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摘要:文章對(duì)分組傳送網(wǎng)(PTN)/傳送多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS-TP)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過程中的關(guān)鍵問題，包括端到端的服務(wù)質(zhì)量(QoS)實(shí)現(xiàn)機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)、三層(L3)功能的引入和數(shù)據(jù)平面環(huán)回功能等進(jìn)行了探討，并基于PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)維護(hù)和開展業(yè)務(wù)的需求提出了自己的觀點(diǎn)。通過對(duì)PTN網(wǎng)絡(luò)中的基于MPLS的流量工程和區(qū)分服務(wù)兩種機(jī)制的分析，文章提出了一種面向業(yè)務(wù)的端到端的QoS保障機(jī)制�；谝延械腗PLS-TP標(biāo)準(zhǔn)和草案明確的PTN的分層結(jié)構(gòu)，文章提出了在PTN中引入L3功能的方式。文章還提出了數(shù)據(jù)平面環(huán)回功能的需求。
關(guān)鍵字:分組傳送網(wǎng)；服務(wù)質(zhì)量；分層結(jié)構(gòu)；三層功能；數(shù)據(jù)平面環(huán)回
英文摘要:This paper discusses several key issues concerning the development of Packet Transport Network (PTN) and Multi-Protocol Label Switching (MPLS-TP) technologies. Such issues include the end to end Quality of Service (QoS) implementation mechanism, the layer network structure, the introduction of L3 function, and data-plane loop-back functions. Several viewpoints on PTN maintenance and operational requirements are then put forward. A service-oriented end to end QoS guarantee mechanism is proposed in light of an analysis of MPLS traffic engineering and Differentiated Service (DiffServ) mechanisms. After clarifying the network hierarchical structure of PTN layer (on the basis of existing MPLS-TP standards and drafts), it is finally proposed that the L3 function be introduced within PTN and the data-plane loop-back function.
英文關(guān)鍵字:PTN; QoS; layer network; L3 function; data-plane loopback
基金項(xiàng)目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助(“863”計(jì)劃)課題(2007AA01Z2A4)
分組傳送網(wǎng)(PTN)目前還沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義。從廣義的角度講，只要是基于分組交換技術(shù)，并能夠滿足傳送網(wǎng)對(duì)于運(yùn)行維護(hù)管理(OAM)、保護(hù)和網(wǎng)管等方面的要求，就可以稱為PTN。具體的分組交換技術(shù)可以是多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)、傳送多協(xié)議標(biāo)記交換(T-MPLS/MPLS-TP)、以太網(wǎng)、運(yùn)營商骨干橋接-流量工程(PBB-TE)、彈性分組環(huán)(RPR)等。前兩年通信業(yè)界一般理解的PTN技術(shù)主要包括T-MPLS和PBB-TE。近期由于支持PBB-TE的廠商和運(yùn)營商越來越少，中國已經(jīng)基本上將PTN和T-MPLS/MPLS-TP劃上了等號(hào)。本文中提到的PTN均指基于T-MPLS/MPLS-TP的PTN設(shè)備。
從T-MPLS到MPLS-TP，國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)部門(ITU-T)和因特網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)經(jīng)過了多年的競爭和協(xié)商達(dá)成了共識(shí)，體現(xiàn)了傳送領(lǐng)域和數(shù)據(jù)領(lǐng)域之間從競爭到融合的發(fā)展歷程�？梢哉fMPLS-TP是傳送領(lǐng)域和數(shù)據(jù)領(lǐng)域的利益競爭和平衡協(xié)調(diào)的產(chǎn)物。目前，IETF已獲得了MPLS-TP標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的主導(dǎo)權(quán)，ITU-T SG15在MPLS-TP標(biāo)準(zhǔn)中的開發(fā)話語權(quán)已逐漸被IETF剝奪，轉(zhuǎn)為以企業(yè)和個(gè)人專家方式參與[1-6]。
本文將對(duì)PTN/MPLS-TP技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過程中的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行探討，內(nèi)容包括端到端的服務(wù)質(zhì)量(QoS)實(shí)現(xiàn)機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)、三層(L3)功能的引入和數(shù)據(jù)平面環(huán)回功能等，并基于PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)維護(hù)和開展業(yè)務(wù)的需求提出了個(gè)人觀點(diǎn)。
1 PTN網(wǎng)絡(luò)中的QoS技術(shù)
QoS是指網(wǎng)絡(luò)通信過程中，允許用戶業(yè)務(wù)在丟包率、延遲、抖動(dòng)和帶寬等方面獲得可預(yù)期的服務(wù)水平。PTN設(shè)備的QoS功能包括流分類、標(biāo)記、速率限制、帶寬保證、流量整形、調(diào)度策略等。PTN網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的QoS主要由基于MPLS的流量工程(TE)和區(qū)分服務(wù)(DiffServ)兩種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)面向業(yè)務(wù)的端到端的QoS保障能力[7-11]。
1.1流量工程
IETF對(duì)MPLS-TP的定義要求必須支持流量工程(TE)且TE可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的可控性。TE的目標(biāo)是有效而可靠地運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的使用。約束路由(CBR)則是TE中最重要的組成部分。IP/MPLS網(wǎng)絡(luò)中的流量工程一般是通過MPLS的TE擴(kuò)展即多協(xié)議標(biāo)記交換-流量工程(MPLS-TE)來實(shí)現(xiàn)的。
TE在PTN網(wǎng)絡(luò)中的作用主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：
(1)業(yè)務(wù)路由可控
進(jìn)入PTN的業(yè)務(wù)通過偽線(PW)封裝后再復(fù)用到標(biāo)記交換路徑(LSP)。LSP的建立可以通過網(wǎng)管或控制平面實(shí)現(xiàn)，兩種建立方式的LSP路由都是可控的。
(2)業(yè)務(wù)帶寬可控
目前PTN承載的業(yè)務(wù)主要包括E1仿真和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。E1仿真業(yè)務(wù)的帶寬一般是固定可控的，并且要求高優(yōu)先級(jí)，不允許丟包，時(shí)延低。以太網(wǎng)業(yè)務(wù)可以分為2大類：恒定速率業(yè)務(wù)和可變速率業(yè)務(wù)。恒定速率業(yè)務(wù)的要求和可控性與E1仿真業(yè)務(wù)基本相同�？勺兯俾蕵I(yè)務(wù)則是通過承諾速率(CIR)和額外速率(EIR)來實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)帶寬的控制，即運(yùn)營商只對(duì)用戶保障小于等于CIR的帶寬，在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)可以對(duì)EIR部分的流量進(jìn)行丟棄處理，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的可控性。
具體來說，運(yùn)營商通過配置PW(即業(yè)務(wù))和LSP的CIR，并滿足連接允許控制的條件：一條LSP中的所有PW的CIR之和必須小于等于該LSP的CIR，一條鏈路中的所有LSP的CIR之和必須小于等于該鏈路的CIR，運(yùn)營商就可以在網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的情況下，滿足所有業(yè)務(wù)的CIR帶寬需求。由于存在可變速率業(yè)務(wù)的突發(fā)業(yè)務(wù)(即EIR部分)，因此即使使用了TE，網(wǎng)絡(luò)中仍然可能會(huì)發(fā)生擁塞，此時(shí)如何保障所有業(yè)務(wù)都能得到其CIR帶寬就需要使用區(qū)分服務(wù)。
1.2 區(qū)分服務(wù)
區(qū)分服務(wù)起源于集成服務(wù)(IntServ)。區(qū)分服務(wù)的目的是在因特網(wǎng)上為流量提供有區(qū)別的業(yè)務(wù)級(jí)別。與集成服務(wù)相比，區(qū)分服務(wù)定義的是一個(gè)相對(duì)簡單而粒度粗一些的控制系統(tǒng)。另外，區(qū)分服務(wù)針對(duì)的是流聚合后的每一類QoS控制，而不是像集成服務(wù)那樣針對(duì)每個(gè)流。因此，區(qū)分服務(wù)具有可擴(kuò)展性，能夠在大型網(wǎng)絡(luò)上提供QoS服務(wù)。
區(qū)分服務(wù)在其域的邊緣對(duì)進(jìn)入的IP流進(jìn)行分類，并為每一類型指定一個(gè)類型標(biāo)志區(qū)分服務(wù)代碼點(diǎn)(DSCP)。域內(nèi)的核心路由器查看DSCP值，并根據(jù)每一類的特定逐跳行為(PHB)調(diào)度包的轉(zhuǎn)發(fā)。IETF目前定義了兩種PHB：加速轉(zhuǎn)發(fā)(EF)和保證轉(zhuǎn)發(fā)(AF)。
(1)加速轉(zhuǎn)發(fā)
EF PHB的流量不受其他PHB流量的影響，確保包以最快速率得到轉(zhuǎn)發(fā)。與傳統(tǒng)的租用線類似，EF PHB能夠提供低丟包率、低延遲、低抖動(dòng)和有保證的帶寬服務(wù)。使用EF的業(yè)務(wù)帶寬參數(shù)只有CIR，EIR總等于0，超過CIR的流量將被丟棄。EF可用于E1仿真業(yè)務(wù)或恒定速率的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。EF必須遵循RFC3246的規(guī)定。
(2)保證轉(zhuǎn)發(fā)
AF為數(shù)據(jù)包提供4個(gè)級(jí)別的轉(zhuǎn)發(fā)特征，每個(gè)級(jí)別有3種丟棄優(yōu)先級(jí)。PTN設(shè)備通過配置各級(jí)別的轉(zhuǎn)發(fā)資源(如緩沖區(qū)和帶寬)和丟棄優(yōu)先級(jí)來決定業(yè)務(wù)的級(jí)別。當(dāng)業(yè)務(wù)不發(fā)生擁塞時(shí)，AF的各級(jí)別業(yè)務(wù)性能值相同；當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)生擁塞時(shí)，所有AF級(jí)別的業(yè)務(wù)都會(huì)發(fā)生丟包，丟包的多少和業(yè)務(wù)級(jí)別相關(guān)。AF必須遵循RFC2597的規(guī)定。
1.3 MPLS支持的區(qū)分服務(wù)
由于PTN是基于MPLS-TP實(shí)現(xiàn)的，因此PTN設(shè)備中的區(qū)分服務(wù)需要采用RFC3270定義的基于MPLS的區(qū)分服務(wù)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。
IP包經(jīng)過MPLS封裝后，核心路由器將看不到DSCP。為此，IETF提出了一種MPLS支持區(qū)分服務(wù)的方法。MPLS支持的區(qū)分服務(wù)能夠把區(qū)分服務(wù)的多個(gè)行為集合(BA)映射到MPLS的一條LSP上，根據(jù)BA的PHB來轉(zhuǎn)發(fā)LSP上的流量。LSP與BA的映射有兩種方式：實(shí)驗(yàn)推斷的LSP(E-LSP)和標(biāo)記編碼推斷的LSP(L-LSP)。
(1)E-LSP
E-LSP用MPLS標(biāo)簽的實(shí)驗(yàn)(EXP)字段把多個(gè)BA指派到一條LSP上，使用MPLS標(biāo)簽的EXP字段表示一個(gè)包的PHB。最多可以把8個(gè)BA映射到EXP字段中，即一條E-LSP最多可以支持8個(gè)業(yè)務(wù)等級(jí)。
(2)L-LSP
L-LSP把一條LSP指派給一個(gè)BA，并采用EXP表示包丟棄優(yōu)先級(jí)。一條L-LSP只能支持一個(gè)業(yè)務(wù)等級(jí)。
由于MPLS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)在每一跳中都交換標(biāo)簽值，而管理標(biāo)簽與PHB的映射比較困難。E-LSP要比L-LSP更容易控制，因?yàn)镋-LSP事先就可以確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)包的EXP字段和PHB之間的映射關(guān)系。目前PTN設(shè)備采用的主要是E-LSP。
