PTN技術功能及標準

分組傳送網(PTN)是基于分組交換、面向連接的多業(yè)務統(tǒng)一傳送技術，不僅能較好承載電信級以太網業(yè)務，滿足業(yè)務標準化、高可靠性、靈活擴展性、嚴格服務質量(QoS) 和完善的運行管理維護(OAM)等5個基本屬性，而且兼顧了支持傳統(tǒng)時分復用(TDM) 和異步傳輸模式(ATM)業(yè)務，繼承同步數字體系(SDH) 網管的圖形化界面、端到端配置等管理功能。

目前，PTN應用在城域網范圍，承載移動回傳、企事業(yè)專線/專網等有QoS要求的業(yè)務，實現中國運營商城域傳送網從TDM向分組化的逐步演進。

　　PTN有以下兩類具體實現技術：

　　一類是從因特網協(xié)議/多協(xié)議標記交換(IP/MPLS) 發(fā)展來的傳送多協(xié)議標記交換(MPLS-TP)技術。該技術拋棄了基于IP地址的逐跳轉發(fā)機制，并且不依賴于控制平面來建立傳送路徑；保留了多協(xié)議標記交換(MPLS)面向連接的端到端標簽轉發(fā)能力；去掉了其無連接和非端到端的特性，即不采用最后一跳彈出(PHP)、標記交換路徑合并、等價多路徑等，因此具有確定的端到端傳送路徑，并增強了滿足傳送網需求；且具有傳送網風格的網絡保護機制和OAM能力。

　　另一類是從以太網發(fā)展而來的面向連接的以太網傳送技術，如IEEE 802.1Qay規(guī)范的運營商骨干橋接-流量工程(PBB-TE)。該技術在IEEE 802.1ah運營商骨干橋接(PBB，即MAC in MAC)基礎上進行了改進，取消了媒體訪問控制(MAC)地址學習、生成樹和泛洪等以太網無連接特性，并增加了流量工程(TE)來增強QoS能力。目前 PBB-TE主要支持點到點和點到多點的面向連接的業(yè)務傳送和線性保護，暫不支持面向連接的多點到多點之間的業(yè)務傳送和環(huán)網保護。

　　這兩類PTN實現技術在數據轉發(fā)、多業(yè)務承載、網絡保護和OAM機制上有一定差異[1-2]。從產業(yè)鏈、標準化、設備商產品及運營商應用情況來看，MPLS-TP技術發(fā)展趨勢要優(yōu)于PBB-TE，因此，MPLS-TP是目前業(yè)內關注和應用的PTN主流實現技術。

　　1 《PTN總體技術要求》主要內容

　　《PTN總體技術要求》主要規(guī)范了PTN網絡功能架構、多業(yè)務承載和數據轉發(fā)功能、網絡保護功能和性能、OAM能力、QoS、分組同步、網絡接口、網絡性能、網管功能以及控制平面功能等方面。其中前4個方面是PTN技術具有的特色，下面分別簡單介紹。

　　1.1 PTN的網絡功能架構

　　PTN具有以下技術特征：

　　采用面向連接的分組交換(CO-PS)技術，基于分組交換內核，支持多業(yè)務承載。

　　嚴格面向連接。該連接應能長期存在，可由網管手工配置。

　　提供可靠的網絡保護機制，并可應用于PTN的各個網絡分層和各種網絡拓撲。

　　為多種業(yè)務提供差異化的服務質量保障。

　　具有完善的OAM故障管理和性能管理功能。

　　基于標簽進行分組轉發(fā)。OAM報文的封裝、傳送和處理不依賴于IP封裝和IP處理。保護機制也不依賴于IP分組。

　　支持雙向點到點傳送路徑，并支持單向點到多點傳送路徑；支持點到點(P2P) 和點到多點(P2MP)傳送路徑的流量工程控制能力。

　　分組傳送網絡包括3個PTN層網絡，如圖1所示[3]。它們分別是PTN虛通道(VC)層網絡、PTN虛通路(VP)層網絡和PTN虛段(VS)層網絡。PTN的底層是物理媒介層網絡，可采用IEEE 802.3以太網技術或SDH、光傳送網(OTN) 等面向連接的電路交換(CO-CS)技術。對于MPLS-TP技術，PTN的VC層即偽線 (PW)層，VP層即標記交換路徑(LSP)層。

　　1.2 PTN的多業(yè)務承載和數據轉發(fā)功能

　　在基于MPLS-TP的PTN網絡的多業(yè)務承載架構[4]中，MPLS-TP的網絡客戶層包括基于PW的仿真業(yè)務、采用MPLS標簽的業(yè)務和IP業(yè)務。目前階段，該承載架構的標準主要規(guī)范基于PW的仿真業(yè)務，包括TDM業(yè)務、以太網二層業(yè)務和ATM業(yè)務；對采用對等模型承載IP和MPLS業(yè)務的功能要求待研究。PTN的業(yè)務承載均是采用面向連接的機制，基于無連接的實現機制不在標準范圍之內。

　　對基于PW的仿真業(yè)務，基于MPLS-TP的PTN應當滿足以下功能要求：(1)PTN統(tǒng)一采用PWE3封裝來承載仿真類業(yè)務。PWE3控制字的使用應符合RFC4385。

　　(2)PTN支持TDM業(yè)務仿真和傳送，具體要求如下：

　　應支持基于非結構化仿真(SAToP)模式的TDM業(yè)務承載。PWE3封裝和控制字應符合RFC4553。SAToP模式適用于任何信號結構的 TDM電路仿真。

　　可選支持基于結構化仿真(CESoPSN)模式的TDM業(yè)務承載。PWE3封裝和控制字符合RFC5086。CESoPSN模式主要用于 N×64kbit/s信號結構的TDM電路仿真，并可節(jié)省帶寬。

　　可選支持基于SDH仿真(CEP)模式的TDM業(yè)務承載。PWE3封裝和控制字符合RFC4842。CEP模式主要用于基于VC12或VC-4信號結構的SDH電路仿真。

　　?(3)PTN支持以太網二層業(yè)務的仿真和傳送。

　　具體要求如下：

　　支持以太網線型業(yè)務(E-Line)、以太網專網業(yè)務(E-LAN)和以太網根基多點業(yè)務(E-Tree)，并符合ITU-T 和MEF的相應規(guī)范。

　　應支持基于端口、端口＋VLAN的方式實現業(yè)務與VC/VP的綁定。

　　應支持采用網管的靜態(tài)配置方式建立以太網業(yè)務?？蛇x支持采用信令方式動態(tài)建立以太網業(yè)務。

　　PWE3封裝和控制字應符合RFC4448。

　　(4)PTN可選支持ATM業(yè)務仿真和傳送。PWE3封裝和控制字符合RFC4717。PTN支持1︰1虛信道連接/虛通道連接 (VCC/VPC)和N︰1 VCC/VPC封裝模式；支持單向和雙向點到多點虛通道連接(VPC)或虛信道連接(VCC)的建立；可選支持ATM反向復用(IMA)組處理功能。

　　基于MPLS-TP的PTN應滿足以下數據轉發(fā)功能要求：

　　(1)MPLS-TP的數據轉發(fā)機制是MPLS數據轉發(fā)(RFC3031)的子集，并應滿足RFC5654中規(guī)范的傳送需求。MPLS-TP不采用基于IP的逐跳轉發(fā)機制，且不支持等價多路徑(ECMP)、最后一跳彈出(PHP)和LSP合并功能。

　　(2)MPLS-TP的標簽堆棧功能應符合RFC3032和RFC5462的規(guī)范。MPLS的生存時間(TTL)處理機制應符合RFC3443的規(guī)范(VC和VP兩層TC和TTL的模型一致，宜采用管道模型)。

　　(3)PW和LSP標簽的范圍應支持1～1 048 575(即2 20-1)，其中0～15為保留標簽(供PTN網絡內的OAM使用或保留)。RFC3032中定義了4個保留的標簽值。

　　(4)應當支持以下標簽交換功能要求：

　　源節(jié)點進行PW和LSP標簽的正確添加，并支持將多條PW復用到一條LSP中。

　　宿節(jié)點進行PW和LSP標簽的正確剝離。

　　應支持單段偽線(SS-PW)和多段偽線(MS-PW)交換功能。SS-PW的架構應符合RFC3985的規(guī)定。多段偽線交換是將不同LSP的PW交換到相同的LSP中。

　　1.3 PTN網絡保護功能要求

　　PTN網絡支持的保護方式分為以下三大類：

　　(1)PTN網絡內的保護方式

　　PTN網絡內的線性保護包括單向/雙向1+1路徑保護、雙向1︰1或1︰N (N >1)路徑保護、單向/雙向1+1 SNC/S保護和雙向1︰1 SNC/S保護，應至少支持雙向1︰1保護機制。

　　PTN網絡內的環(huán)網保護包括Wrapping和Steering兩種保護機制，應至少支持一種環(huán)網保護機制。

　　?(2)分組傳達網與其他網絡的接入鏈路保護

　　TDM/ATM接入鏈路的1+1或1︰N保護。

　　以太網GE/10GE接入鏈路的保護，即鏈路聚合組(LAG)。

　　(3)雙歸保護

　　PTN網絡內保護和接入鏈路保護相配合，實現在接入鏈路或PTN接入節(jié)點失效情況下的端到端業(yè)務保護。具體實現機制待研究。

　　PTN的網絡內保護方式應滿足以下通用功能要求：

　　(1)PTN的保護倒換應支持鏈路、節(jié)點故障和網管外部命令的觸發(fā)，并應支持各種倒換請求的優(yōu)先級處理。故障類型觸發(fā)支持物理鏈路、VP/VC信號失效(SF)和中間節(jié)點失效，支持信號劣化(SD)。外部命令觸發(fā)支持鎖定到工作、強制倒換、人工倒換和清除命令等網管命令。

　　(2)保護倒換方式包括支持單端倒換和雙端倒換類型，支持配置為返回或不返回操作模式，支持等待恢復(WTR)功能的啟動和等待恢復時間的設置。

　　(3)保護倒換時間。在拖延時間設置為0的情況下，保護倒換引起的業(yè)務受損時間應不大于50 ms(對SD觸發(fā)的保護倒換除外)。

　　(4)拖延時間設置。在PTN的底層網絡(如WDM和OTN) 配置了保護方式情況下，PTN網絡保護方式應支持拖延時間的設置，可設置為50 ms或100 ms。1.4 PTN網絡的OAM架構和功能要求

　　PTN網絡的OAM功能包括PTN網絡內的OAM機制、PTN網絡業(yè)務層OAM機制以及接入鏈路層的OAM機制等。

　　PTN網絡內的OAM分為告警相關的OAM、性能相關的OAM和其他OAM三大類，VC、VP和VS 3層的OAM功能要求如表1所示。其中，主動OAM是指周期性連續(xù)實施的OAM操作。主動上報故障和誤碼性能的檢測結果。按需OAM指人工發(fā)起的有限次數的OAM操作，通常用于故障的診斷和定位。

　　2 PTN行標中的關鍵問題探討

　　在PTN行業(yè)標準起草過程中，存在一些有爭議的關鍵問題，涉及標準的技術選擇、PTN的網絡應用和后續(xù)發(fā)展等方面。我們牽頭組織了相關討論，部分有了初步結論，部分還有待后續(xù)研究，在此與大家分享：

　　(1)MPLS-TP的OAM實現機制和封裝格式問題

　　目前有T-MPLS G.8114、G-ACh[5]+Y.1731 OAM PDU[6]、 IETF BFD擴展[7]+新OAM工具3種選項。從保護中國運營商和設備商的現有利益，并且便于今后軟件升級角度出發(fā)，中國所有單位一致同意采用G-ACh+Y.1731 OAM PDU格式，并希望形成合力來推進MPLS-TP國際標準采納。但由于IETF MPLS工作組被Cisco、Juniper等數據領域專家主導，該技術選擇成為MPLS-TP標準選項的難度相當大。

　　(2)PTN環(huán)網保護的實現機制

　　目前IETF初步認可了環(huán)網保護需求，但具體實現機制有MPLS-TE FRR應用在環(huán)網拓撲[8]、IEEE多段保護[9]、ITU-T Wrapping和Steering環(huán)網保護[10]3類選項。我們一方面需要從技術角度深入分析3類機制在業(yè)務配置、帶寬共享、OAM、跨環(huán)保護等方面的差異；另一方面要考慮運營商網絡運維習慣的影響。目前，根據中國設備商產品情況和運營商應用需求，行標中選擇了基于ITU-T的Wrapping和 Steering兩種環(huán)網保護機制，后續(xù)還要完善點到多點業(yè)務保護和跨環(huán)保護等具體機制。

　　(3)PTN與MSTP混合組網需求和互通功能要求問題

　　由于PTN的使命是逐步替代基于SDH的MSTP，因此在運營商的網絡部署過程中，必然面臨PTN與MSTP 混合組網和互通問題。如存在PTN匯聚環(huán)直接帶MSTP接入環(huán)的混合組網場景，在標準中如何具體規(guī)范，也成為頗有爭論的一個問題，需要后續(xù)組織協(xié)調討論。

　　(4)PTN支持IP/MPLS三層功能需求問題

　　在全業(yè)務運營和LTE移動回傳承載的發(fā)展趨勢下，PTN是否需要支持IP/MPLS的部分三層功能？如何與現有路由器網絡分工協(xié)調？這些都需要運營商明確具體應用需求后再組織針對性的研究。這將成為本版本PTN行標的一個開放性待研究問題。

　　PTN技術在與IP/MPLS競爭融合的環(huán)境中逐步發(fā)展，目前已應用在IP化的3G移動回傳網絡中。從標準化和產業(yè)應用來看，今后兩年是PTN技術發(fā)展的關鍵期，希望PTN技術的產業(yè)鏈不斷發(fā)展壯大。