PTN技术原理与城域网总体架构移动公司

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1、2lPTN技术原理lPTN分层模型lPTN设备功能l封装l保护lOAMlQoSl同步lPTN设备标准制定3高阶通道层高阶通道层(HO-VC)低阶通道层低阶通道层(LO-VC)再生段层再生段层(RS)复用段层复用段层(MS)TMP通路层通路层(LSP/Tunnel)TMC通道层通道层(PW)物理媒介层物理媒介层(Fiber/Copper)TMS段层段层(以太网以太网/SDH)为一个或多个客户业务提供更大的传送网通路提供传送网隧道的连接建立和监控提供对TMS段层的适配等效于MPLS的隧道层Tunnel，而TunnelLSP唯一标识相同源宿的标签交换路径为客户提供端到端的传送网业务将业务净荷适配封装

2、，实现最贴近业务层的监控封装后映射到TMP通路层承载等效于MPLS的PWE3协议的伪线层PW在物理媒介上，实现比照特流的传送，并具备对网络物理故障的监测和定位能力可以是光媒介或电媒介，例如光纤、铜缆甚至无线等保证传送网通路上相邻节点间信息完整性传递的物理连接完成对固定传送网通路的承载和支撑连接的建立，并对链路的质量好坏进行监控例如以太网、SDH、OTH、波长通道等数据链路层业务净荷业务净荷TDM业务净荷业务净荷以太网、以太网、TDM、ATMSDHPTN4lPTN技术原理lPTN分层模型lPTN设备功能l封装l保护lOAMlQoSl同步lPTN设备标准制定5n传送平面：实现各种业务的传送处理功能

3、，如封装、转发、流控、交换等，并传送平面：实现各种业务的传送处理功能，如封装、转发、流控、交换等，并实现保护和实现保护和OAMOAM开销处理开销处理n管理平面：完成设备拓扑管理、配置管理、告警性能管理、平安管理管理平面：完成设备拓扑管理、配置管理、告警性能管理、平安管理n控制平面：通过信令和路由协议实现业务的建立、保护恢复控制平面：通过信令和路由协议实现业务的建立、保护恢复MPLS-TP/T-MPLSPWE3IP、Ethernet、ATM、SANE1/T1、STM-NEthernet/SDH/OTH传送平面传送平面传传送送平平面面控制平面控制平面管理平面管理平面控控制制平平面面管管理理平平面面

4、6OAM分组交换矩阵分组交换矩阵TDM CES同步处理同步处理设备管理监控设备管理监控Ch STM-1IMA/TDM E1控制平面控制平面ATM CESEMS保护保护PTNMSTPRouter基站基站CPEETH 通道通道ETH通道通道流量管理流量管理PTNRouter10GE/GE/FE10GE/GE/FETDM EOSATM STM-1ETH通道通道ETH通道通道ETH通道通道UNINNI传统业务预处理，如SDH映射、TDM业务的电路仿真等故障定位性能监控故障检测时间3.3ms310ms保护倒换时间50ms报文处理标记交换业务交换热备流量调度基于业务流的QOS策略拓扑管理配置管理告警性能管

5、理平安管理路由和信令保护恢复1588v2时间同步同步以太7PTNMPLS-TP为实现类似SDH的面向连接的端到端OAM，去除了IP/MPLS众多无连接的特性8lPTN技术原理lPTN分层模型lPTN设备功能l封装l保护lOAMlQoSl同步lPTN设备标准制定910 数据帧结构 TMP标签域 TMC标签域11PE1PPE2CE1CE2MAC DAMAC SAC-tag(optional)DataPW Label Tunnel Label 1Ethernet Header 1MAC DAMAC SAC-tag(optional)DataPW Label Tunnel Label 2Etherne

6、t Header 2MAC DAMAC SAC-tag(optional)DataMAC DAMAC SAC-tag(optional)DataProvider NetworkMAC DA nMAC SA n0 x8847Ethernet Header n12PE1PPE2Node BRNCTDM DataPW Label Tunnel Label 1Ethernet Header 1Control WordRTP Header(optional)TDM DataPW Label Tunnel Label 2Ethernet Header 2Provider NetworkControl Wo

7、rdRTP Header(optional)TDM DataTDM Data13lPTN技术原理lPTN分层模型lPTN设备功能l封装l保护lOAMlQoSl同步lPTN设备标准制定14线性保护倒换：定义的路径保护线性保护倒换：定义的路径保护主要包括无协议的主要包括无协议的11方式和基于协议的方式和基于协议的1：1/1：N方式，可以对端到端路径或者端到端路径上的每个区段方式，可以对端到端路径或者端到端路径上的每个区段节点或链路进行保护，其中节点或链路进行保护，其中11和和1：1为独享保护，为独享保护，1：N为共享保护。为共享保护。采用采用11时工作路径和保护路径都承载业务并采用双时工作路径和保

8、护路径都承载业务并采用双发选收的模式发选收的模式采用采用1：1时在网络正常情况下仅工作路径承载业务，时在网络正常情况下仅工作路径承载业务，备用路径空闲也可运行其他较低优先级的业务，在备用路径空闲也可运行其他较低优先级的业务，在网络故障情况下，通过协议切换到备用路径承载业务网络故障情况下，通过协议切换到备用路径承载业务可抢占其他较低优先级的业务可抢占其他较低优先级的业务TE FRR是基于协议的区段是基于协议的区段1：1方式，属于方式，属于1：1线性线性保护的一种实现方式。一般对端到端路径上的每个区段保护的一种实现方式。一般对端到端路径上的每个区段分别做分别做1：1线性保护。线性保护。15工作原理

9、技术特点：技术特点：采用MSTP的通道保护原理，双发选收；倒换时间最短；保护路径不能传送业务；LSP标签占用大、带宽利用率低；主用、备用 LSP应配置相同标签来减少标签数16工作原理技术特点：采用SDH的通道保护原理，源宿节点两端桥接；倒换时间相对1+1长，小于50ms；保护路径可实现次要业务传送；LSP标签占用大、带宽利用率低；主用、备用 LSP应配置相同标签来减少标签数17 环网保护倒换：定义的环网保护 环网保护是基于协议的区段共享方式。一般对环网上的每个区段分别做保护，不同区段的备用路径可以共享。在网络正常情况下，端到端路径经过的各个区段的备用路径空闲也可运行其他较低优先级的业务；在某个

10、区段故障时，有两种实现方式，一种是wrapping 环回方式，故障区段的相邻节点通过协议切换到该区段的备用路径，另一种是steering方式转向，源宿节点通过协议切换到备用路径。由于环网保护为共享方式，在资源利用率方面比11和1：1线性保护更有优势，因此在各种保护方式成熟情况下，应优选环网保护例如，现网MSTP以复用段共享环网保护为主。环网保护的跨环问题可考虑与其他保护方式结合18Wrapping技术特点：属于段层保护，类似SDH的复用段保护原理，在故障处相邻两节点进行桥接；采用TMS层OAM中的APS协议，实现小于50ms 倒换；段层保护，节省大量LSP条目数和配置工作量；无需每条LSP间隔

11、的开销帧，大幅提高业务通道的传送带宽；在分布型业务模型下，环网带宽利用率更高。19技术特点：技术特点：属于段层保护，故障处相邻两节点通过APS协议分别告知所有经过故障点的业务的源、宿节点，源、宿节点在各自节点处倒换；受影响网元较多，倒换协议复杂，倒换时间难以保证50ms；段层保护，在节省LSP条目数和配置工作量、提高传送带宽方面的优势同Wrapping。Steering20 LAG链路聚合 DNI双节点互连 基于GMPLS控制平面功能实现网络保护和恢复技术的结合21lPTN技术原理lPTN分层模型lPTN设备功能l封装l保护lOAMlQoSl同步lPTN设备标准制定22PTN的OAM机制可实现

12、类似SDH丰富开销的能力，以满足电信级网络管理维护的要求。PTN的OAM主要功能特征：支持层次化OAM功能，提供了最多8层07，并且每层支持独立的OAM功能，来应对不同的网络部署策略。一般分为TMC、TMP、TMS和接入链路层面提供与故障管理相关的OAM功能，实现了网络故障的自动检测、查验、故障定位和通知的功能在网络端口、节点或链路故障时，通过连续性检测，快速检测故障并触发保护在故障定位时，通过环回检测，准确定位到故障端口、节点或链路提供与性能监视相关的OAM功能，实现了网络性能的在线测量和性能上报功能在网络性能发生劣化时，通过对丢包率和时延等性能指标进行检测，实现对网络运行质量的监控，并触发

13、保护提供告警和告警抑制相关的OAM功能告警机制可以保证在网络故障时产生告警，从而及时、有效关联到故障影响的业务网络底层故障会导致大量的上层故障，上游故障会导致大量的下游故障，AIS/FDI等告警抑制可以屏蔽无效告警提供用于日常维护的OAM功能，包括环回、锁定等操作，为操作人员在日常网络检查中提供了更为方便的维护操作手段。23 P P MEPMIPMIPMEPMEPMEPMEP MEPMEP MEPMIPMIPPTN域域1PTN域域 2NNITMP通路层通路层OAM(域间域间)CE CE 接入链路接入链路OAMTMP通路层通路层OAM(域域 2)TMP通路层通路层OAMLSP(域域 1)接入链路

14、接入链路OAM PE TMC通道层通道层OAMPW P MIPUNIUNI PE PE-S PE-S MEPMEPMEPMEP MEPMEP MEPMEPMEPTMS段层段层OAMTMS段层段层OAM业务业务OAM24OAM信息包含在特定的OAM帧，并以帧的形式进行传送。OAM帧：由OAM PDU 和外层的转发标记栈条目组成。转发标记栈条目内容同其它数据分组一样，用来保证OAM帧 在路径上的正确转发Lable：20bit，值为13表示OAM帧发送周期3种不同应用故障管理：缺省周期1s1帧/秒性能监控：缺省周期100ms10帧/秒保护倒换：缺省周期 300帧/秒2526连续性检测和连通性验证：该

15、功能工作在主动模式，源端连续性检测和连通性验证：该功能工作在主动模式，源端MEPMEP周期周期性发送该性发送该OAMOAM报文，宿端报文，宿端MEPMEP检测两维护端点间的连续性丧失检测两维护端点间的连续性丧失LOCLOC故障，以及误合并、误连等连通性故障。可用于故障管理、性能监故障，以及误合并、误连等连通性故障。可用于故障管理、性能监控、保护倒换。检测相同控、保护倒换。检测相同MEGMEG域内任意一对域内任意一对MEPMEP间的信号连续性。间的信号连续性。CC-Continuity and Connectivity CheckCC-Continuity and Connectivity Ch

16、eck传送传送CCCC信息的帧是信息的帧是CVCV帧，其主要参数有：帧，其主要参数有：MEG IDMEG ID本身本身MEP IDMEP ID所有目标所有目标MEP IDMEP ID发送周期：发送周期：3 3倍发送周期内收不到倍发送周期内收不到CVCV帧，产生帧，产生LOCLOC告警告警loss of continuity)loss of continuity)27告警抑制：该功能用于效劳层检测到故障后，在效劳层MEP向客户层上插该OAM报文，并转发至客户层MEP，实现对客户层的告警进行压制，防止大量冗余告警。AIS：Alarm Indication Signal在效劳层检测到故障时，通知客户

17、层使用FDI帧传送发送周期1s在3倍的接收周期内未再收到AIS消息，去除AIS告警远端故障指示：该功能用于将MEP检测到故障这一信息通告给对端MEP。RDI：Remote Defect Indicator 28环回检测：该功能工作在按需模式，源端MEP发送该请求OAM报文，宿端MIP或MEP接收该报文并返回相应应答OAM报文。用于验证MEP与MIP或对端MEP间的双向连通性，以检测节点间及节点内部故障，进行故障定位。LB：LoopBack MEP是环回请求分组的发起点，环回的执行点可以是MEP或者MIP 用于验证MEP之间或者MEP和MIP之间的连接性 在MEP之间进行双向的在线或非在线的诊断

18、，测试带宽吞吐量、比特误码率等 LBM和LBR踪迹监视：该功能工作在按需模式，源端MEP发送该请求OAM报文，所有MIP及MEP接收该报文并分别返回相应OAM报文。用于验证MEP与MIP及MEP间的双向连通性，以检测节点间及节点内部故障，进行故障定位。Trace Route29锁定指示：该功能用于为管理维护目的。中断业务后，源端MEP发送该OAM报文，将该信息通告宿端MEP，并上插客户层，进行告警压制，防止引起不必要的冗余告警。LCK：Lock用于通知对端MEP，本端MEP出于管理上的需要，已经将正常业务中断对端MEP可以判断业务中断是预知的，还是由于故障引起的客户信号故障：该功能用于在客户层

19、自身不支持告警压制/故障通告机制时，发送该OAM报文，将客户层信号故障信息转发至对端MEP，实现客户层故障信息传递。CSF：Client Signal Fail 通告远端，本端出现入口客户信号失效TST：Test一个MEP向另一个MEP发送的测试请求信号单方向的在线或非在线的诊断测试30LM：Frame Loss Measurement用于测量从一个MEP到另一个MEP的单向或双向丧失率采用CV帧来测试SD性能劣化DM：Packet Delay and Packet Delay Variation Measurement用于测量从一个MEP到另一个MEP的分组传送时延和时延变化单向：收发两端时

20、钟同步，源端发送DM帧，宿端在收到DM帧时计算单向时延，使用DM帧测试双向：源端发送DM请求帧，宿端在收到DM时回送DM响应帧给源端，源端在收到响应的DM帧后计算双向时延，使用DMM和DMR31APS:Automatic Protection SwitchingAPS:Automatic Protection Switching 由定义，发送APS帧MCC:Management Communication ChannelMCC:Management Communication Channel 发送MCC管理通道信息SCC:Signalling Communication ChannelSCC:

21、Signalling Communication Channel 用于一个MEP向对等MEP发送控制平面信息SSMSSM：Synchronisation Status MessageSynchronisation Status Message 由定义，发送SSM帧32lPTN技术原理lPTN分层模型lPTN设备功能l封装l保护lOAMlQoSl同步lPTN设备标准制定33流量分类流量监控流量整形拥塞控制队列调度Eth接口Eth接口分组交叉内核34业务3业务2业务1TMP/TMCCIRPIR业务平安同一板卡的多类业务可分别独立成逻辑子网子网之间相当于完全物理隔离，播送包仅限子网内，伪造包也不可能

22、跨子网QoS业务1、业务N可按端口、VID、或者MAC地址来划分每类业务可分别设置QoS以64K/1M为步长，设置CIR保证带宽、PIR峰值带宽每类业务还可设置CoS效劳等级制定CIR以外业务效劳优先等级出口可实现SP严格优先级、WFQ加权平均等队列调度35lPTN技术原理lPTN分层模型lPTN设备功能l封装l保护lOAMlQoSl同步lPTN设备标准制定3637GSM/WCDMA采用异步基站技术，此时只需要做频率同步，精度要求或者50ppbTD-SCDMA/CDMA2000采用同步基站技术，除了频率同步外，还需做时钟相位同步等效于时间同步，目前主要采用基站GPS解决 38加大天馈施工难度和

23、本钱GPS天线对安装站址环境有特殊要求，如120的净空要求馈线距离超过110米需增加中继放大器GPS天线馈线较粗增加设备不稳定因素每台基站都须安装GPS接收机模块，增加基站本钱目前GPS时钟模块已成为基站损耗率较高的主要模块战争等特殊情况下对TD-SCDMA整网运行带来平安隐患TD-SCDMA系统高精度时间同步需求，导致严重依赖GPS，为建设和运维带来一定困难39采用类SDH的时钟同步方案，通过物理层串行比特流提取时钟，实现网络时钟频率同步源站点通过以太物理层的Bit流携带从BITs或其它源获得的高精度时钟信息，接收节点可以从以太物理层中恢复出数据和时钟信息同步以太网时钟精度由物理层保证，与以

24、太网链路层负载和包转发时延无关以太信号以 8B/10B 的长度编码，它的好处是不会出现连续的1 或者0(不超过8位).这个有利于提高时钟恢复的精度时钟的质量等级信息可以通过专门的SSM帧进行传送PTN的同步以太时钟具有高稳定度，精度到达15ppb，相关标准为Node B从时钟GE主时钟GE物理层MACMAC物理层以太网SSMSSM40IEEE 1588IEEE 1588全称是全称是“网络测量和网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准控制系统的精密时钟同步协议标准 IEEE 1588IEEE 1588定义了一个在测量和定义了一个在测量和控制网络中，与网络交流、本地计控制网络中，与网络交流、本地计

25、算和分配对象有关的精确同步时钟算和分配对象有关的精确同步时钟的协议的协议PTP:Precision Time PTP:Precision Time ProtocolProtocol IEEE 1588 v2(PTP)IEEE 1588 v2(PTP)协议：通过协议：通过主从设备间消息传递，计算时间和主从设备间消息传递，计算时间和频率偏移以及中间网络设备引入的频率偏移以及中间网络设备引入的驻留时间，从而减少定时包受存储驻留时间，从而减少定时包受存储转发的影响，实现主从时钟和时间转发的影响，实现主从时钟和时间的精确同步。的精确同步。偏移校正传输延时测量41PTN时间同步主要有两种方式：BC边界时钟

26、和TC透明时钟BC模式特点：模式特点：每个同步链上的相邻节点逐跳运行主从时钟每个同步链上的相邻节点逐跳运行主从时钟模式上游为主、下游为从，逐级同步，模式上游为主、下游为从，逐级同步，最终最终PTN全网同步全网同步时间树的中间转发节点运行时间树的中间转发节点运行PTP协议，按照协议，按照主从方式逐跳转发精确时间主从方式逐跳转发精确时间TC模式特点：模式特点：每个同步链上仅首末两个节点运行主从时钟模式，中间节点运行TC模式时间树上的中间转发节点不运行PTP协议，只对时戳包补偿节点转发延时42lPTN技术原理lPTN设备标准制定43PTN控制平控制平面面保护保护同步同步网管网管QOSQOSOAMOA

27、M国内首次制定国内首次制定PTNPTN设备标准设备标准统计复用、流分类、队统计复用、流分类、队列调度、带宽控制列调度、带宽控制线性保护和环网保线性保护和环网保护，设备级保护护，设备级保护配置管理、性能监控、配置管理、性能监控、故障定位、平安管理等故障定位、平安管理等动态路由和信令、动态路由和信令、UNIUNI和和E-NNIE-NNI接口接口CESCES业务承载同步、业务承载同步、频率同步传送、时频率同步传送、时间同步传送间同步传送层次化层次化OAMOAM，故障管理、，故障管理、性能监视、通信通道性能监视、通信通道44会聚节点会聚节点BSCBSCRNCRNCSRSRBRASBRASAbisSTM

28、-N/GEIubSTM-N/GEGE/10GEGE/10GEBTSBTSNodeBNodeB家庭家庭集团集团IubATM/IMAIubETH/IPAbisTDMFE/GEFE/GEBTSBTSAbisETH/IPPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTNPTN主要用于2G TDM/IP基站、3G ATM/IP基站以及未来的LTE基站回传的应用场景，也用于重要集团客户业务接入和承载的应用场景当基站周边普通集团客户和家庭客户业务接入的总带宽较小时，也可利用基站内的PTN设备接入GE10GE接入节点接入节点核心节点核心节点PTN45 设备能力 多业务承载功能和性能 支持以太网专线和

29、专网业务的承载 支持TDM CES业务的非结构化仿真SAToP方式和ATM业务透传46 网络可扩展性指标 QoS要求支持8级优先级，支持流分类、与本地优先级映射、队列调度、拥塞控制、带宽控制和层次化QoS 网络可靠性要求支持线性保护和环网保护保护倒换时间/业务中断时间50ms47 OAM要求 支持PW、LSP、段层、以太网业务和接入链路OAM 故障管理连续性检测、告警抑制、远端故障指示、环回检测、踪迹监视等、性能监视丢包率、时延测量、通信通道 网络管理要求 拓扑管理、配置管理、故障管理、性能管理、平安管理 物理接口要求 支持E1、STM-N、FE、GE接口 互通要求 支持多厂家设备在转发平面互

30、通，后续支持在控制平面互通 支持基于UNI接口的业务互通和保护互通，后续支持基于NNI接口的业务互通和保护互通 同步要求 支持CES业务同步 支持基于同步以太网的频率同步 支持基于1588v2的时间同步48话音业务端到端指标要求和分配3GPP移动通信国际标准组织规定250ms推荐150ms，其中IP骨干网为50ms城域核心层为单向25msBSS/RAN从用户终端到BSC/RNC为单向75ms，其中空口一般分配单向55ms，基站和RNC一般分配10ms，建议IP化城域传送网分配E1业务单向时延8ms即双向16ms参考3GPP标准，?中国移动TD-SCDMA技术体制?规定话音业务端到端业务时延指标

31、为300ms，其中BSS/RAN从用户终端到BSC/RNC为单向90msIP化城域传送网要求在各种城域网规模如30跳、1000km和各种网络负载如网络拥塞情况下，满足双向16ms的E1业务时延指标，现网试点是在10跳、200km左右且网络未拥塞情况下的测量结果。处理时延：两端节点处理电路仿真业务的时延：单节点中间节点或两端节点处理以太网业务的时延：单节点100us传输时延：200km约需要1ms BSS/RANBSS/RAN 75 ms75ms25ms25ms50ms端到端：250ms Metro Core Metro Core49A：必选，B：未来必选，C：可选 50uVLAN业务：遵循VL

32、AN PRI值3位uMPLS业务：遵循EXP值3位uIP业务：遵循IP Precedence值3位或扩展的DSCP值6位，DSCP分为4类：CSClass Selector、EFExpedited Forwarding、AFAssured Forwarding、BEBest Effort51PTN主要承载各类基站和重要集团客户，VLAN规划原那么如下：每个IP化基站的业务和网管采用相同VLAN进行标识，其中业务优先级采用VLAN 优先级方式不同IP化基站采用不同VLAN进行标识在同一个城域网内，承载各类基站和重要集团客户的VLAN资源应不重复使用注：预留VLAN包括17，1631，358440

33、9453 CE是一种业务，本身不是特定的技术，由各类IP化技术承载 MEF对于Carrier Ethernet的定义如下：Carrier Ethernet 是一种普遍存在的,标准化,运营级的业务业务/网络网络，具备特定的属性以区别于普通的LAN以太网Carrier Ethernet扩展性扩展性Scalability标准化标准化Standardized Services业务管理业务管理Service Management效劳质量效劳质量Quality of Service可靠性可靠性ReliabilityCarrier Ethernet 属性属性54uPTNPTN的电信级分组交换架构设计的电信级

34、分组交换架构设计u 1:11:1主备，信元交换：主备，信元交换：u正常工作时，只有一块交换板在工作，另一块备用正常工作时，只有一块交换板在工作，另一块备用u双倍交换容量保证倒换时性能不下降双倍交换容量保证倒换时性能不下降u流量均衡流量均衡uCellCell信元交换，业务无阻塞信元交换，业务无阻塞u路由交换机的通用交换架构设计路由交换机的通用交换架构设计u 1:11:1负荷分担，包交换：负荷分担，包交换：u主备交换板同时工作，每块主备交换板同时工作，每块20G20G线卡处理芯片线卡处理芯片把业务分别送给主备交换板把业务分别送给主备交换板u交换板倒换时性能下降一半交换板倒换时性能下降一半uPackagePackage包交换，存在流量均衡和拥塞错序包交换，存在流量均衡和拥塞错序问题问题主交换板主交换板备交备交换换板板线卡线卡线卡处理芯片交换芯片交换芯片路由交换机的交换架构路由交换机的交换架构1:11:1负荷分担负荷分担10G10G总线总线 PackagePackage线卡处理芯片10G10G总线总线 PackagePackagePTNPTN的电信级分组交换架构设计的电信级分组交换架构设计1:11:1主备主备主交换板主交换板备交备交换换板板线卡线卡线卡处理芯片交换芯片交换芯片20G20G总线总线CellCell20G20G总线总线CellCell55