关于PTN技术的讨论

sy20050808

PTN的关键技术
　　1/分层多业务传送网络模型
　　MPLS-TP采用了分层网络模型，包括伪线层（PW）、LSP隧道层（LSP Tunnel）和段层（MPLS Section），实现业务路径、传送通道和物理链路等不同逻辑功能的层次化。传送网内部通过把不同的逻辑功能分层，网络拓扑和业务拓扑更加清晰，使得网络的运维管理更加简便高效，易于实现故障隔离和告警抑制功能，有效降低传送网需要维护的连接数量。
　　伪线层负责完成业务的统一封装，在业务转发过程中提供端到端透明传送路径，实现多业务传送。IP/MPLS技术已经发展出一套完整的业务封装方式。PTN采用IETF定义的PWE3协议，实现以太、TDM、IP等多种业务的分组化封装，可以保持传送网与业务网的相对独立，使二者之间的维护界面更清晰，解决了数据网络中IP和MAC报文头部兼作传送网标签，不能保持传送网与业务网的有效隔离问题。
　　LSP隧道层嵌套多个同路由的PW业务路径，在传送组网过程中屏蔽物理链路层的限制，实现带宽分配、灵活调度、端到端的故障隔离功能。MPLS-TP采用在MPLS VPN网络中成熟应用的MPLS Tunnel技术，在传送过程中确定流向和流量，构成端到端传送通道。
　　段层对应一段独立的光纤线路或波长等底层物理链路，监视链路的状态、性能，为上层网络无差错传送提供服务。
　　2/无阻塞分组交换系统架构
　　为了保证专线、语音等业务的高QoS要求，新一代的PTN设备采用无阻塞的分组交换系统架构。分组网络的QoS首先由设备的系统架构保证，分组设备的交换架构可以分成两类，即无阻塞Crossbar信元交换架构，及低成本共享总线/共享内存架构。
　　无阻塞Crossbar架构的主要代表是高端路由器和ATM交换机。其转发模块对转发的每一个分组报文进行定长信元切片，这些定长信元在交换模块进行无阻塞的信元交换后，重新恢复成完整的分组报文。定长信元交换消除了不定长报文的处理时延不一致的影响，因而能够保证任意端口的线速转发，执行严格的业务优先级策略，保障业务的时延、抖动、带宽、丢包率等QoS特性不受设备转发性能的影响。
　　交换机和低端路由器普遍采用共享内存或共享总线架构，其集中存储转发机制存在性能瓶颈，总线冲突或内存读取时间的限制决定了其时延、抖动较大（一般在毫秒量级），存在丢包现象，不能保证严格的QoS优先级。
　　3/面向连接组网保障完善的QoS机制
　　端到端的QoS需要采用面向连接的组网技术。在承载高QoS业务的专用IP承载网络中，为了避免动态路由造成的流量、流向无序变化对QoS的影响，IP路由器采用面向连接的MPLS-TE技术，通过集中路径规划、带宽预留，确保IP业务的QoS。
　　MPLS-TP完全继承了MPLS-TE的面向连接的特性，通过集中网管或控制平面建立MPLS Tunnel。另外，MPLS-TP建立的是静态传送管道，不需要动态路由刷新，仅受链路状态变化和业务配置影响，消除了动态路由刷新造成的故障扩散和路由震荡的影响。
　　PTN通过双向LSP支持双向业务。双向业务能够保证时延、传送路径的一致性，连接数量降低一倍。
　　4/硬件实现端到端高性能OAM机制
　　PTN最突出的优势是其高性能的层次化的OAM机制，实现在复杂网络拓扑下实时、精确的故障定位功能，克服了IP/MPLS网络在故障检测、故障定位、告警抑制等方面的缺陷。
　　MPLS-TP分别针对伪线层、LSP隧道层、和MPLS段层定义层次化的OAM报文处理机制，通过对分层网络的支持，上层OAM信息能够自动顺序下插到下层链路，使状态传递和告警抑制具有了协议基础。
　　MPLS-TP定义了完备的OAM报文，比如用于连通性检测的CC&CV，用于抑制下游告警和次生告警的AIS报文，用于反向回插远端告警指示、维护双向链路状态的RDI报文，作为网络维护手段的LB报文等。
　　另外，传统路由器的故障处理通过软件实现，性能受CPU处理能力的限制，高端路由器支持的LSP保护组一般不超过2000条，不能处理城域传送网需要的数万条业务保护组。PTN的OAM报文处理采用硬件实现，显著提高了处理性能。
　　由于定义了完善的OAM故障检测和传递机制，PTN能够在10ms内完成故障检测、50ms故障倒换的性能要求。MPLS-TP/T-MPLS定义了明确的线形保护、环形保护功能，能够支持1+1、1:1、环保护等多种网络保护技术，适应各种网络拓扑的需要。
　　5/端到端的可视化集中网络管理
　　网管系统的可用性是评价PTN设备是否成熟商用的重要标志。PTN集中网管系统提供端到端的业务配置、故障定位、性能监视、日常维护等功能。
　　端到端集中网管建立在面向连接的组网模型和端到端的OAM基础之上。面向连接的组网模型维持业务和网络端到端清晰的拓扑，业务流量、流向的可规划、可部署。高性能的OAM支持实时监视链路上任意节点的状态，层次化的OAM有效抑制次生告警，把注意力集中在根源告警上。PTN的业务建立除了集中网管静态配置以外，还可以采用控制平面自动建立的方式，从而利用成熟的IP路由协议的灵活性。