移动分组网论文

移动分组网论文（精选8篇）

移动分组网论文 第1篇

LTE (Long Term Evolution, 长期演进) 是由3GPP (第三代合作伙伴计划) 定义的移动宽带网络标准的下一个演进目标:“发展一个能提供高数据速率, 低延时和面向分组业务的无线接入系统架构”, 确定了3GPP接入技术的长期演进计划。LTE采用“扁平”的无线访问网络结构, 取消RNC节点, 简化网络设计。实现了全I P路由, 网络结构趋近于I P宽带网络结构。

3GPP还开展了一项平行研究, 即系统架构演进 (SAE) , 来展示核心网络的演进内容, SAE架构的目标与LTE完全相同。SAE采用全I P承载, 控制面与用户面分离的扁平架构并支持各种网络共接入的特点, 实现核心网的融合, 使得网络结构更加简单, 降低了网络运营成本。同时支持各种接入方式之间的无缝移动性, 提供更高的用户数据速率覆盖率;此外SAE架构优化了I P传输网络。

LTE致力于无线接入网的演进 (E-UTRAN) , 系统架构演进 (SAE) 则致力于移动核心网分组域的演进 (演进型分组核心网EPC) 。LTE和SAE共同组成演进型分组系统 (EPS) 。

2 SAE系统架构

SAE系统架构 (图1所示) 采用两层扁平网络结构, 主要网元包括移动管理实体 (MME) 和服务网关 (Serving Gateway) 、演进型分组数据网关 (evolved Packet Data Gateway, ePDG) 、策略和计费规则功能 (PCRF) 、归属用户服务器 (HSS) 等。实现了移动核心网分组域的控制平面和用户平面相分离, 由MME负责控制平面的处理。3GPP原有网络 (例如2G、3G、LTE等) 和非3GPP网络 (例如Wi Fi) , 分别通过服务网关 (Serving Gateway) 、演进型分组数据网关实现接入SAE系统。

3 移动核心网分组域面向E的演进策略

3.1 移动核心网分组域网络融合思路

这里讲的网络融合是指通过设备的共用综合实现2G、3G、WLAN、LTE等接入网业务的网络方案, 也就是说相同的核心网既为3GPP网络用户服务, 又为非3GPP网络用户服务。很显然, 这种网络融合是以设备的共性为基础实现的。

通过核心网分组域设备的融合组网, 不同的接入网之间能够动态共享有限的核心网分组域设备的处理能力, 在不同接入网用户迁移过程中能降低核心网建设的成本。网元种类的减少, 运营商也有利于减少维护成本, 同时提高了网络处理能力, 提升了用户漫游和网络切换的性能。

SAE架构的提出, 为运营商核心网的演进指明了方向和目标。运营商可以根据网络现状及网络发展定位, 建设基于LTE的SAE架构的试验网, 逐步推进3G核心网分组域的扁平化, 实现SAE架构和原有2G/3G架构的融合, 形成2G/3G/LTE融合的统一核心网, 最后在SAE架构的基础上, 融合Wi Fi等其它接入技术, 全面实现核心网融合目标。

3.2 移动核心网分组域的演进阶段

根据核心网分组域网络融合思路, 运营商可以分以下几个阶段逐步实现核心网分组域面向SAE架构的演进部署, 最终实现2G、3G、WLAN、LTE等接入网的核心网全面融合。

3.2.1 4G技术3G化的引入策略

在目前阶段, 对数据业务流量较大的区域进行现有网元面向LTE/SAE的改造, 构建扁平化网络, 使得网络具备接入LTE用户的能力。网络扁平化后, 可以节省3G网络的高数据流量带来的用户面投资。引入无线LTE需要符合国家政策, 核心网可提前准备向SAE演进, 引入LTE时SGSN核心网元只需增加MME功能的License。现网准备阶段的SAE系统图见图2。

引入场景:数据业务热点地区, 如省会城市或热点城市;

引入时机:2010/2011年建设SAE试验网, 2011/2012年建设SAE商用网络;

网络改造:SGSN升级支持S 4接口, 可选支持MME功能;GGSN升级为SAE GW。

3.2.2 分组网络完全融合前SAE与现网互通方案

原2G/3G核心网分组域经过改造后, 其SGSN和GGSN分别能够具备MME和SAE GW (Serving Gateway) 的功能, 原2G/3G网络的HLR也能够实现HSS的功能, 存储LTE用户的数据。这样在LTE商用阶段, 2G、3G、LTE的基站能够直接接入现有核心网, 形成融合网络。次阶段SAE系统图如图3所示。

MME支持基于GTP v1的Gn接口, 与2G/3G的Gn Gp SGSN互通, 适合2G/3G分组网与SAE完全融合前, 现网不需要改造, 保护投资;S4 SGSN与MME融合方式部署, 避免现网多次改造, 增加投资。

3.2.3 业务连续性需要考虑网关的正确选择

如果用户从S4 SGSN/MME附着, 网络选择SAE GW提供业务, 业务能够保证连续性;如果Gn SGSN需要软件升级后, 用户从Gn SGSN附着, 网络需要根据用户属性及终端能力选择GGSN或者SAE GW。

4 移动核心网分组域网元部署策略

4.1 MME集中部署降低维护成本

控制和承载分离的网络是MME的集中部署成为可能, MME作为一个纯粹的控制面节点, 集中部署 (图4) 不会给骨干网引入过多的流量, 还得到更低的建设和维护成本, 更少的机房资源, 更少的节点数量有利于降低维护成本, 更好的网络性能。

通过POOL组网能够进一步提升MME的业务范围, 降低MME间位置更新和切换的频率, 提升网络的性能和网络扩展能力。通过部署大容量、高性能的MME, 可以提升网络的扩展能力, 实现网络的快速扩容。

4.2 业务驱动SAE网关层次化部署

分布式的网关部署将会成为未来网关的主要部署形式, 这是因为:网关随互联网IDC逐步下移, 并且本地业务的本地交换也需要网关下移, 从而提升承载网效率和用户的业务感知度。集中式的网关在未来网络部署中依然需要, LTE部署初期, 继承现有集中部署的模式, 维护现有的运维体制。SAE网关层次化部署如图7所示。

4.3 LTE引入初期采用新号段HSS独立部署

LTE引入初期只提供数据卡业务, 用户采用独立号段, 部署独立的HSS设备, 如果考虑用户在不同网间切换, 可以部署独立的HSS/HLR融合设备 (图8) 。HSS独立部署可以减少对现网HLR的影响及其周边网元的配合, 便于业务的迅速开展。

4.4 现网用户向LTE迁移阶段的HLR与HSS融合部署

现网用户向LTE迁移阶段, LTE网络规模部署用户扩展到普通移动终端。现网HLR为升级支持HSS (图9) , 实现用户不换卡不换号平滑向LTE迁移。

在网络全面融合阶段, SGSN与MME融合、GGSN与SAE GW (Serving Gateway) 融合、HLR与HSS融合, 实现统一用户面、统一控制面、统一用户数据、便于业务的统一发放与管理, 能够接入2G、3G、LTE、Wi Fi等网络。实现核心网资源的有效共享, 降低网络运营成本, 方便迁移用户到不同的网络, 提升用户体验业务的感知度。

5 中国移动2G、3G、WLAN、LTE发展定位策略

GSM、TD-SCDMA、WLAN和LTE等四种网络具备不同的无线覆盖能力和业务承载能力, 将在中国移动未来网络发展中长期共存、互为补充, 因此四网融合协调发展是目前中国移动网络发展战略的重要考虑内容。

分组传送网保护方式研究 第2篇

摘 要：在承载网大规模IP化的背景下，分组传送网PTN网络的网络规划与优化就显得非常重要。该文通过研究PTN保护倒换模式，在实验室搭建相关网络进行测试数据采集，并对数据进行分析，最终得出接入侧、汇聚侧、核心侧以及PW的建议保护方式，为TD-LTE的网络稳定性提供了有效地保障。

关键词：分组 传送网 PTN 承载网 保护

中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（c）-0096-02

随着承载网IP化的趋势，分组传送PTN网络独特的优势发展前景良好，与传统的传输设备SDH、MSTP和WDM相比，PTN设备具备明显的IP化特点。PTN设备作为取代SDH和MSTP的关键产品，可靠性是对其最主要要求。因此研究保护倒换，让电PTN以太网业务达到标准化业务、可扩展性、可靠性、服务质量、可管理性五大特征就显得尤为迫切和重要。

1 PTN现有网络保护方式

1.1 链路聚合

链路聚合（link aggregation，LAG）是一种端口级的冗余技术，它通过将多个物理端口聚合为一个逻辑端口来提供额外的冗余性或更高的带宽，这些物理端口的工作模式必须是一样的。LAG是一项点到点的技术，亦即必须在直接相邻的两个以太网设备之间启用。其所遵从的标准是 802.3ad。LAG方式不保证50ms保护倒换时间。

1.2 G.8031

G.8031是ITU定义的以太网业务级线性保护倒换协议，又叫ELPS（Ethernet Linear Protection Switching）。该协议使用CFM协议检测业务状态，并通过Y.1731的PDU来承载其协议报文，实现源宿的协商。G.8031是一项端到端的技术，亦即保护的源宿端不必是直接相邻的，工作和保护链路上都可以有其他中间设备。

1.3 G.8032

G.8032是ITU定义的以太网业务级环网保护倒换协议，又叫ERPS（Ethernet Ring Protection Switching）。与G.8031类似，该协议使用CFM协议检测业务状态，并通过Y.1731的PDU来承载其协议报文，实现源宿的协商。与G.8031不同的是，环网本身在网络架构上就提供了冗余度，G.8032所提供的保护倒换方式是首先将一段链路阻塞，这样环网从逻辑上就成为了一个线性网络，而当网络中发生故障时，再将被阻塞的链路启用，这样仍然可以保证网络之间各点的连通性，使得业务能够正常转发。

1.4 线性保护倒换

PTN网络中的线性保护倒换，又称之为G.8131，是 MPLS-TP网络中保证网络高可靠性的协议。其与G.8031非常相似，从检测机制到协议交互，都是参考了G.8031的实现。不同的是其保护的是PTN的端到端业务，一般是LSP层或PW层，其检测机制依赖的是MPLS-TP的OAM，即G.8113.1，而其自身协议报文的封装也是采用G.8113.1的PDU，封装了APS协议消息。G.8131同样支持1+1和1∶1，在1+1单向情况下，不需要协议报文的参与。

1.5 环网保护

PTN的环网保护并没有参考G.8032环网保护的实现，而是采用了Wrapping和Steering的机制。由于PTN是采用基于标签的转发方式，所以标签就代表了转发路径，不需要通过阻塞路径来防止环路。当故障发生时，原先经过该故障链路的路径就不通了，这时将业务从反方向发送出去，并且打上相应的标签，就可以保证业务不中断。

1.6 复用段保护

复用段保护MSP（Multiplex Section Protection）是SDH网络中实现电信级保护倒换的技术，其采用的也是APS协议，除了报文发送周期之外，线性MSP保护的模式和机制与 G.8031几乎完全一样。MSP采用SDH复用段的开销K1、K2字段来传递保护倒换的协议消息。在PTN网络中，由于存在与MSTP/SDH网络互通的要求，因此对于MSP保护的支持也是必须的。

2 全网拓扑结构建议

根据上述分析，该文建议：在接入点采用LAG保护用户的接入链路、在接入与汇聚之间采用ELPS或ERPS保护网络、在PTN网络内采用G.8131或MPLS-TP环网保护技术。建议的网络结构如图1所示。

参考文献

[1]杨一荔.PTN技术[M].人民邮电出版社，2014.

[2]黄一文.PTN承载网保护方案初探[J].邮电设计技术，2010（1）：53-57.

移动分组网论文 第3篇

烽火通信全业务承载网解决方案以系列化的OTN和PTN设备为承载平台, 融合了ASON智能控制平面技术, 可为运营商构建全业务接入能力、易运营、高效率的光承载网络。

为加快黄石市信息化建设, 完善信息产业链, 推进“两型社会”建设, 在2009年7月国家工信部将黄石列入全国第一个电子政务试点城市。借黄石建设电子政务网的契机, 湖北移动积极推动和应用IP化新技术的应用, 在黄石移动城域传送网的建设中采用了烽火通信OTN、PTN系统来构建大规模IP化网络, TD基站全部采用IP化Iub口, 实现了从NodeB到RNC全程IP化传送。目前, TD电子政务承载网在黄石已顺利开通, 3G业务运行稳定。该项目的开通, 不仅对加快移动网络IP化转型有着重要的指导意义, 同时也将有力支撑黄石电子政务各项业务的发展。

黄石移动全业务承载网方案

黄石作为全国惟一的电子政务试点城市、全省TD试点城市之一, 湖北移动公司全力支持黄石信息化建设和信息产业的发展, 计划用3年时间实现全市城乡TD-SCDMA网络的全覆盖。在此基础上建成“两个基础平台 (电子政务平台、TD-SCDMA网络平台) , 构建两个无线门户 (无线政务门户、无线视频门户) , 建设三大核心应用 (综合应急指挥应用、民生服务应用城市、综合管理应用) ”。届时, 黄石市电子政务建设将走在全国大中城市前列。

为支撑这一目标的实现, 作为基础网络的支撑系统, 移动承载网必须与时俱进, 全力适应移动网络IP化转型的需要。经过反复比较和全方位的仔细研究后, 湖北移动最终决定选用分组承载技术来构建黄石移动全业务承载网。

在黄石移动全业务承载网中, 骨干汇聚层由OTN设备完成调度, 工程按照业务区划分共新建了二十余个汇聚节点, 组建了高速路OTN系统环网, 每个环网在核心节点均考虑双节点落地实现负载分担, 有效提高核心层系统容量, 同时可抵抗单节点失效带来的网络风险。每个业务区的OTN系统作为此业务区内所有业务的上联汇聚节点, 业务区的OTN设备构成全网OTN汇聚层, 可快速实现大容量、大颗粒业务的灵活调度。在每个业务区内采用PTN设备作为业务区内基站业务、专线业务的接入和汇聚节点, 所有业务区的PTN汇聚节点构成分组化的汇聚层, 从而打造安全、高效、电信级的IP多业务承载平台。

网络各接入节点与基站连接全部采用FE的光口对通, 所有PTN业务在OTN汇聚节点的PTN设备与OTN对接, 在核心节点大容量PTN设备实现业务的重新整合以及与业务层面的灵活沟通, 网络模型如图1所示。

在基站IP化进程的同时, 大量由TDM方式承载的基站改为由IP方式承载, 此时采用以TDM内核的MSTP承载显得效率过低, 网络组建后, PTN先天的数据交换内核特性和技术优势注定在承载IP业务时, 比原有MSTP更加高效。

新建的PTN汇聚网络, 通过大容量的设备实现数据业务的高效、安全承载;汇聚环速率达到10GE, 汇聚节点设备提供大量GE/FE接口, 满足汇聚环内大量GE/FE业务的传输, 并保证带宽;接入环速率达到GE, 远远大于原有的155M及622M, 接入容量成倍增加。

本次新建的OTN网络, 可以用于承载现网所有的数据业务, 其大容量又很好地满足了今后的业务扩容需求, 为网络的平稳渐进发展奠定了良好的基础。OTN客户侧可灵活接入GE、2.5G等业务, 实现GE、2.5G业务在同一个波道混传, 有效提高波道利用率, 通过OTN的灵活保护机制实现业务端到端的保护能力及多重保护机制的实现。在业务规模不断扩大时, 湖北移动可以在本次建设的OTN平台上向更大容量升级, 单系统可以扩容到96波, 单波道容量可以达到40G乃至100G, 核心层网络的巨大扩容空间, 使得后期的网络调整量非常小, 仅通过增加单板就可以满足3到5年业务容量增长的需求。

烽火通信新一代承载网解决方案

业务的发展推动了技术的变革, 现今大客户业务、移动基站回传、IPTV等业务都向IP化转型, 解决IP业务的高效承载是光网络的发展方向。

烽火通信全业务承载网解决方案以系列化的OTN和PTN设备为承载平台, 融合了ASON智能控制平面技术, 可为运营商构建全业务接入能力、易运营、高效率的光承载网络。解决方案包括了FONST1600、FONST3000、FONST4000、FONST5000等OTN产品和CiTRANS 680、CiTRANS 660、CiTRANS640、CiTRANS 620等PTN产品, SmartWeaver智能控制平面及OTNPlanner网络规划工具, 全面涵盖骨干、汇聚到接入各网络层面, 烽火通信全业务承载网解决方案特点如下。

●多业务承载能力:满足运营商不同场景的接入需求, 降低运营商TCO。

●IP化特性:IP化内核特性, 提高网络带宽利用率, 层次化的QOS机制满足不同业务等级的需求。

●完善的保护机制:支持1+1/1:1LSP、Wrapping环网保护机制, 环网更符合传统传输网络运维习惯, 降低OPEX。

●可持续发展能力:可通过软件升级符合持续更新标准规范要求;面向LTE的设计, 可通过软件平滑升级实现LTE承载的需求。

●绿色环保设计:FOSNT系列OTN设备及CiTRANS600系列PTN采用节能环保设计, 设备最低功耗仅50W, CiTRANS600系列PTN设备为相同容量路由器功耗的40%～50%。

分组化城域传送网建设探讨 第4篇

随着3G网络时代的到来, 移动通信网由原来主要以2M时代低速数据通信的语音业务为主转变为主要以宽带多媒体通信为主。随着IP技术框架中汇聚网络研究发展和Vo IP技术提出, 数据网络通信已经融入传统通信的语音业务领域, 形成以语音为核心, 以视频、IM、呼叫中心等应用为增值点的IP通信市场, IP网络已经可以提供高速上网 (HSI) 、IP电话 (Vo IP) 和视频 (IPTV) 的“三重播放”业务。Internet得到了飞速发展与普及应用, 为融合的统一平台上提供多样化的信息提供可能, 这个统一平台就是IP, 其核心技术IP协议体系在数据网络架构中的地位已经得到认同。

传统电路交换技术具有内在的高质量、严格管理的优势, 但基本设计思想是以恒定对称的话路量为中心, 采用复杂的分等级的时分复用方法, 语音编码和交换速率为64 kbit/s, 为每一种业务指定固定带宽。对以突发的非对称的输入为主的业务而言, 传输和交换效率低, 节点成本和传输成本均较高。

从网络角度看, 电路交换网无论是从业务量设计、容量、组网方式, 还是从交换方式上来讲都无法适应新形式的需要, 开发下一代可持续发展的网络是电信业的需要。基本思路是具有统一的IP通信协议和巨大的传输容量, 低成本、灵活、可靠、持续支持已有和未来发展的业务。

分组化网络有传统电路交换网难以比拟的优势, 如无复杂的时分复用结构, 传送信息才占用资源, 利用率高, 信令、计费和网管简单, 建设维护运行成本低, 连接效率高, 可以同时建立大量连接, 能够提供动态带宽分配和灵活指配不同带宽颗粒需要。特别是无连接IP网对连接是透明的, 包转发只需维持很少状态信息, 网络节点负荷降低。非常适合于非对称的突发数据业务的传输。随着3G、三重播放、电信级以太网与可管理的VPN、VoIP、高速, 因特网接入等应用, 数据业务成为通信量主导。因此, 由电路交换转向分组网络, 建立无连接IP技术为基础电信网是必然趋势。

2 域域传送网面临的挑战

目前, 城域网从业务流量的增长趋势看, 业务趋于IP化和大颗粒化, 导致城域网将由主要承载现有E1/STM-1等速率TDM业务逐渐转向承载FE/GE等IP业务。原有SDH/MSTP传送网无法满足大颗粒业务的调度, 城域网技术需要由现有“以TDM电路交换为内核”向“以IP分组交换为内核”演进。

随着各运营商3G和全业务竞争, 导致城域网不仅承载2G/3G语音和数据业务, 还需承载集团客户和家庭上网等业务。城域网需要扩大规模并考虑多业务统一承载, 对于基站和高价值集团客户等高价值业务和普通集团客户和家庭宽带等低价值业务, 需要合理选择组网技术增强对于大规模数据业务的控制和管理。

由于移动TD-SCDMA空口要求精确的频率和时间同步传输, 现有TD-SCDMA基站主要采取增加GPS来获取时间同步。由于GPS的安装对周边环境的要求较高, GPS设备的稳定性对基站的正常工作也产生了重要影响, 同时新增GPS接收机也增加了建站成本。因此迫切需要城域网提供更高精度的同步信号传送能力。

带宽瓶颈是目前城域网面临的主要问题。除此之外还存在着SDH环网保护资源利用率低、网络保护机制单一、无法提供层次化服务、提供新业务的能力差、网络扩展能力差、升级能力有限、受接口速率限制、光缆多点失效时网络生存性不高等缺点。

随着通信网络进入ALL IP时代, 业务种类不断丰富, 业务流量不断增加。由此带来的带宽需求的迅猛增长为运营商带来了巨大的传送成本压力。以TDM为基础的传统传送网络传送效率较低而难以适应这一趋势, 基于IP over WDM的网络组织架构无法构筑一个面向数据业务的、可靠的、具有端到端动态业务调度功能的传送网络。传统的IP网络也无法满足IP承载网的传送需求和提供电信级业务的要求。PTN技术正是为了解决以上问题而产生的, 是下一代传输网的发展方向。

3 PTN技术介绍

3.1 技术简介

PTN (Packet Transport Network) 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。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。其主要技术标准有T-MPLS/MPLS-TP、PBT、RPR等。

T-MPLS是一种面向连接的分组交换传送技术, 解决传统SDH在以分组交换为主的网络环境中暴露出的效率低下的缺点, T-MPLS技术利用MPLS/PW伪线技术:‘任何业务over MPLS/伪线over传送’进行多业务传送, 同时对MPLS某些复杂的功能进行了简化, 去掉了MPLS数据面不必要的转发处理:比如PHP、ECMP、标签合并和精细的包丢弃处理, 相对于PW, 吸收了多业务承载、TDM业务仿真等技术, 并增加了ITU-T的OAM和保护恢复的功能, 更重要的是将T-MPLS网络分为层次清楚的三个层面:传送平面、管理平面、控制平面。其将GMPLS/ASON作为其分布控制平面, 进行标签的分发, 面向连接的LSP的建立等, 体现了分组和传送的融合。

T-MPLS是吸收了三层IP、2层PWE3和1层TDM/OTN技术的优点的通用分组交换传送技术。T-MPLS可以承载IP、以太网等业务, 其不仅可以承载在SDH/OTN物理层上, 还可以承载在以太网物理层上。T-MPLS可以用一个简单公式表述:

T-MPLS是MPLS的一个子集, 去掉了无连接基于IP的转发, 增加端到端的OAM功能。

M P L S-T P是I E T F/I T U-T组成的J W T工作组在T-MPLS的基础的制定的标准。它利用MPLS标签交换路径, 省去MPLS信令和IP复杂功能, 支持多业务承载, 且独立于客户层和控制面, 并可运行于各种物理层技术, 具有强大的传送能力 (QoS、OAM和可靠性等) 。MPLS-TP可以用以下公式表述:

MPLS-TP=MPLS-L3复杂性+OAM+保护

P B T的一个基础是I E E E 8 0 2.1 a h定义的P B B (Provider Backbone Bridge) , 即MAC-in-MAC技术, 一种基于MAC堆栈的技术, 用户MAC被封装在运营商MAC之中作为内层MAC加以隔离, 将无连接的以太网改造成面向连接的以太网, 其核心是:通过网络管理和网络控制进行配置, 使得网络以太网业务事实上具有连接性, 以便实现保护倒换、OAM、QoS、流量工程等电信传送网络的功能;使用Provider MAC加上VLAN ID进行业务的转发, 即基于DA+VLAN进行转发, 使用DA+VLAN标识端到端的转发路径。其去掉了以太网地址学习的特性, DA+VLAN通过网络管理系统集中配置。

3.2 技术特点

(1) 高质量的网络同步

PTN可以提供三种分组时钟同步方案:以太网同步时钟技术 (以太网物理层同步) 、TOP技术 (Timing Over Packet) 、和基于IEEE1588v2的clock over IP技术。其中以太网同步时钟技术、TOP技术都是频率同步技术, 而基于IEEE1588v2的clock over IP技术既可以实现频率同步又可以实现时间同步 (相位同步) 。

(2) 端到端的QoS保障

PTN具备完善的业务类型识别手段和端到端的QoS保障机制, 通过管道化的带宽管理, 使运营商可为用户提供具有不同服务质量等级的服务保证, 实现同时承载数据、语音和视频等业务的网络需求。

(3) 管道化的带宽管理

为实现端到端的QoS保障, PTN提出“管道”化的设计理念:在网络的UNI侧通过H-QoS (Hierarchical QoS, 层次化QoS) 策略实现业务管道的划分为用户提供了一个更精细、更合理地利用所租带宽的能力, 同时提供所需的服务质量保证;NNI侧业务的上行“管道”根据流量工程DS-TE (Diff Serv-Traffic Engin-eering) 实现带宽等资源的管理, 为平衡网络流量, 尽量保证业务质量, DS-TE机制中每种“管道”都支持8种业务优先级。

(4) SDH-Like的OAM

PTN的OAM仿照SDH, 通过硬件实现对OAM报文的发送和对协议状态机的处理。这样, 可以保证对于每个待检测的业务流, 每隔3.3ms插入和发送一个OAM协议报文, 以保证在10ms内完成对故障的检测 (协议规定3个OAM帧完成一次故障检测) , 从而保证50ms的业务保护倒换时间。PTN实现OAM不会因OAM业务流数量的增加而降低性能。PTN的OAM可实现端到端的管理能力, 支持类似SDH的AIS和RDI等告警回送机制, 还支持基于业务服务层面、MPLS、LSP以及PW等不同层面的OAM能力。

(5) 统一的多业务传送及管理平台

PTN利用PWE3 (Pseudo Wire Emulation Edge to Edge) 技术实现多业务 (TDM、ATM、Ethernet等) 的仿真和统一承载。

PWE3是一种端到端的二层业务承载技术, 属于点到点方式的L2VPN。在分组网络的两台PE (Provider Edge) 中, 利用LDP信令实现对PW (Pseudo Wire) 标签的自动分发, 利用RSVP-TE实现LSP标签的自动分发。通过隧道模拟CE (Customer Edge) 端的各种二层业务, 如数据报文、比特流等, 使CE端的二层数据在PTN网络中透明传递。

PTN同时提供包括SDH VC颗粒、WDM波长以及子波长、以太网报文的业务转发能力, 通过GMPLS统一的控制平面实现对不同业务转发的统一控制, 构建统一多业务传送和统一网络管理的平台, 实现运营商传送网全网的业务调度及全网的统一管理。

4 分组化城域传送网

4.1 城域网网络演进

在移动网络向ALL IP转型过程中, 对已经部署2G网络的运营商来说, 原来预留的部分光传输资源不能浪费, 而且原有的SDH传送网络也可能会逐步转移到新的承载网。对原有基于SDH的传送网的改造成为全网IP化需要解决的重要问题。对基于SDH网络进行IP化改造, 关键在于业务流量预期。初期可以在现有MSTP网络上扩容来满足增加的TDM和分组流量需求, 如增加接入环、将原有STM-1/4接入环升级至STM-4/16、原有接入环加点或裂环等方式。但这只是应一时之需, 如在条件满足的情况下, 应该引入能够平滑升级到PTN的MSTP设备建设新的传送承载网, 采取核心分组化改造配合灵活的多种接入手段, 逐步过渡到全网可向PTN演进的方式。如果TDM业务在长期内继续占主要地位并仍然增长, 可以利用将新一代设备配置为MSTP的方式满足业务需求。如图1所示。

对于移动IP化应用进程较快、移动宽带业务普及较迅速的区域, 基于IP的3G移动业务量将会很快超过基于TDM和ATM的2G和3G传统移动业务量。在这种情况下可以考虑新建PTN网络进行业务承载。原有SDH和ATM网络将逐步停止建设, 并随着设备寿命到期, 逐步将业务和客户迁移到新建网络。对于大容量数据业务区可采用CWDM直接承载方案, 降低建设低成本。对于边缘大客户、DSLAM等业务可采用PON技术进行业务的接入。

在干线和城域网核心层, 由于业务颗粒较大, 基本采用IP over WDM/OTN承载大颗粒的IP化业务。

4.2 PTN组网建设思路

针对现有的网络结构, 对于PTN的建设思路主要有以下几点:

网络结构:采用分层的网络结构, 分别为接入层、汇聚层、核心汇聚层。核心/汇聚层采用双星或“口”字型组网, 小规模地区可采用环型组网, 并采取双节点方式复合分担。如果光缆等条件受限, 建议采用环网方式;接入层以环网方式为主, 也可采用链形结构。

配置容量:接入层采用GE、汇聚层采用10GE、汇聚核心节点采用10GE。

业务承载:PTN网络以承载分组业务为主, 兼顾TDM业务为辅的移动基站业务。

同步策略:传送网时间同步功能用于实现TD基站的GPS替代。

QoS部署:采用区分服务, 对业务带宽发展进行适当预留。

网络保护:接入层采取无协议的1+1方式和基于协议的1:1/1:N方式, 可以对端到端路径或者端到端路径上的每个区段 (节点或链路) 进行保护。核心/汇聚层选择SNCP和环网Wrapping保护 (类似于SDH的复用段保护) , PTN与RNC之间采用链路聚合 (LAG) 保护。

4.3 PTN组网应用原则

首先, 分组传送网是一种适应以IP化分组业务为主的多业务传送网络, 分组化业务的比例越高, 其传输效率越高、综合成本越低。因此, PTN应该立足于面向IP业务的应用, 在TDM电路业务占主导的网络中不宜大规模采用PTN技术。

其次, 分组传送网是一种具有带宽统计复用和QoS保证的L2 (二层) 传送网络, 业务颗粒越小、越复杂, 其传输效率越高、综合成本越低。因此, PTN应该立足于面向GE以下业务的应用, 在GE及以上颗粒业务占主导的网络中不宜采用PTN技术, GE以上颗粒业务考虑采用OTN技术承载。

第三, 分组传送网是一种具有强大OAM和保护能力的电信级传送网络, 业务所需服务质量越高 (即运营商的单位比特收益率越高) , 其相对成本越低。因此, PTN应该首先立足于高价值的移动和固定业务;在对低价值的互联网业务的承载方面, 其优势在于可统一承载各种业务, 在与其他低成本组网技术成本相差不大的情况下, 也具备应用PTN的可能。

在干线和城域网核心层, 由于业务颗粒较大, 基本采用IP over WDM/OTN承载大颗粒的IP化业务。

PTN分组传送网的定位主要在今后面向IP业务的城域网汇聚层和接入层, 既可以满足2G/3G基站回传的需求, TD基站对时间同步的需求, 也可以满足固定集团和家庭业务的承载需求。

5 结论

PTN技术一方面支持带宽的统计复用, 提供了更加适合于数据业务特性的“柔性”传输管道, 能够实现对数据业务的高效传送。另一方面又能通过PWE3技术实现对TDM、ATM、以太网等业务的仿真和统一承载。因此, PTN技术能够很好地满足业务转型过程中业务承载的需求。由于城域业务从TDM业务为主逐渐发展为以数据业务为主, 城域领域将面临TDM业务和数据业务长期共存的局面。随着数据业务逐渐取代话音业务成为城域网络领域的主导业务类型, 城域网广泛使用的MSTP技术也将逐步被PTN技术所替代, 然而这种替代并不是一朝一夕的事情, 在相当长的一段时间内, PTN和MSTP将会长期共存, 互相竞争, 共同发展。

6 存在的问题

(1) 目前PTN技术存在T-MPLS/MPLS-TP、PBT PBB等技术标准。国际标准尚未统一, 导致产品成熟度不高。在保护方面部分厂家仍不支持环网保护。

(2) 基站及RNC设备IP化改造的建设速度影响了分组化传送网的建设规模。

(3) 根据中国移动PTN设备的实验室评估测试, 测试的主要结论是PTN设备的数据平面基本功能已具备, OAM、网管和保护功能还需完善。

移动分组网论文 第5篇

关键词：分组传送网,综合业务

一、引言

随着移动业务IP化进程提速、LTE日渐升温。在无线通信领域, 语音业务己远远不能满足人们的日常需求。移动数据业务的迅猛发展、新业务类型和应用不断涌现, 移动宽带的市场需求越来越重要, 这给通信运营商的无线接入网也带来了挑战。在构建业务传送网时, 除了要考虑基站回传业务之外, 还需要考虑专线业务、视频业务、公众业务以及未来越来越多的IP高价值新业务承载的需求。为更好支撑移动数据、专线和宽带业务发展, 节省建网成本和运维复杂度, 建设一张具备全业务综合承载和未来演进能力的网络已成全球运营商共识。

中国联通在2012年本地传输网的建设中, 在重点解决基础网络建设的同时引入分组技术。从业务的服务质量要求、对承载传送网络的要求、流量特点等方面综合考虑, 将本地网络中的业务划分为两大类:一类是普通互联网业务, 主要包括固定宽带业务、集团客户的互联网专线接入。业务关键特点为流量大、突发性强、控制难度大;无明确质量要求, 均为尽力而为业务, 承载网络要求高度开放性。另一类是电信级业务, 主要包括移动回传、固定语音、IPTV、集团客户专线等业务。业务关键特点为流量模型相对稳定, 便于控制;主要是运营商网内业务或集团客户业务安全可控;有严格的质量要求;承载网络的封闭性要求强。

根据本地网络业务需求分析, 中国联通本地承载与传送网络的目标架构如图1所示。

目标网采用“两张网”的网络架构即:传统的“IP城域网”承载普通互联网业务、IP互联网专线及IPTV等业务;分组承载传送网承载以基站回传业务、移动软交换、固定软交换、IMS、集团客户业务、其他网内业务等为主的电信级业务。

分组传送网络的主要目标为:1.网络层次清晰化:形成清晰的网络功能层次, 核心汇聚层采用三层 (IP/MPLS) 网络实现业务的灵活承载, 边缘接入层可采用多种技术 (IP/MPLS、MPLS-TP等) 实现经济、可靠的高带宽业务接入和传送。2.网络结构扁平化:整合各种业务统一采用IP/MPLS技术构建“分组传送网”承载电信级业务。3.可靠的网络保护和维护管理:采用可靠的网络保护手段, 满足各种业务承载的性能需求。在同一网管系统下, 实现从接入到核心层端到端的网络管理, 并提供图形化网管功能。

贵州联通根据“以业务发展为导向, 以技术演进为基础, 兼顾工程投资成本”的原则, 结合本省现网资源, 针对未来大量分组IP业务承载需求, 以移动回传业务为主, 逐步优化网络结构, 提升网络安全性, 综合考虑全业务承载。提出了乡镇-县级由分组传送网综合承载, 即乡镇宽带业务通过县乡接入分组网的主干环路, 回传至各县汇聚节点后与数据交换机对接, 通过IP承域网回传公众业务, 在县城分流由波分系统承载的传送网综合业务承载建设方案。

二、综合业务运营对传送网建设需求分析

目前各运营商都积极向综合业务运营转型, 移动互联网、宽带业务都成为其市场和业务发展的重点, 因此要实现无线回传, 促使普通互联网业务、电信级业务得到更大的发展, 对综合承载传送网提出更高的要求。

2.1无线回传业务对传送网要求

目前, 考虑到今后3G及LTE业务IP化的趋势以及高带宽需求, 同时为了提高网络的利用率, 降低单比特传送成本, 无线回传网有必要进行IP化的改造。同时为了兼顾现网大量的基于TDM接口的2G基站, 无线回传网应具备以下功能:1) 除了传统的TDM接口的2G基站, 还要考虑基于IP接口的3G及LTE基站;除了传统的语音业务, 还要考虑大流量的数据业务。因此今后的无线回传网必须具备多种业务的统一承载功能, 具备不同的接口类型。2) 无线回传业务发展趋势整体表现为:数据业务流量远大于语音业务流量, 而且带宽需求日益增大;站点部署靠近用户, 且越来越密集;业务趋于IP化, 且高可靠性;以LTE业务为代表, 站点部署以资源池加远端拉远为主要方式, 实现资源共享和多站点的协作。近年来微蜂窝、Femtocel站及室内分布的飞速发展, 已经体现出无线网络发展的基本趋势, 无线回传网需要满足无线业务的高带宽、IP化、高可靠性、站间资源共享与多站点协作等基本要求。3) 传统的3G网络依靠GPS及同步网提供时钟、时间同步, 但是GPS网络的安全性和难以满足网络深度覆盖的缺点, 已经束缚了3G网络的发展, 所以无线回传网需要提供时钟、时间同步信号的传送功能。4) 传统的2G网络选择SDH网络作为回程网是基于“电信级业务传送和管理”的需求, 既有QOs保证, 又有快速的故障检测倒换机制和完善的网管措施, 新一代的无线回传网应保持原有网络的这种能力。

2.2普通互联网业务对传送网要求

贵州联通公司为了满足普通用户互联网业务需求, 必然会考虑将固定类业务 (如语音业务和宽带业务) 在城域网上统一承载。这样的网络也区别于传统的数据城域网, 其需要具备以下功能:1) 传统互联网业务、固定语音业务及视频点播、Ifr IV等多种不同类型业务的统一承载, 要求城域网具备强大的Qos能力, 同时满足实时业务和非实时业务的统一传送。2) 固定业务主要针对单位、家庭客户, 这就要求固定网络能够覆盖家庭及办公场所。3) 传统的互联网业务对OAM及网络可靠性没有严格的要求, 采取尽力而为的服务方式, 但是随着固定IP语音业务及IPTV等电信运营级业务的发展, 用户对业务的可靠性要求越来越高, 所以IP城域网应具备相应的“电信级业务传送和管理”能力。

2.3集团客户专线业务对传送网要求

集团客户专线包括两类:第一类是集团数据专线, 基本特点为可靠性高、Qo S要求严格、一般不考虑复用性;第二类是集团互联网专线, 相比之下, 在可靠性, Qo S方面要求高于普通互联网业务, 低于集团数据专线业务, 一般带宽需求较大, 但可考虑一定的复用性。总体来说, 集团专线要求承载网安全可控, 同时有较严格的质量要求;特别是集团数据专线, 对网络的可靠性和安全性要求特别高。

三、贵州联通分组传送网建设方案及效果

3.1分组传送网组网原则

本地传送网作为各个业务网的基础, 传送平台建设方案必须在对各个业务网的业务需求和后续发展做充分的认识和调研的基础上, 结合本地传输系统现状、现有光纤网络情况、局站资源等进行设计, 同时还要遵循各项技术标准、规范、制度。因此新建网络应依据下列原则:1) 新建本地传送网要充分利用原有各类传输资源, 完善现有传输网的网络结构以降低投资规模。2) 新建传送网络应要在确保业务传输的可靠性、便于后续维护管理、缩短建设周期的基本原则下进行规划, 对部分资源可以考虑利旧, 尽量做到不重复建设。3) 新建传送网以满足本地联通市场发展为原则, 考虑各种业务的后续发展情况, 如传统语音、无线数据、光纤到户、集团客户通信业务及信令网、网管网、同步网的传输要求, 特别是应充分考虑后期无线数据业务的快速发展。4) 本地传送网络组织和构架规划要保证新建网络的分层模型合理、网络组织构架清晰, 对后续网络维护做好基础, 还考虑今后网络发展的一致性、协调性而不至于为以后的网络发展、升级留下隐患。5) 通信网建设是滚动发展的过程, 要保证方案的技术先进性、安全可靠性和经济合理性, 同时还考虑本地传输网现状, 做好本地传送网的平滑升级。

3.2贵州联通县级综合业务传送解决方案

近年来, 城市宽带接入用户数增长缓慢, 用户数接近饱和, 但是乡镇宽带接入用户数逐年递增, 乡镇业务在今后将会成为公司新的利润增长点。2012年贵州省内开展“百万宽带工程”、“30个经济强县发展”活动, 为满足全省1165个乡镇宽带接入OLT上行带宽需求, 并保障网络具备一定安全性。传送网建设提出三种方案:

方案一:在县乡建设光缆网, 利用裸纤解决OLT上行至城域网交换机, 网络建成后, 能极大提高综合业务接入能力, 业务有一定安全性。

方案二:在县乡间利用分组设备解决OLT上行带宽需求, 网络建成后, 能满足一定的综合接入需求, 光缆建设规模相对较小并且能满足业务对安全、Qo S等需求。

方案三:在县乡利用小型WDM/OTN设备解决OLT上行带宽需求, 能满足大颗粒业务回传需求, 光缆建设规模相对较小, 能满足业务对安全等需求。

比较以上方案可以看出, 方案一在当期新建光缆规模较大、投资成本较高, 综合投入产出比较低;方案二系统容量最大为10G, 可以在一定时期内满足综合业务的接入需求, 兼顾大、小颗粒业务, 如基站, 大客户业务等有一定承载, 投资较低。方案三不能直接满足小颗粒业务回传, 小颗粒业务回传需要利用MSTP/分组完成, 造价高。从综合性价比、满足近期业务需求及符合中国联通集团公司建设指导意见中分组网中远期目标构架角度考虑, 贵州联通2012年最终选用方案二。另外, 分组传送网按需部署在县乡, 为将来无线网扩容引入更高速率设备做好传输支撑。公众网业务在县城分流, 由波分系统承载。综合业务承载以尽快形成县乡有效覆盖为目标, 快速突破县乡带宽容量瓶颈, 满足乡镇综合业务快速接入需求。于2013年4月完成省内本地波分系统扩容, 以满足分组系统的核心、汇聚承载需求, 极大提高综合业务接入能力。

3.3毕节地区业务承载分析及成果

3.3.1织金县建网前评估

随机选取毕节业务区织金县宽带业务作为分析模型:织金县用户数2012年底达到1805户、2013年底达到6790户、预计2014年底达到12930户 (用户带宽10M) ;根据:

上行带宽=用户数预测/中继利用率×忙时用户集中系数×每用户平均接入带宽×用户平均带宽占用率。其中参数取定: (忙时用户集中系数=55%;中继利用率=50%;用户平均带宽占用率=18%)

经测算可预见, 2015年分组传送接入主干系统将相继出现系统容量过饱和, 且无法满足宽带业务承载需求。

3.3.2织金县建网现状

2013年织金县共搭建成3个10GE县乡分组传送接入主干环路, 新建成县乡光缆235.05公里, 主要承载2013年新建3G基站业务、乡镇宽带业务、动力环境监控业务、IP大客户专线等业务。OLT优先选择在经济条件好、用户规模大的9个乡镇进行部署, 业务在织金汇聚设备完成收敛后分流转承在汇聚层波分系统回传。具体分布如图2所示 (标为红色站点部署有OLT) 。

2013年分组传送网建成后, 对金沙县3个10GE接入主干环进行业务测算:

宽带业务测算:业务带宽= (用户数/中继利用率×忙时用户集中系数×每用户平均接入带宽×用户平均带宽占用率) 其中:忙时用户集中系数=50%, 中继利用率=60%平均宽带占用率=18% (现网每用户平均接入带宽按5M测算) 。

3G业务测算:3G基站带宽=3G基站数×12M (现网3G基站按每站12M带宽测算)

2G业务测算:2G基站带宽=2G基站数×4M (现网2G基站按照每站4M带宽测算) , 带宽需全保护。测算结果如表2所示。

经24小时网管监控, 现网业务容量估算与实际网元上下行流量监测数据基本一致。由此可得:织金县分组传送网建设可以满足基本业务增长需求。

3.3.3毕节地区分组传送网建设成果

经过2013年的分组传送网的建设, 毕节联通已建成以中心机房、毛纺厂为节点的核心层10GE环路;大方、黔西、金沙为节点的汇聚层10GE东环;纳雍、织金为节点的汇聚层10GE南环;赫章、威宁为节点的汇聚层10GE西环 (如图3所示) , 其中联通大楼 (核心/汇聚共址) 为10GE双上联单汇聚节点, 为以县行政区划为单位的业务分区收敛网络结构奠定基础。县城以下的乡镇综合业务通过县乡分组传送接入主干环路回传至各县汇聚节点, 宽带业务在分组传送网汇聚节点分流至IP城域网。

毕节业务区21个县乡分组传送接入主干环路中, 单环路承载乡镇分组节点最多达到26个, 按每个3G业务节点开通HSPA+, 提供30M带宽需求测算, 10GE环上3G基站业务带宽需求为780M, 所以考虑县乡主干10GE环路带宽分配为:分配2GE为环路冗余带宽;分配2GE为3G/2G移动基站业务和大客户专线业务预留带宽 (带宽可靠保证, 而全保护) ;剩余6GE带宽用于满足乡镇宽带上行至县城汇聚节点需求 (带宽尽力而为) 。

如果每宽带用户提速至8Mb/s (测算系数为1.2) 每个县乡主干10GE环路可满足5120户开通8Mb/s带宽的业务承载。现网县乡分组传送接入主干环路中, 以发展宽带用户最多金沙10GE分组传送接入主干环路3为例, 目前共发展1024个宽带用户。现网用户数远没有达到5120户, 所以毕节地区在网的所有分组承载的乡镇宽带用户提速至8Mb/s不需要增加投资, 现网县乡接入分组网络即可以满足以上传输需求。 (图4)

3.4分组传送网总体建设成果

贵州联通根据“以业务需求为驱动, 以满足业务需求为目的”的思路进行分组网建设, 为现阶段县乡移动网业务发展及宽带业务的前期发展提供了良好支撑。

2013年贵州省联通新增3G站点2351个, 2G站点527个。县乡分组系统100%满足乡镇站点开通需求, 并且100%满足3G站点数据域24M带宽需求, 极大提升了乡镇3G覆盖及用户感知。

2013年贵州省联通乡镇宽带新增用户数占用户增量总量的35%, 截止2013年底, 宽带用户数达到60万户, 相比2012年底同期宽带用户数34.6万户, 增长73%;市场份额占行业市场用户比例22%, 较2012年同期市场份额10%, 增长12%;宽带业务收入增速119%, 相比2012年同期业务收入增速67%, 提高52%;宽带收入2.55亿元相比2012年同期宽带收入1.47亿元提高1.08亿元;用户结构持续改善, 4M以上用户占比达到77%, 较2012年提升21%;包年以上套餐用户占比升至80.2%, 较2012年提升4%, 宽带ARPU值平均为54.2元, 比去年略有提升。具体如图5所示。

四、网络发展需关注的问题

贵州省联通经过2012年和2013年两年的分组传送网建设, 已基本建成一个完整的分组承载网络, 能满足现阶段业务发展的承载需求, 但对于满足LTE回传、互联网专线及大客户专线等业务后期发展的承载需求, 还需要继续关注如下问题。

1) 从网络架构方面来看, 网络架构需按业务发展需求进行完善。依据地理状况、行政区划、业务分布等从网络组网的合理性和管理维护的方便性出发, 汇聚区内保持网络独立性, 通过汇聚节点实现区域业务收敛, 汇聚区域划分已完成一次成型规划, 满足规划期内业务发展需求。后期将根据用户分布、业务类型、接入方式, 继续在汇聚区内划分综合业务接入区域, 通过综合业务接入点实现小范围分区收敛。2) 从网络覆盖方面来看, 县乡主干光缆容量不足、县城城区管道覆盖率低, 导致综合业务接入点设置较困难。3) 随着分组传送网建设日益加快, MSTP系统逐步轻载, 原有MSTP系统如何挖潜是即将面对的问题。4) 此建设思路仅为解决现阶段移动网业务及乡镇数据类业务前期承载需求, 分组传送网建成后, 需重点关注数据类业务的流量, 实时监控进行合理分流。

五、结束语

面向未来的综合多业务承载的网络, 目前没有一种完美的解决方案可以完全满足电信级业务承载的综合需求, 但展望未来随着城市移动网业务及宽带接入增长接近饱和, 县乡还有更大的市场潜力。快速在县乡部署分组传送网承载乡镇综合业务, 在县城分组汇聚节点分流公众宽带业务的承载方案, 更符合贵州分公司现阶段的业务发展趋势, 同时也能达到降本增效的目的。

参考文献

[1]中国联通2013年本地传送网建设指导意见

[2]中国联通城域 (本地) 多业务承载与传送研究报告

[3]陆培隽.基于IPRAN技术的综合业务接入网建设探讨[J].广西通信技术, 2012 (2)

[4]徐伟民.IPRAN网络及其试商用规划设计探讨[J].通信技术, 2012, (6)

电力分组传送网QoS保障技术 第6篇

关键词：分组传送网,QoS保障,流量控制,路由控制

0 引言

电力通信网承载了电力系统各种具体的业务, 是电力系统稳定可靠运行的基础保障设施。电力通信网承载的电力业务主要包括以下六类[1]:电力自动化类业务、安稳保护类业务、语音类业务、电视电话会议类业务、企业管理类业务、视频监控类业务。这六类业务要求传送的信息包括低速数据、实时数据、数据文件、语音、可视图文、视频流等多种通信业务, 每种业务有不同要求。在这六类业务中, 除了安稳保护类业务因电力应用特殊性, 对实时性、可靠性要求严格, 主要采用TDM方式进行传输外, 其他类的业务将来趋势都将采用IP分组化方式进行传送。

目前电力通信网主要SDH技术组网[2,3], 虽然SDH网络通过MSTP技术支持IP业务传输, 但其基于帧交换内核通过封装协议实现以太网承载, 效率不高, 网络灵活性差, 无法满足大流量、突发性为特征的分组化传送的要求。路由器、交换机传送技术虽然是针对分组传输特性设计的, 但因其缺乏有效的监管手段、无连接的业务特性、缺乏有效的保护手段, 因此, 也难以扩展到电力的多种应用中。

分组传输网 (PTN) 技术融合了传统传送网和分组网络各自的优势, 支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道, 具备快速的故障定位、故障管理和性能管理等丰富的操作管理维护 (OAM) , 支持快速的保护倒换;具有统计复用功能, 支持突发性要求的分组数据传输。在电力通信网, 逐渐尝试采用PTN技术[4,5,6,7,8]。文献4提出了PTN应用于电力通信的构想, 文献5提出了PTN在电力应用中的组网模式;文献6提出PTN在电力应用中的演进过程。

1 PTN QoS网络保障架构

PTN是以分组业务为核心的多业务交换技术, 其传输的核心是分组交换。分组数据的特性是业务数据量呈泊松分布, 数据流量具有突发特性, 采用无连接方式进行传输, 与SDH技术比较更适合于统计复用传送场合。但是这种方式容易造成网络中部分链路空闲或利用率不高, 而另一部分链路则发生拥塞, 这主要是由于数据业务流汇聚到同一链路或同一个节点的相同端口引起的, 因而导致流量在网络中分布不均衡, 数据业务流不能够正常、可靠的传输。由于电力生产控制要求, 大量的业务状态信息、控制命令, 要求具有很高的可靠性, 又要求具有严格的延时特性[9]。因此, PTN技术若要在电力系统中进行应用, 必须能够提供与SDH类似的可靠的传送机制, 即要求提供符合要求的端到端的QoS服务保障。

为此, PTN借鉴ASON技术, 建立了传送平面、管理平面、控制平面的QoS网络保障架构。 (如图1所示)

1.1 传送平面:

实现对PTN接口的业务适配、操作管理维护 (OAM) 报文的转发和处理、业务报文的分组标签转发和交换、网络保护、业务的服务质量 (QoS) 处理、同步信息的处理和传送以及NNI接口的线路适配等功能。主要包括流分类和流标记、队列和调度、流量监管、拥塞管理、拥塞避免、流量整形、连接运行等模块。

1.2 控制平面:

完成处理业务流量经过的路径。包括资源的发现、通告、预留、调度, 路由的选择、监视, 主要包括路由、信令、资源控制等模块。

1.3 管理平面:

实现通道路由、故障管理、网元级和子网级的拓扑管理及状态监视、通路路由、配置管理、性能管理和安全管理等功能。

可以将QoS网络保障构架功能模块细化到一个网络节点, 如流分类、队列等;或者细化到一个网段, 如QoS路由等。对于后者将无论这个网段是端到端、端到边、边到边还是网络到网络, 要想实现网段必须在网络节点之间有信令。

在此架构下, 业务QoS服务保障技术手段主要是源节点到目的节点间采用业务流量控制和业务路由控制, 以便有效地管理控制好网络中流量而不导致网络出现堵塞, 提高网络中的业务数据流的传输可靠性、服务质量及网络中资源的有效利用率。

2 PTN流量控制技术

PTN网络的服务质量是指针对网络中各种业务的不同需求, 为其提供不同的服务质量保证。其最主要的手段就是对进入PTN网络的流量进行控制, 功能模型如图2所示。

对网络中的各种业务提供如丢包率、延迟、抖动以及宽带等不同的服务质量保证以实现同时承载数据、语言和视频业务的综合机制是流量控制功能的目的。其功能模型主要包括流分类和流标记、流量监管、队列调度、拥塞管理、拥塞避免、流量整形、连接允许功能等, 按照部署位置, 可分为UNI (用户网络接口) 侧功能和NNI (网络结点接口) 侧功能。

2.1 流分类

流分类首先对进入PTN网络的包进行包标记。根据服务级别的不同包被标记, 这样在网络中就可以以单包的形式被接收。一般包标记位于入口, 分类依据是端口或协议, 依据协议在包头某个域设置一个值 (如IP头中的ToS域, MPL包头中的EXP域、PW、MAC、VLAN ID等及其组合) 。然后对该包进行分类, 通过解析包头多个域, 决定这个包属于哪个聚集和服务等级协定。

流分类算法核心是构建一个范围集合, 其每个域由一个规则类型映射得到, 构成了包含多个规则的数据结构。在流分类时, 其特征由多个数据项来表示。数据分类相当于对包含多项数据的数据包对规则库中的每个域进行匹配, 查找最佳匹配规则。

2.2 流量监管

通过对业务流进行速度限制来实现流量监管, 为了保护资源, 通过监督进入网络的某一个流量的规格将其限制在合理的范围之内或者对超出的流量的部分进行惩罚。流量监管可以通过丢弃报文或重新设置报文的优先级处理某个连接的超标流量。流量监管过程如图3所示。

设令牌桶的最大尺寸为MBS, SIR为令牌桶产生令牌的速率。在0时刻, 令牌桶是满的, 即令牌数目Tc (0) =MBS。在时刻t, 当一个尺寸为B字节的分组PK达到时:Tc (t) 大于等于B, 评估结果表示“符合”, 则PK分组可以继续发送, 调整Tc (t) 令牌数目, Tc (t) =Tc (t) -B;如果Tc (t) 小于B, 评估结果为“不符合”, 表示PK分组无法发送, 丢弃PK分组。

为提供服务优先级功能, 对评估结果为“符合”的分组, 可将他的标记改为其他的优先级后再进行转发。

2.3 流量整形

流量整形是主动调整流量输出速率的常用措施, 为了减少由于突发流量导致的下游网元丢包的现象, 一般都过分组缓冲超出流量的约定并适时发送缓冲的分组从而达到均匀发送报文的目的。与流量监管最大的区别就是流量整形是将流量监管中需要丢弃的报文放入到他们的缓冲区或队列中。 (如图4所示)

2.4 拥塞管理

一般采用队列技术进行拥塞管理, 其主要用来监控网络负载, 预见并避免拥塞的发生。使用一个队列算法对流量进行分类, 之后采用某种优先级别算法将这些流量发送出去。每种队列算法都严重的影响宽带资源的分配、延迟、抖动等, 主要用来解决特定的网络流量问题。

2.5 拥塞避免

当链路宽带和缓冲空间不足时即网络符合超过网络的承载能力时就会发生拥塞。导致流量或非常严重的拥塞主要由于丢包引入重发导致的, 而导致丢包的原因则是路由器或减缓及的一直处于满队队列。避免拥塞主要是通过丢包技术来实现的。

一个典型的拥塞避免机制是, 当要发生拥塞时减少进入网络的流量, 除非有一个明确的指示, 否则丢包或者生存期满都被认为是网络拥塞的标志。这就使允许更高优先级的流量继续得到正常的服务。当拥塞减弱时, 发送者就可以适量增大发送流量了。

可以通过检测线路输出端口队列的平均长度来检测是否发生拥塞, 如果发生拥塞, 为了避免全局同步以及缓解网络拥塞, 应当就近丢弃数据包以方便通知源端减小拥塞窗口来降低发送数据的速率。丢弃数据包的方式可采用丢弃新到达的包的“尾丢弃”法、丢弃队列头的包而保留新到达的包的“头丢弃”法, 这种方式不区分报文丢弃级别, 以固定方式丢弃报文。在电力应用中, 为保证不同业务的QoS, 可以通过感知报文的丢弃优先级, 基于不同的丢弃优先级给报文设定丢弃高、低门限和丢弃概率, 从而对不同丢弃优先级的报文提供不同的丢弃特性。

2.6 队列调度

队列调度目的是对不同优先级的报文进行分级处理, 优先级高的会得到优先发送, 以提供不同业务的QoS保证。队列调度一般方法包括先进先出 (FIFO) 队列、严格优先级SP (Strict-Priority) 队列、加权轮询WRR (Weighted Round Robin) 队列和加权公平队列 (Weighted Fair Queuing) 。

FIFO队列调度对所有业务统一对待, 没有区分服务, 是一种默认服务, QoS服务质量低。

SP优先队列将出口按服务等级分类。在队列调度时, 严格按照优先级从高到低的次序优先发送较高优先级队列中的分组, 只有当较高优先级队列为空时, 再发送较低优先级队列中的分组。

WRR队列包含多个队列, 用户可以定制各个队列的权重、百分比或字节计数, WRR按用户设定的参数进行加权轮询调度。同时, 可融合SP算法, 可对WRR优先级队列组设置优先级, 进行队列调度时, 首先在优先级队列组1中进行轮询调度;优先级队列组1中没有报文发送时, 设备才在优先级队列组2中进行轮询调度。这样, 再考虑发送权重时依然保证了优先等级。

WFQ在每个队列获得公平的调度机会, 即轮询调度的基础上, 在计算报文调度次序时增加了优先权方面的考虑。从统计上, WFQ使高优先权的报文获得优先调度的机会多于低优先权的报文。WFQ能够按流的“会话”信息 (协议类型、源和目的TCP或UDP端口号、源和目的IP地址、ToS域中的优先级位等) 自动进行流分类, 并且尽可能多地提供队列, 以将每个流均匀地放入不同队列中, 从而在总体上均衡各个流的延迟。在出队的时候, WFQ可以按照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, 所得的带宽越少。优先级的数值越大, 所得的带宽越多。

3 PTN路由控制技术

不同服务质量要求的分组数据在经过PTN流程控制处理后, 基本保证了高优先服务等级的数据优先传送, 但从端到端的角度, 要解决分组传送固有的突发流量、动态路由、变化的时延与抖动等影响, PTN引入了面向连接的路由控制T-MPLS技术, 增强了分组业务的业务可扩展性、端到端的QoS、高效的业务调度机制。

T-MPLS数据转发面是MPLS的一个子集, 其数据是基于T-MPLS标签进行转发的。标签转发网络由入口处的标签边缘路由器LER (Label Edge Router) 和网络内部的标签交换路由器LSR (Label Switch Router) 构成。当数据流进入标签交换网络时, 入口标签交换边缘路由器LER (Label Edge Router) 首先将数据流映射到某个转发等价类FEC (Forward Equal Class) , 即网络中沿相同路径进行转发的一类分组的集合, 并为每个分组加上固定长度的短标签。之后数据转发就是沿着由一系列LSR构成的标签交换路径LSP进行传送, LSR根据分组所携带的标签进行交换式转发。PTN路由控制技术就是依据网络状态维护LSP, 并进行数据转发, 其实现框架如图5所示, 分成信息发布、路径选择、LSP建立、数据转发四个阶段。

3.1 信息发布

信息发布功能通过对现有的IGP进行扩展, 来发布网络拓扑、最大链路带宽、最大可预留带宽、当前预留带宽、当前链路流量等链路状态信息。在每个路由器上维护网络的链路属性和拓扑属性, 并泛洪形成流量状态数据库 (TEDB) , 利用TEDB, 通过路由算法计算出以自己为根节点的、满足各种约束的到目的网络的路径。

3.2 路径选择

根据TEDB, 计算符合带宽、颜色、抢占/保持优先级、显示路径等约束条件的路径。在计算路径时, 不仅考虑最短路径, 同时将特定的约束也考虑进去。路径计算的具体过程为:

(1) 通过对比TEDB中的每一个链路裁剪不满足宽带和颜色等要求的链路。

(2) 剪切以后的拓扑为了得到一条满足LSP约束条件的最短路径一般采用最短路径算法即SPF算法。

(3) 当存在多条路径时应当选择跳数最少的路径。

(4) 如果仍有多条路径, 根据配置的负载分担策略进行选择。

3.3 LSP建立

通过信令协议将选择好的路径明确的传到下游节点, 沿着路径中的LSR建立TE隧道, 然后将需要进入这个隧道的IP包在隧道入节点打上相应的T-MPLS标签, 一直沿着隧道进行转发, 一直到大隧道的出口。具体过程为:

(1) 根据TE隧道配置的约束在TE头节点上制定路径、宽带约束、链路着色等条件LSP隧道所要经过的路径Path。

(2) TE头节点产生携带相应带宽预留信息和路径信息的Path消息, 依计算的路径向TE尾节点发送。Path消息经过的LSR, 都依据Path消息生成路径状态。

(3) TE尾节点收到Path消息后, 产生携带预留信息和标签的Rsev消息, 沿Path消息发送的相反路径逐跳返回TE头节点。同时, 在沿途的LSR上预留资源, 并生成预留状态, 生成标签交换路径。

(4) TE头收到Resv消息时, LSP建立成功。沿途的LSR为该LSP分配一定的资源, 可以使在此LSP上传送的业务得到保证。

3.4 数据转发

LSP建立后, 流量就会在LSP的入口节点根据分配好的标签通过这条LSP进行转发。对应到相同标签的报文集合为一个FEC。属于相同FEC的报文在MPLS网络中将获得完全相同的处理, 即通过同一隧道转发。数字转发策略有静态路由指定、策略路由指定和自动路由发布三种方式。

静态路由指定, 是在TE头节点定义一条到达目的网络地址的静态路由, 然后把流量引入到TE隧道上进行转发。策略路由指定是指在TE头节点通过ACL (Access Control List) 匹配需要从TE隧道转发的流量, 并定义策略路由;如果匹配该流量, 则将下一跳的接口指向TE隧道的入接口, 并应用策略路由, 实现通过TE隧道转发。自动路由发布是指将TE隧道的接口发布到IGP路由中, 参与路由的计算, 在路由表中体现为通过隧道路由到达隧道末端。这样, 到达隧道末端的流量都会通过TE隧道转发。

4 结束语

PTN通过流量控制和路由控制技术, 继承了SDH传输高可用性、可靠性、高效的业务调度机制, 可在电力通信网中实现了区分服务, 明显的改善了数据流的特性, 提高了缓存使用率, 降低了延迟, 保证了业务带宽和性能等QoS指标。但要在安稳保护类业务中推广应用, 还需要提高PTN网络的快速保护倒换能力, 满足电力保护业务单向通道时延小于12ms、双向时延差一致、保护倒换时间小于50ms能要求。

参考文献

[1]赵子岩, 刘建明.基于业务风险均衡度的电力通信网可靠性评估算法[J].电网技术, 2011, 35 (10) :209-213.

[2]曹惠彬.国家电网公司“十二五"通信网规划综述[J].电力系统通信, 2011, 32 (223) :1-6.

[3]吴小辰.南方电网“十二五”电力通信发展规划综述[J].电力系统通信, 2011, 32 (223) :7-9.

[4]贾小铁, 雷学义等.PTN为智能电网提供理想的信息通信平台[J].电力系统通信, 2010, 31 (213) :20-23.

[5]于晓东, 刘卫华.下一代光传送技术在电力通信网中的应用[J].电力系统通信, 2010, 31 (216) :21-24.

[6]彭波涛.PTN技术在电力通信网中的应用探讨[J].电力技术, 2010, 19 (9) :20-21.

[7]陈志佳, 吴斌.PTN技术在上海电力城域网中的应用前景[J].华东电力, 201l, 39 (3) :501—504.

[8]郑文斌.PTN技术在电力传输网中的应用研究[J].电信网技术, 2010, 4:47-50.

基于IP的分组传送网发展设计 第7篇

一、IP化对传送网的影响

近几年,我国相关科技人员经过不懈的努力最终所打破了LTE的格局,走向4G时代,大量的通信业务都是通过宽带数据来进行传送,如视频通讯、手机电视等。当代无线数据通讯更加适应时代的发展,能够非常快速的适应数据分组,且能够更加节约成本的往IP RAN方向发展,最终整体呈现出一种IP化分组传送网的变化趋势。随着越来越多的数据分组业务涌现,无线通讯系统的IP化发展已经占据了无可取代的地位,然而当前所存在的能够小规模数据输送TDM业务所覆盖的城域网将迎来更大的挑战,这种数据传送规模不论是在接收业务上还是流量带宽上都已经以时代脱轨不在适用。当前,因许多业务都呈现出IP化的发展趋势,从而造成业务模式彻底的发生改变。然而,必须是的传送网与其相结合,才能够完成根本蜕变。当前业务仍是以LTE的电路为主要传输途径的3G网络,而这也在一定在一定程度上造成了数据业务所占比例减小,通讯企业越来越重视IP化分组的传送网方向发展。然而这一转变势必会联通传送网的构造与其相关功能随之改变。输送网中所包含的SDH技术所设计原因就是为了能够具有高效松松TDM数据业务,而对于传送耗时、IP化的流量突变、传送慢等许多不足,当前如何能够解决传送网对IP分组业务的更变是当前所存在的主要问题。业务需求对网络带宽越来越高,接受速度逐渐提高,必须提高相关传输速度。当前,GSM的BTS基站入口大多是2.0Mbit/s的E1接口,BSC为E1或170Mbit/s的STM-1入口;当代3G的Node B基站所能够达到的最高速度可达100Mbit/s的FE接口或STM-1接口,EZNC通常会出现GE甚至l OGE接口。当前3G网络的基站甚至可达2000Mbit/s的GE接口。而且随着4G技术的进一步提升,接入速度的提高会同时让网带宽得以提升。带宽压力会造成必须加强本身的输送能力从而达到节约成本的目的。

二、分组传送网的发展设计

相较于MPLS-TP或PBT技术的PTN,前者所使用的基站更具分组化业务,另外其所固定业务的所具成本有其使用价值比例更高,应当作为往后重点所使用方法。PTN所具备的特点主要以下几点:首先,其所具有的基站所能够接受的业务更多、种类更为繁多。而在对于需要较高的传输数据能力时,PTN能够使用光纤的收敛来完成数据的接收。其次,PTN所使用基站所构造的网络数据接受能力更为稳定,具有较强的规划性,能够更为方便额通过PTN等其他相关输送技术所承载。以上两大PTN的特点均是当前通讯企业最需要的地方。最后PTN自身能够较的适用于分组化业务和具有较高的承载能力。除此之外,在针对于成本较低的数据业务时,采用PTN相关技术也能够起到较好的效果。而能够起到透传作用的MSTP也可以很好的最为以太网分组业务的传送工具,以符合入口IP化的需要。以往的MSTP与VC两种双层交换,因较难实现与成本过高而被掘弃。所以,挡在在传送网的IP化转变过程中,应先通过使用具有较好透传功能的Ms TP相关技术,从而达到过度作用,当前MSTP能够较好的满足与其建设需要。在IP RAN的相关技术快速发展过程中,将来会逐渐向PBT技术的PTN为发展核心,从而达到传送网的IP化。往后MSTP往PTN的进行转变的方法有两种,应结合实际需要与地域地区等其他因素而采用合适的方法。第一种方法是由上到下依次的加入PTN,在PTN的聚集地区依次接入MSTP,而后在逐渐用PTN取代MSTP。这种方法比较适合用于以TDM E1业务为主的地域,通过这种方法能够保障MSTP设备安全,还能够实现网络的IP化的逐步转变。第二种法师是按照不同的基站种类选择适用的相关技术。在新建的IP化基站采用PTN技术实现接入和汇聚;现有基站则仍由MSTP提供接入和汇聚,并逐渐在汇聚层引入PTN,最终在接入层引入PTN.实现全网平滑演进。

结语:随着越来越多的数据业务的出现网络IP化的发展成了普遍现象。传送网在一定范围内与业务模式与其相关功能失去关联,输送网将从以TDM电路交换为内核向以分组交换为内核的分组传送网演进。文章主要对IP化对传送网的影响与分组传送网的发展设计作出研究,以供参考。

参考文献

[1]李允博.光传送网(OTN)技术发展和网络应用[J].中国电信建设,2012,12(24):54-56

[2]刘洁,电信级以太网技术PBT和T-MPLS的分析和比较[J],电信科学,2011,12(23):24-29

中国联通本地分组传送网建设的探讨 第8篇

1中国联通本地分组传送网建设的相关内容

传送网作为一种载体网, 是一种综合性的传输网络, 它支持多种业务的传送, 因此, 业务的流量流向和总体流量是选择传送平台结构的决定因素。为了满足网络发展的拓展和各种新兴业务的需求, 必然要组建一个经济、灵活、高效、可靠的传送网。目前, 联通本地分组传送网建设所采用的行之有效的方案是分层次的网络建设, 依据技术的成熟度和各层面之间的差异, 采用不同的防护措施, 引进不同功能的设施, 可以把投资者的资金进行最大限度的利用和发挥。除此之外, 分层次的网络构架不仅能加强输送网的建设, 而且可以提供及时的传送渠道。

依据联通公司各种业务之间的不同, 可以将本地分组传送网建设分为以下四种结构:

(1) 用户引入结构。这个层次结构主要为了满足用户业务的传送引入需要。

(2) 接入结构。本层次结构是用来解决数据业务节点、各个移动基站的传送接入要求。

(3) 汇聚结构。它主要是由汇聚节点和核心节点之间的传送网络构成, 担负着汇聚部分全部节点的电路汇聚和传送的重担, 将其他汇聚区域的电路汇集起来, 组成电路群然后输送到核心结构。

(4) 核心结构。这个结构主要由各个核心节点间的传送网络构成, 它不仅能解决核心节点间的需求, 而且还能完成整个网络传送节点的电路转接和调度任务。

2中国联通本地分组传送网的建设方式

(1) 引入结构的建设。主要包含四个方面的内容:一是传送宽带需求的建设。引入结构不限制宽带用户的大小, 它可以是居民用户、较小的宽带用和集团用户。根据用户的要求不同, 可以选择不同种类型的宽带。二是引入传送方式的选取。选择时应以用户的要求和区域的实际情况为标准, 避免造成资源的浪费。三是引入结构的光缆。光缆大多以链型和星型为主, 结合接入结构的光缆线的路由, 依据用户需求, 合理、灵活地放置引入结构的光缆。四是引入结构的网络结构。用户的引入结构能够有效的适应用接入网的熟练性和用户的不固定性, 根据宽带和用户数量, 和接入结构进行平行组网或者以接入结构节点作为汇聚节点。网络构架可采用链型、环型和星型。由于用户的随机性和突发性, 接入方式主要采用星型。