電信運營商PTN組網設計要點

周偉

(上海市信息網絡有限公司，上海 200081)

電信運營商PTN組網設計要點

周偉

(上海市信息網絡有限公司，上海 200081)

在電信業務不斷發展的形勢下，PTN憑借自身面向連接、良好的性能管理以及分組交換技術的重要特性，開始出現在電信運營商網絡建設的選擇中。現階段，對PTN網絡的規劃、建設和發展已經成為了電信運營商的一個重要研究方向。本文分析了針對電信運營的應用中，PTN組網設計的一些要點，包括分層和分域架構，傳送標簽轉發的面向連接與分組的統計復用協議、多業務接入和承載等幾個重要方面。最后還指出了PTN未來發展的重要方向。

分組傳送網；組網設計；傳送多協議標簽交換；分組光傳送網

1 引言

隨著傳輸技術的不斷發展和網絡應用的需求提升，電信運營商骨干網絡正朝著高帶寬、高可用率、高效網絡管理、靈活配置等方向邁進[1]。此時，以物理通道匯接為基礎的傳統傳輸網絡已經越來越不能適應時代的需要了。PTN(分組傳送網)的發展，為電信運營商提供了一種高效、高擴展性的承載網絡選擇。

同傳統的傳輸網絡相比，PTN具有明顯的優勢[2]：首先，PTN具備較高的帶寬利用率，它憑借以分組傳送為基礎的統計復用方式，實現對大帶寬的高效利用。PTN利用QoS的調度與區分，能夠很好地滿足高質量業務的帶寬需求。其次，PTN能夠有效支持適合于多種業務的傳送功能，改變了傳統方式中各種業務應用一張網絡的局限，并且能夠很好地支持多種傳輸媒介，且分別實施管理維護。再次，PTN提供了類似以往傳輸裝置的維護手段與性能，同時在同步方面取得更優的性能。而且，PTN具備更優越的網絡擴展性，在網絡管理方面，通過集中、高效的網絡管理與控制，實施整個網絡的動態管理。PTN的網絡設計還考慮到對傳統設備的互通及重用，并通過業務的平滑演進，實現對設備投資最大程度的保護。

基于PTN的優勢，對于電信運營商而言，如何建設好PTN，通過完善的組網設計實現網絡搭建和演進目標，是研究的重點。

2 PTN分層和分域架構

電信運營商建設PTN網絡，可以考慮兩種建設模式。一種模式是建設獨立的網絡平臺，將PTN作為獨立的網絡層，這種方式適用于有較大網絡規模的運營商。建設獨立網絡層，能夠將很好地表現骨干網絡的最佳性能，同時也符合運營商在現階段的運營模式，但是該建設方案對建設初期的成本需求較大，投資回收的周期將會很長。另一種模式是先通過集成單一平臺的一些功能來實現骨干網絡建設，隨著業務的發展逐步進行擴容建設。這種模式更適合于運營靈活的二級運營商。但是這樣的缺點也顯而易見，在單一平臺上，較難要求硬件制造廠商一步實現TDM、分組級和光組級的功能完善，還需要通過循序漸進的產品系列演進來慢慢實現。PTN集成了MPLS、光傳輸技術以及IP技術等方面的優勢，可以實現網絡扁平化的實現效果，很好地提供點到點的二層隧道特性。

在網絡架構方面，PTN由核心層、匯聚層以及接入層所組成。核心層由多個核心節點組成，提供網絡拓撲的核心，以及對匯聚層的交換功能。匯聚層由一組組匯聚節點所組成，每組匯聚節點是由兩個為一對的匯聚節點所構成的，它們之間起到了冗余互備的作用，并與核心節點相連，形成完全的交叉連接。接入層是由一組組接入環所組成，每組接入環由多個接入節點所構成的，同時聯入一對匯聚節點，形成環狀的拓撲結構。

PTN是通過分層與分域方式良好地給出其擴展性。PTN結構的主要內容包含虛段層網絡、PTN虛通道層以及虛通路層等。PTN層與層之間形成了服務層與客戶層的關

系。通常而言，虛通道層的客戶層信號是通過用戶信號來進行表示的，可以是非以太網信號，當然也能是以太網信號，例如ATM、FR或TDM等。PTN的底層為物理媒介層網絡，可以對SDH、OTN等電路交換技術或以太網技術進行綜合應用。PTN的各個層次之間都具備適配或復用聯系。為了提升網絡的可拓展性，除以上匯聚與分層關系之外，還分成管理域和管理子域，利用虛通路或虛通道節點完成互聯。PTN的重要組成部分包括交換設備和終端設備。終端設備的作用是可以實現通道復用和通道封裝。交換設備有兩種重要的形式，分別是通路交換設備和通道交換設備，它們各自具有通路交換和提供通道的作用。

3 傳送標簽轉發的面向連接與分組統計復用

在以太網技術和傳送網特征結合基礎上，逐步發展起了PBB（運營商骨干橋）技術[3]，這種分組傳送技術具備了電信網絡的特征。PBT（運營商骨干傳輸）[4]是在PBB基礎上發展升級而得到的，它通過VLAN ID和MAC之間的融合實現轉發功能，IEEE把它定義為PBB-TE標準，作為PTN演進的一個重要途徑。BPT的主要特征是將廣播、生成樹協議和MAC等一些傳統以太網的功能關閉，信息轉發也不再通過學習和泛洪來實現，從而有效地防止了廣播風暴的產生。PBT是面向連接的協議，利用控制協議或網絡管理系統來實現連接配置，并能快速實現OAM、保護切換、流量管理、QoS等多種網絡運營功能。

交換面向連接的VLAN標簽，是通過VLAN ID對不同業務的實例進行標識，并引入確定的連接，還能支持流量工程、點到點業務和電信級保護切換等業務模式。因此，它的擴展性非常優秀。在QinQ技術基礎上發展起來的VLAN標簽交換，對VLAN的概念進行了重用，它的作用與MPLS標記有所相似，是通過VLAN ID標識出一條以太網路徑，并將VLAN ID增設到PE接口中。VLAN ID會在P節點處實現交換，能夠和現存的以太網交互設備進行聯合組網，且在電信網絡中并存。

在PTN發展演進過程中，MPLS-TP（傳送多協議標簽交換）[5]是在偽線基礎上用MPLS協議來對以太網業務進行支撐，這樣就能在實現多點到多點或點到點業務的時候，具備較高的復雜度。特別對于需要通過VPLS[6]方式才能夠實現的多點到多點的業務，更能體現這一特點。由于全連接需要全網狀地進行，這會產生過高的成本。對于二層業務為主的傳送需求而言，通過以支持三層業務傳輸為基礎的MPLS協議來實現則是不合理的。因此它們在MPLS基礎上，給出了相應的一些改進措施。

這類協議是基于MPLS技術，又結合了傳送網特征發展的一種分組傳送方法。協議向MPLS幀內對客戶信號進行映射，隨后通過MPLS的機制實現相應的轉發，并將MPLS的無連接特性做到了有效的剔除，還增設了類似于SDH的保護技術和OAM功能。協議對MPLS內有助于實現傳送數據業務的特征進行了很好的選擇，將MPLS內的復雜控制協議族等進行消除，從而使得數據平面變得更為簡單，將非理性的轉發處理等不必要因素都去除了，因此在簡化MPLS方面發揮了非常重要的作用。需要明確的是，應用了偽線仿真多業務支撐技術和標簽交換協議以后，還具備了較為成熟的保護機制和流量工程。

MPLS-TP的多業務優勢是先天存在的。協議引入了傳送網理念，進而呈現更加嚴謹的網絡架構，這在構建電信運營網絡的時候發揮了重要作用。此外，與當前傳送網絡相似的網絡管理模式和網絡結構，是促進網絡平滑發展的關鍵因素，對此需要予以高度重視。

4 多業務接入和承載

PTN設備能很好地實現ATM、TDM和以太網的統一承載。它通過以太網至偽線的封裝實現對六種重要業務類型的承載的支持，主要包括：以太網虛擬專網(EVPLAN)、以太網專線 (EPL)、以太網虛擬專線 (EVPL)、以太網專網(EPLAN)、以太網專用根基多點(EPRM)、以太網虛擬根基多點(EVPRM)等。其中，TDM業務主要依靠電路仿真來支持。例如通過邊緣到邊緣偽線仿真（PWE3）技術來實現對E1業務的協議處理，能夠很好地利用軟件進行靈活調配，實現空閑字節和空閑信元的去除和業務識別功能等。

5 結語

PTN是基于傳統傳送網絡和IP化業務大力發展的需求矛盾基礎上建立起來的分組傳送網。它有效地解決了傳統分組交換網絡在可管理性、服務質量、可拓展性和生存性等方面存在的不足之處。通過PTN的有效使用和推進，不僅實現了傳統分組交換網絡的統計復用和面向連接的可靠性的應用，還更好地解決了高資源利用率與高可靠性等方面的統一。在PTN發展的過程中，也經歷過許多的技術爭議。至少在當前的技術應用中，基于MPLS-TP的PTN技術仍然是電信運營商骨干網絡建設的重點。通過對PTN網絡組網設計的深入研究，可以協助電信運營商把業務向著更為合理化、更高標準化的方向進行演進。

隨著OTN的發展和應用，PTN也將逐步向OTN融合的方向發展，而POTN技術[7]是兩者的很好結合，也將會承擔起PTN的發展演進的角色。

[1]文靜．新業務模式下運營商網絡演進思路[J]．電信工程技術與標準化，2016，29(6)：1-4．

[2]楊一荔．PTN技術[M]．北京：人民郵電出版社，2014．

[3]陳兵．PBB/PBB-TE技術在電信級城域以太網中的應用[J]．中國新通信，2009，11(15)：10-15．

[4]楊靖，代謝寅，劉俊，等．分組傳送網原理與技術[M]．北京：北京郵電大學出版社，2015．

[5]胥素芳．T-MPLS向MPLS-TP升級研究[J]．電子技術與軟件工程，2015(7)：16．

[6]張鈺．淺談基于VPLS的二層網絡擴展方案的應用[J]．電信科學，2014(S1)：137-140．

[7]薛向華，王成龍．POTN技術的發展及應用[J]．電子技術與軟件工程，2016(13)：51．

The Points of PTN network Design for Telecom Operators

Zhou Wei
(Shanghai Information Network Co.,Ltd.,Shanghai 200081)

tract】 In the continuous development of telecom business situation,PTN becomes one of the selections of network construction for telecommunication operators,with the characteristics of connection-oriented performance management and packet switching technology.At present,PTN network planning,construction and development have become an important research direction for telecom operators.This paper analyzes some key points of PTN network design in the application of telecom operation,including hierarchical and subfield architecture,connection-oriented and statistic packet multiplexing protocol of transfer label forwarding,multi-service accessing and load bearing.It points out the important direction of the future development of PTN.

words】 packet transport network;network design;multi-protocol label switching;packet optical transport network

TP393

A

1008-6609(2016)09-0036-02

周偉，男，上海人，博士，高級工程師，研究方向：數據通信、無線通信。