T-MPLS的OAM特性分析

摘要　通過分析傳送多協(xié)議標簽交換（T-MPLS）網(wǎng)絡的構建原理——在多協(xié)議標簽交換（MPLS）網(wǎng)絡基礎上引入偽線技術。T-MPLS和MPLS網(wǎng)絡結構的不同相應地帶來了OAM（操作、管理、維護）需求的不同。通過對相關協(xié)議進行深入分析對比，說明了T-MPLS怎樣加強和擴展了MPLS原有的OAM功能。然后討論了體現(xiàn)T-MPLS OAM特點的嵌套過程的實現(xiàn)。最后針對協(xié)議中不甚完善的維護實體組層次（MEL）層數(shù)等內(nèi)容提出了問題。

0、引言

電信傳送網(wǎng)發(fā)展演變的最基本目標是降低通信中信息的傳送代價，然而隨著分組接入帶寬的膨脹和下一代網(wǎng)絡（NGN）的部署，時分信道化傳送已不能完全滿足這一基本需求。面向連接的傳送機制在大量的分組業(yè)務面前難以提高信道利用率，從而限制了信息傳送代價的降低。為了解決這個問題，在市場和業(yè)務的雙重驅(qū)動下，傳送多協(xié)議標簽交換（T-MPLS）應運而生。

T-MPLS技術是“面向連接的分組傳送”技術。而“面向連接”的特點意味著能夠提供電信運營級的服務，要求具有與傳統(tǒng)傳送網(wǎng)相當?shù)腛AM（操作、管理、維護）能力。因此OAM機制就成為了T-MPLS技術順利實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)之一。

1、T-MPLS與MPLS的對比

T-MPLS作為MPLS一個嚴格面向連接的子集[3]，是通過對MPLS的改造構建起來的。因此，通過分析T-MPLS的構建過程，可以清楚地展示出二者的區(qū)別和聯(lián)系。

1.1　T-MPLS的構建過程

MPLS是一種通過第三層網(wǎng)絡提供第二層傳輸模式的技術。MPLS網(wǎng)憑借著自身特有的優(yōu)勢，獲得了迅速發(fā)展，但與以光網(wǎng)絡為基礎的電信傳送網(wǎng)相比，可靠性不足、生存性差、OAM能力弱，在傳送分組方面存在明顯缺陷。如果通過改進MPLS網(wǎng)絡，使它在保持自身優(yōu)點的同時又具有電信傳送網(wǎng)的優(yōu)點，既能傳輸分組業(yè)務，又滿足面向連接的技術要求，就能產(chǎn)生一種解決時分化信道與分組業(yè)務之間矛盾的新技術。T-MPLS就是按照這個思路構建的。

在T-MPLS網(wǎng)絡中，面向連接的特性是通過采用偽線（PW）技術實現(xiàn)的。可以說T-MPLS技術是MPLS與偽線技術相結合的產(chǎn)物。

偽線通過與客戶邊緣設備（CE）相連的偽線服務提供邊緣設備（PE）對要傳輸?shù)脑�始業(yè)務進行包封等處理，再通過偽線進行傳輸。在接收端，宿PE再對接收到的業(yè)務進行幀校驗、重新排序等處理還原成原始業(yè)務，交給宿端CE[4]。其傳輸過程框圖如圖1所示。

圖1　偽線傳輸過程框圖

在這個過程當中，偽線在MPLS網(wǎng)絡中構建起一條條T-MPLS隧道來傳輸上層業(yè)務，就好像真實存在的連接一樣，在T-MPLS隧道上層的業(yè)務看來，T-MPLS隧道給它們提供面向連接的傳輸服務。T-MPLS隧道結構示意如圖2所示。

圖2　T-MPLS隧道結構示意圖

綜上，將MPLS與偽線技術相結合，T-MPLS就實現(xiàn)了“面向連接的分組傳送”的特點。

1.2　對比和結論

由上面的T-MPLS的構建過程可見：MPLS網(wǎng)絡不能向分組業(yè)務提供電信運行級別的服務，但引入了偽線技術的MPLS網(wǎng)絡，即T-MPLS網(wǎng)絡，由于能給分組業(yè)務提供電信運營級的服務，因而能提供比MPLS更強大的功能。因此，也勢必要在MPLS的基礎上改進和完善原有的OAM功能與之相對應，才能提供與傳統(tǒng)傳送網(wǎng)相當?shù)腛AM功能，同時形成自己獨特的OAM體系。下面對T-MPLS的OAM特點進行具體分析。

2、T-MPLS的OAM特點分析

由上面的對比分析可知，T-MPLS的OAM機制必須滿足如下要求[3]：a）所有的OAM功能需要給定的T-MPLS連接支持。b）應獨立于任何專用控制平面。c）應支持客戶層/服務層OAM關系；要有簡易的配置方式（最好自動配置）。d）服務提供者要能夠自動檢測、通知與維護實體相關的故障。e）OAM功能和方法對操作者要具有可選性。f）故障發(fā)生時必須采取相應的措施（如對故障進行檢測、診斷、定位、通知網(wǎng)絡管理系統(tǒng)以及故障恢復等）。以及其他所有電信運營級OAM的要求。

T-MPLS的OAM為了滿足這些要求，采取了一系列方法：增強和擴展了MPLS原有OAM的一些功能，強化了OAM的嵌套機制；在實現(xiàn)OAM的體制方面，也取消了MPLS的基于狀態(tài)的OAM遠端、近端狀態(tài)轉移處理體系，采取了與傳統(tǒng)傳送網(wǎng)相類似的基于OAM功能的錯誤管理、性能檢測OAM體系。

2.1　T-MPLS對MPLS的OAM擴展和增強

為了直觀地說明T-MPLS技術OAM功能對MPLS技術OAM功能的擴展，兩套OAM PDU列表對比見表1。

表1　MPLS與T-MPLS的OAM PDU種類對比表

通過對比可以看出，T-MPLS技術在MPLS的基礎上大量增加了OAM PDU的種類，如錯誤管理中的LCK、性能檢測中的LMM等。每種PDU完成一個功能，這些功能突出實現(xiàn)了T-MPLS技術的OAM能支持差錯管理和性能管理的特點，以及盡量最小化服務中斷，恢復時間和操作資源等特點。

T-MPLS OAM的這些功能基本與傳統(tǒng)傳送網(wǎng)的OAM功能相當，這就使得T-MPLS技術的OAM具有了提供電信運營級業(yè)務的能力。T-MPLS技術不僅在OAM PDU的數(shù)量上有增加，而且對原有的PDU功能也做了強化�，F(xiàn)分別舉一例。

2.1.1　T-MPLS OAM功能擴展舉例：LMM PDU

LMM PDU用來支持丟包率測定（LM）功能之一的單端丟包率測定。丟包率是在時間間隔T內(nèi)，T-MPLS網(wǎng)絡中節(jié)點發(fā)送的包與接收到的包的差值除以總的發(fā)送包數(shù)所得的比值。有了這項功能，就可以對節(jié)點、鏈路的狀態(tài)進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)鏈路狀態(tài)劣化，采取相應措施。當丟包率超過一定臨界值后，就會產(chǎn)生嚴重故障時間（Severe Errored Seconds），在單向鏈路中產(chǎn)生這種情況時，就會宣告鏈路不可用。LMM PDU以及其他新增的OAM PDU體現(xiàn)出了T-MPLS OAM功能較之MPLS有大幅度擴展，能實現(xiàn)更多OAM功能。

2.1.2　T-MPLS OAM功能增強舉例：CV PDU

連接確認（CV）功能是一種主動OAM功能，可以用于檢測處于一個維護實體組中的任一對維護實體端點間的連續(xù)性丟失（LoC），可用于檢測兩個維護實體組之間的錯誤連接，也可用于檢測在一個維護實體組中出現(xiàn)錯誤維護實體端點相連的情況以及其他一些缺陷情況。這個功能的完成是靠維護實體端點周期地向其他維護實體端點發(fā)送CV PDU實現(xiàn)的，因此CV PDU發(fā)送周期的大小決定了對鏈路狀態(tài)監(jiān)測的強度�，F(xiàn)對比MPLS和T-MPLS的CV PDU可選發(fā)送周期如表2所示。

由表2比較可見，T-MPLS的CV PDU可選發(fā)送周期的取值范圍大于MPLS的，特別是提供了3.33ms的發(fā)送周期，可以更密集地進行連接檢測，從而提供更強的對鏈路鏈接性進行監(jiān)測的功能。另外，新增的1min和10min的大發(fā)送周期也使得CV PDU的發(fā)送更為靈活，可以考慮使用在鏈路狀態(tài)比較可靠、無需進行高強度監(jiān)測的場合。CV包發(fā)送速率的降低可以減少帶寬的占用，減輕節(jié)點的負擔。擴大了的可選發(fā)送周期范圍使該功能能更靈活地適應各種場合。

表2　MPLS和T-MPLS的CV PDU可選發(fā)送周期對比

2.2　T-MPLS OAM的嵌套

T-MPLS標簽堆棧支持嵌套，理論上來說可以嵌套無限多層。由于在T-MPLS網(wǎng)絡中OAM協(xié)議數(shù)據(jù)單元和業(yè)務包具有相同的轉發(fā)待遇，T-MPLS標簽交換路徑的嵌套也引起了OAM的嵌套。因此就要有相應的機制來管理嵌套T-MPLS標簽交換路徑的OAM。相比于MPLS，T-MPLS的OAM發(fā)送、處理任務大大增加，解決分組網(wǎng)上電信運營級OAM的嵌套問題就顯得更為重要。

當一個OAM包產(chǎn)生后，在傳輸過程中如果遇到另外一個管理實體組（MEG，可以理解為以業(yè)務為單位的點到點或點到多點連接），就會產(chǎn)生嵌套[1]。

如圖3所示，假設有6個節(jié)點進行通信：節(jié)點1和節(jié)點6，節(jié)點2和節(jié)點5，節(jié)點3和節(jié)點4，分別對應圖中的MEG1、MEG2、MEG3，形成了三層嵌套。T-MPLS標簽堆棧支持無限嵌套，理論上支持無限多的子層。當然實際上，由于在OAM包格式當中只有3個比特指示Maya內(nèi)置語言（MEL），所以最多允許OAM管理實體組嵌套8層。超過8層就會產(chǎn)生OAM管理實體組嵌套溢出的錯誤，對應的OAM包會被拋棄。

圖3　示例T-MPLS網(wǎng)絡OAM MEG嵌套圖

每個OAM包在創(chuàng)建時MEL值自動設置為0，每當進入另外一個嵌套在本MEG之上的MEG時，MEL值就會加1。同樣，當OAM包離開這個MEG時，MEL值就會減1。見圖中的MEL值的變化（節(jié)點1和6之間的OAM包）。對于低層T-MPLS服務層來說，高層OAM信息（MEL值大于零）與業(yè)務信息沒有差別，不對其進行任何處理。只有當接收到MEL值等于O的OAM包時才進行接收和處理。通過比較判定MEL值，一個節(jié)點可以快速準確地確定一個OAM包是否是自己要接收和處理的。由于MEG的嵌套十分靈活，處理簡單，大量的、功能全面的OAM包的處理變得可實現(xiàn)。因此，OAM MEG的嵌套功能在整個OAM機制中發(fā)揮重要作用。

3、總結和展望

本文通過對比，對T-MPLS的OAM機制特點作了比較深入的分析，顯示了OAM在實現(xiàn)T-MPLS功能的過程中所起的重要作用。但相關協(xié)議的某些部分還有待進一步研究，如節(jié)點丟包率是針對業(yè)務的，性能狀況指標性不強；MEG只能嵌套八層，限制T-MPLS隧道嵌套的層數(shù)等。隨著T-MPLS技術研究的深入，相應OAM功能的研究也會越來越深入，這些問題也會逐步得到解決。T-MPLS技術OAM功能強大的優(yōu)勢也將越來越明顯，從而使T-MPLS具有更強的市場生命力。

參考文獻

1　ITU-T Draft New Recommendation Y.17TOM.Operation & Maintenance mechanism for T.MPLS layer networks, April 2007.

2　ITUT Recommendation Y.1711.Operation & Maintenance mechanism for MPLS networks，F(xiàn)eb，2004.

3　祁云磊，曲樺．T-MPLS的關鍵技術研究．電信科學.2007(3)：73-77.

4　IETF RFC3961 Requirements for Pseudo-Wire Emulation Edge-to-Edge(PWE3)，September 2004.

5　Jim Guichard，F(xiàn)rancois Le Faucheur，Jean-Philippe Vasseur.MPLS網(wǎng)絡設計權威指南.陳武，譯.北京：人民郵電出版社，2007(1)：28-31.