织了相关讨论，部分有了初步结论，部分还有待后续研究，在此与大家分享：

　　(1)MPLS-TP的OAM实现机制和封装格式问题

　　目前有T-MPLS G.8114、G-ACh[5]+Y.1731 OAM PDU[6]、 IETF BFD扩展[7]+新OAM工具3种选项。从保护中国运营商和设备商的现有利益，并且便于今后软件升级角度出发，中国所有单位一致同意采用G-ACh+Y.1731 OAM PDU格式，并希望形成合力来推进MPLS-TP国际标准采纳。但由于IETF MPLS工作组被Cisco、Juniper等数据领域专家主导，该技术选择成为MPLS-TP标准选项的难度相当大。

　　(2)PTN环网保护的实现机制

　　目前IETF初步认可了环网保护需求，但具体实现机制有MPLS-TE FRR应用在环网拓扑[8]、IEEE多段保护[9]、ITU-T Wrapping和Steering环网保护[10]3类选项。我们一方面需要从技术角度深入分析3类机制在业务配置、带宽共享、OAM、跨环保护等方面的差异；另一方面要考虑运营商网络运维习惯的影响。目前，根据中国设备商产品情况和运营商应用需求，行标中选择了基于ITU-T的Wrapping和 Steering两种环网保护机制，后续还要完善点到多点业务保护和跨环保护等具体机制。

　　(3)PTN与MSTP混合组网需求和互通功能要求问题

　　由于PTN的使命是逐步替代基于SDH的MSTP，因此在运营商的网络部署过程中，必然面临PTN与MSTP 混合组网和互通问题。如存在PTN汇聚环直接带MSTP接入环的混合组网场景，在标准中如何具体规范，也成为颇有争论的一个问题，需要后续组织协调讨论。

　　(4)PTN支持IP/MPLS三层功能需求问题

　　在全业务运营和LTE移动回传承载的发展趋势下，PTN是否需要支持IP/MPLS的部分三层功能？如何与现有路由器网络分工协调？这些都需要运营商明确具体应用需求后再组织针对性的研究。这将成为本版本PTN行标的一个开放性待研究问题。

　　PTN技术在与IP/MPLS竞争融合的环境中逐步发展，目前已应用在IP化的3G移动回传网络中。从标准化和产业应用来看，今后两年是PTN技术发展的关键期，希望PTN技术的产业链不断发展壮大。