关于PTN的一些知识

chjinyu

PTN - 典型技术就实现方案而言，在目前的网络和技术条件下，总体来看，PTN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。当然，作为分组传送演进的另一个方向——电信级以太网（CE，CarrierEthernet）也在逐步的推进中，这是一种从数据层面以较低的成本实现多业务承载的改良方法，相比PTN，在全网端到端的安全可靠性方面及组网方面还有待进一步改进。
PBT技术
PBB技术的基本思路是将用户的以太网数据帧再封装一个运营商的以太网帧头，形成两个MAC地址。PBB的主要优点是：具有清晰的运营网和用户间的界限，可以屏蔽用户侧信息，实现二层信息的完全隔离，解决网络安全性问题;在体系架构上具有清晰的层次化结构，理论上可以支持1600万用户，从根本上解决网络扩展性和业务扩展性问题;规避了广播风暴和潜在的转发环路问题：无需担心VLAN和MAC地址与用户网冲突，简化了网络的规划与运营;采用二层封装技术，无需复杂的三层信令机制，设备功耗和成本较低;对下可以接入VLAN或SVLAN，对上可以与VPLS或其他VPN业务互通，具有很强的灵活性，非常适合接入汇聚层应用;无连接特性特别适合经济地支持无连接业务或功能，如多点对多点VPN(E-LAN)业务、IPTV的组播功能等。PBB的主要缺点是：依靠生成树协议进行保护，保护时间和性能都不符合电信级要求，不适用于大型网络;依然是无连接技术，OAM能力很弱;内部不支持流量工程。


图2 PPB帧演化

在PBB的基础上，关掉复杂的泛洪广播、生成树协议以及MAC地址学习功能，增强一些电信级OAM功能，即可将无连接的以太网改造为面向连接的隧道技术，提供具有类似SDH可靠性和管理能力的硬QoS和电信级性能的专用以太网链路，这就是所谓的PBT(网络提供商骨干传送)技术，又称PBB-TE。
PBT技术的显著特点是扩展性好。关掉MAC地址学习功能后，转发表通过管理或者控制平面产生，从而消除了导致MAC地址泛洪和限制网络规模的广播功能;同时，PBT技术采用网管/控制平面替代传统以太网的“泛洪和学习”方式来配置无环路MAC地址，提供转发表，这样每个VID仅具有本地意义，不再具有全局惟一性，从而消除了12bit(4096)的VID数限制引起的全局业务扩展性限制，使网络具有几乎无限的隧道数目(260)。此外，PBT技术还具有如下特点：转发信息由网管/控制平面直接提供，可以为网络提供预先确知的通道，容易实现带宽预留和50ms的保护倒换时间;作为二层隧道技术，PBT具备多业务支持能力;屏蔽了用户的真实MAC，去掉了泛洪功能，安全性较好;用大量交换机替代路由器，消除了复杂的IGP和信令协议，城域组网和运营成本都大幅度下降;将大量IEEE和ITU定义的电信级网管功能从物理层或重叠的网络层移植到数据链路层，使其能基本达到类似SDH的电信级网管功能。
然而，PBT存在N²问题，需要大量连接，管理难度加大;其次，PBT只能环型组网，灵活性受限;再次，PBT不具备公平性算法，不太适合宽带上网等流量大、突发较强的业务，容易存在设备间带宽不公平占用问题;最后，PBT和PBB多了一层封装，在硬件成本上必然要付出相应的代价。


T-MPLS技术
T-MPLS（Transport MPLS）是一种面向连接的分组传送技术，在传送网络中，将客户信号映射进MPLS帧并利用MPLS机制（例如标签交换、标签堆栈）进行转发，同时它增加传送层的基本功能，例如连接和性能监测、生存性（保护恢复）、管理和控制面（ASON/GMPLS）。总体上说，T-MPLS选择了MPLS体系中有利于数据业务传送的一些特征，抛弃了IETF（Internet Engineering Task Force）为MPLS定义的繁复的控制协议族，简化了数据平面，去掉了不必要的转发处理。
T-MPLS继承了现有SDH传送网的特点和优势，同时又可以满足未来分组化业务传送的需求。T-MPLS采用与SDH类似的运营方式，这一点对于大型运营商尤为重要，因为他们可以继续使用现有的网络运营和管理系统，减少对员工的培训成本。由于T-MPLS的目标是成为一种通用的分组传送网，而不涉及IP路由方面的功能，因此T-MPLS的实现要比IP/MPLS简单，包括设备实现和网络运营方面。T-MPLS最初主要是定位于支持以太网业务，但事实上它可以支持各种分组业务和电路业务，如IP/MPLS、SDH和OTH等。T-MPLS是一种面向连接的网络技术，使用MPLS的一个功能子集。

图3 T-MPLS网络架构

T-MPLS的主要功能特征包括：
（1）T-MPLS的转发方式采用MPLS的一个子集：T-MPLS的数据平面保留了MPLS的必要特征，以便实现与MPLS的互联互通。
（2）传送网的生存性：T-MPLS支持传送网所具有的保护恢复机制，包括1+1、1:1、环网保护和共享网状网恢复等。MPLS的FRR机制由于要使用LSP聚合功能而没有被采纳。
（3）传送网的OAM机制：T-MPLS参考Y.1711定义的MPLS OAM机制，延用在其他传送网中广泛使用的OAM概念和机制，如连通性校验、告警抑制和远端缺陷指示等。
（4）T-MPLS控制平面：初期T-MPLS将使用管理平面进行配置，与现有的SDH网络配置方式相同。目前ITU-T已经计划采用ASON/GMPLS作为T-MPLS的控制平面，下一步将开始具体的标准化工作。
（5）不使用保留标签：任何特定标签的分配都由IETF负责，遵循MPLS相关标准，从而确保与MPLS的互通性。
由于T-MPLS是利用MPLS的一个功能子集提供面向连接的分组传送，并且要使用传送网的OAM机制，因此T-MPLS取消了MPLS中一些与IP和无连接业务相关的功能特性。T-MPLS与MPLS的主要区别如下：
（1）IP/MPLS路由器是用于IP网络的，因此所有的节点都同时支持在IP层和MPLS层转发数据。而传送MPLS只工作在L2，因此不需要IP层的转发功能。
（2）在IP/MPLS网络中存在大量的短生存周期业务流。而在传送MPLS网络中，业务流的数量相对较少，持续时间相对更长一些。
而在具体的功能实现方面，两者的主要区别包括：
（1）使用双向LSP：MPLS LSP都是单向的，而传送网通常使用的都是双向连接。因此T-MPLS将两条路由相同但方向相反的单向LSP组合成一条双向LSP。
（2）不使用倒数第二跳弹出（PHP）选项：PHP的目的是简化对出口节点的处理要求，但是它要求出口节点支持IP路由功能。另外由于到出口节点的数据已经没有MPLS标签，将对端到端的OAM造成困难。
（3）不使用LSP聚合选项：LSP聚合是指所有经过相同路由到同一目的节点的数据包可以使用相同的MPLS标签。虽然这样可以提高网络的扩展性，但是由于丢失了数据源的信息，从而使得OAM和性能监测变得很困难。
（4）不使用相同代价多路径（ECMP）选项：ECMP允许同一LSP的数据流经过网络中的多条不同路径。它不仅增加了节点设备对IP/MPLS包头的处理要求，同时由于性能监测数据流可能经过不同的路径，从而使得OAM变得很困难。
（5）T-MPLS支持端到端的OAM机制。
（6）T-MPLS支持端到端的保护倒换机制，MPLS支持本地保护技术FRR。
（7）根据RFC3443中定义的管道模型和短管道模型处理TTL。
（8）支持RFC3270中的E-LSP和L-LSP。
（9）支持管道模型和短管道模型中的EXP处理方式。
（10）支持全局惟一和接口惟一两种标签空间。