PTN

業務驅動永遠是技術和網路發展的原動力，PTN技術的誕生也是如此。PTN主要面向3G/LTE以及後續綜合的分組化業務承載需求，解決移動運營商面臨的數據業務對帶寬需求的增長和ARPU下降之間的矛盾。

PTN支持多種基於分組交換業務的雙向點對點連接通道，具有適合各種粗細顆粒業務、端到端的組網能力，提供了更加適合於IP業務特性的“柔性”傳輸管道；具備豐富的保護方式，遇到網路故障時能夠實現基於50ms的電信級業務保護倒換，實現傳輸級別的業務保護和恢復；繼承了SDH技術的操作、管理和維護機制（OAM），具有點對點連接的完美OAM體系，保證網路具備保護切換、錯誤檢測和通道監控能力；完成了與IP/MPLS多種方式的互連互通，無縫承載核心IP業務；網管系統可以控制連接通道的建立和設置，實現了業務QoS的區分和保證，靈活提供SLA等優點。

另外，它可利用各種底層傳輸通道（如SDH/Ethernet/OTN）。總之，它具有完善的OAM機制，精確的故障定位和嚴格的業務隔離功能，最大限度地管理和利用光纖資源，保證了業務安全性，在結合GMPLS后，可實現資源的自動配置及網狀網的高生存性。

就實現方案而言，在目 前的網路和技術條件下，總體來看，PTN可分為乙太網增強技術和傳輸技術結合MPLS兩大類，前者以PBB-TE為代表，後者以T-MPLS為代表。當然，作為分組傳送演進的另一個方向——電信級乙太網（CE，CarrierEthernet）也在逐步的推進中，這是一種從數據層面以較低的成本實現多業務承載的改良方法，相比PTN，在全網端到端的安全可靠性方面及組網方面還有待進一步改進。

PBB技術的基本思路是將用戶的乙太網數據幀再封裝一個運營商的乙太網幀頭，形成兩個MAC地址。PBB的主要優點是：具有清晰的運營網和用戶間的界限，可以屏蔽用戶側 信息，實現二層信息的完全隔離，解決網路安全性問題；在體系架構上具有清晰的層次化結構，理論上可以支持1600萬用戶，從根本上解決網路擴展性和業務擴展性問題；規避了廣播風暴和潛在的轉發環路問題：無需擔心VLAN和MAC地址與用戶網衝突，簡化了網路的規劃與運營；採用二層封裝技術，無需複雜的三層信令機制，設備功耗和成本較低；對下可以接入VLAN或SVLAN，對上可以與VPLS或其他VPN業務互通，具有很強的靈活性，非常適合接入匯聚層應用；無連接特性特別適合經濟地支持無連接業務或功能，如多點對多點VPN(E-LAN)業務、IPTV的組播功能等。PBB的主要缺點是：依靠生成樹協議進行保護，保護時間和性能都不符合電信級要求，不適用於大型網路；依然是無連接技術，OAM能力很弱；內部不支持流量工程。在PBB的基礎上，關掉複雜的泛洪廣播、生成樹協議以及MAC地址學習功能，增強一些電信級OAM功能，即可將無連接的乙太網改造為面向連接的隧道技術，提供具有類似SDH可靠性和管理能力的硬QoS和電信級性能的專用乙太網鏈路，這就是所謂的PBT(網路提供商骨幹傳送)技術，又稱PBB-TE。

PBT技術的顯著特點是擴展性好。關掉MAC地址學習功能后，轉發表通過管理或者控制平面產生，從而消除了導致MAC地址泛洪和限制網路規模的廣播功能；同時，PBT技術採用網管/控制平面替代傳統乙太網的“泛洪和學習”方式來配置無環路MAC地址，提供轉發表，這樣每個VID僅具有本地意義，不再具有全局唯一性，從而消除了12bit(4096)的VID數限制引起的全局業務擴展性限制，使網路具有幾乎無限的隧道數目(260)。此外，PBT技術還具有如下特點：轉發信息由網管/控制平面直 接提供，可以為網路提供預先確知的通道，容易實現帶寬預留和50ms的保護倒換時間；作為二層隧道技術，PBT具備多業務支持能力；屏蔽了用戶的真實MAC，去掉了泛洪功能，安全性較好；用大量交換機替代路由器，消除了複雜的IGP和信令協議，城域組網和運營成本都大幅度下降；將大量IEEE和ITU定義的電信級網管功能從物理層或重疊的網路層移植到數據鏈路層，使其能基本達到類似SDH的電信級網管功能。

然而，PBT存在部分問題：首先，它需要大量連接，管理難度加大；其次，PBT只能環型組網，靈活性受限；再次，PBT不具備公平性演演算法，不太適合寬頻上網等流量大、突發較強的業務，容易存在設備間帶寬不公平佔用問題；最後，PBT比PBB多了一層封裝，在硬體成本上必然要付出相應的代價。

T-MPLS（Transport MPLS）是一種面向連接的分組傳送技術，在傳送網路中，將客戶信號映射進MPLS幀並利用MPLS機制（例如標籤交換、標籤堆棧）進行轉發，同時它增 加傳送層的基本功能，例如連接和性能監測、生存性（保護恢復）、管理和控制面（ASON/GMPLS）。總體上說，T-MPLS選擇了MPLS體系中有利於數據業務傳送的一些特徵，拋棄了IETF（Internet Engineering Task Force）為MPLS定義的繁複的控制協議族，簡化了數據平面，去掉了不必要的轉發處理。T-MPLS繼承了現有SDH傳送網的特點和優勢，同時又可以滿足未來分組化業務傳送的需求。T-MPLS採用與SDH類似的運營方式，這一點對於大型運營商尤為重要，因為他們可以繼續使用現有的網路運營和管理系統，減少對員工的培訓成本。由於T-MPLS的目標是成為一種通用的分組傳送網，而不涉及IP路由方面的功能，因此T-MPLS的實現要比IP/MPLS簡單，包括設備實現和網路運營方面。T-MPLS最初主要是定位於支持乙太網業務，但事實上它可以支持各種分組業務和電路業務，如IP/MPLS、SDH和OTH等。T-MPLS是一種面向連接的網路技術，使用MPLS的一個功能子集。

T-MPLS的主要功能特徵包括：

（1）T-MPLS的轉發方式採用MPLS的一個子集：T-MPLS的數據平面保留了MPLS的必要特徵，以便實現與MPLS的互聯互通。

（2）傳送網的生存性：T-MPLS支持傳送網所具有的保護恢復機制，包括1+1、1:1、環網保護和共享網狀網恢復等。MPLS的FRR機制由於要使用LSP聚合功能而沒有被採納。

（3）傳送網的OAM機制：T-MPLS參考Y.1711定義的MPLS OAM機制，延用在其他傳送網中廣泛使用的OAM概念和機制，如連通性校驗、告警抑制和遠端缺陷指示等。

（4）T-MPLS控制平面：初期T-MPLS將使用管理平面進行配置，與現有的SDH網路配置方式相同。目前ITU-T已經計劃採用ASON/GMPLS作為T-MPLS的控制平面，下一步將開始具體的標準化工作。

（5）不使用保留標籤：任何特定標籤的分配都由IETF負責，遵循MPLS相關標準，從而確保與MPLS的互通性。

由於T-MPLS是利用MPLS的一個功能子集提供面向連接的分組傳送，並且要使用傳送網的OAM機制，因此T-MPLS取消了MPLS中一些與IP和無連接業務相關的功能特性。T-MPLS與MPLS的主要區別如下：

（1）IP/MPLS路由器是用於IP網路的，因此所有的節點都同時支持在IP層和MPLS層轉發數據。而傳送MPLS只工作在L2，因此不需要IP層的轉發功能。

（2）在IP/MPLS網路中存在大量的短生存周期業務流。而在傳送MPLS網路中，業務流的數量相對較少，持續時間相對更長一些。

而在具體的功能實現方面，兩者的主要區別包括：

（1）使用雙向LSP：MPLS LSP都是單向的，而傳送網通常使用的都是雙向連接。因此T-MPLS將兩條路由相同但方向相反的單向LSP組合成一條雙向LSP。

（2）不使用倒數第二跳彈出（PHP）選項：PHP的目的是簡化對出口節點的處理要求，但是它要求出口節點支持IP路由功能。另外由於到出口節點的數據已經沒有MPLS標籤，將對端到端的OAM造成困難。

（3）不使用LSP聚合選項：LSP聚合是指所有經過相同路由到同一目的節點的數據包可以使用相同的MPLS標籤。雖然這樣可以提高網路的擴展性，但是由於丟失了數據源的信息，從而使得OAM和性能監測變得很困難。

（4）不使用相同代價多路徑（ECMP）選項：ECMP允許同一LSP的數據流經過網路中的多條不同路徑。它不僅增加了節點設備對IP/MPLS包頭的處理要求，同時由於性能監測數據流可能經過不同的路徑，從而使得OAM變得很困難。

（5）T-MPLS支持端到端的OAM機制。

（6）T-MPLS支持端到端的保護倒換機制，MPLS支持本地保護技術FRR。

（7）根據RFC3443中定義的管道模型和短管道模型處理TTL。

（8）支持RFC3270中的E-LSP和L-LSP。

（9）支持管道模型和短管道模型中的EXP處理方式。

（10）支持全局唯一和介面唯一兩種標籤空間。

PTN可以看作二層數據技術的機制簡化版與OAM增強版的結合體。在實現的技術上，兩大主流技術PBT和T-MPLS都將是SDH的替代品而非IP/MPLS的競爭者，其網路原 理相似，都是基於端到端、雙向點對點的連接，並提供中心管理、在50毫秒內實現保護倒換的能力；兩者之一都可以用來實現SONET/SDH向分組交換的轉變，在保護已有的傳輸資源方面，都可以類似SDH網路功能在已有網路上實現向分組交換網路轉變。

總體來看，T-MPLS著眼於解決IP/MPLS的複雜性，在電信級承載方面具備較大的優勢；PBT著眼於解決乙太網的缺點，在設備數據業務承載上成本相對較低。標準方面，T-MPLS走在前列；PBT即將開展標準化工作。晶元支持程度上，目前支持Martini格式MPLS的晶元可以用來支持T-MPLS，成熟度和可商用度更高，而PBT技術需要多層封裝，對晶元等硬體配置要求較高，所以逐漸已經被運營商和廠商所拋棄。目前T-MPLS除了在沃達豐和中國移動等世界頂級運營商得到大規模應用之外，在T-MPLS的基礎上更推出了更具備協議優勢和成本優勢的MPLS-TP（MPLS Transport Profile)標準，MPLS-TP標準可以在T-MPLS標準上上平滑升級，可能成為PTN的最佳技術體系。

PTN技術本質上是一種基於分組的路由架構，能夠提供多業務技術支持。它是一種更加適合IP業務傳送的技術，同時繼承了光傳輸的傳統優勢，包括良好的網路擴展性，豐富的操作維護（OAM），快速的保護倒換和時鐘傳送能力，高可靠性和安全性，整網管理理念，端到端業務配置與精準的告警管理。PTN的這些優勢是傳統路由器和增強乙太網技術無法比擬的，這也正是其區別於兩者的重要屬性。我們可以從以下4個方面理解PTN的技術理念。

（1）管道化的承載理念，基於管道進行業務配置、網路管理與運維，實現承載層與業務層的分離；以“管道+模擬”的思路滿足移動演進中的多業務需求。

首先，管道化保證了承載層面向連接的特質，業務質量能得以保證。在管道化承載中，業務的建立、拆除依賴於管道的建立和拆除，完全面向連接，節點轉發依照事先規劃好的規定動作完成，無需查表、定址等動作，在減少意外錯誤的同時，也能保證整個傳送路徑具有最小的時延和抖動，從而保證業務質量。管道化承載也簡化了業務配置、網路管理與運維工作，增強業務的可靠性。

以“管道+模擬”的思路滿足移動網路演進中的多業務需求，從而有效保護投資。眾所周知，TDM、ATM、IP等各種通信技術將在演進中長期共存，PTN採用統一的分組管道實現多業務適配、管理與運維，從而滿足移動業務長期演進和共存的要求。在PTN的管道化理念中，業務層始終位於承載層之上，兩者之間具有清晰的結構和界限，無數的業界經驗也證明，管道化承載對於建成一張高質量的承載網路是至關重要的。

（2）變剛性管道為彈性管道，提升網路承載效率，降低Capex。

2G時代的TDM移動承載網，採用VC剛性管道，帶寬獨立分配給每一條業務並由其獨佔，造成了實際網路運行中大量的空閑可用資源釋放不出來，效率低的狀況。PTN採用由標籤交換生成的彈性分組管道LSP，當滿業務的時候，通過精細的QoS劃分和調度，保證高質量的業務帶寬需求優先得到滿足；在業務空閑的時候，帶寬可靈活地釋放和實現共享，網路效率得到極大提升，從而有效降低了承載網的建設投資Capex。

（3）以集中式的網路控制/管理替代傳統IP網路的動態協議控制，同時提高IP可視化運維能力，降低Opex。

移動承載網的特點是網路規模大、覆蓋面積廣、站點數量多，這對於網路運維是極大的挑戰，而網路維護的難易屬性直接影響著Opex的高低。

傳統IP網路的動態協議控制平面適合部署規模較小、站點數量有限，同時具有更加靈活調度要求的核心網，而在承載網面前顯得力不從心，而且越靠近網路下層，其問題就越突出。

首先，動態協議給傳統IP網路帶來了“雲團”特徵，當網路一旦出現故障，由於不知道“雲團”內的實際路由而給故障定位帶來很大困難，這對於規模巨大、對Opex敏感，同時可能會經常調整和擴容的承載網來說無疑是一場災難。

其次，動態協議在技術上的複雜性，不但對維護人員的技能提出很高的要求，而且對維護團隊的人員數量的需求將是過去的幾倍，這將顛覆基層維護團隊的組織結構和人力構成，與此同時維護人員數量的增加帶來的Opex增加不可避免。

因此，以可管理、可運維為前提的IP化創新對大規模的網路部署是非常重要的。不可管理的傳統IP看起來很美，但實際上存在太多的陷阱。移動承載網的IP化必須繼承TDM承載網的運維經驗，以網管可視化豐富IP網路的運維手段，降低運維難度，同時實現維護團隊的維護經驗、維護體驗可繼承，這就是PTN移動IP承載網的管理運維理念。

（4）植入新技術，補齊移動承載IP化過程中在電信級能力上的短板。

時鐘同步是移動承載的必備能力，而傳統的IP網路都是非同步的，移動承載網在IP化轉型中必須要解決這個短板。所有的移動制式都對頻率同步有50×10-9的要求，同時某些移動制式如TD-SCDMA和cdma2000，包括未來的LTE還有對相位同步的要求，目前業界能夠通過網路解決相位同步要求的只有IEEE1588V2技術，植入該技術已成為移動承載IP化的必選項。

事實上，PTN的思想理念已在大量實際的網路建設實踐中被廣泛驗證，是基於對移動承載IP化訴求的深刻理解，給移動承載網的IP化指出了一條可行的道路。

PTN產品為分組傳送而設計，其主要特徵體現在如下方面：靈活的組網調度能力、多業務傳送能力、全面的電信級安全性、電信級的OAM能力、具備業務感知和端到端業務開通管理能力、傳送單位比特成本低。為了實現這些目標，同時結合應用中可能出現的需求，需要重點關注TDM業務的支持能力、分組時鐘同步、互聯互通問題。

TDM業務的支持方式

在對TDM業務的支持上，目前一般採用PWE3（PseudoWireEmulationEdge-to-Edge，端到端偽線模擬）的方式，目前TDMPWE3支持非結構化和結構化兩種模式，封裝格式支持MPLS格式。

分組時鐘同步

分組時鐘同步需求是3G等分組業務對於組網的客觀需求，時鐘同步包括時間同步、頻率同步兩類。在實現方式上，目前主要有如下三種：同步乙太網、TOP（TimingOverPacket）方式、IEEE1588V2。

互聯互通問題

PTN是從傳送角度提出的分組承載解決方案。技術可以革命，網路只能演進。運營商現網是龐大的MSTP網路，MSTP節點已延伸至本地城域的各個角落。PTN網路必須要考慮與現網MSTP的互通。互通包括業務互通、網管公務互通兩個方面。

目前在商用化方面來看，鑒於標準、產業成熟度、關鍵問題的解決進度等問題，各個廠商在標準、產品等方面雖然都投入了不少精力，但總的來說，推出解決方案和成熟產品的企業並不是太多，實際商用的並不多。烽火通信作為國內優秀的通信產品及解決方案提供商，在光通信和數據通信領域的深厚技術積累為技術和產品轉型贏得了先機。作為國內最早開始研發MSTP設備的製造商之一，從2000年開始研發到2003年後大規模的商用的過程中，積累了豐富的數據和傳輸經驗，並在此過程中不斷完善MSTP產品，通過了各大運營商的大型測試。作為光谷的龍頭企業，多年來承擔了眾多的相關“863”項目，如完成在MPLS技術上的“具有虛擬專用網功能的多業務傳送平台實現技術”，並成功通過驗收和商用，積累了豐富的MPLS技術和應用經驗；完成了“863”項目“自動交換光網路節點設備研製與系統試驗”，在控制平面上積累了豐富的研發和商用工程經驗；完成了“863”項目“基於千兆乙太網的寬頻無源光網路系統”，以多項領先的技術和成熟穩定的產品領航FTTx市場，其中包括TDM over IP技術。這些技術的積累和成熟產品的應用，都為基於分組技術的光傳送網的研究和產品開發打下了深厚的基礎。

分組化是光傳送網發展的必然方向，未來本地網依然在相當長的時間內面臨多種業務共存、承載的業務顆粒多樣化、骨幹層光纖資源相對豐富等問題，在考慮PTN產品網路引入的過程中，需要注意引入策略和網路承接性的問題，在現有的網路中引入分組傳送技術和設備還是應該非常慎重，逐步分步實施：

首先PTN（Packet Transport Network）的切入應該是在FE成為主流的業務介面后再逐步實施。由於分組傳送設備產業鏈的成熟將穩步推進，在2010年後才會相對成熟，同時技術標準的選擇和晶元廠家、設備商的支持度等因素均會影響到演進的節奏。

而核心層採用的OTN/WDM技術目前正在逐步成熟，可以逐步商用，但由於目前OTN技術的不同模塊發展極不平衡，所以對於商用的步驟應有所考慮，建議現階段可以考慮引入G.709介面，2008年後可考慮引入目前基本成熟的ROADM設備，2009年後再考慮引入OTN的電交叉設備。在PacketTiming標準和產業鏈成熟后，可以正式切入全業務運營的分組傳送網。最終可實現PTN+OTN+WDM的城域傳送網全面分組化演進。

在建設方式上，可以考慮採用業務分擔式的二平面方式，通過本地核心匯聚層到接入層的自上而下的引入策略，最終實現網路向扁平化方向發展。

IP化是網路發展的必然趨勢，面臨技術和網路轉型期的通信業正在積極跟進相關技術和產業的發展動向。目前作為分組傳送網的代表技術PBT、T-MPLS還面臨著標準、晶元成熟度、產品成熟度和應用模式等多方面的完善問題，同時任何一種技術的網路規模應用都是一個逐步演進的過程，客觀的去看待技術的更新和網路的演進是變革時期整個產業鏈都需要思考的問題。

PTN是基於分組交換、面向連接的多業務統一傳送技術，不僅能較好地承載乙太網業務，而且兼顧了傳統的TDM和ATM業務，滿足高可靠、可靈活擴展、嚴格QoS和完善的OAM等基本屬性。從網元的功能結構來看，PTN網元由傳送平面、管理平面和控制平面共同構成。

①傳送平面。傳送平面實現對UNI介面的業務適配、業務報文的標籤轉發和交換、業務的服務質量（QoS）處理、操作管理維護(OAM)報文的轉發和處理、網路保護、同步信息的處理和傳送以及介面的線路適配等功能。

②管理平面。管理平面實現網元級和子網級的拓撲管理、配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能，並提供必要的管理和輔助介面，支持北向介面。

③控制平面功能（可選）。目前PTN的控制平面的相關標準還沒有完成，一般認為它可以是ASON向PTN領域的擴展，用IETF的GMPLS協議實現，支持信令、路由和資源管理等功能，並提供必要的控制介面。

PTN將網路分為通道層、通路層、傳輸媒質層，其通過GFP架構在OTN、SDH和PDH等物理媒質上。分組傳送網分為三個子層：

①分組傳送通道層( Packet Transport Channel，PTC)，其封裝客戶信號進虛通道(VC)，並傳送虛通道(VC)，提供客戶信號端到端的傳送，即端到端OAM，端到端性能監控和端到端的保護。

②傳送通路層( Packet Transport Path，PTP)，其封裝和復用虛電路進虛通道，並傳送和交換虛通路(VP)，提供多個虛電路業務的匯聚和可擴展性(分域、保護、恢復、OAM)。

③傳送網路傳輸媒質層，包括分組傳送段層和物理媒質。段層提供了虛擬段信號的OAM功能。

分組傳送網( Packet Transport Network，PTN)是以分組交換為核心，面向分組數據業務的傳送網。PTN也是一種基於分組轉發的、面向連接的多業務傳送技術。PTN支持電信級乙太網、時分復用和IP業務承載。PTN作為IP/多協議標記交換( Multi- ProtocolLabel switch，MPLS)或乙太網承載技術和傳送網結合的產物，在IP業務和底層光傳輸媒質之間設置一個層面，針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求，採用分組的、面向連接的多業務統一傳送技術，其不僅能夠承載電信級乙太網業務，而且兼顧傳統的TDM業務;不僅繼承了傳統傳送網面向連接的特性，而且具備高效帶寬管理功能PTN實現的兩大技術體制是:多協議標記交換-傳送子集( Multi-Protocol labelSwitch- Transport Profile， MPLS-TP)和運營商骨幹網橋流量工程( Provider backboneBridgesTraffic Engineering， PBB-TE)。 MPLS-TP來源於IP/MPLS技術，PBB-TE來源於乙太網技術。

基於 MPLS-TP技術的PTN網路，用偽線( Pseudo wire，PW)和標記交換路徑( LableSwitched path，LSP)來分別標識端到端的分組傳送業務和分組傳送路徑，實現面向連接的分組轉發和傳送功能。

PTN是基於分組轉發的面向連接的多業務傳送技術。PTN支持電信級乙太網、TDM和IP業務承載，具有高可靠性、高安全性、高擴展性、高業務質量和可控可管等電信級網路特點。基於 MPLS-TP的PTN包括如下一些關鍵技術。

(1)分組轉發機制

PTN數據轉發基於標籤進行，即由標籤構成端到端的面向連接的路徑， MPLS-TE基於20比特的 MPLS-TP標籤轉發，是局部標籤，在中間節點進行LSP標籤交換。

(2)多業務承載

MPLS-TP採用偽線電路模擬技術來適配不同類型的客戶業務，包括乙太網、TDM和ATM等客戶業務。支持乙太網點到點線型業務、乙太網多點到多點專網線業務和乙太網點到多點樹形業務。

(3)運行維護管理機制

PTN的 MPLS-TP運行維護管理機制分為虛線層、標籤交換路徑層和段層三層。每層都支持運行維護管理功能機制，包括連續性檢驗、連接確認、性能分類、告警抑制、遠端完整性能等。

(4)網路保護方式

MPLS-TP支持的標籤交換路徑的保護方式，主要有環路保護、線路倒換和網狀網恢復等。保護倒換時間≤50ms，保護範圍包括光纖、節點、環的段層等;線路倒換時間≤50ms網狀網的恢復，主要依靠重新選擇路由機制完成。

(5)服務質量機制

PTN支持的服務質量機制，包括流量管理、優先順序映射、流量整形、隊列調度和擁塞控制等。

PTN的優點有很多，例如它有適合各種粗細顆粒業務、端到端的組網能力，它能夠提供“柔性”傳輸管道，更加適合於IP業務特性；同時它可以支持多種基於分組交換業務的雙向點對點連接通道；它可以在50ms內完成點對點連接通道的保護切換，可實現傳輸級別的業務保護和恢復；它繼承了SDH技術的操作、管理和維護機制，具有點對點連接的完整OAM功能，保證網路具備保護切換、錯誤檢測和通道監控能力;網管系統可以控制連接通道的建立和設置，實現了業務QoS的區分和保證等。