解析SPTN控制面技术及组网应用

唐帮云

（中国移动集团设计院有限公司四川分公司四川成都610045）

解析SPTN控制面技术及组网应用

唐帮云

（中国移动集团设计院有限公司四川分公司四川成都610045）

现在通讯技术高速发展，PNT通过光传送技术可以实现在以太网的基础上建立新的传输层面，这样可以提高网络传送的安全性和高效性。但是近年来LET等业务发展非常迅速，对PNT的要求不断提高，在这样的现状下，相关研究院提出将SDN引入到PTN中形成SPTN技术，以提高网络集中管理的灵活性以及满足云时代的业务需求。本文通过对SPTN进行分析，解析SPTN控制面技术以及组网应用。

SPTN；控制面技术；组网应用

1 引言

分组传送网（（Packet Transport Neizvork，PTN）大规模应用于全球网络运营商中，在中国，仅中国移动就已经装配了超过百万台PTN，这些分组传送网主要用于运营商基站与集团客户之间的回传与接入，是继SDH之后最成功的城域网换代技术，这种技术已经初步满足3、4G网络的初期应用需求。但是随着LET业务与集团客户业务的不断发展，PTN无论是在承载的数量还是流量方面都越来越复杂，这给进行网络控制和管理工作带来了巨大的困扰，在这样的情况下急需引入智能控制平面来面对这些挑战。在这种情况下SPTN技术应运而生，SPTN技术是将SDN引入到PTN中形成的新型技术，这种技术技能发挥PTN网络方面的优势，又能兼备SDN智能控制平面的优势，是PTN发展的又一个新的方向。

2 SPTN控制面的应用需求

SPTN控制面应用需求主要有以下三个方面：

2.1 业务快速开通、运维及客户化服务

PTN由接入网、城域网以及骨干网组成不同的网络管理域，每个网络管理域都有专门的网络管理系统分担各自得维护任务，由于网络管理域不同以及设备的制造厂商不同，一条业务链往往需要跨越不同的单位。目前，分区域实行分段配置模式，这样造成区域网络端到端业务配置的效率非常低，同时维护操作相对复杂，维护周期也相对较长。当引入SPTN控制平面，可以提供开放的网络构架，同时满足快速化响应客户需求，更加方便客户进行业务申请和开通，使用户的体验上升到一个新的高度。

但是引入SPTN平面控制在不改变原有网络构架的前提下迅速进行网络应用部署还有着很大的困难，这是因为在此之前PTN应用非常广泛，在引入SPTN控制平面之后要求原有厂商的FMS都能支持SPTN架构下一些功能和相关端口。想要实现对不同区域的厂商控制器进行集中管理和控制，实现一站式跨市业务开通，同时满足不同区域端到端业务调度的需求，可以通过新建部署SPTN区域网络控制器，采用城域网PTN现网网管紧密耦合的控制器以及部署协同层SDN控制器来实现。

2.2 L2和L3PTN跨层协同调度

PTN进行多层资源协调时，运营商在PTN核心层和骨干层使用静态L3VPN功能疏导X2、S1-FLlex等横向流量，这是为了便于承载LTE回传业务。当引入L3PTN后需要考虑PW双归保护、L3PTN路由配置、LSP保护、VRRP保护以及VPFRR负载均衡和多种保护机制，这就使得L2PTN和L3PTN的分配工作以及日常维护工作非常复杂。除此之外由于EPC组POOL要求去域内所有EPC网络单元之间路由可以直达，所以造成区域内部调节路由规划和节点之间的流量宽度工作非常复杂。

当引入SPTN平面控制之后，这些问题便可以得到很好的解决，可以实现L2+L3跨层网络端对端的调度优化工作，也可以解决LET站点新增、迁移、割接等操作引起的路由规划和保护协调带来的问题。

2.3 基于流量和性能监测的智能调度

现在，虽然LET回传网络有效针对每个基站CIR/PIR进行配置，同时可以提高保障业务的可靠性，但是由于每个基站的不同，实际流量的分布也很不均衡，如果对每个基站CIR/PIR进行配置时都使用一个准则，这会导致网络的利用率非常低。不仅如此，当随着网络流量的增长速度越来越快，PTN流量一旦不均衡很可能造成由静态路由选择线路出现网络局部区域阻塞。

PTN设备可以为了保证运营商能够对网络业务流量和性能指标实时监测，提供基于分组业务流量监测的技术手段。当PTN设备中引入SPTN控制平面，对网络的控制可以基于性能指标对监测分析进行相应的调整，也可以针对网络流量的监测分析结果对业务CIR/PIR配置的各种参数进行调整，同时对于某些有特殊需求的SLA业务进行端到端网络路由实行动态优化，当然对网络流量分布进行均衡调整，可以通过全局视角的路由调整优化实现。

3 SPTN控制面的关键技术

从PTN升级到SPTN，这不仅是引入了新的控制面，还是整个网络系统进行了演变进化，这需要考虑现网转发设备和相应的管理系统进行同步进化。SPTN的控制技术主要有层次化网络模型抽象及层间接口设计、全局视角的路由计算、网络分片技术等几方面技术，本文主要就以上三个SPTN控制面技术进行分析。

3.1 层次化网络模型抽象及层问接口设计

SPTN单域节点数量非常的多，这个数量很可能可能超过10万，而且单条业务涉及的厂家也非常的多，这就造成网络规模庞大，而制造厂商多元化的局面，这样的局面使得仅仅使用一个控制器并不能够充分管理整个网络。为了能解决这种局面，SPTN引入了分层分域管理的层次化控制器管理模式。

在这种模式下，直接管理转发设备的控制器将被直接转化为域控制器，这就形成一个管理域由一个域控制器进行管理控制。在域管理器的上层可以继续构建上层控制器，然后对上层域继续划分管理域，通过这种手段对下层域控制器进行管理控制。对于该层的控制器还可以继续建立控制器，这样能形成层次化构架。对于域控制器以上的各层控制器，叫作超级控制器，这种控制器相当于处在域控制器的顶端，通过构建金字塔式的管理架构，处于顶层的控制器能够对全网的网络结构进行集中控制，这样能实现多控制域、多厂商、大规模的控制型网络架构。

在这种层次化的控制体系下，为了能够对网络资源进行高效可靠的管理，需要对该层次体系建立分层的抽象视图。在最底层的域控制器首先要做到的就是管理好自己区域的网络资源，业务等事项，在这个基础上，上层控制器再通过进一步的抽象，隐藏对上层控制器没有用处的相关细节，这样上层控制器可以将下层控制域看作是一个虚拟的网络单元，这种网络单元该如何建立边界端口之间的内部链接则由下层控制器进行管理控制。这样的方式，不仅简化了上层控制器的管理工作，还降低系统的计算负荷，在管理一些超大型规模的网络中这种方法可以有效提高网络运转的效率。

在部署层次化控制器时，可以根据控制器的相关功能模型，使上层控制器可以通过下层控制器的北向接口调用完成构建，表1主要介绍了集中常见的接口协议，可以在SPTN中综合考虑采用Restconf/YANG接口作为北向接口协议。

3.2 SPTN路由计算

路由计算是控制平面中最核心的内容之一。在SDN架构中，网络内部路由计算主要是由控制器担任，这种计算方式，可以对一批业务的路径进行集中计算，在路由计算中采用更加科学的计算方法，能够有效从全局视角获得最优的计算结果。但是，多个域路由之间的协调与调度过程比较复杂，这对路由计算带来了很大难题。

表1 多种接口模型的对比分析

3.3 网络分片

SPTN通常承载包括无线回传、集团客户专线、家庭宽带等不同类型的业务，它是这一种综合业务承载网络。通过网络分片可以将网络资源根据不同类型的业务和用户进行不同等级的分割，通过这种方式可以让不同的业务和用户拥有自己的独立网络控制界面。在SPTN中通过L3VPN和L2VPN进行网络分片，这种利用端口进行网络分片可以提高用户体验，使用户对业务和网络的使用可以更加自主化。

4 SPTN组网应用

4.1 政企专线

政企专线对网络的安全、宽带。延时等网络SLA指标有着非常严格的要求，超级域控制器的可以支持域间路径计算，域控制器可以支持域内路径计算。如果政企专线网络端到端路径上存在原始PTN不支持SPTN配置时，超级域控制器能够通过FMS新增的域控制器模块完成端到端路径的SPTN配置。

4.2 移动回传

在LET移动回传网络中，对SPTN的接入层和汇聚层有着特定的要求，要求接入层和汇聚层要支持L2的相关功能，而核心层需要支持L3的相关功能。不仅如此，对QoS.0AM以及保护特性也有着严格的要求，要求其必须能够提供时钟同步功能。控制器不仅在保证多域互联、多层协调，保证流量、流向灵活调度方面有着非常好的能力，对保护和恢复功能方面也有着很出色的表现。

5 结语

PTN在转发和控制分离方面能够充分发挥其能力，要想平滑的演进到SPTN，只要引入集中化的SDN控制平面尽可以。SPTN在大幅度提升网络的开通和管理效率，以及解决多层多域进行统一管理控制问题方面，具有很出色的表现，同时还能促进运营商有效利用自身资源，能够将现有网络的价值扩大到最大。在借助SDN的开放性，能够快速退出网络和相关业务的特性，在未来建立高效快捷的开放式生态系统有着极大的促进作用，对提升网络用户的体验以及降低网络和业务总体投入成本也能提供极大的帮助。

[1]程伟强，工磊，工敏学.软件定义分组传送网（SPTN）关键技术及应用研究C17.电信网技术，2015（6）.

[2]工磊，程伟强.城域传送网演进趋势.电信技术，2013（6）.

[4]黄晓庆，唐剑锋，徐荣.PTN——IP化分组传送[M].北京：北京邮电大学出版社，2009.

TN929.5

A

1004-7344（2016）16-0305-02

2016-5-25

唐帮云（1974-），男，工程师，本科，主要从事传输通信网络规划设计工作。