摘要:分組傳送網(wǎng)(PTN)是業(yè)內(nèi)關(guān)注的電信級承載技術(shù)熱點之一。在國際標準尚未完成的情況下，中國的PTN設(shè)備開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處于領(lǐng)先地位。文章基于中國通信標準化協(xié)會(CCSA)通信行業(yè)標準《分組傳送網(wǎng)(PTN)總體技術(shù)要求》，重點闡述了PTN網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)、多業(yè)務(wù)承載和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能、PTN網(wǎng)絡(luò)保護、運行管理維護(OAM)架構(gòu)和功能要求4個方面的內(nèi)容。結(jié)合中國運營商和設(shè)備商的利益，文章對涉及PTN行標的技術(shù)選擇、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和后續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題進行了探討。

關(guān)鍵詞:分組傳送網(wǎng);偽線;網(wǎng)絡(luò)保護;運行管理維護

Abstract:Packet Transport Network (PTN) is one of the hot research interests in carrier technologies. Although the international standards are not yet complete， China is leading the world in the development of PTN equipment and network applications. With “General Technical Requirements for Packet Transport Networks” as the CCSA standard， this paper first introduces the background of PTN technology and standards， then illustrates four important aspects: the PTN network architecture， multi-services bearing and data transfer function， PTN network protection， and OAM architecture and functional requirements. Finally， considering the profit motive of Chinese carriers and vendors， some key issues on PTN technology choice， network applications， and future evolution.

Key words:PTN; PW; network protection; OAM

分組傳送網(wǎng)(PTN)是基于分組交換、面向連接的多業(yè)務(wù)統(tǒng)一傳送技術(shù)，不僅能較好承載電信級以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，滿足業(yè)務(wù)標準化、高可靠性、靈活擴展性、嚴格服務(wù)質(zhì)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(wù)，繼承同步數(shù)字體系(SDH)網(wǎng)管的圖形化界面、端到端配置等管理功能。目前，PTN應(yīng)用在城域網(wǎng)范圍，承載移動回傳、企事業(yè)專線/專網(wǎng)等有QoS要求的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)中國運營商城域傳送網(wǎng)從TDM向分組化的逐步演進。

PTN有以下兩類具體實現(xiàn)技術(shù):

一類是從因特網(wǎng)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(shù)。該技術(shù)拋棄了基于IP地址的逐跳轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wǎng)需求;且具有傳送網(wǎng)風格的網(wǎng)絡(luò)保護機制和OAM能力。

另一類是從以太網(wǎng)發(fā)展而來的面向連接的以太網(wǎng)傳送技術(shù)，如IEEE 802.1Qay規(guī)范的運營商骨干橋接-流量工程(PBB-TE)。該技術(shù)在IEEE 802.1ah運營商骨干橋接(PBB，即MAC in MAC)基礎(chǔ)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(wǎng)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(wù)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(wù)傳送和環(huán)網(wǎng)保護。

這兩類PTN實現(xiàn)技術(shù)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、多業(yè)務(wù)承載、網(wǎng)絡(luò)保護和OAM機制上有一定差異[1-2]。從產(chǎn)業(yè)鏈、標準化、設(shè)備商產(chǎn)品及運營商應(yīng)用情況來看，MPLS-TP技術(shù)發(fā)展趨勢要優(yōu)于PBB-TE，因此，MPLS-TP是目前業(yè)內(nèi)關(guān)注和應(yīng)用的PTN主流實現(xiàn)技術(shù)。

1 《PTN總體技術(shù)要求》主要內(nèi)容

《PTN總體技術(shù)要求》主要規(guī)范了PTN網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)、多業(yè)務(wù)承載和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能、網(wǎng)絡(luò)保護功能和性能、OAM能力、QoS、分組同步、網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)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(shù)具有的特色，下面分別簡單介紹。

1.1 PTN的網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)

PTN具有以下技術(shù)特征:

采用面向連接的分組交換(CO-PS)技術(shù)，基于分組交換內(nèi)核，支持多業(yè)務(wù)承載。

嚴格面向連接。該連接應(yīng)能長期存在，可由網(wǎng)管手工配置。

提供可靠的網(wǎng)絡(luò)保護機制，并可應(yīng)用于PTN的各個網(wǎng)絡(luò)分層和各種網(wǎng)絡(luò)拓撲。

為多種業(yè)務(wù)提供差異化的服務(wù)質(zhì)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(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)包括3個PTN層網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示[3]。它們分別是PTN虛通道(VC)層網(wǎng)絡(luò)、PTN虛通路(VP)層網(wǎng)絡(luò)和PTN虛段(VS)層網(wǎng)絡(luò)。PTN的底層是物理媒介層網(wǎng)絡(luò)，可采用IEEE 802.3以太網(wǎng)技術(shù)或SDH、光傳送網(wǎng)(OTN)等面向連接的電路交換(CO-CS)技術(shù)。對于MPLS-TP技術(shù)，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(wù)承載和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能

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

對基于PW的仿真業(yè)務(wù)，基于MPLS-TP的PTN應(yīng)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(wù)。PWE3控制字的使用應(yīng)符合RFC4385。

(2)PTN支持TDM業(yè)務(wù)仿真和傳送，具體要求如下:

應(yīng)支持基于非結(jié)構(gòu)化仿真(SAToP)模式的TDM業(yè)務(wù)承載。PWE3封裝和控制字應(yīng)符合RFC4553。SAToP模式適用于任何信號結(jié)構(gòu)的TDM電路仿真。

可選支持基于結(jié)構(gòu)化仿真(CESoPSN)模式的TDM業(yè)務(wù)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(jié)構(gòu)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(wù)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(jié)構(gòu)的SDH電路仿真。

(3)PTN支持以太網(wǎng)二層業(yè)務(wù)的仿真和傳送。

具體要求如下:

支持以太網(wǎng)線型業(yè)務(wù)(E-Line)、以太網(wǎng)專網(wǎng)業(yè)務(wù)(E-LAN)和以太網(wǎng)根基多點業(yè)務(wù)(E-Tree)，并符合ITU-T和MEF的相應(yīng)規(guī)范。

應(yīng)支持基于端口、端口+VLAN的方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)與VC/VP的綁定。

應(yīng)支持采用網(wǎng)管的靜態(tài)配置方式建立以太網(wǎng)業(yè)務(wù)?？蛇x支持采用信令方式動態(tài)建立以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。

PWE3封裝和控制字應(yīng)符合RFC4448。

(4)PTN可選支持ATM業(yè)務(wù)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(yīng)滿足以下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能要求:

(1)MPLS-TP的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制是MPLS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)(RFC3031)的子集，并應(yīng)滿足RFC5654中規(guī)范的傳送需求。MPLS-TP不采用基于IP的逐跳轉(zhuǎn)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(yīng)符合RFC3032和RFC5462的規(guī)范。MPLS的生存時間(TTL)處理機制應(yīng)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(yīng)支持1～1 048 575(即2 20-1)，其中0～15為保留標簽(供PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的OAM使用或保留)。RFC3032中定義了4個保留的標簽值。

(4)應(yīng)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(yīng)支持單段偽線(SS-PW)和多段偽線(MS-PW)交換功能。SS-PW的架構(gòu)應(yīng)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(wǎng)絡(luò)保護功能要求

PTN網(wǎng)絡(luò)支持的保護方式分為以下三大類:

(1)PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的保護方式

PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)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(yīng)至少支持雙向1︰1保護機制。

PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的環(huán)網(wǎng)保護包括Wrapping和Steering兩種保護機制，應(yīng)至少支持一種環(huán)網(wǎng)保護機制。

(2)分組傳達網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)的接入鏈路保護

TDM/ATM接入鏈路的1+1或1︰N保護。

以太網(wǎng)GE/10GE接入鏈路的保護，即鏈路聚合組(LAG)。

(3)雙歸保護

PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保護和接入鏈路保護相配合，實現(xiàn)在接入鏈路或PTN接入節(jié)點失效情況下的端到端業(yè)務(wù)保護。具體實現(xiàn)機制待研究。

PTN的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保護方式應(yīng)滿足以下通用功能要求:

(1)PTN的保護倒換應(yīng)支持鏈路、節(jié)點故障和網(wǎng)管外部命令的觸發(fā)，并應(yīng)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(wǎng)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(shè)置。

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

(4)拖延時間設(shè)置。在PTN的底層網(wǎng)絡(luò)(如WDM和OTN)配置了保護方式情況下，PTN網(wǎng)絡(luò)保護方式應(yīng)支持拖延時間的設(shè)置，可設(shè)置為50 ms或100ms。

1.4 PTN網(wǎng)絡(luò)的OAM架構(gòu)和功能要求

PTN網(wǎng)絡(luò)的OAM功能包括PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的OAM機制、PTN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層OAM機制以及接入鏈路層的OAM機制等。

PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的OAM分為告警相關(guān)的OAM、性能相關(guān)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(jié)果。按需OAM指人工發(fā)起的有限次數(shù)的OAM操作，通常用于故障的診斷和定位。

2 PTN行標中的關(guān)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(guān)鍵問題，涉及標準的技術(shù)選擇、PTN的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和后續(xù)發(fā)展等方面。我們牽頭組織了相關(guān)討論，部分有了初步結(jié)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(xiàn)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(shè)備商的現(xiàn)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(shù)據(jù)領(lǐng)域?qū)＜抑鲗?，該技術(shù)選擇成為MPLS-TP標準選項的難度相當大。

(2)PTN環(huán)網(wǎng)保護的實現(xiàn)機制

目前IETF初步認可了環(huán)網(wǎng)保護需求，但具體實現(xiàn)機制有MPLS-TE FRR應(yīng)用在環(huán)網(wǎng)拓撲[8]、IEEE多段保護[9]、ITU-T Wrapping和Steering環(huán)網(wǎng)保護[10]3類選項。我們一方面需要從技術(shù)角度深入分析3類機制在業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)運維習慣的影響。目前，根據(jù)中國設(shè)備商產(chǎn)品情況和運營商應(yīng)用需求，行標中選擇了基于ITU-T的Wrapping和Steering兩種環(huán)網(wǎng)保護機制，后續(xù)還要完善點到多點業(yè)務(wù)保護和跨環(huán)保護等具體機制。

(3)PTN與MSTP混合組網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)部署過程中，必然面臨PTN與MSTP混合組網(wǎng)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(wǎng)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(diào)討論。

(4)PTN支持IP/MPLS三層功能需求問題

在全業(yè)務(wù)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(xiàn)有路由器網(wǎng)絡(luò)分工協(xié)調(diào)?這些都需要運營商明確具體應(yīng)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(shù)在與IP/MPLS競爭融合的環(huán)境中逐步發(fā)展，目前已應(yīng)用在IP化的3G移動回傳網(wǎng)絡(luò)中。從標準化和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用來看，今后兩年是PTN技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵期，希望PTN技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展壯大。

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收稿日期:2010-03-30

張海懿，工業(yè)和信息化部電信研究院通信標準研究所傳送與接入研究部主任、高級工程師，中國通信標準化協(xié)會傳送網(wǎng)工作組副組長;長期從事光傳輸系統(tǒng)、WDM系統(tǒng)、SDH系統(tǒng)、MSTP、自動交換光網(wǎng)絡(luò)以及電信傳送網(wǎng)絡(luò)體制標準、運營商的技術(shù)咨詢等方面的研究工作;已發(fā)表學術(shù)論文30余篇。

李芳，工業(yè)和信息化部電信研究院通信標準研究所主任工程師，主要從事分組傳送網(wǎng)(PTN)、移動回傳、IP和光網(wǎng)絡(luò)融合、高速光傳輸?shù)确矫娴难芯抗ぷ?，已發(fā)表學術(shù)論文20余篇。