T-MPLS领衔分 传送网 (PTN)

引言

PTN的出现是光传送网技术发展在通信业务提供商现实的网络和业务环境下的必然结果。最初设想的理想光传送网IP over WDM方案是IP分组通过简单的封装适配直接架构在智能的光层之上，适配层功能尽量简化从而限制在接口信号格式的范围内，然后由统一的控制平面在所有层面上 (分组，电路，波长，波带，光纤等) 实现最高效率的光纤带宽资源调度。这一目标很早就已明确，但其技术的成熟还有待时日。

由于光层智能化技术、分组TDM仿真和生存性机制还远未成熟，现在就彻底抛弃电路层的绝大多数功能将会使得网络过分依赖IP层，导致IP设备过分庞大，总体成本居高不下。所以在经济有效地光层带宽复用和调度技术出现之前，仍然需要一个智能的传送层面将各类业务高效、灵活地填充到光纤巨大的带宽通道中去，IP与光层的融合焦点依然是承载效率和业务的可靠性、可管理性和扩展性。

PTN作为传送网技术，最低的每比特传送成本依然是最核心的要求，高可靠性、多业务同时基于分组业务特征而优化、可确定的服务质量、强大的OAM机制和网管能力等依然是其核心技术特征。在现有的技术条件和业务环境下，新建PTN层需要解决以下一些关键的技术问题：

·在网络中的定位。PTN应该为L3/L2乃至L1用户提供符合IP流量特征而优化的传送层服务，往下可以构建在各种光/L1/以太网物理层之上；

·承载的业务。PTN应承载以IP为主的各类现有业务，包括以太帧、MPLS(IP)、ATM VP和VC、PDH、FR等等；

·网络架构。PTN应该具有分层的网络体系架构，例如划分为段、通道和电路各个层面，每一层的功能定义完善，各层之间的相互接口关系明确清晰，使得网络具有较强的扩展性，适合大规模组网；

·设备形态。PTN需要定义功能具体的设备形态，同时明确各种设备的网络中的位置以及所扮演的角色，从而便于产品的开发及组建实际网络；

·业务服务质量 (QoS)。要求确保IP业务电信级QoS，将SDH和ATM/IP技术中的带宽保证、优先级划分、同步等技术和概念结合起来，实现承载在IP之上的QoS敏感业务的有效传送。

PTN的概念比较宽泛，在目前的网络和技术条件下有许多实现方案。许多厂家和标准化组织纷纷推出了不同程度地满足PTN功能需求的产品和技术，总体来说可分为以太网增强技术和传输技术结合MPLS两大类，前者以PBB-TE为代表，后者以T-MPLS为代表。从目前发展来看，这两项技术更好地满足了PTN目标网络的要求，可能成为未来PTN的主流技术方案。

T-MPLS

T-MPLS属于分组传送层的数据平面技术，由IETF的MPLS数据平面衍生而来，两者具有相同的标签帧结构以及标签交换和转发机制。T-MPLS是面向连接的分组传送体系，其核心是通过网管系统或控制平面建立端到端的标记交换路径 (LSP)，分组数据流在这条LSP上根据标签进行转发。T-MPLS根据PTN的要求对MPLS技术要素进行了裁减，省去了所有3层功能和对建立连接不利的可选项如标签合并、PHP和ECMP等，增加了新的传送工具与操作定义，对OAM、保护和智能控制面等功能进行了扩展，例如实现了任意网络段之间的OAM监控和故障定位，包括跨越多个域的端到端网络，并提供连续性检测、错误前向、后向指示、环回和性能检测等功能，等等，通过完善的OAM工具实现全网操作的严格控制。本节的以下部分分别介绍了T-MPLS的标准化现状和一些关键技术。

标准化状况

目前ITU-T已经完成了T-MPLS协议体系的主要框架，包括网络架构(G.8110.1)、UNI/NNI接口 (G.8112)、设备 (G.8121)、线性保护倒换 (G.8131)、OAM机制 (G.8114)等，其他关于相关标准如环网保护 (G.8132)和管理模型 (G.8151)等也即将完成。T-MPLS标准化现状如图1所示。

图1 T-MPLS标准化状况

分层结构

如图2所示，T-MPLS网络从上至下可分为电路层 (channel，TMC)、通路层 (path，TMP)和段层 (section，TMS)，客户层业务 (以太网、IP、TDM或其它T-MPLS)信号从以太网电路层 (EHC)或TMC适配到T-MPLS传送单元 (TTM)中传送，物理层可以是任意物理媒质。TMC和TMP又可以分别称为伪线 (PW)和隧道层，各层都可以定义自己的OAM机制和QoS等级。TMC层的连接跨越整个网络，关注端到端业务的SLA实现和Hard-QoS服务，它与业务是一一对应的关系，其交换行为发生在接入/城域边缘和城域/核心网边缘设备上；TMP连接的覆盖范围是单个网络域，关注汇聚、可扩展性和业务生存性，多个TMC映射到一个TMP实体，其交换行为发生在该网络中的每个中间节点上；TMS负责相邻节点之间的点到点链路连接，关注链路资源的互通性、有效性和保护，无交换行为发生。

图2 T-MPLS分层结构

网络模型

T-MPLS网络结构与传统光传送网相同，可以由运营商网络和运营商间网络组成，运营商网络也可以划分为核心、城域 (汇聚)和接入三个部分。网络设备可分为电路终结设备 (CTE)、电路交换设备 (CSE)和通路交换设备 (PSE)三类。其中CTE完成客户设备接口、网络服务选择、信号格式封装、电路终结和业务汇聚/捆绑等功能，CSE完成NNI复用/解复用、通路终结和电路交换等功能，一般用在网络边缘。PSE完成NNI复用/解复用和通路交换等功能，可用于城域汇聚、核心网外部和内部交换等。

业务承载

T-MPLS利用网络管理系统或者动态的控制平面 (GMPLS)建立双向标签转发路径 (LSP)，包括电路层和通道层，电路层仿真客户信号的特征并指示连接特征，通道层指示分组转发的隧道。T-MPLS LSP可以承载在以太网物理层中，也可以在SDH VCG中，还可以承载在DWDM的波长通道上。来自客户的分组业务 (以太网、IP/MPLS、ATM、FR等)在CTE加上T-MPLS标签，经过中间设备CSE、PSE传递到边缘设备CTE去掉标签，将分组业务送给对端客户设备。

T-MPLS支持各个层面上的单/双向p2p/p2mp/mp2mp连接，在网络边缘的UNI和E-NNI接口上支持承诺信息速率 (CIR)和超额信息速率 (EIR)等带宽规范参数的设定，从而保证带宽的高效利用和客户业务QoS。T-MPLS通过电路仿真 (CES)支持传统TDM业务，定时分配可基于物理层或特定时隙的分组，其同步性能和时钟分配满足G.8261/G.8262分组网同步要求及分组网元设备时钟要求规范。

保护倒换机制与OAM

T-MPLS连接同SDH连接一样具有较长的时间稳定性，因此可以实施类似SDH中的保护倒换和OAM机制。G.8131定义了T-MPLS线性保护倒换，同样能够根据自动保护倒换 (APS)条件启动1:1子网连接 (SNC)路径保护，倒换行为可以在段、通路和电路各个层面上进行。G.8132定义了T-MPLS环网保护方案，描述了基于折回等机制，类似于SDH共享保护环的T-MPLS环网保护倒换结构，根据段层的缺陷监视或APS协议信息传送执行业务的保护。该建议基于trail或APS的缺陷监视和协议信息传送实现业务保护，同时依然保持T-MPLS环网的固有特性。T-MPLS的保护倒换机制能够实现与SDH相同的小于50ms的保护效果。

G.8114定义了详尽而功能强大的T-MPLS OAM机制，使得网络中每一个层面的传送实体，不管属于用户、业务提供商还是运营商，都能执行故障检测、故障定位和性能监测任务，知晓该层收发信息的完整性和通道情况，这是其它所有PTN方案所不能比拟的。T-MPLS的OAM功能是传递通过一系列完善定义的OAM帧实现的，从总体上可分为主动OAM和按需OAM两类，前者包括连续性检测、连通检测、信号质量 (时延、丢包、抖动)和告警通告信息等，后者可能是错误隔离、信号参数测量等。目前，沿袭自MPLS OAM的连通性验证 (CV/FFD)和前后向缺陷指示 (FDI/BDI)等OAM帧已经有了详细的定义。

PTN优化演进方案

在向PTN演进的过程中，尽管传统TDM业务的比例正逐步减少，但其绝对业务量仍保持继续增长的态势，并将在一个相当长的时期内仍是运营商重要的收入来源。同时，如何遏制每比特业务收入的下降也是演进过程中运营商面临的严峻挑战。因此，目前引入PTN最合适的策略是兼顾TDM从而降低网络的整体CAPEX+OPEX成本。上海贝尔阿尔卡特的1850TSS产品正是这样的新一代分组传送解决方案。通用矩阵、交换与业务处理分离的设计可使单一的平台从提供TDM电路的传统传输设备平滑升级为提供点到点/多点以太传送或汇聚、交换的T-MPLS PTN平台，彻底打破传统传输网和二层数据网的界限，构建融合的统一网络，承载网络中现有业务和将来可能出现的各种新业务，所有业务都在同一平台上传送，从而形成最佳性能价格比的演进方案。