分组传送网PTN（精选8篇）
分组传送网PTN 篇1
P T N (分组传送网, P a c k e t T r a n s p o r t Network) 是指这样一种光传送网络架构和具体技术:在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面, 它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, 以分组业务为核心并提供多种业务, 具有更低的总体使用成本 (TCO) , 同时秉承光传输的传统优势, 包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。
1 PTN演进背景
通信网络发展至今面临着业务类型越来越多, 容量需求越来越大, 服务质量要求越来越高, 网络结构越来越复杂等问题。然而, 业务IP化能够统一统一网络协议, 简化网络层次, 降低TCO, 便于提供各种类型的新业务, 实现综合业务运营。那么, 什么样的承载网才能最好地满足业务向ALL IP转型呢?首先, 要具备基于分组的交换和传送并具有以太网接口为主, 兼容TDM/ATM业务的网络接口;其次, 要有良好的QOS机制和电信级的时钟同步方案;具有电信级的OAM和保护功能并很好地降低运营成本和建设资金的投入。 (1) 以太网承载IP化业务的适应性分析。 (1) 缺乏快速可靠的网络保护和OAM故障检测机制。 (2) 无实现时钟、时间同步传送的有效机制。 (3) 难以提供多业务的接口, 尤其是TDM接口。 (2) IP/MPLS承载IP化业务的适应性分析。 (1) 缺乏电信级OAM功能; (2) 缺乏电信级保护; (3) 缺乏良好的网络可扩展性; (4) 设备复杂度高、成本高。 (3) MSTP承载IP化业务的适应性分析。MSTP出现最初就是为了解决IP业务在传送网的承载问题, 遗憾的是这种改进不彻底, 采用刚性管道承载分组业务, 汇聚比受限, 统计复用效率不高。 (4) PTN承载IP化业务的适应性分析。 (1) PTN是一种以分组作为传送单位, 承载电信级以太网业务为主, 兼容TDM、ATM和FC等业务的综合传送技术。 (2) PTN技术的特征:面向连接, 统计复用, 可扩展性, 可生存性, 电信级OAM&保护, 多业务的支持能力, 采用G.8261和1588协议, 支持分组的频率同步和相位同步。 (3) PTN技术基于分组的架构, 继承了MSTP的理念, 融合了Ethernet和MPLS的优点, 是下一代分组承载的技术。
2 PTN演进思路
(1) T DM业务数量减少, M ST P减少扩容。PTN规模部署, 承载移动、大客户及部分数据宽带业务。 (2) PTN与局部MSTP接入层存在少量对接场景, 可通过LAG保护或MSP保护实现对接业务通道的保护。 (3) M S T P网络与P T N网络统一管理, 实时监控。 (4) 实现2G、3G、LTE、大客户、家庭用户、WLAN、Triple-Play的统一承载。 (5) 业务IP化, 承载网络扁平化。 (6) 接入层业务分离:在业务处理终端处根据业务应用本身的不同需要进行分类, 如可以划分为:语音VLAN、视频VLAN、数据VLAN等, 实现不同业务的逻辑分离。 (7) 网络边缘:具备业务感知和控制能力。
3 PTN分组传送特点
强调分组传送, 传统传送网IP化, 面向连接的多业务传送。 (提供Qo S保证、可靠性强、电信级的维护管理、可扩展性、安全性、标准化) 。 (1) 多业务统一承载。 (1) TDM to PWE3:支持透传模式和净荷提取模式。在透传模式下, 不感知TDM业务结构, 将TDM业务视作速率恒定的比特流, 以字节为单位进行TDM业务的透传;对于净荷提取模式感知TDM业务的帧结构/定帧方式/时隙信息等, 将TDM净荷取出后再顺序装入分组报文净荷传送。 (2) ATM to PWE3:支持单/多信元封装, 多信元封装会增加网络时延, 需要结合网络环境和业务要求综合考虑。3) Et he rn et t o PW E3:支持无控制字的方式和有控制字的传送方式。 (2) 提供端到端的区分服务。 (1) 网络入口:识别用户业务, 进行接入控制, 将业务的优先级映射到隧道的优先级。 (2) 转发节点:根据隧道优先级进行调度, 采用PQ、PQ+DRR, PQ+WFQ等方式进行。 (3) 网络出口:弹出隧道层标签, 还原业务自身携带的QOS信息。 (3) 丰富的OAM和完善的保护机制。 (1) 具有SDH Like OAM, 包含告警、性能、配置管理功能, 端到端的网络监控。 (2) 故障检测:连接丢失 (CC) 、前向缺陷指示 (FDI) 等。 (3) 性能检测:丢包率 (LM) 、时延、时延抖动 (DM) 。 (4) 维护功能:环回 (LBK) 。 (5) 具有SDH like保护特性、Wrapping环网保护、Steering环网保护;线性1+1单向、1∶1双向;加载控制平面实现复杂组网下业务的保护和恢复。 (4) 完善时钟同步解决方案。支持Ethernet同步网和SDH同步网之间的时钟同步功能, 解决复杂组网下的时钟传送问题。
4 PTN建网思路
(1) 阶段一。 (1) 随着基站IP化的推进和业务带宽的增加, 在热点地区 (CBD集中地区、密集的高尚社区等) 进行PTN端到端组网。 (2) 新增3G业务及大客户承载在新建的PTN网络上, 并逐渐将在MSTP网络上承载的3G业务和专线业务割接到PTN网络上。 (3) 随着3G业务IP化和带宽增长从热点地区向一般边缘地区扩散, 配套的PTN网络不断扩张并逐步完成广覆盖和深覆盖, 形成事实上的PTN承载平面。这是一个长期的过程, 所以并不是一上来就新建一个完全独立的PTN平面。 (4) MSTP网络与PTN网络并存, MSTP网络主要承载传统2G业务。 (2) 阶段二。 (1) 由于节点数量相对较少, 汇聚层PTN网络必然首先满足统一承载要求, 并与OTN网络配合实现汇聚层统一承载, 这必然促使PTN首先在汇聚层替换MSTP。 (2) 随着2G基站的逐步IP化和传统语音业务的萎缩, 在条件成熟地区将原本接入MSTP网络的业务割接到PTN网络上来承载。汇聚MSTP被PTN替代后, 接入层MST P网络与汇聚层PTN网络组网实现业务传送。 (3) 通过PTN网络实现GPS替代。 (3) 阶段三。 (1) 传统2G业务萎缩并逐渐退出, 网络业务全面分组化, 接入层PTN完成对MSTP的事实替代。 (2) 控制层协议引入进一步增强了网络扩展性, 网络组网趋于扁平化、MESH化、网络智能化。 (3) QOS控制不断精细化。为实现最优的网络投资回报比, 在接入层形成高价值业务承载平面和公众业务承载平面 (基于物理或逻辑划分) 。 (4) 满足LTE和新型IP新业务承载要求。
5 结语
本文分析了PTN发展的背景, 阐述了P T N技术演进的原因和驱动力;分析了P TN的关键技术, 说明P T N承载I P化业务的适应性;分析了PTN未来建网的思路, 介绍了PTN承载IP化业务的未来演进。
摘要：PTN技术是业务向ALL IP转型对承载网的需求, 是未来统一网络协议, 简化网络层次, 降低TCO, 便于提供各种类型的新业务。文章阐述了PTN优越性和演进的过程。
关键词：ALL IP,PTN,TCO,QOS,OAM,MSTP,IP/MPLS
参考文献
[1]PTN在3G传送网中的应用研究[J].电信科学, 2009 (4) .
[2]李芳, 张海懿.分组传送网 (PTN) 的生命力探讨[J].通信世界, 2008 (37) .
[3]赵文玉.光传送网的技术应用分析[J].通信世界, 2008 (35) .
PTN在3G传送网中的应用研究 篇2
【关键词】PTN；3G传送网；应用
0.引言
随着科学技术的日新月异和社会经济的高速发展，人们的生活水平得到了极大的改善，因此人们对通信技术也提出了更严格的要求。在二十一世纪的今天，在现代人们的生活生产中，通信技术是一种比不可少的技术，通信技术不仅能够加快人们的生活节奏，同时也能够提高社会的生产效率。而随着科学技术的发展，通信技术的发展速度也与日俱增，在当前的通信领域中，各种通信技术和通信理论以及通信设备水平都得到了大幅度提升，早在2002年国外就已经产生3G了，而我国也于2003年开发出中国的3G，并且2009年就正式上市。所谓的3G也即是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。随着3G技术的普及，使得通信水平达到了前所未有的高度，然而在3G通信过程中却还是存在光传送网络容量和安全等问题，而为了更好的解决这些问题，PTN技术应运而生。随着PTN技术在3G传送网中的应用，使得3G传送更加安全稳定。而为了进一步提高PTN技术的水平和促进我国3G通信的发展，就必须要加大对PTN在3G传送网中应用的分析研究力度。本文从目前城域网现状出发，对PTN技术进行了深入的分析研究，然后对其在3G传送网中的应用进行了详细阐述，希望能够起到抛砖引玉的效果，使同行相互探讨共同提高，进而为PTN技术在3G传送网中的应用起到一定的参考作用。
1.目前城域网现状及不足
目前大部分城域网主要是由SDH/MSTP、以太网交换机、路由器等多个网络分别承载不同业务并各自维护，面临必须并行维护多套承载网的问题。传输设备众多、业务分离、调度难度大、业务扩展困难、多重转换等问题比较突出。
基于TDM的内核使SDH/MSTP在承载IP分组业务时效率较低、配置复杂，灵活性和扩展性较差。
环形网络拓朴、多业务平台等原因使得网络扩容工作变得非常复杂和麻烦，扩容成本较高且灵活性较差，业务调度相对繁琐，路由管理效率低下，业务的安全性风险相对较大。
SDH/MSTP网络环形组网虽然提高了网络安全性，但是是以牺牲带宽为代价。其带宽刚性的传送机制、电路交换等原因使得小颗粒业务、突发性业务也得分配固定的带宽，带宽利用率较低。
2.PTN技术简介与优势介绍
PTN是一种基于分组的、面向连接的分组传送技术，在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面。
PTN技术优势所在：
采用直连链路组网方式，可以降低业务穿通成本，提高节点利用效率和路由管理效率；方便于带宽扩容，当某个节点的某个方向带宽不足时，仅增加此方向OTN链路即可；减少了业务调度的层次，业务高度方便。
PTN采用了端到端的、面向连接的技术，集成了二层设备的统计复用、组播等功能，具备端到端的以太网业务保护、弹性的带宽分配、高QoS保障等功能，因此在业务传送、网络故障定位、保护倒换、网管功能等方面，与传统的二层交换设备相比优势明显。
内核IP化的PTN技术，可以有效完成大量小颗粒业务的收敛和传输，非常适用于汇聚接入层IP化业务量大、突发性强的特点，具备强大的带宽统计复用能力，在面对突发性强、流量不确定的业务冲击时更具生命力。
3.PTN组网策略
未来城域网的结构可分为3个层面：核心层专注于灵活的路由策略和业务的控制功能，采用三层路由设备组网；汇聚层专注于电信级的业务汇聚和传送，采用PTN设备组网；接入层PTN专注于高等级的业务接入，xPON适合对QoS保障、网络安全性等不敏感的低等级业务接入。在部署策略上，应当注意以下方面：
PTN的引入应遵照先高层再低层，接入层应遵照先局部再全网的原则，采用新老网络共存和逐步替换的方式完成网络演进。
网络组网方式是PTN网络结构优化考虑的重点，需要借助OTN的大容量业务提供能力和电信级保护能力达到了简化网络结构的目的。PTN应以第二平面的形式引入，建议以PTN作为接入层、汇聚层设备，以OTN作为骨干层、核心层设备混合组建城域传送网，使PTN趋于扁平化，简化网络扩容和业务调度工作。
3.1单点引入，逐渐演进
依托现有的MSTP网络，从有业务需求的接入点发起，由SDH和PTN混合组环逐步向全PTN组环演进。又可细分为单点引入—逐段引入—接入层引入—全网引入等4个不同的阶段：
此方式有利于SDH/MSTP网络向全PTN的平滑演进，允许不同阶段、不同设备、不同类型环路的共存，投资分步进行，风险较小，但在网络演进初期，混合组网模式中由于PTN设备必须兼顾SDH功能，导致网络面向IP业务的传送能力受限制并弱化，无法发挥PTN内核IP化的优势。在网络发展后期，又涉及到大量的业务割接，网络维护的压力非常大。鉴于此，除了现网资源缺乏（如局房机位紧张、电源容量受限、光缆路由不具备条件）确实无法满足单独组建PTN条件的，或者因为投资所限必须分步实施PTN建设的，均不推荐混合组网模式进行PTN的建设。
3.2新建平面，共存互补
从接入层至核心层全部采用PTN设备，新建分组传送平面，和现网（MSTP）长期共存、单独规划、共同维护。该模式下，传统的业务继续利旧原有MSTP平面，新增的IP化业务则开放在PTN中。
这种方式的网络结构非常清晰，易于管理和维护，但新建独立的PTN一次性投资较大，需占用节点机房宝贵的机位资源和光缆纤芯，电源容量不足的局房还需进行电源的改造。此外，SDH/MSTP设备具备155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s的多级线路侧组网速率，可从下至上组建多级网络结构，相比之下，PTN组网速率目前只有GE和10吉比特以太网两级，如果采用PTN建设二级以上的多层网络结构，势必会引发其中一层环路带宽资源消耗过快或者大量闲置的问题，导致上下层网络速率的不匹配。
4.结束语
分组传送网PTN 篇3
关键词：分组传送网 (PTN) ,新的保护方式,TEL网路建设
进入21世纪, 我国的通信技术得到了跨省发展, 并且在新的技术推动下, 呈现了以下几种发展形式, 主要为网络业务数据化、分组化、移动网络综合化等个几种发展趋势。分组传送网 (PTN) 保护技术作为一种新的技术形式, 也是我国通信技术中重要的组成部分, 分组传送网 (PTN) 保护技术主要采用双规性保护的形式, 对光缆进行有效的规划和保护, 对其存在的安全隐患, 进行全面的了解和分析, 并且制定有效的解决方案, 从而避免不必要的安全事故的发生, 提升LTE网络运行环境的质量。
1 案例分析
我国某城市某通信公司在2016年4月分组传送网 (PTN) 环网发生事故, 并且在第一时间已经通知相关的维修人员, 维修人员在得到通知以后, 立即前往现场进行查看和维修, 但是所需要的时间相对较长。同时, 在分组传送网 (PTN) 环网维修的过程中, 应当中断故障地点的运行, 停止其工作状态。这样一来, 由于一直使用线性保护技术, 导致主线路不得不停止运行, 例如:无线、重要的客户等各个方面的业务。尽管维修人员已经在第一时间展开维护工作, 但是由于维修的时间相对较长, 从而导致该公司的经济效益受到了严重损失, 也对用户带来了很大程度上的不便, 对该行业的发展也非常不利。
2 分组传送网 (PTN) 新保护方式研究分析
2.1 来源分析
在分组传送网 (PTN) 新保护方式运用的过程中, 主要采用LSP线性保护形式, 由于我国移动通信的对接入层成环率有考核的要求, 这样就导致光缆在部署的过程中, 会发生汇聚层和接入层同时规划等情况的发生。同时, 由于TEL网络的范围逐渐变大, 其发生的故障概率也会越大, 这样就会埋下很多的安全隐患。然而在分组传送网 (PTN) 新保护方式运用的过程中, 若是接入层和聚光层同时发生故障, 环网可以起到了有效的保护作用。并且, 分组传送网 (PTN) 新保护方式的运用过程中, 可以对其核心层面进行有效的保护, 与环网中的保护配置相互匹配, 从而有效地开启全环网保护的形式, 避免发生宽带资源大量浪费的现象, 提升了网络的安全性能, 将分组传送网 (PTN) 新保护方式的优势全面展现。
2.2 实现共存的保护形式
在分组传送网 (PTN) 新保护方式运用的过程中, 通过利用LSP保护的形式, 有效地实现线性保护和环网保存的共存, 这也是分组传送网 (PTN) 新保护技术中, 非常重要的一项内容。主要是通过汇聚层配置环网保护的形式, 在接入层和核心层的位置, 开启LSP的保护形式。同时, 在分组传送网 (PTN) 新保护方式运用的过程中, 应当对组网进行全面规划, 并且根据网络运行的状况, 选择良好的保护形式, 这样可以有效地避免故障概率的发生, 提升了网络安全的保护性能。
另外在分组传送网 (PTN) 新保护方式运用的过程中, 应当对汇聚层进行有效的、合理的、科学的规划, 同时对业务的配置端进行合理的保护, 从而有效地提升TEL的网络环境, 避免不必要的网络事故发生。
2.3 对业务的支持
分组传送网 (PTN) 新保护方式主要是利用IP技术和传输技术, 进行有效的融合, 这样在业务运作的过程中, 可以有效地起到支持的作用。同时, 在分组传送网 (PTN) 新保护方式运行的过程中, 可以通过以下几个方面入手。
(1) 在分组传送网 (PTN) 新保护方式运用的过程中, 可以起到定位的作用, 有效地提升了业务的准确性。
(2) 分组传送网 (PTN) 新保护方式对网络静态的配置形式, 也起到了支持的作用, 从而提升了分组传送网 (PTN) 新保护方式运行的质量。
(3) 在分组传送网 (PTN) 新保护方式运用的过程中, 可以将其业务和光缆之间, 进行科学、合理的规划, 再通过利用相关的配置, 对其业务的传输能力, 起到了保护和支持的作用, 避免发生不必要的安全故障。
(4) 分组传送网 (PTN) 新保护方式通过利用静态配置, 可以有效地提升管道的保护性, 为网络的运行提供了重要的技术手段, 提升了网络运行的安全性能。
2.4 对网络环境进行监测
要想有效地提升分组传送网 (PTN) 新保护的性能, 营造良好的网络运行环境, 就应当对现实的网络环境进行全面了解, 通过利用汇聚环网保护和接入线性保护等形式, 并且对起引发故障的形式, 进行全面的了解和规划, 这样对分组传送网 (PTN) 新保护方式的运用, 起到了非常重要的作用和意义。
2.5 在网络运营层面的运用形式
分组传送网 (PTN) 新保护方式运行的过程中, 具有良好的组网、保护等运行的功能, 在TEL的网络建设和完善上起到了重要的作用和业务上的支持, 主要是以太网等技术形式的运用, 这样对后期的运用和开发, 起到了重要的保护, 更体现了分组传送网 (PTN) 新保护的性能。
其实, 在分组传送网 (PTN) 新保护方式运行的过程中, 为网络的运行提供了一个相对良好的保护性能, 从而在最大程度上消除了网络中的多样化。并且, 在分组传送网 (PTN) 新保护方式运用的过程中, 对其原有的技术形式, 进行有效的利用, 通过利用先进的技术等形式, 对原有的网络接口, 进行全面的替换, 这样在一定程度上不仅仅有效地提升了分组传送网 (PTN) 新保护方式的使用性能, 为网络的运行提供了良好的安全性能, 避免发生不必要的安全故障。
2.6 与其他网络的连接形式
由于分组传送网 (PTN) 新保护方式运行能力相对较强, 其运行的弹性也相对较大。并且, 在分组传送网 (PTN) 新保护方式运行的过程中, 主要是TDM、ATM等业务, 提供丰富客户侧接口, 适用于高级小颗粒业务灵活的接入形式。同时, 在分组传送网 (PTN) 新保护方式运行的过程中, 应当对接口的传输能力, 给予足够的重视, 一般情况下, 只有10GE的接口, 才能在最大程度上满足分组传送网 (PTN) 新保护方式运行的需要, 这样在业务接入的时候, 可以有效提升分组传送网 (PTN) 新保护方式运行的性能, 成为传输网的主体。
另外, 分组传送网 (PTN) 新保护方式的运行, 与网络运营也有着紧密的联系, 在与其他网络连接的时候, 提供了相对便利的条件。同时, 在与其他网络连接的过程中, 主要以TDM接口、ATM接口等形式, 进行有效的连接。但是, 在连接的过程中, 也要对物理接口速率、物理接口、时延丢包等方面, 给予足够的重视, 并且进行全面的调和, 这样不仅有效地提升了分组传送网 (PTN) 新保护方式运行的性能, 也进一步提升了网络运行的性能。
3 结语
综上所述, 该文通过利用案例的形式, 对分组传送网 (PTN) 新保护方式, 进行了简要的研究和分析, 以便有效地提升网络运行的安全性能, 提升分组传送网 (PTN) 新保护方式运行质量, 将其功能得以全面发挥, 为其相关行业的发展, 提供重要的技术支持。
参考文献
[1]赵晓春.分组传送网 (PTN) 新保护方式的研究[J].信息技术, 2015 (3) :100-104.
PTN传送网组网模式及设计思路 篇4
随着业务需求驱动网络向IP化发展, 分组化传输技术成为下一代传输网的主流IP承载技术是大势所趋。在传送网这个业务需求最复杂、技术碰撞最激烈、新技术不断涌现的区域, 任何先进技术的引入不是一蹴而就的, 尤其是面对目前中国移动庞大而成熟的SDH/MSTP网络、不断延伸覆盖的传送网以及正在兴起的全业务PON接入网, PTN在网络中的定位以及和其他网络的关系均需要重新思考。同时, 随着PTN进入大规模部署阶段, 基于PTN设备的具体组网策略已成为中国移动关注的焦点。
2、PTN在传送网中的定位
(1) 技术特点
基于电路交换的SDH/MSTP网络是通过刚性的分配机制和单板级别的IP化, 来保障以TDM业务为主、以太网数据业务为辅的高质量、安全的传输, 但是其带宽利用率较低。内核IP化的PTN技术, 具备强大的带宽统计复用能力, 在面对突发性强、流量不确定的业务冲击时更具生命力。对比MSTP网络, PTN的劣势在于TDM业务的接入, PTN也可以通过仿真支持TDM业务, 但接入能力有限, 主要作为TDM业务承载的补充手段, 用于承载高QoS需求的IP化业务才是真正体现和发挥PTN的优势。PTN网络主要特点如下:
●以更加灵活的带宽分配方式传送、汇聚城域以太网分组数据业务, 将多个边缘以太网端口中的业务汇聚到GbE上行链路中。
●以更加灵活的带宽分配方式传送、汇聚TDM业务。
●城域以太网业务的完全带宽统计复用, 确保最大的带宽利用率。
●成熟的流量管理机制, 在客户和流的层面上控制业务量的传递。
PTN设备目前最典型的应用是作为TD网络接入的承载通道, 也可基于PTN设备构建分组环网内嵌于SDH或SONET平台 (也可以直接构建在裸光纤上) 。这种方式利用MPLS伪线技术支持多个数据业务统计共享、竞争复用传输资源的巨大带宽, 在提高带宽利用率的同时仍能确保每个业务流量的QoS/SLA。这里“弹性”是通过分组环技术中的“环回”机制实现的, 能够保证小于50ms的业务中断时间, 从而提高整个业务的可用性和环网的生存性。因此, 在电信网分组化的趋势下, PTN设备的功能和应用模式适应了网络发展的需要。
(2) 网络应用分析
面对传送网汇聚接入层大量的IP化业务需求, 采用SDH/MSTP或者传统以太网都无法同时兼顾传输效率和传输质量的问题, PTN设备IP化的内核可以有效完成大量小颗粒业务的收敛和传输, 非常适用于传送网汇聚接入层IP化业务量大、突发性强的特点。同时PTN继承了传输设备的强大保护能力和丰富的OAM, 为业务提供了电信级的保护和监控管理。
以下几个因素加快了移动运营商积极构建自己的混合光/分组回传及承载网络:一是业务量在各个无线站点已接近饱和, 即使是之前很小的站点也是如此, 扩容TDM进行回传的成本高于在室内建设回传网络。二是无线接入设备、甚至终端用户设备都在逐步向分组技术演进。这种高端业务和BTS/Node-B设备上IP/Ethernet接口的结合创造了一个使用新的灵活的回传及承载网络进行管道传输的机会。
3、PTN与SDH、PON的关系
PTN能够承载的业务类型既包含高QoS要求的基站业务和专线业务, 又包含高带宽、突发性强的数据业务, 这与移动运营商目前已部署或开始建设的SDH/MSTP网、IP传送网以及全业务接入网有着密切的联系和区别。
(1) PTN与城域MSTP网关系
经过多年的发展, 在2G业务承载方面, SDH/MSTP网络的结构成熟、稳定, 网络规模也比较庞大, 考虑到SDH/MSTP也具备相当的IP业务承载能力, 而且短期内2G业务仍然会持续发展。在PTN大规模部署前, 传统的小颗粒2G业务以及零星的、小规模的专线业务仍然可以由SDH/MSTP网络进行承载, 以充分利用前期已配置的网络资源。在基站IP化进程完成后, 大量由TDM方式承载的基站改为由IP方式承载, 此时, 城域MSTP网络将出现大量的空闲资源, 考虑到MSTP网络优秀的业务保护能力和OAM能力以及经过多年建设形成的广泛的覆盖能力, 可以将MSTP网络作为PTN的有效补充, 为带宽需求不高, 但是安全性和私密性要求较高的客户提供专线接入, 同时可覆盖PTN暂时无法到达的区域。
(2) PTN与全业务接入网
PTN及以PON技术为代表的全业务接入网, 三张网络在二层以下是统一的、融合的网络, 只是面向的业务对象不同。首先, PTN采用了二层面向连接技术, 而且集成了二层设备的统计复用、组播等功能, 可以基于LSP实现端到端的电信级以太网业务保护、带宽规划等, 因此在高等级的业务传送、网络故障定位等方面, 与传统的二层数据网相比, 优势明显, 特别适用于高等级的基站类业务、大客户专线类业务的承载。由于用户业务的QoS保障、网络安全性等方面的不足, IP传送网主要通过低成本、扩展性好的优势, 采用二层交换设备接入互联网等实时性、可靠性要求不高的低等级IP业务。
全业务接入网则侧重于密集型普通用户接入, 根据用户群体的不同需求, 常见的解决方案有PON+LAN、PON+PBX、PON+交换机等, 全业务接入网主要完成OLT以下语音和数据的接入、汇聚。在初期业务量不大的情况下, OLT上行接口可通过PTN或者交换机最终进入IP传送网, 在全业务发展的爆发期, IPover WDM/OTN必将进一步下沉, 利用10G/40G波道来承载OLT的上行业务。
4、PTN的建设策略
在现网结构的基础上, 城域传输网PTN设备的引入总体上可分为PTN与SDH/MSTP独立组网、PTN与SDH/MSTP混合组网以及PTN与IPover WDM/OTN混合组网三种模式, 结合中国移动长远规划来看, 适合采用PTN+OTN混合组网方式来为3G/LTE提供基站回传资源。
(1) 混合组网模式
依托原有的MSTP网络, 从有业务需求的接入点发起, 由SDH和PTN混合组环逐步向全PTN组环演进的模式称之为混合组网模式 (图1所示) , 也称为“插花式”组网模式。混合组网模式可分为四个不同的阶段。
●在基站IP化和全业务启动初期, 接入层出现零星的IP业务接入需求, PTN设备的引入主要集中在接入层, 与既有的SDH设备混合组建SDH环, 提供E1、FE等业务的接入。考虑到接入IP业务需求量不大, 该阶段汇聚层以上采用MSTP组网方式仍然可以满足需求, 需要PTN设备支持E1仿真传输。
●随着基站IP化的深入和全业务的持续推进, 在业务发达的局部地区将形成由PTN单独构建的GE环。考虑到部分汇聚点下挂GE接入环的需求, 汇聚层的相关节点可通过MSTP直接替换成PTN或者MSTP与PTN设备互通传输的方式, 使此类节点具备GE环的接入能力, 但整个汇聚层仍然为MSTP组网, 接入层GE环的FE业务需要在汇聚节点E、F处通过业务终接板转化成E1模式后, 再通过汇聚层传输。
●在IP业务的爆发期, 接入层GE环数量剧增, 对汇聚层的分组传输能力提出了更高要求。这是需在原有SDH接入环及汇聚环上再叠加组建GE/10GE环, 满足接入层TDM业务、IP业务的同时接入和分离承载。
●在网络发展远期, 全网实现All IP化后, 城域汇聚层和接入层形成全PTN设备构建的分组传送网, 网络投入产出比大大提高, 管理维护进一步简化, 最终形成PTN/SDH两张传送网并存, 分别给2G/3G基站回传提供传输通道。
(2) 独立组网模式
从接入层至核心层全部采用PTN设备, 新建分组传送平面, 和现网 (MSTP) 长期共存、单独规划、共同维护的模式称之为独立组网模式。该模式下, 传统的2G业务继续利旧原有MSTP平面, 新增的IP化业务 (包含IP化语音、IP化数据业务) 则开放在PTN中。PTN独立组网模式的网络结构和目前的2GMSTP网络相似, 接入层GE速率组环, 汇聚环以上均为10吉比特以太网速率组环, 网络各层面间以相交环的形式进行组网, 如图2所示。
独立组网模式的网络结构非常清晰, 易于管理和维护, 但新建独立的PTN一次性投资较大, 需占用节点机房宝贵的机位资源和光缆纤芯, 电源容量不足的局房还需进行电源的改造。此外, SDH/MSTP设备具备155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s、10 Gbit/s的多级线路侧组网速率, 可从下至上组建多级网络结构, 相比之下, PTN组网速率目前只有GE和10吉比特以太网两级, 如果采用PTN建设二级以上的多层网络结构, 势必会引发其中一层环路带宽资源消耗过快或者大量闲置的问题, 导致上下层网络速率的不匹配。
同时, 在独立组网模式中, 骨干层节点与核心层节点采用10吉比特以太网环路互联, 在大型传送网中, 核心层RNC节点较多, 一方面骨干层节点与所有RNC节点相连, 环路节点过多, 利用率下降, 另一方面, 环路上任一节点业务量增加需要扩容时, 必然导致环路整体扩容, 网络扩容成本较高, 因此, 独立组网模式比较适应于在核心节点数量较少的小型传送网内组建二级PTN, 也可作为在IPoverWDM/OTN没有建设且短期内无法覆盖到位的过渡组网方案。
(3) PTN+OTN混合组网模式
汇聚层以下采用PTN组网, 核心骨干层则充分利用IPoverWDM/OTN将上联业务调度至PTN所属业务落地机房的模式称之为混合组网。该模式下, 业务在汇聚接入层完成收敛后, 上联至核心机房设置两端大容量的交叉落地设备, 并通过GE光口1+1的Trunk保护方式与RNC相联。其中, 骨干节点PTN设备, 通过GE光口仅与所属RNC节点的PTN交叉机连接, 而不与其他RNC节点的PTN交叉机以及汇聚环的骨干PTN设备发生关系, 具体如图3所示。
尽管独立组网模式中核心骨干层组建的PTN10吉比特以太网环路业务也可以通过波分平台承载, 但波分平台只作为链路的承载手段, 而混合组网模式中, IPoverWDM/OTN不仅仅是一种承载手段, 而且通过IP over WDM/OTN对骨干节点上联的GE业务与所属交叉落地设备之间进行调度, 其上联GE通道的数量可以根据该PTN中实际接入的业务总数按需配置, 节省了网络投资。同时, 由于骨干层PTN设备仅与所属RNC机房相联, 因此, 混合组网模式非常适于有多个RNC机房的大型传送网, 极大地简化了骨干节点与核心节点之间的网络组建, 从而避免了在PTN独立组网模式中, 因某节点业务容量升级而引起的环路上所有节点设备必须升级的情况, 节省了网络投资。
混合组网分层的网络结构, 前期的投资会因为IPoverWDM/OTN建设而比较高。混合组网模式适用于网络规模较大的大型传送网, 考虑到混合组网模式的诸多优势, 除了在没有IPover WDM/OTN或者短期内IP over WDM/OTN无法覆盖至骨干汇聚点的地区, 均建议采用混合组网的方式进行城域PTN的建设。
5、结束语
面对快速增长的用户数和IP化发展进程, 承载网的压力非常大, 已经成为整个移动通信网的薄弱环节。PTN设备有望解决网络的升级问题。但要从根本上解决网络规划和设备部署的有效和优化问题, 对新建网络的规划就要更科学, 走可持续发展的路线。
在城域传输网向All IP化演进的过程中, 任何先进技术的引入和网络架构的变革都必须满足当前和未来的业务需求基础, 同时具备良好的性价比。经过分析对比, PTN+IPoverWDM/OTN的混合组网模式凭借其强大的IP业务接入、汇聚及灵活调度能力, 有利于推动城域传输网向着统一的、融合的扁平化网络演进。
摘要：本文针对目前PTN大规模组网中遇到的组网模式及网络规划问题, 提出几种组网方案进行探讨和技术分析。
关键词：分组传送网PTN (Packet Transport Network) ,基于SDH的多业务传送平台MSTP (Multi-Service Transfer Platform) ,同步数字体系SDH (Synchronous Digital Hierarchy) ,光传送网OTN (Optical Transport Network) ,虚拟局域网 (VLAN)
参考文献
[1]张海燕/.PTN标准的最新进展.邮电设计技术, 2010.
[2]张成良, 荆瑞泉.PTN技术发展趋势和组网应用.邮电设计技术, 2010.
[3]李慧明, 许新勇.PTN技术与应用.中国新通信, 2010.
分组传送网PTN 篇5
一、分组传送网技术概述
分组传送网技术是光传送网络架构的具体化技术, 其主要是在IP业务及底层光传输媒介间进行设置, 同时是以分组业务作为核心支持的多业务提供, 这一技术自身有着诸多优势, 其中在高效带宽以及高可用性和可靠性特征上比较突出[1]。分组传送网技术对网络IP化及智能化等发展趋势有了顺应, 并是以分组业务作为核心, 增加了独立控制面板等。这一技术对数据业务特性得到了良好保持, 继承了SDH传送网传统的优势, 在操作维护层面有了很大丰富, 网络管理能力较强。分组传送网的体系架构主要是通过三层网络所构成, 也就是通道层以及通路层和虚段层。其中, 通道层是对业务特性的表示, 而通路层则是对端到端逻辑连接特性的表示, 断层则是对物理连接的表示。分组传送网比较常用的服务层是以太网, 从这一关键技术层面来看, 主要有OAM技术, 也是对差错管理以及性能检测和保护倒换等层面的应用。还有是QOS技术以及全业务提供技术等[2]。
二、分组传送网技术应用分析
1、网络定位。分组传送网技术作为下一代传输网主流IP承载技术已经是大势所趋, 面对城域网这一相对比较复杂化的发展情况, 将分组传送网的定位技术应用其中显得尤为重要。而在分组传送网技术设备的IP化下, 就能够对大量的小颗粒业务传输得以完成, 比较适用于城域网IP化业务量相对较大及突发性比较强这一特点方面。这一技术同时还继承了传输设备强大保护功能, 这样在业务的保护以及监督管理层面就有了很大强化, 通过分组传送网技术的灵活性及统计复用的优势, 就能有效对城域网汇聚接入的相关问题有效解决。
2、部署策略。分组传送网技术在城域网中的应用过程中, 要能按照部署的策略进行实施。当前的承载网主要是以IDM语言作为主要的业务, 能对现网的需求得到满足。所以在对下一代分组传送网技术的应用时, 就要能够对现有SDH和STP设备资源得到充分考虑。从具体的内容上来看, 主要有对网络的改造以及分阶段实施, 原则上新发展业务不再采用SDH/MSTP进行承载, 以及在热点区对分组传送网络技术加以引进, 当前SDH/MSTP设备亟需承载ZG以TDM接口为主的语言业务[3]。
3、建设思路。对分组传送网技术的建设思路的分析层面, 当前我国的这一技术还处在试用期阶段, 但是在SDH/MSTP技术层面已经比较完善, 在价格上的竞争力也都已经具备。因而, 当前还是以SDH/MSTP为主, 然后局部地对分组传送网技术进行应用, 然后多积累一些经验。对于中期的发展, 则主要是全面建设分组传送网汇聚核心层, 然后及时对其稳定性得到保证, 增强其网络的工作效率。而从远期发展则主要是MSTP退网策略实施。
4、组网模式。组网的模式是多方面的, 主要有独立组网、联合组网和混合组网几种组网形式。其中的独立组网主要是新建分组传送的平台, 然后通过接入层以及汇聚层再到核心层采用这一设备, 这一模式主要是适用于覆盖面积相对小的区域。而在混合组网的形式上主要是对分组传送网的进一步改造升级, 在工作量上不是很大, 成本也低, 但是在后期维护费相对较高[4]。最后则是联合组网, 这对独立组网形式下, 引起的环路所有设备均升级情况, 起到了避免作用。
5、业务应用。分组传送网技术的承载业务应用层面也是体现在多方面, 其中在城域核心网以及骨干网中的应用上, 由于IP业务自身所存在的不可预见以及不确定性等, 就对网络智能性提出了比较高的要求。而在网络接入以及成本等角度考虑, 需要对PTN边缘网进行部署。除此之外分组传送网技术在城域接入网及汇聚网当中也有着比较重要的应用。
三、结语
总而言之, 对于分组传送网技术在城域网中的应用要从多方面进行分析研究。这一技术在不断的升级发展下, 应用效率将得到更大的提升, 从而有助于促进我国网络技术的发展。此次主要就分组传送网技术以及其具体的应用加以简要分析, 希望对实际发展有所裨益。
参考文献
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[2]丁小军.PTN和OTN的技术发展与应用[J].邮电设计技术.2013 (05) .
[3]葛振斌.分组传送网络技术分析[J].邮电设计技术.2014 (12) .
分组传送网PTN 篇6
电信业务全面向IP转变,承载网作为运营商基础网络之一,存在向分组化转型的需求。如何构建可支撑运营商业务长期发展、低TCO的新型分组网是运营商共同关注的问题。中兴通讯基于严密的需求调研,推出了满足以低TCO建设分组承载网的IPTN系列产品。该产品从设计理念到网络部署、网络的运营维护等各个阶段,都对TCO进行了精耕细作,为帮助运营商降低分组承载网络建设的TCO做了充分准备。
创新设计降低网络每bit承载成本
传统的MSTP传送网基于电路交换,提供刚性的承载管道,在面对高带宽、突发性的分组业务传送时凸显统计复用能力的不足;另外,需要网络预留一半的带宽用于保护,导致线路带宽利用率低,每bit的承载成本高。中兴通讯IPTN系列产品基于信元交换架构,具备天然的统计复用能力,提供面向连接的柔性承载管道,承载效率高。此外,该系列产品根据T-MPLS/MPLS-TP网络架构定义,在设备中引入了分层概念,从外向内分为TMC层、TMP层、TMS层,使设备在高效承载的同时,具备良好的OAM特性,并具备环网保护的能力。设备中大量采用FPGA(可编程门阵列)芯片,进行功能升级时,只需进行逻辑升级,大大减少单板升级替换带来的成本,最大程度保障了网络演进的平滑性,降低了每bit的承载成本。另外,该系列产品大量采用了自研的低功耗、低辐射的绿色节能芯片,通过应用先进的节能减排技术,使设备功耗降到了一个很低的水平。在2009年中国移动城域传送网IP化验证测试中,中兴通讯设备功耗仅为业内同级别产品平均功耗的1/3。
全程绿色理念降低网络TCO
绿色环保、节能降耗已经成为全球各行业关注的重点。中兴通讯在网络建设的规划、部署和运维管理的各个环节都精心设计,坚持全程绿色节能理念,降低全网TCO。
网络规划阶段
中兴通讯分析了业务发展各个阶段对于承载网的需求:在2G/3G阶段,承载网络需求主要集中在带宽要求、IP化承载、2G/3G共站统一承载以及时间同步等方面;在LTE阶段,需要综合考虑e-NB基站高带宽承载、GE接口承载、X2接口业务承载,以及对全业务承载和FMC融合承载需求。因此,中兴通讯将PTN产品的应用定位在RNC/BSC/SR以下的接入汇聚层,并提供端到端的承载解决方案。
中兴通讯IPTN系列产品主要用于核心层,满足核心网设备节点大容量、少局所的部署方式,可确保在业务带宽提速的情况下保持PTN网络核心层的稳定性,具备通过平滑升级提供40GE接口的能力,保障网络的长期持续演进,降低扩容成本。对于普通基站的接入要求,才用低成本、安装灵活的ZXCTN 6100设备。热点地区基站覆盖密集、带宽高,同时由于需要考虑其它业务综合承载的情况,存在接入层10GE组网的需求,中兴通讯提供业界最紧凑的10GE PTN设备ZXCTN6200,该设备仅3U高,交换容量达到单向44G,有效避免了GE接入设备在该类地区的叠加组网。同时中兴通讯是业界首家规划并实现了基于PTN的1588时间同步功能的PTN设备供应商。在深圳移动组织的厂家测试中,中兴通讯TD-SCDM A(以下简称TD)基站的时间同步测试,可充分满足GPS替代要求,节省基站系统部署GPS模块的成本。
网络部署阶段
根据运营商对网络部署的时间要求或协议要求,在空运、包车运输、普通运输/海运方式中,选择最经济最绿色的运输方式。为了满足PTN网络大规模建设要求,中兴通讯专业的售后技术支持队伍制定了适于PTN网络部署的操作流程和操作规范,确保设备到货接收、验货、设备安装、设备调试、业务开通、验收等相关环节的过程规范性。为满足网络快速开通要求,所有PTN设备出厂前均经过充分的厂验,并根据项目实际情况对设备进行预配置,为设备调测和业务提供争取宝贵时间。
运维阶段
中兴通讯智能网管平台NetNumen T3,可对全系列IPTN产品统一管理要求,同时能够满足PTN与SDH/MSTP、WDM/OTN进行统一管理,从而减少网管系统的数量,降低网管系统及维护资源投入。NetNumen T3网管采用与传统传送网管理类似的维护模式和操作习惯,减少运维人员培训费用;通过图形化用户界面,轻松实现端到端业务的配置和管理,提供实时故障监控并提供故障定位和分析手段,节省业务开通和故障定位时间。在PTN设备退网时,中兴通讯可以与运营商签署协议对退网产品进行回收处理,对于无法回收利用的部分,采用深埋等方式进行集中处理。
同一网络模型下各种承载技术TCO分析
网络模型
中型城市城域承载网建设,2000个接入点,接入点初期带宽为40M。环形组网,组网方式与MSTP组网类似。组网模型如图1所示。
分析对象及条件假设
分析对象:MSTP、MSTP+(可升级PTN的MSTP)、IP/MPLS、PTN。
为了分析各种技术在分组业务比重逐渐上升过程中的TCO变化,选择了分组业务比重为10%、30%、50%、70%、80%、90%情况下网络组网进行分析,在分析过程中考虑了分组业务比重上升过程中接入点数量增长因素和接入点流量增长等因素。设备节点价格参考组网设备在中国应用时的典型价格。
分析过程
将网络模型的相关属性和与计算因子(包括适当的假设)作为输入,推导出采用各种分组承载技术构建该网络的TCO。
分析结果
以网络模型选择满足需要的设备,以设备的各项指标(包括价格、功耗等)和其它指标(如费率、人力单位成本等)作为TCO计算的输入,运用推导过程,计算出各种承载技术组网情况下的TCO。如图2所示。
IP/MPLS在所有分析模型中TCO均明显高于其它技术。
MSTP的TCO随分组业务比重上升而上升,当分组业务比重达到50%后TCO超过PTN。
MSTP+向“MSTP与PTN混合设备”升级带来TCO快速上升,在分组业务比重达超过30%后的模型中TCO都超过PTN。
分组传送网的QoS实现方式分析 篇7
关键词：QoS,DiffServ,流分类,流量整形,拥塞管理,拥塞避免
0 引言
随着互联网及新业务的迅猛发展,对分组传送网络承载能力的要求也由原来仅承载单一的数据业务转变为承载多种类型的业务。不同的承载业务对于网络传送的关键指标,也就是可用性、吞吐量、时延、时延变化(包括抖动、漂移)和丢包[1]有着不同要求,这就需要一套完整的服务质量保证机制(QoS)来满足这些需求。
为了实现服务质量(QoS),IETF提出了区分服务(DiffServ)模型,它基于聚合流,克服了Intserv/RSVP 模型的缺点,容易在大规模网络上实现,适合做下一代分组传送网中的骨干网架构[2]。
在DiffServ模型中,所有数据报文都被分成不同的类别或优先级,在网络发生拥塞时,网络总是先保证传输高优先级的数据报文得以传送。
实现DiffServ模型的QoS功能,主要通过四种服务策略予以实现,它们是报文流分类,流量监管与整形,拥塞管理和拥塞避免。通过这些服务策略相互组合,可以设计出完整的QoS策略,而每个策略中,都会有相应的QoS技术提供支持,本文对它们分别予以介绍。
1 流分类
流分类采用一定的规则识别符合某类特征的报文,它对匹配不同规则的报文实施不同的 QoS策略,是进行区别服务的前提和基础,其他QoS技术则从不同方面对网络流量及资源分配实施控制,是进行区别服务的具体体现。
根据分类规则参考信息的不同,流分类可分为简单流分类BA(Behavior Aggregation)和复杂流分类MF(Multiple Field)。
1.1 简单流分类
简单流分类是根据报文所携带的IP优先级、DSCP、MPLS EXP、802.1Q优先级等信息对报文分类,然后建立不同网络间报文优先级的映射关系。简单流可以分为上行和下行。
上行简单流分类,根据优先级信息将报文分为八种业务类型(CS7、CS6、EF、AF4～AF1、BE)、三种颜色(green、yellow、red),每种类型和颜色都对应不同的优先级。通过上行简单流分类可以区分不同的业务,并进行差异化的传递方式。
下行简单流分类,根据内部业务类型以及三种颜色信息,重新设置 IP 优先级、MPLS EXP或802.1Q。下行简单流分类实现了重新标记优先级信息。
本文对各类常用报文的优先级信息做简单介绍[3]。
在IP网络中,可以采用 IP报文头部的ToS(服务类型)域或DSCP(区分服务编码点)域对报文进行简单流分类。
对于MPLS报文,通常将标签信息中的EXP域作为MPLS报文的CoS域(class of service),MPLS报文结构如图2所示。它与IP网络的ToS域等效,用来区分数据流量的服务等级。
基于IEEE 802.1Q标准的VLAN帧由Ethernet帧改进而来,在源MAC地址字段和协议类型字段之间加入4字节的 802.1Q Tag用于区分业务等级。VLAN帧结构如图3所示。
1.2 复杂流分类
复杂流分类是指根据源地址、源端口号、协议号码、目的地址、目的端口号、TCP SYN 等报文信息对报文进行分类,通常应用于网络的边缘位置。
进行流分类的目的是为了有区别地提供服务,它必须与某种流控或资源分配动作关联起来才有意义。具体采取何种流控动作,与所处的阶段以及网络当前的负载状况有关。
2 流量监管和整形
报文被进行分类标记进入传送网络后,需要一定的机制实现对不同类别报文的不同处理方式,流量监管与整形起的就是监管报文传递速率与报文长度的功能。
2.1 流量监管
流量监管(Traffic Policing)的典型作用是限制进入某一网络的某一连接的流量与突发,将报文流量限定在一定范围之内,若某个报文的流量过大,则对其采取丢弃等处理手段。通常采用承诺访问速率CAR(Committed Access Rate)技术来监管某类报文的流量。
CAR技术根据预设规则来对报文进行分类处理,若报文没有流量规定特性,可不经令牌桶处理直接继续发送;如果是需要进行流量控制的报文,则会进入令牌桶中进行处理。此时,如果令牌桶中有足够数量的令牌,则报文允许通过,若令牌数量不足,报文被丢弃[4]。
这正是根据令牌桶的工作性质达到了限流的目的,因为报文的传送速度一定小于等于令牌生成速度。
2.2 流量整形
流量整形(Traffic Shaping)的典型作用是限制流出某一网络的某一连接的流量与突发,使这类报文以比较均匀的速度向外发送。流量整形通常使用缓冲区和令牌桶来完成,当报文的发送速度过快时,首先在缓冲区进行缓存,在令牌桶的控制下,再均匀地发送这些被缓冲的报文。
一般采用通用流量整形即GTS(Generic Traffic Shaping)对不规则或不符合预定流量特性的流量进行整形,以利于网络上下游之间的带宽匹配。
GTS与CAR一样,均采用了令牌桶技术来控制流量。GTS与CAR的主要区别在于:CAR常用于入方向流量限速,GTS则用于出方向流量限速;利用CAR进行报文流量控制时,对不符合流量特性的报文进行丢弃;而GTS对于不符合流量特性的报文则是进行缓冲,减少了报文的丢弃,同时又能满足报文的流量特性。
3 拥塞管理
通信信道是被所有用户共享的,并且广域网的带宽通常要比局域网的带宽小。这样,当一个局域网的用户向另一个局域网的用户发送数据时,由于广域网的带宽小于局域网的带宽,数据将不可能按局域网发送的速度在广域网上传输,这时,处于广域网和局域网之间的通信设备不能马上发送所有报文,将不可避免地发生拥塞。
网络若发生拥塞会对报文的传送质量产生严重影响,尤其是实时性强的语音、视频等业务,这时就需要拥塞管理实现对高优先级业务的保护工作。
拥塞管理是指在网络发生拥塞时(一般指出端口发生拥塞)进行管理和控制的方法,其中最常用的方法就是就利用队列调度技术,即将所有要从一个接口发出的报文进入多个队列,按照各个队列的优先级进行分类。通过适当的调度机制,可以优先保证某种类型的报文的QoS参数。
队列调度算法包括FIFO(First In, First Out Queueing)先进先出队列、PQ(Priority Queueing)优先队列、CQ(Custom Queuing)定制队列、WFQ(Weighted Fair Queueing)加权公平队列以及CBWFQ(Class-Based WFQ)队列等。接下来对几种典型算法进行分析。
3.1 FIFQ
FIFO是最简单的队列机制,采用的是尾丢弃机制,不存在队列如何调度问题。
当报文进入接口的速度大于接口能发送的速度时,FIFO 按报文到达接口的先后顺序让报文进入队列;同时,FIFO 在队列的出口让报文按进队的顺序依此出队。
FIFO定义的队列长度对报文的处理影像很大。如果定义的队列长度比较长,那么队列不容易被填满,被丢弃的报文比较少,但是队列长度太长会产生时延问题;而如果定义的队列比较短,时延的问题就得以解决,但被丢弃的报文会增加。
3.2 PQ
PQ将优先级队列分为四类:分别为高优先队列Top,中优先队列Middle,正常优先队列Normal以及低优先队列Bottom。具体某一报文被归为哪个类别,可以根据IP报文的IP优先级、MPLS报文的EXP值或是VLAN帧的802.1Q信息进行区分。
在报文出队的时候,PQ首先让高优先队列中的报文出队并发送,只有高优先队列中的报文发送完,才会发送中优先队列及正常优先级队列中的报文。
PQ算法的优缺点都很明显:优点是可以保证高优先级队列的报文得到较大带宽、较低的时延、较小的抖动;缺点是低优先级队列的报文可能一直得不到服务。
3.3 WFQ
加权公平队列(WFQ)是一个复杂的排队过程,可以保证相同优先级业务间公平,不同优先级业务间加权。
WFQ在保证公平(带宽、延迟)的基础上体现权值,权值大小依赖于报文头中携带的优先级信息。对于IP网络,相同源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、协议号、IP优先级(或DSCP)的报文属于同一个流;而对于MPLS网络,具有相同EXP域值的报文属于同一个流。每个流都会被分配到一指定队列。
在出队的时候,WFQ按流的优先级来分配每个流应占有出口的带宽。优先级的数值越小,所分得的带宽越少;优先级的数值越大,所分得的带宽越多。这样既确保了优先级高的业务获得较大带宽,也使得级别较低的业务报文始终能获得服务。
例如,当前接口有5个流,其优先级分别为1、2、3、5、8,则带宽的总配额将是所有(流的优先级+1)的和。即:2+3+4+6+9=24。每类流所占带宽比例为:(自己的优先级数+1)/所有(流的优先级+1)的和。即每类流可得的带宽分别为:2/24、3/24、4/24、6/24和9/24。
WFQ主要有以下特征:基于报文优先级信息对报文进行流分类,不支持用户自定义的分类;WFQ是基于流的,每个流占有一个队列;对不同的队列采用 WFQ调度机制,在队列内部采用 FIFO。
4 拥塞避免
业务流经过队列调度后,为了监控流量负载,并尽力预测和避免骨干网汇集处拥塞现象的发生,应该对业务流进行拥塞控制管理。目前拥塞控制机制主要有尾丢弃法、RED和WRED等机制[5]。
4.1 传统的拥塞避免算法
传统的拥塞避免方法被称为尾丢弃法(Tail-Drop),就是当队列的长度达到某一限定值后,丢弃所有后续的报文。
尾丢弃法不考虑报文的优先级别,对所有报文按同样方法处理,直到拥塞现象结束为止。在队列拥塞期间,大量TCP报文被直接丢弃,将会造成TCP超时,从而使多个TCP连接同时进入慢启动而产生TCP全局同步。一般情况下,发向队列的报文数量很难控制,波动比较大,因而线路流量常会处于饱和或是极少流量的状态,线路带宽的利用率无法充分利用。
4.2 RED算法
为了克服尾丢弃算法不区分业务和无法充分利用带宽的缺点,可使用随机早期检测法,即RED算法(Random Early Detection)。
RED算法的目标是:通过最小化数据包丢失率和排队延迟、避免全局同步现象、避免对突发业务的偏见以及控制平均队列长度,从而避免拥塞。
RED算法有两个重要组成部分:第一是计算队列平均长度,第二就是计算队列分组的丢弃概率。
4.2.1 队列长度的计算
由于传送网络数据的突发性,如果一个队列很多时候是空的,然后迅速被充满,又很快被取空,这时就不能说网络已处于拥塞状态。因此,RED算法采用平均队长avgQ作为判别标准,这样便可以“过滤"掉短期的队长变化,尽量反映长期的拥塞变化情况。
平均队长的计算方式为avgQ=(1-Wq)*avgQ+ Wq* q,其中,Wq为权值,q为采样测量时实际队列长度。Wq的选取非常重要,它决定了对输入流量变化的反应程度。
4.2.2 队列分组的丢弃概率
计算平均队长avgQ的目的是对拥塞程度进行估计,并据此计算分组丢弃的概率。
在RED算法中,每个队列都设有低限值和高限值。分组到达时,队列计算出avgQ,若avgQ小于低限值时,将被正常传送,没有任何分组被丢弃;avgQ大于低限值而低于高限值时,计算出概率P,并以此概率丢弃分组;avgQ大于高限值时,分组将被完全丢弃。
相比传统算法,RED算法有着自己的优势:首先,它是利用概率判定机制事先丢弃部分分组,从而预防可能发生的拥塞;其次,通过平均队列长度而非即时队列长度调整分组丢弃概率,从而尽可能地吸收部分短暂的突发流量。
当然,RED算法的缺陷也很明显,它的性能对参数设置和网络的状况非常敏感,改变参数对性能影响很大。而且,仅仅计算到达分组对平均队列长度的影响,未考虑分组的离去对平均队列的影响,这样计算得到的平均队列长度是偏高的,将会导致不必要的分组丢失,造成网络的利用率偏低。
4.3 WRED算法
虽然RED算法可以较好地解决突发流量造成的带宽使用率下降以及TCP全局同步等问题,但其不能感知任何QoS信令,同等对待所有类型的报文,无法保证重要报文的优先传递,灵活性较差。 因此,需要引入了加权随机早期检测丢弃策略WRED(Weighted Random Early Detection)完成对不同级别报文的区别处理。
WRED算法与RED算法类似,为每个队列设定了低限值和高限值两个参数,通过平均队长与门限值的比较计算得出队列中分组的丢弃概率。
但是与RED算法不同的是,WRED可以感知QoS的带内信令,包括IP优先级、MPLS EXP以及802.1Q。该算法可以为不同优先级的报文设定不同的队列长度滤波系数、队列阈值、丢弃概率等参数,从而对不同优先级的报文提供不同的丢弃特性。
通过比较可以发现,WRED算法吸收了RED算法相比传统算法的优势,并且解决了其对于各种类型分组无法按优先级区别对待的缺点。因此,WRED算法是避免拥塞的理想解决方案。
5 结束语
为保证通信网络高效有序地运行,高质量的传送网必不可少。而高质量的传送网需要满足高质量的QoS,高效的带宽利用以及多业务承载运营等多项指标,其中以QoS的保证更是重中之重。
这就要求规划传送网时在不同的业务需求及资源背景下,采用合适的QoS技术、进行合理的QoS策略组合,准确的设置各性能参数,并且灵活应变,以应对各类突发情况,时刻保持传送大路畅通无阻。
参考文献
[1]中兴通讯学院.对话下一代网络[M].人民邮电出版社,2010.
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[3]敦敏.基于MPLS DiffServ的QoS实现技术[J].计算机工程与设计,2005,26(3).
[4]李晓利,郭宇春.QoS技术中令牌桶算法实现方式比较[J].中兴通讯技术,2007,13(3).
LTE时代分组传送网的演进策略 篇8
LTE时代分组传送网最具代表性的网络架构通常由接入层、核心层与汇聚层构成, 在网络规模较大的城市和地区, 汇聚层又细分为边缘汇聚层和骨干汇聚层两种, 这种网络结构较为清晰、简单, 有利于后期的网络拓展以及业务调整工作。
1.1 核心层规划策略
核心层是各类业务的主要传送平台, 在规划核心层网络时必须要严格遵循以下原则:结构严谨、安全高效、灵活可靠、维护灵活及便于管理, 从而确保网络结构能够满足在特殊情况下的大规模业务调度需求。核心层在规划初期一般为环状网络结构, 但随着企业业务的不断拓展和网络架构发展, 到后期基本过渡为网状网络结构。由于在LTE初期, 设备及技术具有一定局限性, 为了巩固网络可靠性, 可以采用在核心点设置双平面网状网的方式来提高信号传输效率。其次, 在具体的规划当中还需要考虑到带宽及技术在未来的发展需求, 尤其是对于核心层调度压力较大的地区, 应该利用光传送网来提高技术水平, 从而缓解由于业务量激增所带来的压力。现阶段, 我国正在研究当中的40G/100G技术能够为这一问题提供良好的解决方法, 因此也成为了未来解决网络带宽瓶颈的重要手段
1.2 汇聚层规划策略
在规划当中为了区别城市与乡镇的汇聚节点, 通常人们在规划当中将城市中心机房叫作骨干节点、除骨干节点之外的汇聚节点统称为边缘汇聚节点, 因此拓展到网络架构当中, 网络结构也可以依此划分为骨干汇聚层和边缘汇聚层两种。
1.2.1 骨干汇聚层
骨干汇聚层的工作主要是完成多业务颗粒的汇集、传输、调度及向核心节点传输工作, 其次, 通过对核心设备的端口密度、处理能力和种类加以拓展, 还能够利用骨干汇聚层来解决核心层到节点间所出现的光纤资源紧张问题。骨干汇聚层通常采用的网络结构为环型拓扑结构, 采用DNI方式与核心层设备连接, 在原有的MSTP网络骨干汇聚环上其节点数量一般在5个左右。而随着我国通讯技术的日益进步, 3G分组域业务、LTE业务在新规划下确保了网络结构的可拓展性, 同时在各区县设置互为备份的骨干设备, 从而使得骨干汇聚网络结构从原有的环形拓扑结构网络逐渐发展成为口字型拓扑结构网络。从整体上看, LTE时代初期, 为应对业务的进一步发展可以采用叠加环路的方式对骨干汇聚环路进行分组, 但是LTE发展到中后期阶段, 上一方式就很难解决这一问题, 从而也使得40G/100G技术成为了解决网络带宽瓶颈的主要方法。
1.2.2 边缘汇聚层
同骨干汇聚层相比, 边缘汇聚层采用的也是环形网络拓扑结构, 其主要功能在于整合接入层上传业务方面, 在边缘汇聚层的规划建设中, 必须要对带宽需求、覆盖需求、业务量未来发展需求加以考虑, 确保用户接入的便捷性。在和骨干汇聚层设备连接是应采用DNI方式进行连接, 边缘汇聚环节点数以5个左右为准。
按照地区的不同, 边缘汇聚节点同样分为城市汇聚节点、乡镇汇聚节点两种。城市边缘汇聚节点在规划时主要考虑业务调度及业务汇聚问题, 以增强大客户在接入网络时的高效、快捷性, 而乡镇汇聚节点一般则不会存在带宽容量不足的问题, 主要为客户的接挂便捷性为标准。而在边缘汇聚环容量不足的情况下, 通常可以采用大环拆分、环路升级等方式进行扩容, 从而实现良好的分组传送效果, 加上城市骨干节点与汇聚节点密度较大, 因此也便于扩容升级工作实施。
1.3 接入层规划策略
因为边缘汇聚层网络以环型拓扑结构为主、链形拓扑结构和星形拓扑结构为辅, 所以在汇聚层与接入层间则可以根据具体的网路资源状况、业务等级及实际需要来选用单节点或双节点方式进行连接。例如当汇聚层采用的为单节点上联方式, 那么在接入层也应该相应的计入不同接入环, 在条件允许的情况下还可以采用插花式结构进行组网, 从而实现业务分担的理想效果。
但需要注意的是, 不论采用何种连接方式, 带宽都是其唯一硬性指标。比如采用环状网络拓扑结构, 那么城市的接入环便会相应缩小。所以在接入层的规划当中, 应该首先在某些业务量需求较大的区域提前布点, 并介入10GE设备, 暂不考虑组环问题。而对于其他已经建立业务节点或业务量过大的区域, 可以采用边缘OTN网络进行相应部署。就目前技术水平而言, 在规划接入层工作中一般较为常见的有三种改造方式, 分别为拆环、叠环、升级。
2 设备的选型策略
近年来我国各地运营商军均对分组传送设备进行了大量维护和更新工作, 在分组传送设备的选型及配置上有了更高水平的认识, 但为了进一步确保带宽扩容和网络的安全性, 在分组传送设备的选择上还应该考虑到以下几个方面的问题。
(1) 由于分组传送设备不具有高低阶交叉能力限制, 但是由于分组传送设备的吞吐量、高速率端口、转发率等方面的影响成为了日后分组传送设备扩容升级的关键因素, 正因如此, 分组传送设备在选型时必须要充分考虑到网络的未来发展趋势、冗余能力、升级能力及综合接入能力。
(2) 为了满足LTE业务的发展需求, 核心设备必须要配置支持1588v2及以上功能的板卡。其次, 为了降低故障发生频率、降低安全隐患, 在网络侧借口的配置上还选择物理板件上的不同插槽。核心汇聚层应配置密度较高的板卡, 并通过拓展槽为来满足业务网对接后的实际需求, 在配置当中应通过拓展机架配置低速业务, 一般为155M/FE/2M, 从而是设备具有一定的空余接入能力。此外, 在核心汇聚层上应该尽量选用L3分组设备, 并支持L2至L3的收敛及桥接能力。需要注意是是, 在汇聚较差容量上要尽量满足线路较差容量及所挂环数量nx800M+。
(3) 从整体上看, 分组传送设备的选型必须要确保接入层设备具有良好的接入能力, 并在具有业务发展潜力的地区实现扩容升级。因此必须要从经济成本、设备性能、业务需求、维护状况等方面进行综合考虑, 必须确保在设备选型时符合本地区实际情况。
3 分组传送网络采用的保护策略
电信级分组网络当中对于业务中断、恢复、重启时间上同传统数据网络相比较为严格, 因此从某种程度上也对分组传送设备的保护技术提出了更高水平的要求。尤其是在分组传送设备当中, 可以加以运用的保护技术有很多, 较为常用的保护技术有环形保护、设备级保护、线性保护、双规保护技术等。但是由于原MSTP传送网、分组传送网在保护策略上存在较大差别, 因此分组传送网在选择保护方式时普遍侧重于IPFRR、TEFRR、VPNFRR等常见的数据网络保护方式。然后, 随着我国通讯技术水平的不断提升、各类保护标准发展逐步成熟, 在分组传送网的解决方式上往往会出现各类保护技术碟机和相互配合的情况, 在这一方式下, 各类别、各层次保护之间在保护时会根据实际需求配置保护时间, 从而防止由于多重保护所导致保护震荡现象的出现。
4 结语
总之, 对于3G数据的业务需求得到极大增加, 尤其是在LTE技术的应用上各大运营商加大了对回传网的需求, 同时也对LTE时代分组传送网的规划建设提出了更高要求。业务承载量大、安全性高、扩容方便、运行高效、层次清晰已经成为了我国各大运营商的共识。正因如此, 本文通过分析LTE网络要求及分组传送网未来发展所面临的问题, 并提出了LTE时代分组传送网的组网思路, 为网络架构具有LTE承载力提出一些方法与建议, 从而为实现我国通讯业、移动、数据、互联网等行业的迅速发展提供更加高效、优质、稳定快捷的传输通道。
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