作 者:华为技术有限公司 崔江
随着传送网的IP化,“电信级”这个话题被重新提出。何为电信级的分组传送网?电信级的分组传送网该如何实现?
通信网络进入ALLIP时代,业务种类不断丰富,业务流量不断增加。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由于具有较低的传送效率而难以适应这一趋势,传送网的IP化转型已成为共识。IP化的传送网,即分组传送网(PTN)成为业内关注的焦点。
一些主流的运营商也在高度关注并积极推动PTN的商用化进程。如Vodafone不仅参与业界各种PTN技术论坛、标准化组织,还成立专门的研究机构对分组传送技术进行测试和验证。在两年前,Vodafone就与设备供应商开始了反复的交流,形成了采用PTN技术建设其移动回传网的思路。
PTN定位为一种面向连接的传送网技术。PTN以IP技术为核心,可用于多业务的环境,具备TDM/ATMoverPacket和纯分组的业务接入、汇聚和传送能力,以及IP网的低成本和高效率等特点,完美地解决了传送网的效率与成本等问题。
但传统IP技术存在先天不足,需加以改进,使之能成为一种传送技术,实现电信级的业务传送。具体来说,通过如下措施,使PTN具备了电信级的特征。
高质量的网络同步
电信业务的正常运行离不开网络时钟同步,即要求全网设备之间的频率和相位差异保持在合理的范围之内。网络同步包括频率同步和相位同步。
频率同步,是指信号之间的速率保持某种严格的特定关系,以维持通信网络中所有的设备以相同的频率运行。相位同步,有两个主要的功能:授时和守时。用通俗的语言描述,授时就是“对表”,通过不定期的对表动作,将本地时刻与标准时刻相位同步;守时就是保证在对表的间隙里,本地时刻与标准时刻偏差不要太大。
对于移动传送网来说,同步对于保证网络性能和用户在不同基站间的切换十分关键。目前的无线技术存在多种制式,不同制式对时钟同步有不同的要求,如表1所示。
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(TimingOverPacket)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IEEE 1588v2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)。这三种方案的优缺点如表2所示。
利用这些技术,PTN实现了高质量的网络同步,克服了IP技术在网络同步上的固有缺陷,使PTN向电信级IP传送网迈出了关键的一步。
端到端的QoS保障
完善的QoS调度能力
传统的IP技术只能采用“尽力而为”(BestEffort)的方式进行报文的转发,所有的报文均采用先入先出(FIFO)的策略进行处理。这种尽力而为的方式对业务的吞吐量、延迟、抖动和丢包率没有任何保障,并且对语音、视频、数据等业务质量具有不同要求的业务缺乏差异化服务的机制。
在移动通信蓬勃发展的今天,移动业务不只是单纯的话音,移动视频、移动Internet、在线游戏等新业务层出不穷。同时,各类业务对服务质量的要求也差别很大,例如移动话音、视频通话等实时业务就对报文的传送延迟、丢包率等提出了较高的要求。相对而言,移动Internet和内容下载就对服务质量的要求低一些。
为了支持具有不同服务需求的移动语音、视频以及数据等业务,传送网络必须能够区分出不同的业务类型,进而为之提供相应等级的服务。PTN具备完善的业务类型识别手段和QoS灵活调度机制,应用基于流分类的DiffServ服务模型(通过CAR、队列、调度和拥塞管理等技术实现),完整实现了EF(ExpeditedForwarding)、AF(AssuredForwarding)、BE(Best-EffortForwarding)等各种类型和子类的PHB(Per-hop Behavior),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。
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(HierarchicalQoS,层次化QoS)策略实现业务管道的划分;NNI侧业务的上行“管道”根据流量工程DS-TE(DiffServ-TrafficEngineering)实现带宽等资源的管理。
UNI侧支持HQoS机制
通过层次化的方式,在不同业务级别上分别设置单独的调度器,进一步精细化流量QoS特征,进行相应等级的服务。设备具有足够多的内部资源和控制策略,能够做到既为高级用户提供质量保证,又从整体上节约网络构造成本。层次化QoS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;可以分别控制单个/多个业务类型、单个/多个业务接入点、单个/多个业务的总带宽。
NNI侧支持DS-TE机制
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。华为PTN设备结合网管的CAC机制,实现特定SLA业务流的端到端的配置,并提供端到端的告警性能等维护手段。
SDH-Like的OAM和网络保护
传统的SDH网络具备端到端的OAM能力和出色的网络保护能力,极大的提高了网络可维护性和可靠性,降低了网络运维的OPEX成本。分组传送网络也应该继承类似SDH的OAM和网络保护的能力。
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强大的OAM支持能力,为PTN的组网及业务的保护提供了前提和基础,结合APS,可同时实现上万个业务保护组的50ms保护倒换。