PTN技术原理与设备规范——JDSU

PTN技术原理与设备规范技术原理与设备规范Agenda1)I.II.III.IV.V.VI.VII.2)PTN技术原理PTN分层模型PTN设备功能封装保护OAMQoS同步PTN设备规范制定 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION3类似SDH的PTN（MPLS-TP）分层模型低阶通道层(LO-VC)高阶通道层(HO-VC)复用段层(MS)再生段层(RS)TMC通道层(PW)TMP通路层(LSP/Tunnel)TMS段层(以太网/SDH)物理媒介层(Fiber 可以是光媒介或电媒介，例如光纤、铜缆甚至无线等 为客户提供端到端的传送网业务将业务净荷适配封装，实现最贴近业务层的监控封装后映射到TMP通路层承载 等效于MPLS的PWE3协议的伪线层（PW）为一个或多个客户业务提供更大的传送网通路提供传送网隧道的连接建立和监控提供对TMS段层的适配 等效于MPLS的隧道层（Tunnel），而TunnelLSP唯一标识相同源宿的标签交换路径 保证传送网通路上相邻节点间信息完整性传递的物理连接完成对固定传送网通路的承载和支撑连接的建立，并对链路的质量好坏进行监控 例如以太网、SDH、OTH、波长通道等数据链路层 在物理媒介上，实现对比特流的传送，并具备对网络物理故障的监测和定位能力业务净荷TDM业务净荷以太网、TDM、ATMSDH/Copper)PTNAgenda1)I.II.III.IV.V.VI.VII.2)PTN技术原理PTN分层模型PTN设备功能封装保护OAMQoS同步PTN设备规范制定 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION5IP、Ethernet、ATM、SANE1/T1、STM-NPWE3传送平面传送平面MPLS-TP/T-MPLSEthernet/SDH/OTH传送平面：实现各种业务的传送处理功能，如封装、转发、流控、交换等，并实现保护和OAM开销处理管理平面：完成设备拓扑管理、配置管理、告警性能管理、安全管理控制平面：通过信令和路由协议实现业务的建立、保护恢复PTN设备基本功能管理平面控制平面控制平面管理平面基基站RouterPTNTDM CESETH通道OAM设设备管理监控控控制平面ETH通道ETH通道流流量管理CPE分分组交换矩阵保保护PTNMSTPRouterATM CESTDM EOSETH 通道同同步处理 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION6步处理备管理监控制平面EMSPTNMSTPRouter站CPEOAM护组交换矩阵量管理PTNRouter10GE/GE/FETDM CESATM CESTDM EOSETH 通道IMA/TDM E1Ch STM-1ATM STM-110GE/GE/FEETH通道ETH 通道ETH通道ETH通道UNINNIPTN设备功能框图传统业务预处理，如SDH映射、TDM业务的电路仿真等故障定位性能监控故障检测时间3.3ms310ms保护倒换时间50ms报文处理标记交换业务交换（热备）流量调度基于业务流的QOS策略拓扑管理配置管理告警性能管理安全管理路由和信令保护恢复1588v2时间同步同步以太不同项MPLSMPLS-TPIP/MPLS标签分配集中的网管配置或GMPLS或GMPLS控制平面MPLS控制信令自动分发标记，包括RSVP/LDP等保护1：1/11线性、环网保护TE FRR/IGPOAMCC/AIS/RDI/LM/DMBFD/PingLSP双向单向PHP（倒数第二跳弹出）不支持支持，降低边缘设备的复杂度LSP聚合不支持支持，相同目的地址的流量可以使用相同的标签，增强网络可扩展性ECMP（等价多路径）不支持支持，一条LSP条LSP的流量可以分担到多个等价的网络路径中转发 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION7PTN（MPLS-TP）与IP/MPLS设备功能差异PTN（MPLS-TP）为实现类似SDH的面向连接的端到端OAM，去除了IP/MPLS众多无连接的特性 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION8分组传送网的特征“EVC”以太网虚电路实现以太网流的透明传输严格的面向连接，可预知的传送路径电信级以太网业务E-Line，E-LAN，E-Tree，仍然支持TDM业务更加适合于IP业务特征的“柔性”传输管道传输级别的业务保护和恢复继承自SDH的操作、管理和维护机制(OAM)可利用各种底层传输通道：SDH/Ethernet/OTN业务QoS的区分和保证，灵活提供SLA严格的业务隔离，保证了业务安全性增强的网络同步，可同时支持高性能的频率与时间同步结合控制平面实现资源的自动配置及网状网的高生存性强大的网络管理平台，对于分组传送业务的完全控制PTN设备是融合多种传送层技术的设备EIR=100MCIR=100MEthorODUEVC or T-MPLST-MPLSIP/MPLS PW Tunnel10GEGEClient BClient CClient BClient C 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION9PTN管道模型Client AClient D业务层:可以是任何二层信号(Ethernet,ATM,FR,TDM CES)采用IETF PWE3或IP/MPLS方式映射物理段层:可以是任何的一层信号(Ethernet,SDH,OTN+WDM)逻辑链路层:T-MPLS 定义了两个层面 channel通道(IETF MS-PW)path 管道(IETF MPLStunnel)T-MPLS 设备(具备对通道和路径的交换能力)Client AClient D 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION10PTN的业务模型UNIEVC1CoS1CoS2Tunnel1(Gua)Tunnel2(BE)PW1-1PW1-2Tunnel1(Gua)Tunnel2(BE)PW1-1PW1-2UNICoS1CoS2PW1-1PW1-2EVC1 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION11E1 帧E1 帧DS1/E1RTP HeaderSAToP CWPW Label802.1QVLAN802.3 MACE1E1业务类型：TDM CESSAToP(RFC4553)非结构化封装CESoPSN(RFC5086)结构化封装CEP(RFC4842)CES业务保护同步：通过1588提供差分定时的普通时钟以太网接口SAToP仿真(RFC4553）AttachmentCESoPSN仿真circuit(RFC5086)Pseudowires非结构化E1仿真支持不支持结构化E1 仿真支持支持帧结构标准PWE3封装，直接封装TDM码流。标准PWE3，需要额外开销标识每个64K的时隙号带宽占用可根据时延要求按需配置每个以太网帧包封的E1可对idle时隙指定不仿真，但必须识别结构化E1帧结构，且节约带宽相对GE/10GE管道几乎可忽略。仿真处理机制复杂度仿真完整的TDM流，不需要考虑成帧或者64 kbps时隙问题，处理机制快速简洁。需要按照成帧方式对每个64-kbps进行仿真。IWF需要配置帧发生器来重建完整的E1本地帧结构，处理机制复杂。大客户租线承载大客户租线业务需严格保证带宽，SAToP不压缩时隙，无论结构还是非结构化TDM信号均保证带宽透传。CESoPSN需要运营商对其E1中的帧结构和信令进行识别，不能满足高端大客户租线业务透传的要求 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION12CES仿真方式比较Packet coreIWFIWFCE1CE2Packet NetworkPSN tunnelSAToP是PTN网络中性价比最佳的适合回传和大客户租线的仿真技术Agenda1)I.II.III.IV.V.VI.VII.2)PTN技术原理PTN分层模型PTN设备功能封装保护OAMQoS同步PTN设备规范制定项目含义描述与作用PA前同步码7个字节，1和0交互使用，使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备SFD帧起始标志符一个字节0 xAB，它标识着以太网帧的开始FCS帧校验序列4个字节，采用32位CRC循环冗余校验对从目标MAC地址字段到数据字段的数据进行校验DA目的地址6个字节，目标站点的物理地址SA源地址6个字节，发送帧的站点的物理地址PAD填充位用以填充当数据段的数据不足64字节时Type以太网帧类型2个字节，被各个公司分配来用于建立系统以及用于遵循国际标准的软件（如X.25）。Label标签值字段20比特，用于转发的指针（0到15是保留的），从16开始可配EXPEXPerimental3比特，保留，用于试验，现在通常用做CoS（Class of Service）SStack1比特，栈底标识。MPLS支持标签的分层结构，即多重标签，S值为1时表明为最底层标签TTL生存周期8比特，和IP分组中的TTL意义相同 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION14T-MPLS/MPLS-TP的帧格式DASA0 x8847TMP标签域TMC标签域数据净荷CRC6字节6字节2字节4字节4字节4字节TMC lableEXPS比特=1TTL20比特3比特1比特8比特TMP lableEXPS比特=0TTL20比特3比特1比特8比特 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION15T-MPLS/MPLS-TP帧头格式 数据帧结构 TMP标签域 TMC标签域 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION16以太网业务封装格式PE1PPE2CE1CE2MAC DAMAC SAC-tag(optional)DataEthernet Header 1Tunnel Label 1PW LabelMAC DAMAC SAC-tag(optional)DataEthernet Header 2Tunnel Label 2PW LabelMAC DAMAC SAC-tag(optional)DataMAC DAMAC SAC-tag(optional)DataProvider NetworkMAC DA nMAC SA n0 x8847Ethernet Header n 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION17TDM业务封装格式PE1PPE2Node BRNCTDM DataEthernet Header 1Tunnel Label 1PW LabelControl WordRTP Header(optional)TDM DataEthernet Header 2Provider NetworkTunnel Label 2PW LabelControl WordRTP Header(optional)TDM DataTDM DataAgenda1)I.II.III.IV.V.VI.VII.2)PTN技术原理PTN分层模型PTN设备功能封装保护OAMQoS同步PTN设备规范制定 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION19MPLS-TP的保护倒换技术：线性保护线性保护倒换：G.8131定义的路径保护 主要包括无协议的11方式和基于协议的1：1/1：N方式，可以对端到端路径或者端到端路径上的每个区段（节点或链路）进行保护，其中11和1：1为独享保护，1：N为共享保护。采用11时工作路径和保护路径都承载业务并采用双发选收的模式 采用1：1时在网络正常情况下仅工作路径承载业务，备用路径空闲（也可运行其他较低优先级的业务），在网络故障情况下，通过协议切换到备用路径承载业务（可抢占其他较低优先级的业务）TE FRR是基于协议的区段1：1方式，属于1：1线性保护的一种实现方式。一般对端到端路径上的每个区段分别做1：1线性保护。2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION20线性1+1保护节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接工作原理技术特点：采用MSTP的通道保护原理，双发选收；倒换时间最短；保护路径不能传送业务；LSP标签占用大、带宽利用率低；主用、备用 LSP应配置相同标签来减少标签数 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION21线性1:1保护工作原理技术特点：采用SDH的通道保护原理，源宿节点两端桥接；倒换时间相对1+1长，小于50ms；保护路径可实现次要业务传送；LSP标签占用大、带宽利用率低；主用、备用 LSP应配置相同标签来减少标签数AI节点A节点Z连接端点网络层踪迹端点选择器工作传送实体CICICICI保护传送实体保护域AI永久桥接节点A选择器桥接选择器工作连接ZAAZ保护连接ZAAZ节点Z选择器选择器桥接有保护业务无保护业务 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION22MPLS-TP的保护倒换技术：环网保护环网保护倒换：G.8132定义的环网保护环网保护是基于协议的区段共享方式。一般对环网上的每个区段分别做保护，不同区段的备用路径可以共享。在网络正常情况下，端到端路径经过的各个区段的备用路径空闲（也可运行其他较低优先级的业务）；在某个区段故障时，有两种实现方式，一种是wrapping（环回）方式，故障区段的相邻节点通过协议切换到该区段的备用路径，另一种是steering方式（转向），源宿节点通过协议切换到备用路径。由于环网保护为共享方式，在资源利用率方面比11和1：1线性保护更有优势，因此在各种保护方式成熟情况下，应优选环网保护（例如，现网MSTP以复用段共享环网保护为主）。环网保护的跨环问题可考虑与其他保护方式结合 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION23环网保护倒换技术WrappingWrapping技术特点：属于段层保护，类似SDH的复用段保护原理，在故障处相邻两节点进行桥接；采用TMS层OAM中的APS协议，实现小于50ms 倒换；段层保护，节省大量LSP条目数和配置工作量；无需每条LSP 3.3ms间隔的开销帧，大幅提高业务通道的传送带宽；在分布型业务模型下，环网带宽利用率更高。节点A节点B节点C节点F节点E节点D第Q线连接第Q线连接每个方向上的环网带宽被工作和保护T-MPLS信号所共享正常状态工作业务的保障带宽保护业务的保障带宽节点A节点B节点C节点F节点E节点D第Q线连接第Q线连接直通故障状态工作业务的保障带宽保护业务的保障带宽TMPLS分组wrapping 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION24技术特点：属于段层保护，故障处相邻两节点通过APS协议分别告知所有经过故障点的业务的源、宿节点，源、宿节点在各自节点处倒换；受影响网元较多，倒换协议复杂，倒换时间难以保证50ms；段层保护，在节省LSP条目数和配置工作量、提高传送带宽方面的优势同Wrapping。Steering节点A节点B节点C节点F节点D保护业务的保障带宽第Q线连接第Q线连接节点E正常状态工作业务的保障带宽节点A节点B节点C节点F节点D保护业务的保障带宽第Q线连接第Q线连接节点E故障状态工作业务的保障带宽环网保护倒换技术SteeringT-MPLS分组steering 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION2510GE汇聚环GE 接入环网GE环网环内倒换快速(3000W3000W2000W1000W500W160G以上120Mpps汇聚节点1500W1500W1000W500W200W40G以上30Mpps接入节点500W500W300W100W50W3G以上2.25Mpps 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION83PTN功能和性能指标（一）设备能力多业务承载功能和性能 支持以太网专线和专网业务的承载 支持TDM CES业务的非结构化仿真（SAToP）方式和ATM业务透传性能指标支持本地终结的最大双向路径数支持最大点对点业务实例数支持最大MAC地址数总的带保护的核心节点40962048102464K汇聚节点1024512102464K接入节点6432648K 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION84PTN功能和性能指标（二）网络可扩展性指标QoS要求 支持8级优先级，支持流分类、与本地优先级映射、队列调度、拥塞控制、带宽控制和层次化QoS网络可靠性要求 支持线性保护和环网保护 保护倒换时间/业务中断时间50ms 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION85PTN功能和性能指标（三）OAM要求 支持PW、LSP、段层、以太网业务和接入链路OAM 故障管理（连续性检测、告警抑制、远端故障指示、环回检测、踪迹监视等）、性能监视（丢包率、时延测量）、通信通道网络管理要求 拓扑管理、配置管理、故障管理、性能管理、安全管理物理接口要求 支持E1、STM-N、FE、GE接口互通要求 支持多厂家设备在转发平面互通，后续支持在控制平面互通 支持基于UNI接口的业务互通和保护互通，后续支持基于NNI接口的业务互通和保护互通同步要求 支持CES业务同步 支持基于同步以太网的频率同步 支持基于1588v2的时间同步 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION86端到端业务时延指标要求话音业务端到端指标要求和分配3GPP（移动通信国际标准组织）规定250ms（推荐150ms），其中IP骨干网为50ms城域核心层为单向25msBSS/RAN（从用户终端到BSC/RNC）为单向75ms，其中空口一般分配单向55ms，基站和RNC一般分配10ms，建议IP化城域传送网分配E1业务单向时延8ms（即双向16ms）参考3GPP标准，中国移动TD-SCDMA技术体制规定话音业务端到端业务时延指标为300ms，其中BSS/RAN（从用户终端到BSC/RNC）为单向90msIP化城域传送网要求在各种城域网规模（如30跳、1000km）和各种网络负载（如网络拥塞）情况下，满足双向16ms的E1业务时延指标，现网试点是在10跳、200km左右且网络未拥塞情况下的测量结果。处理时延：两端节点处理电路仿真业务的时延：单节点2.5ms中间节点或两端节点处理以太网业务的时延：单节点100us传输时延：200km约需要1msBSS/RAN75 msBSS/RAN75msIP BACKBONE50ms端到端：250msMetro Core25msMetro Core25ms 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION87OAM要求类型功能SectionOAMLSPOAMPWOAM业 务OAM（以太）链路OAM连续性检测和连通性验证AAAAA故障管理告警抑制远端故障指示锁定指示客户信号故障BA-AAA-A-AAA-主动性能监测（通过连续性检测和连通性验证功能实现）丢包测量BAC-按需通 信通道故障管理性能监测保护管理信令环回检测踪迹监视测试（TEST）丢包测量时延测量自动保护倒换管理控制通道信令控制通道A-AAA-AAAAAAAAAB-AAC-A-A-AA-AA-A：必选，B：未来必选，C：可选10GE 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION88PTN网络模型架构10GE业务业务10GE10GE10GE10GE10GE 10GE10GE10GE10GEWDM/光纤10GE业务业务10GE业务业务大中型城域网汇聚层：汇聚层应具有较大的业务汇聚能力及多业务传送能力。采用10GE组环，节点数量宜在48个接入层：接入层应具有灵活、快速的多业务接入能力。核心层汇聚层接入层大中型城市的汇聚环如果考虑多业务承载的话，其上承载的LSP数量将很容易超过2K条GEResidentialWiMAXBusiness采用GE组环，PTN：为了安全起见节点数量不应多于15个。FTTxWireless2G/3G Mobile 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION89TMPE1 TMCATM TMCEthernet TMCTMPE1 TMCATM TMCEthernet TMCTMPTMPTMPE1 TMCATM TMCEthernet TMCTMPE1 TMCATM TMCEthernet TMCE1 TMCATM TMCEthernet TMCE1 TMCATM TMCEthernet TMC单个节点同时终结双向LSP数量强大的Tunnel和PW的终结能力 Tunnel和PW的终结能力对部署复杂PTN网络意义重大 终结能力越强，处理用户的数量越多 移动回传与大客户承载统一考虑有可能要求上万条LSP多点到多点业务导致PW成指数级增长PWT-MPLS TunnelServic UNIeUNI ServicePW2万条终结PW数量6万4千条业界领先于硬护机M和 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION90Tunnel保护组支持能力基站业务发生LSP倒换时的保护能力和倒换时间。10GE10GE业务业务10GE10GE10GE10GE10GE10GEWDM/光纤10GE10GE业务业务10GE10GE 10GE业务业务核心层汇聚层对于汇聚节点，必须考虑大量接入层多至4096条LSP保护倒换 50ms基件的OA保制FTTxResidentialBusinessWireless 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION91+.7.QoS处理及MAC地址存储能力优先级别12LSP 1LSP 2LSP 38 当网络中数千条至数万条业务流被可赋予QoS级别后，设备需要具备同时对如此数量QoS流的处理能力。如果需要在城域网中提供L2 VPN业务（例如，大客户业务模型）时，意味着单节点必须能够同时存储大量的MAC地址信息。类别DSCPIP优先级EXPVLANPRIPS业务类型CS业务类型其他类型CS756777PS信令CS信令CS648666网管EF46555CS语音AF434444PSConversationalAF326333PS StreamingAF218222AF110111PS InteractiveBE0000PS Background 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION92QoS要求VLAN业务：遵循VLANPRI值（3位）MPLS业务：遵循EXP值（3位）IP业务：遵循IPPrecedence值（3位）或扩展的DSCP值（6位），DSCP分为4类：CS（Class Selector）、EF（ExpeditedForwarding）、AF（AssuredForwarding）、BE（Best Effort）应用场景业务类型VLAN标记方式VLAN上行标识位置说明VLAN资源分配基站2G单层层SVLANSVLAN PTN UNI侧添加VLAN，NNI侧透传，BSC将其终结标识客户（基站）323071中的奇数3G单层层SVLANSVLAN PTN UNI侧添加VLAN，NNI侧透传，RNC将其终结标识客户（基站）323071中的偶数重要集团客户网管单层层SVLANSVLAN PTN UNI侧添加VLAN，NNI侧透传，SR将其终结标识业务815高速上网单层层SVLANSVLAN标识业务和客户30723199VOIP单层层SVLANSVLAN标识业务34563583视频会议单层层SVLANSVLAN标识业务34243455L3 VPNSVLAN标识业务和客户33123423L2 VPNSVLAN+企业VLAN业VLAN或单层层SVLANSVLAN企业自带VLAN，PTN UNI侧添加外层标签，NNI 侧透传。SR将其终结（无内网）或透传企业VLAN（有内网）标识业务和客户32003311 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION93VLAN要求PTN主要承载各类基站和重要集团客户，VLAN规划原则如下：每个IP化基站的业务和网管采用相同VLAN进行标识，其中业务优先级采用VLAN 优先级方式不同IP化基站采用不同VLAN进行标识在同一个城域网内，承载各类基站和重要集团客户的VLAN资源应不重复使用注：预留VLAN包括17，1631，35844094 2010 JDSU.All rights reserved.JDSU CONFIDENTIAL&PROPRIETARY INFORMATION94谢谢！