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1、ptn是什么(ptn的传输协议)
1L410000 通信与广电工程技术-1L411012 业务网、传送网、和支撑网
思维导图
从实现功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：业务网、传送网和支撑网。
一、业务网
业务网负责向用户提供各种通信业务，如语音、传真、数据、多媒体、租用线、VPN等，是现代通信网的主体；交换节点设备是构成业务网的核心要素。构成一个业务网的主要技术要素包括网络拓扑结构、交换节点设备、编号计划、信令技术、路由选择、业务类型、计费方式、服务性能保证机制等。
采用不同交换技术的交换节点设备通过传送网互连在一起就形成了不同类型的业务网，目前现代通信网提供的业务网主要有公用电话网、数字数据通信网、移动通信网、智能网、互联网等。
二、传送网
传送网独立于具体业务网，负责按需为交换节点/业务节点之间的互连分配电路，为节点之间信息传递提供透明传输通道，它还具有电路调度、网络性能监视、故障切换等相应的管理功能；传送网节点主要有分插复用设备（ADM）和交叉连接设备（DXC）两种类型，是构成传送网的核心。
（一）传输介质
传输介质是指信号传输的物理通道，传输介质分为有线介质和无线介质两大类。常用的有线介质包括双绞线、同轴电缆和光纤等；常见的无线传输方式有无线电、微波、红外线等。
信息能否成功传输则依赖于两个因素：传输信号本身的质量和传输介质的特性。
（二）复用技术
按信号在传输介质上的复用方式的不同，常用的复用技术有基带传输技术、频分复用（FDM）技术、时分复用（TDM）技术和波分复用（WDM）技。
1）基带传输系统
基带传输是在短距离内直接在传输介质传输模拟基带信号。在传统电话用户线上采用该方式。
优点是线路设备简单；
缺点是传输媒介的带宽利用率不高。
2）频分复用（FDM）
是将多路信号经过高频载波信号调制后在同一介质上传输的复用技术。每路信号要调制到不同的载波频段上，且各频段保持一定的间隔，这样各路信号通过占用同一介质不同的频带实现了复用。
缺点是：传输的是模拟信号，需要模拟的调制解调设备，成木高且体积大；由于难以集成，工作稳定度不高；
过多的模数转换，主要用于微波链路和铜线介质上。
3）时分复用（TDM）
是将模拟信号经过调制后变为数字信号，然后对数字信号进行时分多路复用的技术。TDM中多路信号以时分的方式共享一条传输介质，每路信号在属于自己的时间片中占用传输介质的全部带宽。 相对于频分复用技术，时分复用技术具有差错率低、安全性好、数字电路高度集成以及更高的带宽利用率等优 点。
4）波分复用（WDM）
本质上是光域上的频分复用技术。WDM将光纤的低损耗窗口。划分成若干个信道，每一信道占用不同的光波频率（或波长），在发送端采用波分复用器（合波器）将不同波长的光载波信号合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由波分解复用器（分波器）。一个WDM系统可以承载多种格式的“业务”信号，如ATM、IP、TDM或者将来有可能出现的信号。WDM系统完成的是透明传输，对于业务层信号来说，WDM的每个波长与一条物理光纤没有分别，WDM是网络扩容的理想手段。
（三）传送网节点技术
1．SDH传送网是一种以同步时分复用和光纤技术为核心的传送网，它由分插复用、交叉连接、信号再生放大等网元设备组成，具有容量大、对承载信号语义透明以及在通道层上实现保护和路由的功能。SDH是一个独立于各类业务网的公共传送平台，有如下优点：强大的网络管理功能；灵活的复用映射结构；标准统一的光接口和网络节点接口。
2．基于SDH的多业务传送平台（MSTP）是基于SDH平台同时实现TDM、ATM和以太网等业务接人的接入处理和传送，并提供统一网管的多业务节点，是SDH与以太网初步融合的产物。MSTP可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组交换网的过渡，适用于已经部署大量SDH网的运营商。
3．光传送网（OTN）是在光层组织网络的传送网，它结合了SDH和WDM的优势，解决了MSTP刚性管道运作效率低等问题。OTN在WDM的基础上引入了SDH强大的操作、维护、管理能力，同时弥补SDH在面向传输层时的功能缺乏和维护管理开销的不足，大大提升了WDM设备的可维护性和组网的灵活性。
4．分组传送网（PTN）
PTN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支持多业务提供，具有更低的总体使用成本，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、便捷的网管、可扩展性、较高的安全性等。PTN主要是为了解决SDH/MSTP对数据业务深度扩展能力方面的限制，以及传统以太网技术在支撑多业务运营及电信级性能方面存在的缺陷，实现TDM到IP的有序演进。
三、支撑网
一个完整的通信网除有以传递通信业务为主的业务网之外，还需有若干个用来保障业务网正常运行、增强网路功能、提髙网路服务质量的支撑网路。
（一）信令网
信令网由信令点（SP）、信令转接点（STP）和信令链路组成。信令网可分为不含STP的无级网和含有STP的分级网。无级信令网信令点间都采用直连方式工作，又称直连信令网。分级信令网信令点间可采用准直连方式工
作，又称非直连信令网。
（二）同步网
同步网处于通信网的最底层，负责实现网络节点设备之间和节点设备与传输设备之间信号的时钟同步、帧同步以及全网的网同步，保证地理位置分散的物理设备之间的数字信号的正确接收和发送。
我国数字同步网采用由分区式主从同步网结构，分为四个等级
1．第一级是基准时钟（PRC），由3个铯原子钟组成，它是我国数宇网中精度最高的时钟，是其他所有时钟的基准。
2．第二级是长途交换中心时钟，设置在长途交换中心，该时钟分为A类和B类。设置于一级（C1）和二级（C2）长途交换中心属于A类时钟；设置于三级（C3）和四级（C4）长途交换中心属于B类时钟，
3．第三级是有保持功能的高稳定度晶体时钟，设置在汇接局（Tm）和端局（C5）。
4．第四级是一般晶体时钟，设置于远端模块、数字终端设备和数字用户交换设备。
（三）管理网
管理网主要包括网络管理系统、维护监控系统等，由操作系统、工作站、数据通信网、网元组成，其中网元是指网络中的设备，可以是交换设备、传输设备、交叉连接设备、信令设备。
2、增强型MSTP助力轨道交通行业创新前行
乌鲁木齐地处中国西北边陲，是中国陆地面积最大的省级行政区，也是中国西北部地区重要的中心城市和重要的综合交通枢纽，1号线作为乌鲁木齐第一条地铁线路，南起三屯碑站，北至国际机场站，正线全长27.615km，全部为地下线，共设车站21座，最大站间距2.872km，最小站间距808m。
面临的挑战
乌鲁木齐地铁1号线使用同一张传输网络承载专用通信和民用通信，对地铁通信系统提出了更高的需求和更大的挑战。
带宽需求大：民用通信，由于LTE基站的引入，地铁民用通信传输带宽迅猛增长，根据中国移动设计院的LTE现阶段带宽规划，单个LTE基站要求做到上行50Mbps，下行150Mbps，考虑到三家运营商的存在，单站的LTE基站预留450M的带宽，总带宽需求4.2Gbps;专用通信，1080P全高清监控CCTV总带宽需求2Gbps，无线综合通信系统eLTE 1.5Gbps，乘客信息系统500Mbps，再加上综合监控、公务电话等其它业务2.69Gbps;传输网络总带宽需求10.89Gbps。
子系统间物理隔离：首先专用通信和民用通信一张传输网络承载，需要保证各业务相互独立，互不干扰;其次中国移动、中国联通、中国电信三家运营商目前所采用的移动承载技术不同，移动采用PTN设备，电信和联通采用IPRAN承载方案，传输网络需要通过物理管道隔离保证运营商之间彼此传输的独立性，其中任意一家管道的网络攻击不影响其它两家，提升传输的安全性等级;再次TDM业务与IP业务共存，目前从国内运营商的业务分布来看，2G用户占有相当大的比重，所以2G网络还会较长时间的大量存在，语音的低延时/高可靠特性需要使用硬管道承载，数据的大带宽/突发特性需要使用软管道承载。
高精度授时：LTE基站时间同步要求+/-1.5 us ，传统授时方案采用GPS提供基准时间，地铁项目如果采用GPS方案存在如下3个关键问题：成本高，地铁项目由于站间距较短，乌鲁木齐地铁一号线最大站间距2.872km，最小站间距808m，每个基站配备一套GPS系统，GPS配置密度大，数量多;选址困难，GPS天线需要在地面通过铁塔/楼顶安装以防止遮挡，乌鲁木齐地铁一号线大部分站点在城市中心区域，无合适安装地点;安装难度高，一号线全部为地下线，天线馈线需要从地上延伸到地下，长距离下GPS天线馈线较粗，安装困难 。
基于以上的需求，一方面传统10G系统RPR方案无法满足乌鲁木齐地铁一号线大带宽的需求;另一方面纯分组技术又不支持业务系统物理隔离的安全特性;业界呼唤新的传输解决方案。
增强型MSTP解决方案
经过严格的比选，乌鲁木齐地铁一号线决定采用华为增强型MSTP技术作为基础承载网络，该方案以“软硬管道“、”Smart 40G”、“1588V2”为核心，能够统一传送各类TDM和分组业务，实现业务安全性与传输效率的有效融合。增强型MSTP包含以下几种关键技术。
Smart 40G智能线卡：增强型MSTP具有Smart 40G智能线卡，单端口带宽相对于传统MSTP的4倍。它创新的引入了OTN技术，线卡的40G端口通过OTU3颗粒实现，端口可拆分成多个ODU2/ODU1/ODU0的小颗粒，因此Smart 40G线卡可同时支持10G/2.5G/GE的小颗粒传输管道，能将地铁不同业务通过不同的ODUK管道进行承载，从而实现了业务的物理隔离，确保了业务的高可靠、高安全和硬管道承载，并能提供端到端的带宽保障，防止某条业务突发从而影响其他系统业务;另外，ODUK颗粒支持绑定为分组或SDH管道，从而实现了地铁SDH与分组业务在同一根光纤承载。增强型MSTP线路侧可提供10G/20G/30G/40G的带宽，用户可以根据业务量灵活选择，并随着业务增长平滑升级，通过升级带宽License，实现“按需付费”的投资模式。乌鲁木齐地铁一号线采用Smart 40G智能线卡组网方案，线路带宽初期按照30G需求配置，后期可通过license软件升级方式平滑扩容到40G带宽，为各系统提供超大线路带宽，既满足现有大带宽诉求，同时具备不更换硬件平滑演进的能力。
一体化统一交换：增强型MSTP解决方案在一台设备上实现TDM业务和分组业务的统一交换，在线路侧实现一对光纤统一承载TDM业务和分组业务，从而实现了一张网络统一承载地铁通信中的TDM业务和分组业务，避免了分别组网带来的设备和光纤投资浪费。增强型MSTP方案提供MPLS-TP分组与SDH两种管道，其中公务电话、专用电话等2M业务，以传统的SDH硬管道方式承载，保证其安全性和低时延;闭路电视、乘客信息等IP业务，采用MPLS-TP分组软管道进行承载，提高分组承载效率，且用户可以获得与SDH网络同样优良的运维体验。
增强型MSTP架构
MPLS-TP分组传送技术：MPLS-TP是一种面向连接的分组交换网络技术，通过MPLS标签交换提供分组软管道，实现分组业务高效统计复用，大大提高分组业务的传输效率; MPLS-TP继承了传送SDH-LIKE OAM机制，具有强大的OAM功能;另外，MPLS-TP通过网管E2E静态配置，没有MPLS信令和IP功能的复杂性。为CCTV系统配置10GE接口板实现业务接入，避免多个GE端口绑定组网方式，降低业务开通及维护难度。同时，MPLS-TP还支持跨环通信，可保障每个子环独立倒换，单环最大支持64个节点，组网能力大大增强，满足地铁线路扩展的需要。增强型MSTP提供完善的保护机制，公务电话、专用电话等2M SDH业务采用SDH保护;CCTV、乘客信息等IP业务，采用MPLS-TP环网保护，其中SDH与MPLS-TP环网保护都能实现小于50ms的电信保护倒换。
IEEE 1588V2：通过IEEE 1588v2实现微秒级的高精度全网时间同步，取代GPS等复杂授时设备，为3G基站、LTE基站等需要1588v2时间的设备进行授时。同时PTP节点支持时钟选源和保护倒换，保证了PTP链路故障时也能获取时间同步信息。华为 MSTP 1588V2最大支持16端口、30个站点精度±1us，可为下游基站提供精确的时间同步授时。
应用案例
作为全球领先的传送网解决方案，华为地铁传送方案以其大带宽、低时延、高可靠性、多种接口的特性，已经成功中标北上广深等20多条线路，获得客户的高度认可。未来华为将会不断推出更可靠、更强大、更经济的传送网产品与解决方案，满足地铁在安全高效运营上不断增长的需求，为地铁建设做出更多贡献。
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