持CE的T-MPLS關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(60572134)；國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)資助項(xiàng)目 (2007AA01Z254)

傳送網(wǎng)面臨的一個(gè)重要問題就是如何將其擴(kuò)展成一種多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)。傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議/多協(xié)議標(biāo)簽交換(IP/MPLS)在這方面做了很大努力，但由于過多地考慮了三層功能、IP功能，很難建立面向連接的傳送技術(shù)，這就需要統(tǒng)一的控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)資源管理與控制。傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)技術(shù)，如同步數(shù)字序列(SDH)和光傳送網(wǎng)(OTN)，能實(shí)現(xiàn)端到端保護(hù)，并具有強(qiáng)大的操作、維護(hù)和管理(OAM)，但在適應(yīng)突發(fā)性分組業(yè)務(wù)的靈活性方面明顯不足。

T-MPLS[1]作為一種電信級(jí)傳送技術(shù)，省去了MPLS中一些不必要的無連接的基于IP的處理能力，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳送平面，其關(guān)鍵點(diǎn)是面向連接的分組傳送，能提供電信運(yùn)營(yíng)級(jí)的服務(wù)，具有與傳統(tǒng)傳送技術(shù)相當(dāng)?shù)亩说蕉说腛AM、服務(wù)質(zhì)量(QoS)和小于50 ms的保護(hù)倒換能力，采用與SDH和OTN相似的分層結(jié)構(gòu)，并有與之相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理能力和智能控制能力，這些都是保障其應(yīng)用的關(guān)鍵。

電信級(jí)以太網(wǎng)(CE)[2]是一個(gè)相對(duì)寬泛的概念，它并不專指某種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從廣義上講，提供以太網(wǎng)接口、多業(yè)務(wù)承載，具備標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展、服務(wù)質(zhì)量保證、高可靠和業(yè)務(wù)管理能力的組網(wǎng)技術(shù)都可以稱為CE技術(shù)。按照城域以太網(wǎng)論壇(MEF)定義，CE技術(shù)包括5個(gè)方面的內(nèi)容：標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)(專線/虛擬專線、專用局域網(wǎng)/虛擬專用局域網(wǎng))、可擴(kuò)展性(業(yè)務(wù)帶寬和規(guī)模均可靈活擴(kuò)展)、可靠性(低于50 ms保護(hù)倒換)、QoS(端到端有保障的業(yè)務(wù)性能)、電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理(快速業(yè)務(wù)建立、用戶網(wǎng)絡(luò)管理)。任何技術(shù)只要滿足這些要求，就可以作為CE技術(shù)，因此，CE在技術(shù)上呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)。目前業(yè)界最看好的技術(shù)主要有3類：T-MPLS、虛擬專用LAN技術(shù)(VPLS)、運(yùn)營(yíng)商骨干傳輸(PBT)。

1 T-MPLS技術(shù)特性及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程

1.1 T-MPLS的技術(shù)特性

國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)SG15定義的T-MPLS，是一種基于MPLS的面向連接的分組傳送技術(shù)，它被看作是MPLS從核心網(wǎng)絡(luò)向城域網(wǎng)和接入網(wǎng)的自然延伸，可以看作是T-MPLS = MPLS－L3的復(fù)雜性＋OAM＋TE。T-MPLS用于電信級(jí)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
    (1)拋棄了IETF為MPLS定義的繁復(fù)的控制協(xié)議族，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)平面，去掉了不必要的轉(zhuǎn)發(fā)行為(如倒數(shù)第二跳彈出(PHP)、MPLS的標(biāo)簽合并、等價(jià)多路徑(ECMP))；

(2)具有完善的OAM機(jī)制；

(3)可進(jìn)行性能監(jiān)視；

(4)能確保端到端保護(hù)時(shí)間小于50 ms；

(5)考慮到流量工程和端到端傳送，T-MPLS不支持無連接傳送模式，所有的連接都是顯式端到端連接，這使得T-MPLS成為純粹的面向傳送的、基于運(yùn)營(yíng)的傳送網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；

(6)支持Diff-Serv的QoS機(jī)制，支持組播、提供雙向標(biāo)簽交換通道(LSP)、支持全局標(biāo)簽空間；

(7)不同于MPLS依賴于控制平面，T-MPLS傳送平面與控制平面獨(dú)立，更好地保證了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和靈活性。

采用T-MPLS作為電信級(jí)以太網(wǎng)承載技術(shù)，正是基于T-MPLS的上述技術(shù)特性來考慮的，特別是T-MPLS支持以太網(wǎng)虛連接(EVC)業(yè)務(wù)，并滿足了前面提到的CE五大要求。

1.2 T-MPLS的體系結(jié)構(gòu)及組網(wǎng)模型

T-MPLS LSP的分層結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)子層，通道層和隧道層，如圖1所示。T-MPLS所支持的客戶層可以使任何二層(L2)技術(shù)，采用IETF為端到端偽線模擬(PWE3)偽線模型定義的映射技術(shù)。電路子層對(duì)應(yīng)虛電路(VC)LSP連接，完成將客戶層的業(yè)務(wù)適配到T-MPLS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)域，適配過程還包括對(duì)用于VCLSP管理的OAM信息的適配。隧道子層對(duì)應(yīng)隧道LSP連接，支持T-MPLS VC LSP的集合，可以是嵌套式或與VC LSP復(fù)用，也對(duì)包括管理隧道LSP OAM信息的適配。

CE的體系構(gòu)架建立在層網(wǎng)絡(luò)的框架內(nèi)，它要求層網(wǎng)絡(luò)間的操作獨(dú)立于客戶層和控制層，使得用戶業(yè)務(wù)在CE over T-MPLS網(wǎng)絡(luò)上的傳送變得更加透明、安全和完整。G.8110.1[3](T-MPLS的體系結(jié)構(gòu))定義了ETH/T-MPLS層網(wǎng)絡(luò)間信息的適配和處理。T-MPLS支持CE時(shí)，可以將以太網(wǎng)業(yè)務(wù)承載在T-MPLS之上，形成Ethernet over T-MPLS的結(jié)構(gòu)。T-MPLS支持CE的組網(wǎng)模型，如圖2所示。在這個(gè)模型中利用T-MPLS技術(shù)可以支持MEF定義的以太網(wǎng)虛連接(EVC)業(yè)務(wù)，并且利用EVC業(yè)務(wù)來進(jìn)行以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的傳送。

1.3 T-MPLS的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)

在標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程上，T-MPLS走在了其他CE技術(shù)的前面。

從2005年起，ITU-T SG15著手制訂G.8110.1，從此，ITU-T開始了一系列G.81XX的有關(guān)T-MPLS建議的制訂，如圖3所示。ITU-T開始T-MPLS工作的最初目的是定義MPLS用于傳送網(wǎng)的一些子功能，如面向連接的屬性，然而，為了完全滿足傳送網(wǎng)的需求，需對(duì)IETF的MPLS的功能作一些擴(kuò)展，如OAM、保護(hù)倒換等，最初考慮T-MPLS與Ethernet的OAM能兼容，而IETF指出這些擴(kuò)展與IETF MPLS之間的不兼容性。

2007年7月，IETF正式向ITU-T提出了MPLS和T-MPLS的兼容問題，如T-MPLS與MPLS的互聯(lián)可能引起的網(wǎng)絡(luò)問題，并且共同開發(fā)對(duì)MPLS的擴(kuò)展部分，并保證MPLS與T-MPLS是兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，不要出現(xiàn)名稱等方面的混淆。

2007年9月，ITU-T SG15 Q12負(fù)責(zé)的T-MPLS結(jié)構(gòu)方面的標(biāo)準(zhǔn)已與IETF在許多方面達(dá)成協(xié)議；SG13 Q5負(fù)責(zé)的T-MPLS OAM方面的標(biāo)準(zhǔn)工作將在2009—2013研究期轉(zhuǎn)至SG15。2007年4月對(duì)OAM的建議(G.8113、G.8114)由于IETF指出了61個(gè)需要解決的問題而未獲通過，G.8113將以Y.Supple.4出版。

2008年2月，IETF和ITU-T建立了聯(lián)合工作小組(JWT)，JWT的成立標(biāo)志著IETF與ITU-T合作研究T-MPLS的開始，JWT將對(duì)已通過或同意的ITU-T建議書進(jìn)行檢查。IETF MPLS互操作設(shè)計(jì)組于2008年3月的會(huì)議上討論了有關(guān)ITU-T OAM和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的需求問題。在2008年3月的JWT工作會(huì)議上，IETF MPLS為適應(yīng)傳送需求的擴(kuò)展，用MPLS-TP來定義，并由IETF來完成，ITU-T將在其新的建議中融入MPLS-TP，預(yù)計(jì)T-MPLS的系列標(biāo)準(zhǔn)將在2008年后基本完成。目前JWT主要關(guān)注數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面，控制平面技術(shù)，網(wǎng)元管理和接口、設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)生存性，OAM機(jī)制5個(gè)方面。

中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)已經(jīng)完成了《MSTP技術(shù)要求：內(nèi)嵌MPLS部分》標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)正在進(jìn)行《T-MPLS技術(shù)要求》技術(shù)報(bào)告的制訂工作。

然而，在支持CE的過程中，T-MPLS面臨以下幾方面的課題：
    (1)資源管理問題。需將邏輯標(biāo)簽映射到相應(yīng)的帶寬，連接的帶寬趨向于動(dòng)態(tài)，需要有連接接納控制(CAC)，較電路交換的網(wǎng)絡(luò)中的連接數(shù)要多，帶寬管理更趨復(fù)雜。

(2)雙向非對(duì)稱的LSP問題。雙向LSP是重疊的，且非對(duì)稱的；信令需擴(kuò)展；資源分配與管理面臨挑戰(zhàn)。

(3)嵌套式LSP問題。嵌套式LSP改善了可擴(kuò)展性，嵌套式LSP的保護(hù)/恢復(fù)面臨挑戰(zhàn)。

(4)鏈路發(fā)現(xiàn)與故障管理問題。鏈路發(fā)現(xiàn)是非常有用的，其功能包括自動(dòng)發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的鏈路連接，減少人工配制，以及降低在配置過程中不可預(yù)見性差錯(cuò)。

(5)鏈路管理協(xié)議(LMP)是T-MPLS鏈路發(fā)現(xiàn)和管理的一個(gè)可選項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)機(jī)制也可以采用OAM在數(shù)據(jù)傳送平面來完成。

(6)T-MPLS的生存性問題。保護(hù)技術(shù)包括1∶1、1＋1、環(huán)網(wǎng)保護(hù)，恢復(fù)技術(shù)包括硬/軟選路、預(yù)計(jì)算/動(dòng)態(tài)恢復(fù)。面臨的問題是恢復(fù)動(dòng)作的啟動(dòng)方式、段保護(hù)/恢復(fù)與端到端的保護(hù)/恢復(fù)，基于業(yè)務(wù)等級(jí)(GoS)的生存性。

(7)支持的業(yè)務(wù)問題。P2P LSP(E-Line)；P2MP LSP(E-Tree)；多重P2P LSP(E-LAN);

(8)多層互連問題。信令互通、TE鏈路的泛洪與提取、路徑計(jì)算單元(PCE)、多層生存性問題、對(duì)等(Peer)或重疊(Overlay)。

2 T-MPLS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面技術(shù)

T-MPLS采用雙標(biāo)簽交換和轉(zhuǎn)發(fā)模式，即T-MPLS在為客戶層提供分組式數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，會(huì)對(duì)客戶數(shù)據(jù)分配兩類標(biāo)簽：虛信道/偽線(Channel/PW)標(biāo)簽和傳輸交換通道/隧道(Path/Tunnel)標(biāo)簽。信道標(biāo)簽將兩端的客戶聯(lián)系在一起，用于終端設(shè)備區(qū)分客戶數(shù)據(jù)。隧道標(biāo)簽用于客戶數(shù)據(jù)在T-MPLS分組數(shù)據(jù)通道中的交換以及轉(zhuǎn)發(fā)。

T-MPLS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)基于IETF建議RFC3031/3032[4]中MPLS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、標(biāo)簽操作和墊片標(biāo)簽格式化的原理，并具有以下特性：

(1)單向和雙向T-MPLS LSP：沿同一物理通道傳送的數(shù)據(jù)平面中的兩個(gè)單向LSP構(gòu)成一個(gè)雙向LSP。.

(2)區(qū)分業(yè)務(wù)：支持基于擴(kuò)展LSP或標(biāo)簽LSP，并支持區(qū)分業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，基于RFC3270[5]中的“Pipe Model”和“Short Pipe Model”。RFC 3270中的“Uniform Model”在T-MPLS中不考慮，因?yàn)樗�不適合L2VPN數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)模式。

(3)考慮到RFC3443[6]中的“Pipe-Model”和“Short-Pipe”LSP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式，支持生存時(shí)間(TTL)處理，并與隧道LSP協(xié)調(diào)。

點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)組播是T-MPLS一個(gè)重要的研究方向，內(nèi)容包括：下一跳標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)入、分組復(fù)制、數(shù)據(jù)平面(樹或點(diǎn)到點(diǎn))以及標(biāo)簽分配和分層。由于ITU-T和IETF聯(lián)合工作組JWT籌建不久，所以除了G8110.1提到T-MPLS支持組播以外，并沒有其他關(guān)于T-MPLS組播技術(shù)細(xì)節(jié)的文檔。2007年3月在芝加哥舉辦的MFA會(huì)議認(rèn)為，可以在IETF關(guān)于MPLS P2MP組播的RFC基礎(chǔ)上，完善G.8110.1中關(guān)于T-MPLS單向P2MP組播的細(xì)節(jié)問題。在最新的關(guān)于T-MPLS體系結(jié)構(gòu)的建議書G.8110.1Amendment1[7]中給出了T-MPLS單向P2MP連接的結(jié)構(gòu)示意圖。

3 T-MPLS的控制平面技術(shù)

對(duì)CE來說，控制功能和傳送功能的分離和獨(dú)立是其最突出的優(yōu)勢(shì)，傳送平面僅僅只關(guān)注數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和傳送，而控制平面要負(fù)責(zé)所有與網(wǎng)絡(luò)資源控制和管理有關(guān)的功能。

T-MPLS控制平面的標(biāo)準(zhǔn)工作主要由ITU-T+IETF+OIF完成。ITU-T的重點(diǎn)是需求、體系結(jié)構(gòu)、功能；IETF的重點(diǎn)是控制協(xié)議的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展，例如，信令、路由、LMP協(xié)議，以及與控制平面有關(guān)的專門問題的澄清和解決上；光互聯(lián)論壇(OIF)的重點(diǎn)是用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)、外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(E-NNI)。

T-MPLS引入通用多協(xié)議標(biāo)記交換/自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(GMPLS/ASON)作為其統(tǒng)一的控制面，進(jìn)行標(biāo)簽的分發(fā)、T-MPLS路徑的建立等，是傳送網(wǎng)技術(shù)的一次重要突破和變革。在CE over T-MPLS架構(gòu)下，控制平面形象化地描述為網(wǎng)絡(luò)資源和接納控制功能(RACF)[8-9]和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)控制功能(NACF)，圖4描述了CE over T-MPLS架構(gòu)中的RACF方案。

RACF由策略決定功能實(shí)體(PD-FE)和傳送資源控制功能實(shí)體(TRC-FE)組成，分別負(fù)責(zé)技術(shù)無關(guān)的、技術(shù)有關(guān)的資源接納和控制功能。TRC-FE是專為基于T-MPLS的傳送網(wǎng)量身定做的功能實(shí)體。為了滿足CE的特定需求，TRC-FE必須實(shí)現(xiàn)以下功能：傳送網(wǎng)絡(luò)資源(拓?fù)浜玩溌啡萘?的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和信息收集、呼叫接納控制(CAC)、與技術(shù)有關(guān)的QoS需求和屬性等。