我國(guó)的IP業(yè)務(wù)路由器發(fā)展還是很迅速的，隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷的深入發(fā)展，也提出新興的寬帶技術(shù)要滿足電信業(yè)務(wù)的承載需求。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的主體，而下一代移動(dòng)寬帶網(wǎng)必須要能同時(shí)滿足傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載需求。

業(yè)務(wù)的IP化和傳送的分組化將成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)主線。在接入方面，下一代移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)將向LTE演進(jìn)，而PON將成為固定寬帶接入的主流技術(shù);在干線網(wǎng)方面，IPoverWDM/OTN組網(wǎng)已經(jīng)成為主流并在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能夠滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求;在城域網(wǎng)方面，SDH/MSTP、以太網(wǎng)和IP/MPLS技術(shù)都在爭(zhēng)奪市場(chǎng)，但在寬帶匯聚和backhaul承載應(yīng)用中又表現(xiàn)出不同的局限性，一種結(jié)合傳送和數(shù)據(jù)能力的PTN技術(shù)將開啟IP業(yè)務(wù)傳送的未來(lái)。設(shè)計(jì)理念：高效實(shí)現(xiàn)IP化和電信級(jí)IP化和電信級(jí)是推進(jìn)城域網(wǎng)演進(jìn)的兩大需求。IP化具備兩層含義，業(yè)務(wù)的IP化是指不管是語(yǔ)音、數(shù)據(jù)還是多媒體業(yè)務(wù)，都將以IP作為封裝和地址標(biāo)識(shí);網(wǎng)絡(luò)的IP化是指不管是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)還是固定網(wǎng)絡(luò)都將以滿足承載IP業(yè)務(wù)路由器為主。IP業(yè)務(wù)的多樣性和IP業(yè)務(wù)路由器的突發(fā)特性必然要求承載網(wǎng)絡(luò)具備QoS和統(tǒng)計(jì)復(fù)用能力，以SDH為代表的純一層的“剛性管道”技術(shù)逐漸不能適應(yīng)未來(lái)IP業(yè)務(wù)的承載。此外，傳統(tǒng)城域網(wǎng)業(yè)務(wù)是典型的匯聚型業(yè)務(wù)，交換和路由功能一般是在核心層或匯聚層以上完成的，而P2P業(yè)務(wù)和LTEX2接口則有fullmesh組網(wǎng)的需求，因此對(duì)靈活性的要求也越來(lái)越高。

另一方面，業(yè)務(wù)的IP化并不意味著所有的IP業(yè)務(wù)路由器都成為盡力而為的業(yè)務(wù)，可擴(kuò)展性、可靠性、可管理性和服務(wù)質(zhì)量依然是城域網(wǎng)的基本需求。例如，LTE要求S1接口單向時(shí)延不超過(guò)5ms，TD-SCDMA系統(tǒng)要求時(shí)間同步信號(hào)精度高于±1.5us，50ms保護(hù)倒換能力仍然是衡量網(wǎng)絡(luò)可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。以面向非連接技術(shù)為基礎(chǔ)的以太網(wǎng)和IP技術(shù)在QoS、保護(hù)和可管理性方面面臨挑戰(zhàn)。近幾年，電信級(jí)以太網(wǎng)(CE)和分組傳送網(wǎng)(PTN)成為熱點(diǎn)，CE側(cè)重于描述電信級(jí)業(yè)務(wù)的五大特征，而PTN側(cè)重于描述傳送網(wǎng)的分組化。PTN的主流技術(shù)包括MPLS-TP和PBB-TE，其核心理念是分別采用MPLS和以太網(wǎng)的封裝和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，保留原有的分組交換和QoS機(jī)制，去除一些復(fù)雜的三層或二層協(xié)議，取消MAC地址學(xué)習(xí)、生成樹和泛洪等以太網(wǎng)無(wú)連接特性，增強(qiáng)OAM能力，實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的層次化管理，并且增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)能力。此外，為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的靈活性，PTN引入了控制平面來(lái)實(shí)現(xiàn)資源發(fā)現(xiàn)和連接的自動(dòng)建立，并且通過(guò)強(qiáng)大的管理平面來(lái)實(shí)現(xiàn)可控可管的動(dòng)態(tài)特性。

可以看出，PTN融合了傳送和數(shù)據(jù)能力，在以面向連接的方式實(shí)現(xiàn)IP化和電信級(jí)的同時(shí)，盡量去除一些復(fù)雜的協(xié)議和處理，降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度和成本。PTN的這種設(shè)計(jì)理念首先會(huì)在城域網(wǎng)中體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。第一，目前城域網(wǎng)的匯聚層和接入層仍然以匯聚型業(yè)務(wù)為主，不需要強(qiáng)大的路由功能，而PTN的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和QoS能力能夠滿足業(yè)務(wù)IP化發(fā)展。第二，城域網(wǎng)覆蓋范圍大，節(jié)點(diǎn)多，通過(guò)網(wǎng)管建立連接和保護(hù)能夠更好地滿足時(shí)延、抖動(dòng)和保護(hù)倒換時(shí)間要求。第三，PTN類似于SDH的層次化OAM機(jī)制有利于進(jìn)行故障定位，提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維能力。第四，PTN采用雙向LSP技術(shù)構(gòu)建對(duì)稱性網(wǎng)絡(luò)，有利于采用1588v2協(xié)議提供時(shí)間同步。第五，PTN可引入控制平面提高網(wǎng)絡(luò)靈活性，滿足未來(lái)業(yè)務(wù)的承載需求。

分層多業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)絡(luò)模型MPLS-TP采用了分層網(wǎng)絡(luò)模型，包括偽線層(PW)、LSP隧道層(LSPTunnel)和段層(MPLSSection)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)路徑、傳送通道和物理鏈路等不同邏輯功能的層次化。傳送網(wǎng)內(nèi)部通過(guò)把不同的邏輯功能分層，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜆I(yè)務(wù)拓?fù)涓忧逦?，使得網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維管理更加簡(jiǎn)便高效，易于實(shí)現(xiàn)故障隔離和告警抑制功能，有效降低傳送網(wǎng)需要維護(hù)的連接數(shù)量。

偽線層負(fù)責(zé)完成業(yè)務(wù)的統(tǒng)一封裝，在IP業(yè)務(wù)路由器轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中提供端到端透明傳送路徑，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)傳送。IP/MPLS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出一套完整的業(yè)務(wù)封裝方式，PTN采用IETF定義的PWE3協(xié)議實(shí)現(xiàn)以太、TDM、IP等多種業(yè)務(wù)的分組化封裝，可以保持傳送網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)的相對(duì)獨(dú)立，使二者之間的維護(hù)界面更清晰，解決了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中IP和MAC報(bào)文頭部兼作傳送網(wǎng)標(biāo)簽，不能保持傳送網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)的有效隔離問(wèn)題。

LSP隧道層嵌套多個(gè)同路由的PW業(yè)務(wù)路徑，在傳送組網(wǎng)過(guò)程中屏蔽物理鏈路層的限制，實(shí)現(xiàn)帶寬分配、靈活調(diào)度、端到端的故障隔離功能。MPLS-TP采用在MPLSVPN網(wǎng)絡(luò)中成熟應(yīng)用的MPLStunnel技術(shù)，在傳送過(guò)程中確定流向和流量，構(gòu)成端到端傳送通道。

無(wú)阻塞分組交換系統(tǒng)架構(gòu)為了保證專線、語(yǔ)音等IP業(yè)務(wù)路由器的高QoS要求，新一代的PTN設(shè)備采用無(wú)阻塞的分組交換系統(tǒng)架構(gòu)。分組網(wǎng)絡(luò)的QoS首先由設(shè)備的系統(tǒng)架構(gòu)保證，分組設(shè)備的交換架構(gòu)可以分成兩類，即無(wú)阻塞Crossbar信元交換架構(gòu)和低成本共享總線/共享內(nèi)存架構(gòu)。

無(wú)阻塞Crossbar架構(gòu)的主要代表，是高端路由器和ATM交換機(jī)。其轉(zhuǎn)發(fā)模塊對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的每一個(gè)分組報(bào)文進(jìn)行定長(zhǎng)信元切片，這些定長(zhǎng)信元在交換模塊進(jìn)行無(wú)阻塞的信元交換后，重新恢復(fù)成完整的分組報(bào)文，等長(zhǎng)信元交換消除了不等長(zhǎng)的報(bào)文處理時(shí)延不一致的影響，因而能夠保證任意端口的線速轉(zhuǎn)發(fā)，執(zhí)行嚴(yán)格的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)策略，保障業(yè)務(wù)的時(shí)延、抖動(dòng)、帶寬、丟包率等QoS特性不受設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)性能的影響。交換機(jī)和低端路由器普遍采用共享內(nèi)存或共享總線架構(gòu)，其集中存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制存在性能瓶頸，總線沖突或內(nèi)存讀取時(shí)間的限制決定了其時(shí)延、抖動(dòng)較大(一般在毫秒量級(jí))，存在丟包現(xiàn)象，不能保證嚴(yán)格的QoS優(yōu)先級(jí)。

面向連接組網(wǎng)保障完善的QoS機(jī)制

端到端的QoS需要采用面向連接的組網(wǎng)技術(shù)。在承載高QoS業(yè)務(wù)的專用IP承載網(wǎng)絡(luò)中，為了避免動(dòng)態(tài)路由造成的流量、流向無(wú)序變化對(duì)QoS的影響，IP路由器采用面向連接的MPLS-TE技術(shù)，通過(guò)集中路徑規(guī)劃、帶寬預(yù)留，確保IP業(yè)務(wù)路由器的QoS。MPLS-TP完全繼承了MPLS-TE的面向連接的特性，通過(guò)集中網(wǎng)管或控制平面建立MPLSTunnel。另外，MPLS-TP建立的是靜態(tài)傳送管道，不需要?jiǎng)討B(tài)路由刷新，僅受鏈路狀態(tài)變化和IP業(yè)務(wù)路由器配置影響，消除了動(dòng)態(tài)路由刷新造成的故障擴(kuò)散和路由震蕩的影響。

硬件實(shí)現(xiàn)的端到端高性能OAM機(jī)制

PTN最突出的優(yōu)勢(shì)是其高性能的層次化的OAM機(jī)制，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎聦?shí)時(shí)、精確的故障定位功能?？朔薎P/MPLS網(wǎng)絡(luò)在故障檢測(cè)、故障定位、告警抑制等方面的缺陷。MPLS-TP分別針對(duì)偽線層、LSP隧道層和MPLS段層定義層次化的OAM報(bào)文處理機(jī)制，通過(guò)對(duì)分層網(wǎng)絡(luò)的支持，上層OAM信息能夠自動(dòng)順序下插到下層鏈路，使?fàn)顟B(tài)傳遞和告警抑制具有協(xié)議基礎(chǔ)。MPLS-TP定義了完備的OAM報(bào)文，比如用于連通性檢測(cè)的CC&CV，用于抑制下游告警和次生告警的AIS報(bào)文，用于反向回插遠(yuǎn)端告警指示維護(hù)雙向鏈路狀態(tài)的RDI報(bào)文，作為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)手段的LB報(bào)文等。

PTN的OAM報(bào)文處理采用硬件實(shí)現(xiàn)，顯著提高了處理性能。傳統(tǒng)路由器通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，性能受CPU處理能力的限制，高端路由器支持的LSP保護(hù)組的數(shù)量一般不超過(guò)2000條，而城域傳送網(wǎng)的需求是數(shù)萬(wàn)條IP業(yè)務(wù)路由器保護(hù)組。由于定義了完善的OAM故障檢測(cè)和傳遞機(jī)制，PTN能夠在10ms內(nèi)完成故障檢測(cè)、50ms故障倒換的性能要求。MPLS-TP/T-MPLS定義了明確的線形保護(hù)、環(huán)形保護(hù)功能，能夠支持1+1、1:1、環(huán)保護(hù)等多種網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)，適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男枰?/P>

端到端的可視化集中網(wǎng)絡(luò)管理

PTN集中網(wǎng)管系統(tǒng)提供端到端的IP業(yè)務(wù)路由器配置、故障定位、性能監(jiān)視、日常維護(hù)等功能，網(wǎng)管系統(tǒng)的可用性是評(píng)價(jià)PTN設(shè)備是否成熟商用的重要標(biāo)志。端到端集中網(wǎng)管是建立在面向連接的組網(wǎng)模型和端到端的OAM基礎(chǔ)之上的，面向連接的組網(wǎng)模型才能維持業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)端到端清晰的拓?fù)?，業(yè)務(wù)流量流向可以規(guī)劃、可部署，高性能的OAM支持才能實(shí)時(shí)監(jiān)視鏈路上任意節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，層次化的OAM可以有效抑制次生告警，把注意力集中在根源告警上。PTN的業(yè)務(wù)建立除了集中網(wǎng)管靜態(tài)配置以外，還可以采用控制平面自動(dòng)建立方式，從而利用成熟的IP路由協(xié)議的靈活性。

PTN發(fā)展展望隨著3G和全業(yè)務(wù)的發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商對(duì)于城域網(wǎng)的IP化傳送解決方案需求迫在眉睫。PTN融合傳送和數(shù)據(jù)能力的設(shè)計(jì)理念得到了大量運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商的認(rèn)可，有望成為城域網(wǎng)的主流技術(shù)。從目前測(cè)試和試點(diǎn)情況來(lái)看，大部分PTN設(shè)備具備多業(yè)務(wù)承載能力，時(shí)延、抖動(dòng)、誤碼和丟包等性能指標(biāo)能夠滿足要求，1:1保護(hù)滿足50ms倒換，部分廠家設(shè)備能夠很好地支持1588v2協(xié)議，地面?zhèn)鬏敃r(shí)間同步信號(hào)的精度高于±1滋s。另一方面，PTN設(shè)備目前還不能向SDH一樣對(duì)性能劣化進(jìn)行檢測(cè)并促發(fā)倒換，也不支持環(huán)網(wǎng)保護(hù)，并且由于MPLS-TP的OAM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還不完善，主要采用了T-MPLS的OAM機(jī)制。在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理方面，端到端IP業(yè)務(wù)路由器配置和管理能力還需要增強(qiáng)，運(yùn)營(yíng)商也還需要積累經(jīng)驗(yàn)制定QoS參數(shù)配置原則。相信隨著PTN的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化的快速推進(jìn)和技術(shù)的進(jìn)一步成熟，PTN將在城域網(wǎng)率先得到應(yīng)用。