基于PTN技术的光传输组网模式探讨

【摘要】 随着综合业务的IP化已成为发展趋势，大量信息数据和实时视频业务数据占据大部分传输带宽，业务流向流量的不确定性，将导致IP化业务的带宽突发性、高峰均值比等问题，PTN技术在传送网IP化发展中解决了带宽高效利用、QoS、高网络安全性、高精度时钟传送等应用难点，本文从实现分组传送的传输网技术角度出发，讨论PTN组网方案，并对其技术进展及应用进行探讨与分析。

【关键词】 光传送网 PTN 联合组网 管理维护

一、前言

近年来，通信网络环境日趋复杂，大数据量测量信息和视频流媒体信息的应用比例大幅增加，给传输带宽带来巨大压力，同时对传输带宽也提出新的需求。以IP化业务为主的数据业务已经成为通信网络的主流业务，全网业务的IP化将成为发展趋势，分组传送网（PTN）技术的应用将成为未来通信传输网络IP化演进主要发展方向。PTN技术的出现在一定程度上颠覆了传统光传输产品的许多特性，其保留了MSTP的易管理、维护性和多种业务保护能力，同时对传统的交叉核心部分进行了全面的改造，实现了由电路交换机制向分组交换机制的演进，具备了弹性带宽分配、统计复用和差异化服务能力，PTN的核心技术决定了其在承载IP类业务具备天然的优势。[1]

二、PTN技术分析

PTN是分组传送网（Packet Transport Network）的简称，是基于分组交换的、面向连接的多业务统一传送技术。PTN可分为以太网增强技术和传输技术结合MPLS两大类，PBB技术是将用户的以太网数据帧再封装一个运营商的以太网帧头，形成两个MAC地址。

T-MPLS（Transport MPLS）是一种面向连接的分组传送技术，将客户信号映射进MPLS帧并利用MPLS机制（例如标签交换、标签堆栈）进行转发。因此在增加传送层基本功能的同时，也实现了二层信息的完全隔离，解决网络安全性问题。[2]

PTN设备是针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务传输，在保证各优先级业务的CIR（Committed Information Rate）的前提下，对空闲带宽按照优先级和EIR（Excess Information Rate）进行合理的分配，既能满足高优先级业务的性能要求，又尽可能地充分共享未用带宽，解决了TDM交换时代带宽无法共享，无法有效支持突发业务的根本缺陷。[3]

PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道，具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力；继承了SDH技术的操作、管理和维护机制，具有点对点连接的完整OAM，支持传送网所具有的保护恢复机制、错误检测和通道监控能力；网管系统可以控制连接信道的建立和设置，实现了业务QoS，灵活提供SLA等优点。所以说它是一种更加适合IP业务传送的技术。[4]

三、组网策略

分组化是光传送网发展的必然方向，在考虑实际应用需求时，需要注意PTN+OTN联合组网的策略，使其发挥最大的优势。从承载业务能力应用考虑，OTN具有光电联合调度的大容量组网技术，擅长解决IP业务的超长距离、超大带宽传输问题，为大量的2.5 Gbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s等大颗粒业务提供传输通道，主要定位于网络中的骨干/核心层，而PTN主要是基于二层分组的传送平台，适合各种粗细颗粒业务传送，多应用于网络的汇聚/接入层。从传送带宽的利用率考虑，OTN带宽分配较为“刚性”、带宽利用率不高、对较小颗粒业务较难处理，PTN采用由标签交换生成的弹性分组管道LSP，在带宽分配方面体现较为 “柔性”，可通过精细的QoS划分和调度，使高质量业务带宽需求优先得到满足。因此说，PTN+OTN联合组网在某种意义上已经做到了优势互补。另外，从网络建设投入考虑，不仅降低了因核心节点与接入节点之间的设备重复建设造成的经济浪费，也避免了在PTN独立组网模式中，因某节点业务容量升级而引起的环路上所有节点设备必须升级的情况，极大的节省了网络投资。[5]

四、组网模式探讨

在组网过程中，有时会考虑到与原有设备兼容、业务承载和重要节点用户需求等一些因素。根据不同需求PTN承载网的组网模式大致可分为混合组网模式、独立组网模式和PTN+OTN联合组网模式三种组网模式。

4.1独立组网模式

为解决某些IP自动化基站和重要通信节点的数据业务带宽增长的需求，可选择由汇聚接入层到核心骨干层都是由PTN设备组成的独立组网模式，这种组网模式汇聚层和接入层成环速率均为GE/10GE以上，能最大限度地利用光纤资源，满足大量数据业务的高效承载，但网络投资也比较大。

4.2混合组网模式

混合组网模式是从节约资源的角度考虑的，前提是在现有的SDH传输网资源可利用的基础之上，即原有设备支持升级的情况下，完成原有SDH设备板卡的升级，与其它SDH设备的形成混合组网，实现和现有SDH网络长期共存运行。

4.3 PTN+OTN联合组网模式

从节省网络投资和IP业务接入、汇聚及灵活调度能力的角度考虑，通常采用PTN+OTN联合组网模式。OTN是以波分复用技术为基础的光层组织网络的传送网，OTN可以提供巨大的传送容量、完全透明的端到端波长/子波长连接以及电信级的保护，是传送宽带大颗粒业务的最优技术。PTN指的是一种光传送网络架构和具体技术，其技术本质是一种基于分组的路由架构，能够提供多业务技术支持，但不擅长对大量的大颗粒业务传送。OTN、PTN实质上是两种完全不同的技术，而使两种不同的技术联合起来实现新的技术应用，设计者往往是利用了OTN、PTN各自技g优势特点和二者相辅相成的特性，当然二者联合应用并不是简单的技术叠加，在采用OTN+PTN联合组网模式时，设备互通性、精确时间同步、业务保护、接口一致性以及网络维护等问题是不能忽视的。

五、组网应用中应注意的问题

5.1时间同步

PTN网络中，目前均采用IEEE 1588v2实现时间同步。IEEE 1588v2定义了3种时钟模式：普通时钟OC（Ordinary Clock）、边界时钟BC（Boundary Clock）和透明时钟TC（Transparent Clock）。OC通常是网络始端或终端设备，该设备只有一个1588端口，该端口只能作为SLAVE（从端口）或MASTER（主端口）；BC是网络中间节点时钟设备，该设备有多个1588端口，其中一个端口可作为SLAVE，设备系统时钟的频率和时间同步于上一级设备，其他端口作为MASTER，可以实现逐级的时间传递；TC是网络中间节点时钟设备，可分为E2E TC（End to End TC）和P2P TC（Peer to Peer TC）两种。

在PTN网络中，IEEE 1588v2实现时间同步主要有两种模式，即BC模式和TC模式。但根据测试情况和技术实现复杂度来看，目前更倾向于采用BC（Boundary Clock）模式。

5.2网络保护

PTN网络支持以下保护方式：

（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1U1或1UN （N >1）路径保护、单向/双向1+1 SNC/S保护和双向1U1 SNC/S保护。

PTN网络内的环网保护包括Wrapping和Steering两种保护机制，目前基本采用Wrapping保护机制。

（2）分组传送网与其他网络的双归保护

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。

六、总结

OTN、PTN技术的日益成熟和进一步的发展，决定了OTN、PTN已经成为新一代光传送网技术的发展方向，伴随业务网、核心网IP化的发展需求，PTN技术解决了传统光传输网的传输瓶颈问题，在未来的通信网络应用中将拥有更加广阔的发展空间。

参 考 文 献

[1]韦乐平. 城域电信级以太网的特征与新发展[J]. 电信科学， 2007，23（2）：1-5.

[2]倩， 徐荣， 李允博， 等. 分组传送网[M]. 北京：人民邮电出版社， 2008.

[3]李芳，张海懿. 分组传送网（PTN）的生命力探讨[J]. 通信世界，2008（37）

[4]李健， 顾畹仪， 张杰， 等. T-MPLS分组传送技术[J]. 电信科学， 2007，23（1）：85-88.

[5]李允博， 徐荣. 数据业务承载技术应用分析[J].电信网技术，2007（8）：9-12.