分组传送网（PTN）的生命力探讨
发布时间：2008-10-16 10:11:36 热度：2242
作 者：工业和信息化部电信研究院通信标准研究所 李芳 张海懿
PTN的市场驱动力
在社会信息化的大趋势下，国内外电信运营商纷纷实施业务转型的发展战略，业务IP化和承载网IP化也推动着基础传送网的演进，三重播放等新兴宽带数据业务、企事业单位的以太网专线和L2VPN业务、普通宽带用户的接入量和速率提升是推动我国城域传送网转型的三个主要驱动力。
然而，我国运营商的城域网现状是SDH/MSTP、以太网交换机、路由器等多个网络分别承载不同业务、各自维护的局面，难以满足多业务统一承载和降低运营成本的发展需求。因此，城域网需要采用灵活、高效和低成本的分组传送平台来实现全业务统一承载和网络融合，分组传送网（PTN）技术由此应运而生。PTN技术保持了传统SDH传送网的优点：良好的网络扩展性、丰富的操作维护（OAM）、快速的保护倒换、利用网管系统建立连接等。同时增加了适应数据业务的特性：分组交换、统计复用、采用面向连接的标签交换、分组QoS机制、灵活动态的控制面。这些优势是传统以太网和增强以太网技术所无法比拟的。
PTN的网络定位
在我国运营商的城域网中，PTN技术主要定位于城域的汇聚接入层，解决以下需求。
1.多业务承载：无线基站回传的TDM/ATM以及今后的以太网业务、企事业单位和家庭用户的以太网业务。
2.业务模型：城域的业务流向大多是从业务接入节点到核心/汇聚层的业务控制和交换节点，为点到点（P2P）和点到多点(P2MP)汇聚模型，业务路由相对确定，因此中间节点不需要路由功能。
3.严格的QoS：TDM/ATM和高等级数据业务需要低时延、低抖动和高带宽保证，而宽带数据业务峰值流量大且突发性强，要求具有流分类、带宽管理、优先级调度和拥塞控制等QoS能力。
4.电信级可靠性：需要可靠的、面向连接的电信级承载，提供端到端的OAM能力和网络快速保护能力。
5.网络扩展性：在城域范围内业务分布密集且广泛，要求具有较强的网络扩展性。
6.网络成本（TCO）控制：我国许多大中型城市都有几千个业务接入点和上百个业务汇聚节点，因此要求网络具有低成本、可统一管理和易维护的优势。
PTN技术是IP/MPLS、以太网和传送网三种技术相结合的产物，具有面向连接的传送特征，适用于承载电信运营商的无线回传网络、以太网专线、L2VPN以及IPTV等高品质的多媒体数据业务。与基于路由器的IP/MPLS解决方案相比，PTN具有低成本、高可靠和易维护的优势。
PTN的标准化和产业化进展
近期，PTN两大主流技术：T-MPLS/MPLS-TP和PBB-TE＋PBB的国际标准化进展已成为业界关心的热点，下面进行简要介绍。
1.T-MPLS/MPLS-TP
T-MPLS技术标准最初由ITU-T于2005年5月开始开发，到2007年底已发布和制定了T-MPLS框架G.8110.1、T-MPLS网络接口G.8112、T-MPLS设备功能G.8121、T-MPLS线性保护G.8131和环网保护G.8132、T-MPLSOAMG.8114等系列标准。2007年，IETF出于MPLS利益之争以及兼容性问题，开始阻挠ITU-T通过T-MPLS相关标准。2008年2月，ITU-T同意和IETF成立联合工作组（JWT）来共同讨论T-MPLS和MPLS标准的融合问题。
在2008年2～4月期间，JWT相关专家深入研讨了T-MPLS和MPLS技术在数据转发、OAM、网络保护、网络管理和控制平面五个方面的差异，并于2008年4月18日得出正式结论：推荐T-MPLS和MPLS技术进行融合，IETF将吸收T-MPLS中的OAM、保护和管理等传送技术，扩展现有MPLS技术为MPLS-TP（TransportProfileforMPLS），以增强其对ITU-T传送需求的支持。今后由IETF和ITU-T的JWT共同开发MPLS-TP标准，并保证T-MPLS标准与MPLS-TP一致。
2008年7月底，IETF召开了第72次全会，讨论了10篇MPLS-TP文稿的V00或01版本，另有10篇文稿预计在IETF73次全会（2008.11）前发布V00版本，由ITU-T提供文稿处理的优先级次序，计划在2009年第2季度将MPLS-TP架构和需求等文稿发布为RFC。之后，ITU-T将根据这些RFC来修改原有T-MPLS标准，并保持协调一致，计划在2009年10月全会通过T-MPLS所有相关标准。
2.PBB-TE＋PBB
PBB-TE技术由IEEE的802.1Qay任务组负责开发，是在IEEE802.1ah规范的PBB（运营商骨干桥接，即MACinMAC技术）基础上发展而来，增加了业务的流量工程和1：1的50ms快速保护等面向连接的传送特性。2007年3月IEEE802.1正式成立了IEEE 802.1Qay PBB-TE任务组，2008年1月D1.1版本通过了工作组投票（Task Force ballot），2008年7月正式推出了D3.5版本。IEEE 802.1ah（PBB）的D4.2版本已于2008年6月正式通过了IEEE批准，IEEE 802.1Qay任务组的目标是在2009年第2季度进行IEEE 802赞助者投票，预计在2009年第4季度成为IEEE标准。
虽然PTN技术的标准化工作还未完成，但由于国内外移动运营商的无线回传市场需求迫切，目前业内已有一系列PTN产品相继面市：T-MPLS产品主要有上海贝尔阿尔卡特朗讯的1850TSS320/40/5、华为的OSN3900/1900、UT斯达康的TN725/705、爱立信的OMS2430/2450、烽火的CiTRANS660/620、中兴的8905/6100等；PBB-TE产品主要有北电的MERS8610/8606、诺西的hiD6670/6650、华为的Quidway CX600/380、烽火的M8416E、中兴的8905/6100等。
PTN技术特征和比较
PTN技术具有面向连接的数据转发机制、多业务承载、较强的网络扩展性、丰富的OAM、严格的QoS机制以及50ms的网络保护等技术特征，但MPLS-TP和PBB-TE两种主流技术在具体细节上存在一定差异。
1.数据转发机制：PTN的数据转发是基于标签进行，即由标签构成端到端的面向连接的路径，但两者采用的标签和转发机制不同。MPLS-TP采用20bit的MPLSLSP标签，是局部标签，在中间节点进行LSP标签交换；PBB-TE采用运营商的目的MAC地址＋VLAN（即B-DA+B-VID）的60bit标签，是全局标签，在中间节点不进行标签交换，标签处理相对简单一些。
2.多业务承载能力：MPLS-TP采用PWE3的电路仿真技术来适配所有类型的客户业务，包括以太网、TDM和ATM等，采用VPWS支持以太网专线业务（包括EP-Line和EVP-Line），采用VPLS支持以太网专网业务（包括EP-LAN和EVP-LAN）；而PBB-TE目前主要支持以太网专线业务，采用PBB技术来支持以太网专网业务；对于TDM和ATM等业务，PBB-TE也可采用PW来承载，基于以太网的电路仿真技术还在开发中。目前，两种PTN技术对E-Tree业务的实现机制还有待完善。
3.网络扩展性：T-MPLS继承了传送网的分层和分域架构，支持TMC（PW）、TMP（LSP）和TMS（段层，可选）三层，不同域之间通过NNI接口互连，PW的20bit标签支持的业务数量多达104万（220－17），MPLS-TP的分层架构尚未确定，但至少有LSP和PW两层；PBB-TE是基于PBB的分层网络架构，支持用户业务和运营商网络的安全隔离，用于标识业务的I-SID为24bit，多达1677万（224－1）。
4.OAM能力：PTN的OAM主要包括故障管理（故障检测、定位和通告）和性能管理功能。PPB-TE的OAM是基于IEEE802.1ag的连接故障管理（CFM）或Y.1731的以太网OAM机制。T-MPLS的OAM是基于G.8114，与Y.1731的OAM消息功能非常相似，不同之处是T-MPLS的OAM支持分层：TMP/TMC/TMS（可选）。2008年7月，IETF72会议讨论了MPLS-TP的OAM，修改了OAM报文格式，引入ACH来实现与PWVCCV兼容，PW的CC可能会利用VCCV-BFD实现，同时引入CV、AIS、APS等OAM功能。
5.QoS机制：PTN的QoS主要包括流分类、流量管理、优先级标记、流量整形、队列调度和拥塞控制等。MPLS-TP主要采用E-LSP方式，即利用EXP字段的3bit（注：MPLS-TP草案已将EXP名称修改为COS）作为优先级标记，支持8个优先级；MPLS-TP的QoS通常分为3层：客户层、PW层和LSP层，可基于每层进行流量管理和调度。PBB-TE主要采用B-VLAN的VLANPRI（3bit）作为优先级标记，支持8个优先级；PBB-TE的QoS可分为客户层、业务层（I-SID）和隧道层（Trunk）。
6.网络保护：在MPLS-TP保护方面，ITU-T的T-MPLS支持1＋1和1：1线性保护（G.8131）以及Wrapping和Steering环网保护（G.8132），IETF倾向于采用MPLS的FRR完成1：N线性和环网保护。目前IETF和ITU-T的JWT专家正在热烈讨论MPLS-TP的环网保护需求；而目前PBB-TE支持1：1线性保护，由于其标签全局性带来的限制，因此不支持子网保护和基于连接的环网保护，可采用G.8032的以太环网保护。
由于MPLS-TP天然具有通过PW支持多业务承载以及便于和IP/MPLS核心网实现互通的两大优势，因此业内有更多人看好MPLS-TP技术的发展前景。
目前，两大主流PTN技术（T-MPLS/MPLS-TP和PBB-TE）都处于进一步标准化和产业化的阶段，虽然国内外一些设备商的PTN产品在2008年前后纷纷发布，但仍需跟踪国际标准化进展来进一步完善产品功能和性能。随着2009～2010年间标准化工作的完成，以及我国运营商RANIP化和IPTV等市场需求的进一步明确，PTN产业链也将逐渐成熟，PTN技术将在我国城域网中绽放出生命之花。（注：本文得到863计划2006AA01Z250、2007AA01Z253项目和国家自然科学基金项目（90604031）的支持。）
来源：通信世界网
PTN的市场驱动力
在社会信息化的大趋势下，国内外电信运营商纷纷实施业务转型的发展战略，业务IP化和承载网IP化也推动着基础传送网的演进，三重播放等新兴宽带数据业务、企事业单位的以太网专线和L2VPN业务、普通宽带用户的接入量和速率提升是推动我国城域传送网转型的三个主要驱动力。
然而，我国运营商的城域网现状是SDH/MSTP、以太网交换机、路由器等多个网络分别承载不同业务、各自维护的局面，难以满足多业务统一承载和降低运营成本的发展需求。因此，城域网需要采用灵活、高效和低成本的分组传送平台来实现全业务统一承载和网络融合，分组传送网（PTN）技术由此应运而生。PTN技术保持了传统SDH传送网的优点：良好的网络扩展性、丰富的操作维护（OAM）、快速的保护倒换、利用网管系统建立连接等。同时增加了适应数据业务的特性：分组交换、统计复用、采用面向连接的标签交换、分组QoS机制、灵活动态的控制面。这些优势是传统以太网和增强以太网技术所无法比拟的。
PTN的网络定位
在我国运营商的城域网中，PTN技术主要定位于城域的汇聚接入层，解决以下需求。
1.多业务承载：无线基站回传的TDM/ATM以及今后的以太网业务、企事业单位和家庭用户的以太网业务。
2.业务模型：城域的业务流向大多是从业务接入节点到核心/汇聚层的业务控制和交换节点，为点到点（P2P）和点到多点(P2MP)汇聚模型，业务路由相对确定，因此中间节点不需要路由功能。
3.严格的QoS：TDM/ATM和高等级数据业务需要低时延、低抖动和高带宽保证，而宽带数据业务峰值流量大且突发性强，要求具有流分类、带宽管理、优先级调度和拥塞控制等QoS能力。
4.电信级可靠性：需要可靠的、面向连接的电信级承载，提供端到端的OAM能力和网络快速保护能力。
5.网络扩展性：在城域范围内业务分布密集且广泛，要求具有较强的网络扩展性。
6.网络成本（TCO）控制：我国许多大中型城市都有几千个业务接入点和上百个业务汇聚节点，因此要求网络具有低成本、可统一管理和易维护的优势。
PTN技术是IP/MPLS、以太网和传送网三种技术相结合的产物，具有面向连接的传送特征，适用于承载电信运营商的无线回传网络、以太网专线、L2VPN以及IPTV等高品质的多媒体数据业务。与基于路由器的IP/MPLS解决方案相比，PTN具有低成本、高可靠和易维护的优势。
PTN的标准化和产业化进展
近期，PTN两大主流技术：T-MPLS/MPLS-TP和PBB-TE＋PBB的国际标准化进展已成为业界关心的热点，下面进行简要介绍。
1.T-MPLS/MPLS-TP
T-MPLS技术标准最初由ITU-T于2005年5月开始开发，到2007年底已发布和制定了T-MPLS框架G.8110.1、T-MPLS网络接口G.8112、T-MPLS设备功能G.8121、T-MPLS线性保护G.8131和环网保护G.8132、T-MPLSOAMG.8114等系列标准。2007年，IETF出于MPLS利益之争以及兼容性问题，开始阻挠ITU-T通过T-MPLS相关标准。2008年2月，ITU-T同意和IETF成立联合工作组（JWT）来共同讨论T-MPLS和MPLS标准的融合问题。
在2008年2～4月期间，JWT相关专家深入研讨了T-MPLS和MPLS技术在数据转发、OAM、网络保护、网络管理和控制平面五个方面的差异，并于2008年4月18日得出正式结论：推荐T-MPLS和MPLS技术进行融合，IETF将吸收T-MPLS中的OAM、保护和管理等传送技术，扩展现有MPLS技术为MPLS-TP（TransportProfileforMPLS），以增强其对ITU-T传送需求的支持。今后由IETF和ITU-T的JWT共同开发MPLS-TP标准，并保证T-MPLS标准与MPLS-TP一致。
2008年7月底，IETF召开了第72次全会，讨论了10篇MPLS-TP文稿的V00或01版本，另有10篇文稿预计在IETF73次全会（2008.11）前发布V00版本，由ITU-T提供文稿处理的优先级次序，计划在2009年第2季度将MPLS-TP架构和需求等文稿发布为RFC。之后，ITU-T将根据这些RFC来修改原有T-MPLS标准，并保持协调一致，计划在2009年10月全会通过T-MPLS所有相关标准。
2.PBB-TE＋PBB
PBB-TE技术由IEEE的802.1Qay任务组负责开发，是在IEEE802.1ah规范的PBB（运营商骨干桥接，即MACinMAC技术）基础上发展而来，增加了业务的流量工程和1：1的50ms快速保护等面向连接的传送特性。2007年3月IEEE802.1正式成立了IEEE 802.1Qay PBB-TE任务组，2008年1月D1.1版本通过了工作组投票（Task Force ballot），2008年7月正式推出了D3.5版本。IEEE 802.1ah（PBB）的D4.2版本已于2008年6月正式通过了IEEE批准，IEEE 802.1Qay任务组的目标是在2009年第2季度进行IEEE 802赞助者投票，预计在2009年第4季度成为IEEE标准。
虽然PTN技术的标准化工作还未完成，但由于国内外移动运营商的无线回传市场需求迫切，目前业内已有一系列PTN产品相继面市：T-MPLS产品主要有上海贝尔阿尔卡特朗讯的1850TSS320/40/5、华为的OSN3900/1900、UT斯达康的TN725/705、爱立信的OMS2430/2450、烽火的CiTRANS660/620、中兴的8905/6100等；PBB-TE产品主要有北电的MERS8610/8606、诺西的hiD6670/6650、华为的Quidway CX600/380、烽火的M8416E、中兴的8905/6100等。
PTN技术特征和比较
PTN技术具有面向连接的数据转发机制、多业务承载、较强的网络扩展性、丰富的OAM、严格的QoS机制以及50ms的网络保护等技术特征，但MPLS-TP和PBB-TE两种主流技术在具体细节上存在一定差异。
1.数据转发机制：PTN的数据转发是基于标签进行，即由标签构成端到端的面向连接的路径，但两者采用的标签和转发机制不同。MPLS-TP采用20bit的MPLSLSP标签，是局部标签，在中间节点进行LSP标签交换；PBB-TE采用运营商的目的MAC地址＋VLAN（即B-DA+B-VID）的60bit标签，是全局标签，在中间节点不进行标签交换，标签处理相对简单一些。
2.多业务承载能力：MPLS-TP采用PWE3的电路仿真技术来适配所有类型的客户业务，包括以太网、TDM和ATM等，采用VPWS支持以太网专线业务（包括EP-Line和EVP-Line），采用VPLS支持以太网专网业务（包括EP-LAN和EVP-LAN）；而PBB-TE目前主要支持以太网专线业务，采用PBB技术来支持以太网专网业务；对于TDM和ATM等业务，PBB-TE也可采用PW来承载，基于以太网的电路仿真技术还在开发中。目前，两种PTN技术对E-Tree业务的实现机制还有待完善。
3.网络扩展性：T-MPLS继承了传送网的分层和分域架构，支持TMC（PW）、TMP（LSP）和TMS（段层，可选）三层，不同域之间通过NNI接口互连，PW的20bit标签支持的业务数量多达104万（220－17），MPLS-TP的分层架构尚未确定，但至少有LSP和PW两层；PBB-TE是基于PBB的分层网络架构，支持用户业务和运营商网络的安全隔离，用于标识业务的I-SID为24bit，多达1677万（224－1）。
4.OAM能力：PTN的OAM主要包括故障管理（故障检测、定位和通告）和性能管理功能。PPB-TE的OAM是基于IEEE802.1ag的连接故障管理（CFM）或Y.1731的以太网OAM机制。T-MPLS的OAM是基于G.8114，与Y.1731的OAM消息功能非常相似，不同之处是T-MPLS的OAM支持分层：TMP/TMC/TMS（可选）。2008年7月，IETF72会议讨论了MPLS-TP的OAM，修改了OAM报文格式，引入ACH来实现与PWVCCV兼容，PW的CC可能会利用VCCV-BFD实现，同时引入CV、AIS、APS等OAM功能。
5.QoS机制：PTN的QoS主要包括流分类、流量管理、优先级标记、流量整形、队列调度和拥塞控制等。MPLS-TP主要采用E-LSP方式，即利用EXP字段的3bit（注：MPLS-TP草案已将EXP名称修改为COS）作为优先级标记，支持8个优先级；MPLS-TP的QoS通常分为3层：客户层、PW层和LSP层，可基于每层进行流量管理和调度。PBB-TE主要采用B-VLAN的VLANPRI（3bit）作为优先级标记，支持8个优先级；PBB-TE的QoS可分为客户层、业务层（I-SID）和隧道层（Trunk）。
6.网络保护：在MPLS-TP保护方面，ITU-T的T-MPLS支持1＋1和1：1线性保护（G.8131）以及Wrapping和Steering环网保护（G.8132），IETF倾向于采用MPLS的FRR完成1：N线性和环网保护。目前IETF和ITU-T的JWT专家正在热烈讨论MPLS-TP的环网保护需求；而目前PBB-TE支持1：1线性保护，由于其标签全局性带来的限制，因此不支持子网保护和基于连接的环网保护，可采用G.8032的以太环网保护。
由于MPLS-TP天然具有通过PW支持多业务承载以及便于和IP/MPLS核心网实现互通的两大优势，因此业内有更多人看好MPLS-TP技术的发展前景。
目前，两大主流PTN技术（T-MPLS/MPLS-TP和PBB-TE）都处于进一步标准化和产业化的阶段，虽然国内外一些设备商的PTN产品在2008年前后纷纷发布，但仍需跟踪国际标准化进展来进一步完善产品功能和性能。随着2009～2010年间标准化工作的完成，以及我国运营商RANIP化和IPTV等市场需求的进一步明确，PTN产业链也将逐渐成熟，PTN技术将在我国城域网中绽放出生命之花。（注：本文得到863计划2006AA01Z250、2007AA01Z253项目和国家自然科学基金项目（90604031）的支持。）
来源：通信世界网
