自考-光纤通信-第8章-分组传送网PTN课件

第第8章分组传送网章分组传送网8.1 PTN的基本概念及特点8.2 PTN网络的体系结构8.3 T-MPLS的业务承载和转发8.4 T-MPLS的OAM技术8.5 T-MPLS网络中的安全性问题保护与同步8.6 PTN在3G传输承载网络中的应用第8章分组传送网8.1 PTN的基本概念及特点8.1 PTN的基本概念及特点8.1.1 PTN的基本概念8.1.2 PTN标准8.1.3 PTN的特点8.1 PTN的基本概念及特点8.1.1 PTN的基本概念8.1.1 PTN的基本概念分组传送网（PTN）是一种能够面向连接、以分组交换为内核的、承载电信级以太业务为主，兼容传统TDM、ATM等业务的综合传送技术。它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的。8.1.1 PTN的基本概念分组传送网（PTN）是一种能够8.1.2 PTN标准PTN有两类实现技术，即T-MPLS和PBT。T-MPLS：是从IP/MPLS发展而来的，该技术摒弃了基于IP地址的逐跳转发，增强了MPLS面向连接的标签转发能力，从而确定端到端的传送路径，加强了网络的保护、OAM和QoS能力。8.1.2 PTN标准PTN有两类实现技术，即T-MPLS和8.1.2 PTN标准PBT：是从以太网发展而来的PBB-TE技术。PBB（运营商骨干桥接）解决了运营商和客户之间的安全隔离，并提供了网路的可扩展性，PBB-TE增加了流量工程（TE），从而增强了QoS能力。由于T-MPLS与核心网络之间具有天然的互通性，因此目前T-MPLS已成为PTN的主流实现技术。8.1.2 PTN标准PBT：是从以太网发展而来的PBB-T8.1.3 PTN的特点PTN具有如下技术特点：继承了MPLS的转发机制和多业务承载能力。完善的QoS机制。提供强大的OAM能力。提供时钟同步。支持高效的基于分组的统计复用技术。8.1.3 PTN的特点PTN具有如下技术特点：8.2 PTN网络的体系结构 8.2.1 分层结构8.2.2 PTN的功能平面8.2.3 PTN网元结构与分类8.2 PTN网络的体系结构 8.2.1 分层结构8.2.1 分层结构分组传送网采用分层结构，如图8-1所示，其中包括分组传送通路层、分组传送通道层和传输媒质层三层结构。8.2.1 分层结构分组传送网采用分层结构，如图8-1所示，8.2.1 分层结构图8-1 PTN的分层结构8.2.1 分层结构8.2.1 分层结构分组传送通路（Channel）层（PTC）：表示客户业务信息的特性，等效于PWE3的伪线层（或虚电路层）。分组传送通道（Path）层（PTP）：表示端到端的逻辑连接的特性，类似于MPLS中隧道层。将封装和复用的虚通路放进虚通道（VP），并通过传送和交换虚通路来提供多个虚通路业务的汇聚和可扩展性。8.2.1 分层结构分组传送通路（Channel）层（PTC8.2.1 分层结构传输媒质层：包括分组传送段层（PTS）网络和物理媒质层（简称为物理层）网络。8.2.1 分层结构传输媒质层：包括分组传送段层（PTS）网8.2.1 分层结构PTN中常用的传输媒质层有以太网，PDH/SDH/OTN/WDM，如图8-3所示。图8-3 PTN的传输媒质层8.2.1 分层结构PTN中常用的传输媒质层有以太网，PD8.2.2 PTN的功能平面PTN的功能平面是由三个层面组成，即传送平面、管理平面和控制平面，如图8-4所示。图8-4 PTN网络的三个平面8.2.2 PTN的功能平面PTN的功能平面是由三个层面组8.2.2 PTN的功能平面传送平面：实现对UNI接口的业务适配、基于标签的业务报文转发和交换、业务QoS处理、面向连接的OAM和保护恢复、同步信息的处理和传送以及线路接口的适配等功能。传送平面上的数据转发是基于标签进行的。管理平面：实现网元级和子网级的拓扑管理、配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能。控制平面：是由信令网络支撑的，其中包括能够提供路由、信令和资源管理等特定功能的一系列控制元件。8.2.2 PTN的功能平面传送平面：实现对UNI接口的业8.2.3 8.2.3 PTN网元结构与分类PTN网元的分类 根据网元在一个网络中所处的位置不同，PTN网元可分为PTN网络边缘节点（PE）和PTN网络核心（P）节点两类。所谓PTN网络边缘节点（PE）是指客户边缘节点（CE）直接相连的PTN网元。而在PTN中进行VP隧道转发的网元则被称为核心节点（P）。8.2.3 PTN网元结构与分类PTN网元的分类8.2.3 8.2.3 PTN网元结构与分类 需要说明的是：PE和P节点均具有逻辑处理功能。通常对任意给定的VP管道而言，一个特定的PTN网元只能承担PE或P节点的一种功能。而对于某一PTN网元所同时承载的多条VP管道而言，该PTN网元可能既是PE节点，又是P节点。根据标签处理能力的差异，将PE设备进一步分为T-PE（PW终结的PE设备）和S-PE（PW交换的PE设备）。8.2.3 PTN网元结构与分类 需要说明的是：PE和8.2.3 8.2.3 PTN网元结构与分类PTN网元的功能结构 PTN网元结构是由传送平面、管理平面和控制平面构成，如图8-5所示。图8-5 PTN网元的功能模块示意图8.2.3 PTN网元结构与分类PTN网元的功能结构 8.2.3 8.2.3 PTN网元结构与分类传送平面接口：包括客户网络接口（UNI）和网络-网络接口（NNI）两类。控制接口：控制平面是由提供路由和信令等特定功能的一组控制元件组成，并用信令网作为支撑。管理接口：PTN管理系统能够提供端到端、在管理域内或域间的故障管理、配置管理和性能管理。8.2.3 PTN网元结构与分类传送平面接口：包括客户网络接8.3 T-MPLS的业务承载与数据转发8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别8.3.2 T-MPLS帧格式8.3.3 T-MPLS各层的适配过程8.3.4 T-MPLS的数据转发原理8.3 T-MPLS的业务承载与数据转发8.3.1 T-MP8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别1、MLPS技术基础 MPLS（多协议标签交换）技术是将第二层交换技术和第三层路由技术结合起来的一种L2/L3集成数据传输技术。（1）MPLS网络模型 在图8-6中给出了MPLS网络模型。它是由MPLS边缘路由器LER和MPLS标签交换路由器LSR组成。其中MPLS边缘路由器LER位于MPLS网络的边缘层，是特定业务的接入节点。MPLS的工作原理如下：8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别1、MLPS技术基础8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别图8-6 MPLS网络体系结构8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别 某种业务终端设备所输出的业务信息首先被送往MPLS网络的边缘路由器LER，LER根据特定的映射规则将数据流分组头和固定长度的标签对应起来，然后在数据流的分组头中插入标签信息，此后MPLS网络中的MPLS标签交换路由器LSR就仅根据数据流中所携带的标签进行数据交换或转发操作。当数据流从MPLS网络中输出时，同样在与接收设备相邻的LER中去除标签，恢复原数据包。8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别 某种业务终端设备8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别（2）标签与标签封装 标签是一个有固定长度的、具有本地意义的短标识符，用于标识一个转发等价类（FEC）。在MPLS网络中使用专用的封装技术，即在数据链路层与网络层之间使用一种“Shim”的封装，该封装位于数据链路层头标志之后，位于网络层头标志之前，独立于网络层和数据链层协议。8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别（2）标签与标签封装8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别2、T-MPLS与MPLS的区别（1）IP层的转发功能方面（2）持续时间方面（3）具体的功能实现方面8.3.1 T-MPLS与MPLS的区别2、T-MPLS与M8.3.2 T-MPLS帧格式T-MPLS是面向连接的分组传送技术，其实质是一种基于MPLS标签的管道技术。它是利用一组MPLS标签来识别一个端到端的转发路径（LSP），如图8-8所示。8.3.2 T-MPLS帧格式T-MPLS是面向连接的分组传8.3.2 T-MPLS帧格式图8-8 T-MPLS的帧格式及在以太帧中的位置8.3.2 T-MPLS帧格式8.3.2 T-MPLS帧格式T-MPLS LSP帧共分为内外二层。内层（TMC层）为T-MPLS PW（伪线层），用于标识业务类型。外层（TMP层）为T-MPLS隧道层，用于标识业务转发路径。8.3.2 T-MPLS帧格式T-MPLS LSP帧共分为内8.3.3 T-MPLS各层的适配过程如图8-9所示，客户层业务由以太网电路层（EHC）或TMC适配到T-MPLS传送单元（TTM），TMC和TMP又分别为伪线（PW）层和隧道层，每一层均定义了各自的OAM机制和QoS等级。8.3.3 T-MPLS各层的适配过程如图8-9所示，客户层8.3.3 T-MPLS各层的适配过程图8-9 T-MPLS各层的适配过程8.3.3 T-MPLS各层的适配过程8.3.3 T-MPLS各层的适配过程T-MPLS网络中各层之间的关系是客户与服务者间的关系，但T-MPLS与其客户信号和控制信号网络（例如，MCN和SCN）之间是彼此独立的。8.3.3 T-MPLS各层的适配过程T-MPLS网络中各层8.3.4 T-MPLS的数据转发原理由于T-MPLS网络中的数据转发是基于标签进行的，因此将由标签组成端到端的路径，其数据转发过程如图8-10所示。图8-10 T-MPLS网络中的数据转发8.3.4 T-MPLS的数据转发原理由于T-MPLS网络中8.4 T-MPLS的OAM技术ITU-T定义的操作维护管理（OAM）功能概括以下4个方面：提供性能监控功能，由此产生维护信息，进而评估网络的稳定性；通过定期查询，监测网络状态和故障，产生各种维护和告警信息；通过调度或切换到其他的实体，旁路失效实体，保障网络的正常运行；将故障信息传递给管理实体。8.4 T-MPLS的OAM技术ITU-T定义的操作维护管8.4 T-MPLS的OAM技术T-MPLS中OAM机制包括以下内容：OAM分层机制OAM封装格式OAM功能T-MPLS网络中各种不同OAM技术所处的网络位置和层次如下图所示：8.4 T-MPLS的OAM技术T-MPLS中OAM机制包8.4 T-MPLS的OAM技术图8-11 T-MPLS网络中的OAM技术8.4 T-MPLS的OAM技术8.4 T-MPLS的OAM技术E-NNI接口用于实现两个T-MPLS网络之间的互联，具体连接关系如下：在接入链路或者域间链路层面，可以采用接入链路层的OAM技术，完成链路的连通性、环回以及事件监测等功能。在T-MPLS网络内部，以太网报文通过T-MPLS标签封装后，主要采用T-MPLS管道和伪线层的OAM技术，完成相应的故障管理和性能检测。8.4 T-MPLS的OAM技术E-NNI接口用于实现两个8.4 T-MPLS的OAM技术在伪线层之上是端到端的以太网业务，可采用以太网业务层面的OAM技术，完成端到端业务的故障和性能检测。8.4 T-MPLS的OAM技术在伪线层之上是端到端的以太8.5 T-MPLS网络中的安全性问题保护与同步8.5.1 网络保护8.5.2 同步技术8.5 T-MPLS网络中的安全性问题保护与同步8.5.8.5.1 网络保护T-MPLS网络需达到以下目标达到现有SDH网络保护级别的快速自愈（小于50us）；与客户层可供使用的机制协调共存，可以针对每个连接激活或终止T-MPLS保护机制；可抵御单点失效故障，但在一定程度上能够容忍多点失效；8.5.1 网络保护T-MPLS网络需达到以下目标8.5.1 网络保护保护路径应支持运营商的QoS目标，同时尽量减小保护带宽的占用量和信令的复杂程度；应提供操作控制命令优先验证和基于业务的保护优先级配置策略；实现基于T-MPLS环网或网状网的互通。8.5.1 网络保护保护路径应支持运营商的QoS目标，同时尽8.5.1 网络保护T-MPLS网络成为一种能够适合多颗粒业务接入和端到端传送的承载网络。按照网络保护操作发生的部位进行划分，T-MPLS网络可分为网络内部保护和网络边缘保护。按保护实施的层面进行划分：可分为TMC层保护、TMP层保护和TMS层保护。可供使用的技术包括TPS（支路保护倒换）保护、LAG(链路聚合)保护、LMSP（线性复用段）保护和APS(自动保护倒换)保护等，下面分别加以讨论。8.5.1 网络保护T-MPLS网络成为一种能够适合多颗粒业8.5.1 网络保护1、网络内部保护机制 T-MPLS分组传送网的分层模型也分为三层，即通路（TMC）层、通道（TMP）层和段（TMS）层。TMC负责提供T-MPLS传送业务通路，需要说明的是一个TMC连接可传送一个客户业务实体，相当于SDH的低阶通道层，例如VC-12级别；TMP负责提供传送网连接通道，一个TMP连接在TMP域边界之间传送一个客户或多个TMC信号。8.5.1 网络保护1、网络内部保护机制8.5.1 网络保护 相当于SDH的高阶通道层，例如VC-4级别；TMS为可选项，它负责段层功能，提供两个相邻T-MPLS节点之间的OAM监视。根据T-MPLS网络的分层模型，其保护模式主要包括TMC层保护（PW保护）、TMP层保护（线性1+1、1:1的LSP保护）和TMS层保护（Wrapping和Steering环网保护）。8.5.1 网络保护 相当于SDH的高阶通道层，例如VC-8.5.1 网络保护TMC层保护（PW保护）：PW保护是为了在某一个特定的PW出问题时，能够快速地将业务切换到备用PW上去。TMP层保护（线性1+1、1:1的LSP保护）：这种保护在某种程度上类似于SDH的1+1和1:1保护，均采用主备路由。TMS层保护（Wrapping和Steering环网保护）：由于Steering在节点数目较多时的重新收敛路由时间过长，容易造成电信级保障失效，因此Wrapping环网保护变成为不二之选。8.5.1 网络保护TMC层保护（PW保护）：PW保护是为了8.5.1 网络保护（1）T-MPLS线路保护倒换 T-MPLS线路保护倒换包括路径保护和子网连接保护。其中路径保护又具体分为1+1和1:1两种类型。单向1+1 T-MPLS路径保护，如下图。8.5.1 网络保护（1）T-MPLS线路保护倒换8.5.1 网络保护图8-12 单向1+1 T-MPLS路径保护倒换8.5.1 网络保护8.5.1 网络保护正常情况下，业务信号同时在工作连接和保护连接中进行传送，在所属保护域的宿端从工作连接和保护连接中选择1条用于接收；当节点Z检测到A-Z工作连接出现故障时，节点Z将会倒换至保护连接，并进行信息接收。为了避免出现单点失效的现象，因而工作连接和保护连接应选择不同的路径，以达到安全性要求。8.5.1 网络保护正常情况下，业务信号同时在工作连接和保护8.5.1 网络保护在1:1结构中，保护连接是为每条工作连接预留的，只是正常时使用工作连接路径传送客户信息，当工作连接出现故障时，将根据保护倒换原则，使原工作连接中传送的信息倒换到保护连接上。为了避免单点失效，工作连接和保护连接应选择分离路由。8.5.1 网络保护在1:1结构中，保护连接是为每条工作连接8.5.1 网络保护双向1:1 T-MPLS路径保护 图8-13给出双向1:1 T-MPLS路径保护的系统结构示意图。可见正常情况下，业务信号由工作连接负责传送，收发两端的选择器均选择连接到工作连接上，这样宿节点将接收来自工作连接的信号；当工作连接A-Z发生故障时，节点A将检测出该故障，随后使用APS协议在A-Z节点间同时启动保护倒换。8.5.1 网络保护双向1:1 T-MPLS路径保护8.5.1 网络保护图8-13 双向1:1 T-MPLS路径保护8.5.1 网络保护8.5.1 网络保护（2）T-MPLS子网连接保护 子网连接保护是一种用于保护1个运营商网络或多个运营商网络内部的连接。通常被保护域中存在2条独立的子网连接，分别作为工作连接和保护连接的传送实体。单向1+1SNC/S保护倒换，如图8-14。8.5.1 网络保护（2）T-MPLS子网连接保护8.5.1 网络保护图8-14 单向1+1SNC/S保护倒换8.5.1 网络保护8.5.1 网络保护双向1+1SNC/S保护倒换，如图8-15所示。图8-15 双向1+1SNC/S保护倒换8.5.1 网络保护双向1+1SNC/S保护倒换，如图8-18.5.1 网络保护（3）Wrapping环网保护机制 在TM-SPRing中，各节点间建立起逻辑邻接关系，该连接关系的建立不受物理设备、MAC拓扑的限制。需要说明的是：这种技术可针对任意拓扑结构提供恢复与管理功能，也可以使用恢复技术，实现与其他传送网技术层（如SDH/WDM）的协调。这种保护方式借鉴了弹性分组环（RPR）的保护倒换机理，如图8-16所示。8.5.1 网络保护（3）Wrapping环网保护机制8.5.1 网络保护图8-16 Wrapping环网保护机制8.5.1 网络保护8.5.1 网络保护2、网络边缘保护机制双归属保护机制，其组网模型如图8-17所示。图8-17 双归属保护机制8.5.1 网络保护2、网络边缘保护机制双归属保护机制，8.5.2 同步技术分组传送网中的同步需求主要体现在以下两方面：承载TDM业务并完成与PSTN网络的互通，实现基于时间和频率的同步信号的高精度传送。PTN网络中的时钟需求可归纳为3种情况：系统时钟传递、时间传递和业务时钟恢复。8.5.2 同步技术分组传送网中的同步需求主要体现在以下两方8.5.2 同步技术1、分组设备的时间恢复方式差分方式：要求源站点和终端站点都有同步的时钟，这样源端业务时钟计算与系统时钟的差别，并把此差值传送至终端，终端利用该差值与系统时钟，恢复出业务时钟。自适应方式：是以业务包的到达间隔或缓存区域水平来进行时钟恢复的。8.5.2 同步技术1、分组设备的时间恢复方式8.5.2 同步技术分组同步技术同步是指将时间/或频率作为定时基准信号分配给需要同步的网元设备和业务的过程。频率同步技术时间同步技术网络的同步方案分组传送网可以提供各种同步方案，如表8-1所示。8.5.2 同步技术分组同步技术8.5.2 同步技术表8-1 PTN的同步方案8.5.2 同步技术表8-1 PTN的同步方案8.6 PTN在3G传输承载网络中的应用8.6.1 3G网络对传输承载的要求8.6.2 PTN应用定位8.6.3 3G传输承载网络应用8.6 PTN在3G传输承载网络中的应用8.6.1 3G网络8.6.1 3G网络对传输承载的要求3G对承载网络有如下要求：-大容量-网络可靠性-网络的可扩展性-多业务的支持能力-可管理性8.6.1 3G网络对传输承载的要求3G对承载网络有如下要求8.6.2 PTN应用定位PTN是一种分组传送技术，可以承载以太网业务、IP/MPLS业务和TDM业务。它可以承载在TDM网络（SDH/OTN）、光网络（波长）和以太网物理层上，实现基于IP/MPLS路由器之间业务传送功能、纯分组传送网中的电路仿真业务、在多层传送网中（T-MPLS，SDH，OTN和WDM）支持融合的基于分组的业务传送功能。8.6.2 PTN应用定位PTN是一种分组传送技术，可以承载8.6.2 PTN应用定位 可以使用在运营级以太网和运营级IP核心骨干网之中，如图8-18所示。图8-18 PTN在网络中的应用定位8.6.2 PTN应用定位 可以使用在运营级以太网和运营级8.6.2 PTN应用定位（1）运营级IP核心承载网，其组网构建方式如图8-19所示。图8-19 T-MPLS在骨干网中作为IP/MPLS路由器的承载网络8.6.2 PTN应用定位（1）运营级IP核心承载网，其8.6.2 PTN应用定位（2）电信级T-MPLS汇聚网络，运营级以太网组网示意图如图8-20所示。图8-20 运营级以太网8.6.2 PTN应用定位（2）电信级T-MPLS汇聚网络8.6.3 3G传输承载网络应用3G RAN的传输承载方案PTN为IP UTRAN提供灵活多样的承载传送8.6.3 3G传输承载网络应用3G RAN的传输承载方案自考-光纤通信-第8章-分组传送网PTN课件自考-光纤通信-第8章-分组传送网PTN课件