PTN分组传输网组网应用.docx

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PTN分组传输网组网应用

青海民族大学

毕业论文（设计）

论文题目：

PTN（分组传输网）组网应用

学生姓名：

学号：

指导教师：

职称：

院系：

物理与电子信息工程学院

专业班级：

通信工程

（1）班

二○一二年三月三十日

独创性声明

本人声明所呈交的毕业论文是本人在导师指导下进行的理论学习、实习实践以及研究所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得青海民族大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一起探讨、工作的同学对本论文所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

毕业论文作者签名：

签字日期：

年月日

毕业论文版权使用授权书

本毕业论文作者完全了解青海民族大学有关保留、使用毕业论文的规定。

特授权青海民族大学可以将毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。

论文作者签名：

签字日期：

年月日

指导教师签名：

签字日期：

年月日

摘要

随着新型业务的大量涌现和网络规模的飞速膨胀,通信行业的融合趋势表现的益加突出。

移动网络架构从2G到3G后续向4G演进，移动网络在向IP化，宽带化发展的过程中对传输网提出了更高的要求。

SDH/MSTP虽然具备高可靠性，高稳定性，易于管理等特点，但3G和全业务运营的来临，使得SDH/MSTP存在承载IP分组业务时效率较低、配置复杂，并且灵活性和扩展性差的弊端难以满足现实需求。

而传输网需要灵活，高效和低成本的分组传送平台来实现全业务统一承载和网络融合，所以分组传输网（PTN）技术应用而生。

PTN分组传送网络（PacketTransportNetwork,PTN）不但保持了传统SDH（SynchronousDigitalHierarch,同步数字体系）传送网的优点,还增加了适应数据业务的特性,如分组交换、统计复用、采用面向连接的标签交换等。

这些特征使得PTN具有很强的传送能力,能够很好地适用于不同业务的需求,从而成为了全球炙手可热的话题。

目前PTN处于标准化状态，各厂家已推出相应PTN设备，各大运营商也开始产品测试，甚至开始建立PTN网络。

为此，我们紧跟时代潮流，本论文系统全面介绍PTN关键技术，应用场景，网络定位和部署策略等。

最后，论文根据西宁市联通网络现状以及移动，宽带，大客户三大业务网络的承载需求，分析西宁联通城域网目前面临的压力，进而论述PTN技术在西宁市本地传输网建设的必要性和构建西宁市联通城域网组网方案。

关键词：

分组传送网,城域传送网,PTNT-MPLS，IP，SDH

Abstract

Abstract:

Withalargenumberofnewbusinessemergingandtherapidexpansionofthescaleofthenetwork,thefusionofthecommunicationindustrytrendofperformance:

addoutstanding.Mobilenetworkarchitecturefrom2Gto3Gfollow-uptotheevolutionof4G,mobilenetworkintotheIP,broadbandintheprocessofdevelopment,thetransmissiontoputforwardhigherrequest.SDH/MSTPthoughahighreliability,highstability,easytomanagementfeatures,but3Gandallthebusinessoperationtocome,makeSDH/MSTPbearingIPpacketwhenexistingbusinesslowefficiency,complexconfiguration,andflexibilityandexpansibilitydifferenceisdifficulttomeetthedisadvantagesofthepracticalneeds.Transmissionandneedtobeflexible,efficientandlowcostthegroupingofplatformtorealizethetransferbusinessunifiedcarryingandnetworkintegration,sopackettransmissionnetwork（PTN）technologyapplicationandlife.

PTNPackettransmissionNetwork（PacketTransportNetwork,PTN）notonlykeepthetraditionalSDH（SynchronousDigitalHierarch,SynchronousDigitalsystem）transmissionNetworkadvantages,butalsoincreasedthedatatothenatureofthebusiness,suchasPacketswitching,multiplexing,usingconnection-orientedlabelswitching,etc.ThesecharacteristicsmakePTNhastheverystrongtransmitability,canisapplicabletodifferentbusinessneeds,tobecometheglobalhottopic.

AtpresentinthestatePTNstandardization,eachmanufacturerhaslaunchedthecorrespondingPTNequipment,eachbigoperatorsalsobegantoproducttesting,andevenbegantoestablishPTNnetwork.Forthis,wefollowthetrendofTheTimes,thispaperintroducedcomprehensivelyPTNkeytechnologysystem,applicationscenarios,networkpositioninganddeploymentstrategy,andsoon.Finally,basedonthecurrentsituationofxiningcityunicomnetworkandmobile,broadband,bigcustomersthreebusinessnetworkloaddemand,analysisofxiningunicomintracitynetworksarecurrentlyfacingpressure,andthendiscussesPTNtechnologyinxininglocaltransmissionnetworkconstructionnecessityandtheconstructionofxiningunicomintracitynetworksnetworkscheme.

Keywords:

PackettransmissionnetworkmetropolitanareatransportnetsPTNT-MPLSIPSDH

目录

绪论……………………………………………………………………1

1分组传送网（PTN）概述…………………………………………3

1.1PTN技术简介……………………………………………………3

1.2PTN技术的原理…………………………………………………3

1.3PTN技术特点与形态……………………………………………3

1.4PTN与SDH区别…………………………………………………4

1.5PTN的体系构架和网络功能平面………………………………4

1.6PTN关键技术……………………………………………………5

1.6.1OAM技术………………………………………………………5

1.6.2PTN网络的生存性技术………………………………………6

1.6.3PTN网络的全业务提供技术…………………………………6

2PTN网络层次定位与网络应用场景分析…………………………7

2.1PTN网络层次定位………………………………………………7

2.2基于对城域网网络应用场景分析………………………………7

2.3PTN网络的组建及组网模式……………………………………11

2.3.1PTN的组网模式………………………………………………11

2.3.2PTN的组网结构………………………………………………11

2.3.3PTN组网方案…………………………………………………12

2.4PTN发展现状……………………………………………………14

3西宁联通3G城域网PTN组网应用………………………………15

3.1西宁联通3G城域网PTN网建背景……………………………15

3.1.13G城域网对分组业务的需求………………………………15

3.1.2西宁联通3G城域网现状及架构……………………………16

3.2西宁联通城域网PTN网络架构…………………………………16

3.3西宁联通城域PTN建设策略与方案……………………………17

3.3.1建设策略………………………………………………………17

3.3.2网络定位………………………………………………………18

3.3.3西宁市城域网拓扑图设计……………………………………18

3.3.4建设方案………………………………………………………19

3.3.5网络管理方案…………………………………………………21

3.3.6新建PTN传输网建设规模……………………………………22

4结论…………………………………………………………………23

参考文献………………………………………………………………24

附录……………………………………………………………………25

致谢……………………………………………………………………26

绪论

PTN技术产生背景

经过多年的建设和优化，以SDH/MSTP技术为基础的中国移动城域传送网已经较好地满足了基于TDM的语音业务和少量数据业务的传送需求，但3G和全业务运营的来临，使基于IP的数据业务成为城域网传送的主体。

数据网络通信已经融入到传统的语音业务领域，从而形成语音为核心，以视频，IM，呼叫中心等其他业务为增值点的IP通信市场，IP网络已经能提供高速上网（HSI）,IP电话和视频（IPTV）的三重播放业务。

IP则为在统一平台上提供多样化的信息提供了可能而作为核心技术的IP协议体系在数字架构中得到广泛的认同。

IP正在以实用化得方式强化在网络技术中的地位，逐步应用于各个领域。

（1）在移动业务方面，同传统语音业务相比，数据业务的表现形式随着移动终端的能力增强和网络功能的日益完善，而变得越来越丰富。

如多媒体信息，3G业务，定位服务，WAP，移动业务呈现出向IP数据和流媒体发展趋势。

（2）在数据业务领域，IP已占主体。

数据承载网已IP化。

（3）Interent的迅猛发展加快了电信业务IP化的发展趋势。

因此，目前在电信网的各项业务中，业务IP化已是无争的事实，也是电信发展的必然趋势。

传送网面临的挑战

随着3G业务的部署，IP业务将迅速发展，TDM比重将越来越小，电信业务IP化，从而引发传输网面临新的挑战。

（1）承载业务IP化，导致传送网结构，功能发生变化。

面向TDM业务设计的SDH传输网技术已难以满足数据IP业务的传送需求主要的问题在于:

基于固定的VC容器作为传送单位，粒度大，种类少，适配分组业务的效率低，难以动态共享；基于电路连接传送业务，配置复杂，实现数据业务所要求的全互联成本昂贵难以维护；业务种类简单，难以满足新型动态数据业务的要求。

作为SDH设备的改进，基于SDH的多业务传送平台技术（MSTP）在一定程度上提供分组业务的传送的功能，但MSTP设备改善的只是接口适应性，并不具备对多业务的内核适应性。

传统的SDH/MSTP网络对于基于分组化的业务，存在业务指派处理负杂，带宽效率低，成本高，网络扩展性差等缺点。

（2）IP业务向大颗粒化方向发展。

随着40G路由器的出现，传送网所承载的颗粒越来越大，并将稀释SDH层的汇聚功能。

随着业务的发展，155Mbit/s业务将逐渐减少，2.5Gbit/s.10Gbit/s.GE.10GE等业务所占的比重会越来越大，今后甚至会出现40Gbit/s.40GE等业务。

（3）QOS（服务质量）越来越高。

随着数据承载网的业务类型增多个业务量的发展，对业务的高质量，高可靠性和安全性的要求也与日俱增，这就要求传送网能够根据业务类型的不同提供差异化的安全保障措施，选择适合的传输方式。

（4）网络规模扩大，必然导致OAM更加负杂。

网络规模扩大，传送网将变得越来越复杂，维护成本也将上升。

如何快速开通业务，有效利用光纤的带宽，简化网络配置和管理等也是运营商关心的问题。

业务的IP化石网络发展的一个必然趋势，PTN技术在网络扩展性，业务保护，QOS保障，TDM支持和业务管理方面显示了传统IP所不具有的优势，更好的满足业务传送需求，可以说，PTN技术的出现时光传送网技术发展在通信业务提供商现实网络和业务环境下得必然结果。

PTN的研究及应用意义

PTN（分组传送网，PacketTransportNetwork）是新型城域宽带传送网，是适合传送电信业务，电视和数据业务的统一的传送平台是符合NGN要求的传输基础。

在网络向泉IP化演进的大背景下，传输网为了实现上层业务的高效承载，从MSTP演进到PTN是大势所趋。

从技术方面，PTN设备针对分组业务流的突发性，能够采用统计复用的方法进行传输，将宽带进行合理的分配，即满足高优先级业务的性能要求，又充分共享未用宽带，解决了TDM交换时带宽无法共享，无法有效支持突发业务的根本缺陷。

从网络应用方面，PTN网络提供了一个性能良好，兼容以太、ATM、SDH,PPP/HDLC、帧中继各种技术的统一传送平台，消除了网络建设类型的多样性，代之以接口类型的多样性。

原有的网络设备，如ATM机，以太交换机，PDH光端机，可以通过PTN网络互连在一起，也可以被PTN的ATM接口，以太接口，PDH接口直接替换；PTN技术完美的结合了数据技术与传输技术，来自数据方面的大容量分组交换、标签交换技术，QoS技术，来自传送的OAM管理，50ms保护和同步，可以使运营商的基础网络设施获得最大技术优势，增强未来快速部署应用的灵活性和降低成本，同时可以最大程度利用现有网络，保护运营商的已有资产。

由此，本论文结合中国联通在西宁的网络规划，建设的实际应用，介绍PTN传送网技术引入的必要性以及传输承载网的网络架构，各个层面的网络建设。

1分组传送网（PTN）概述

1.1PTN技术简介

PTN（packettransportnetwork,分组传输网）是一种面向分组业务的传送网络和技术，它定位于城域网汇聚接入层，以分组交换为核心并提供多业务支持，既具备数据通信网组网灵活和统计复用传送的特性，又继承了传统光传送网面向连接、快速保护、OAM能力强等优点。

PTN通过融合IP,MPLS和光传输技术的优势来达到网络扁平化的目的，以分组业务为核心，提供多种业务，同时具备高可靠性，高效的带宽管理和流量管理，以及较高的可扩展性和安全性等。

1.2PTN技术的基本原理

TDM业务的相对萎缩及“全IP环境”的逐渐成熟，要求设备从多业务接口适应性向多业务内核适应性转变，业务的IP化对传送网本身提出了分组化要求。

但同时又必须保证传统业务的正常运行，从而要求分组技术和传输技术的相互融合，它是IP/MPLS,以太网和传送网3种技术相结合的产物。

1.3PTN技术特点与形态

基于分组的交换核心是PTN技术最本质的特点。

其核心技术特征为：

（1）PTN顺应了网络的IP化，智能化，宽带化，扁平化的发展趋势；以分组业务为核心，增加独立的控制面，以提高传送效率的方式拓展有效带宽，支持统一的多业务提供。

（2）PTN保持了数据的特性：

分组交换，统计复用，采用面向连接的标签交换，灵活动态的控制面等。

（3）PTN继承了SDH传送网的传统优势：

良好的同步性能，完善的保护倒换和恢复，强大的网管。

1.4PTN与SDH区别

SDH（SynchronousDigitalHierarchy，同步数字体系），根据ITU-T的建议定义，是不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。

SDH是时分复用技术，是从话音业务的需求出发，PDH技术发展而来的。

PTN是分组交换技术，是数据业务的需求出发，以太网技术发展来的。

PTN通过硬件收发管理报文来实现对信道的监控和管理，而SDH通过开销字节实现系统的OAM。

PTN与SDH基于不同的协议，所以两个体系不能混合组网，即网络之间不能实现对方的监控、管理及保护倒换，但标准接口的业务可以互通。

分组传送网是一个总的概念，T-MPLS/MPLS-TP是它的2个主要的技术分支，他们都属于面向连接的技术，都提供类似SDH的性能和可靠性区别主要体现在数据转发，保护，OAM的实现方式不同。

1.5PTN的体系构架和网络功能平面

a.T-MPLS/MPLS-IP作为面向连接的传送网技术，可分为：

煤质层，断层，通路层和通道层。

如图1.1：

图1.1T-MPLS网络的垂直分层结构

b．T-MPLS可分为层次清楚地三个平面：

传送平面，控制平面和管理平面，功能如图1.2所示：

图1.2T-MPLS网络的三个平面功能示意图

1.6PTN关键技术

1.6.1OAM技术

T-MPLS的OAM主要用于差错管理，性能监控和保护倒换，主要有三种方式：

（1）主动OAM，周期性的报告链路状态，性能，差错等；

（2）按需OAM，按需的报告链路状态，性能，差错等；

（3）保护倒换OAM，主要是ASP协议。

T-MPLS的OAM机制，可以实现类似SDH丰富的开销能力，实现分层的网络故障自动检测，保护到换，性能监控，故障定位，信号的完整性等功能。

并支持业务的端到端管理和级联监控，以及支持连续和按需的OAM。

如图1.3所示：

图1.3PTN网络分层OAM功能示意图

1.6.2PTN网络的生存性技术

PTN网络的生存性技术T-MPLS的生存性是分组传送网的另一个主要特征，其主要由基于传送平面的保护倒换技术和基于平面的恢复技术来实现。

基于传送平面的保护技术有路径保护，子网连接保护，环网保护；基于控制平面的恢复是指在控制平面的参与下，发生错误后重新计算保护路径，或在错误发生前预计算保护路径。

其保护倒换机制能够实现与SDH相同的小于50ms的保护效果。

如图1.4所示：

图1.4PTN网络保护技术示意图

1.6.3PTN网络的全业务提供技术

为了适应数据业务量迅猛增长的需要，分组传送网采用通用的分组交换内核，提供了对数据业务的适应性通过IEFT的端到端伪线仿真（PWE3），技术保持原有的电路性服务的后向兼容性，同时向分组化网络转型，正是采用了PWE3技术，使得T-MPLS网络的数据业务的同时，还可以支持各种各样电路型业务。

PEW3是在PSN上模拟各种点到点业务的机制，被模拟的业务可以通过TDM专线，ATM,FR或以太网传输。

PWE3利用PSN的隧道机制来模拟业务员的必要属性。

这里的隧道就被称为伪线。

主要在分组网络上构建点到点的以太网虚电路，各种业务向T-MPLS映射的方式如图1.5所示：

图1.5T-MPLS对各种业务的映射方式

2PTN网络层次定位与网络应用场景分析

2.1PTN网络层次定位

PTN继承了SDH/MSTP良好的组网、保护和可运维能力，又利用IP化的内核提供了强大的弹性带宽分配、统计复用和差异化服务能力，能为以太网、TDM和ATM等业务提供丰富的客户侧接口，非常适合于高等级小颗粒业务的灵活接入、汇聚收敛和统计复用。

而PTN能提供的最大速率网络侧接口只有10GE接口，以其组建骨干层以上网络显然无法满足当前业务带宽爆炸性增长的需求。

因此，PTN定位于城域汇聚接入层网络，未来可与由DWDM/OTN设备组建的具备超大带宽传送能力的城域核心骨干层网络和由PON设备组建的侧重于密集型普通用户接入的全业务接入网络共同构成城域传送网的主体。

2.2基于对城域网网络应用场景分析

数据业务的迅猛发展占用和消耗了运营商大量的传送网络资源，特别是3G业务的开展，以承载TDM业务为主的传统电信传输网，在新一代分组业务面前力不从心，传输网必须向更高承载分组传送网演进。

PTN技术是IP/MPLS，以太网和传送网三种技术相结合的产物，具有面向连接的传送特征，可以对不同业务实施不同QoS策略，可以很好地满足网络转型背景下由TDM业务向IP业务平稳过渡的综合业务承载需求，兼容现有的传送网，具有灵活的业务组织与调度能力，灵活的组网能力和克扩展性，可以较好的满足将来业务发展需求，与基于路由器的IP/MPLS解决方案相比，PTN具有低成本，高可靠和易维护的优势。

中的业务需求分析和PTN技术特征，PTN网络可以作为高质量城域分组业务承载平面。

PTN有主要三种应用场景：

（1）3G基站到RNC的分组化回传。

（2）大客户业务。

（3）OLT分流语音业务承载

①3G基站到RNC的分组化回传

新建WCDMA基站以及扩容2G基站用PTN承载；同时，热点地区需要进行WCDMA+WLAN的同区域部署，WLAN和WCDMA共用PTN作为传输资源。

每基站在HSDPA+阶段峰值带宽约为30M，收敛比为1.5:

1；在LTE阶段峰值为20MHz*3扇区基站的下行峰值带宽为310Mbps，收敛比为2:

1，电信级分组传送网传输速率一般为85%。

接入层环节点数10～15个：

汇聚环节点数6～8个；核心调度层设备数参考核心机房数及RNC数量。

接入层承载WCDMA的带宽为10GE组网需求。

汇聚层为40G/100G组网需求。

所需Tunnel数量（考虑双向、保护）：

接入层大于60，汇聚层800；业务为集中型，PTN端到端承载3G业务模型如图2.1所示：

图2.13G基站到RNC的分组化回传示意图

②大客户业务传送

平均每客户在HSDPA+阶段峰值带宽为10M，在LTE阶段峰值带宽为20M,收敛比为3:

1.接入层环节点数10～15个；汇聚环节点数6～8个；核心调度层设备数参考核心机房数及RNC数量；大客户分以热点区域居多，因