PBB-TE的結構特征與GMPLS控制技術

摘要:電信傳送網(wǎng)絡正從以時分復用(TDM)為核心向以分組為核心轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)了多種電信級的分組傳送技術。運營商骨干橋接-流量工程(PBB-TE)是一種面向連接的分組傳送技術，具有很好的可擴展性、可管理性和服務質(zhì)量保證能力；通用多協(xié)議標簽交換(GMPLS)是一種成熟的傳送網(wǎng)控制平面技術，支持多種數(shù)據(jù)平面。GMPLS控制的PBB-TE是實現(xiàn)分組傳送網(wǎng)的優(yōu)選技術。

關鍵字:分組傳送網(wǎng)；運營商骨干橋接；流量工程；通用多協(xié)議標簽交換；控制平面

英文摘要:Current Time Division Multiplexing (TDM) transport networks are changing to become packet-oriented ones, and variety of carrier-grade packet transport technologies have appeared. Provider Backbone Bridging-Traffic Engineering (PBB-TE) is a connection-oriented packet transport technology that provides a scalable, manageable, and Quality of Service-guaranteed solution. Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) is a mature transport network control plane technology that supports the multiple data plane. GMPLS-controlled PBB-TE is a promising solution for packet transport networks.

英文關鍵字:packet transport network; provider backbone; traffic engineering ; GMPLS; control plane

基金項目：國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃(“973”計劃)課題(2010CB328205)；國家自然科學基金課題(60825103)；國家科技支撐計劃(2008BAH37B03)

隨著通信業(yè)務IP化的發(fā)展，各種基于IP的新業(yè)務層出不窮，譬如網(wǎng)絡電視(IPTV)、IP語音(VoIP)、P2P文件共享等。這些新業(yè)務加速了城域傳送網(wǎng)由“時分復用數(shù)據(jù)主導”到“分組數(shù)據(jù)主導”的轉(zhuǎn)變。而傳統(tǒng)城域傳送網(wǎng)仍是基于SDH/SONET構建的時分復用(TDM)傳送網(wǎng)。使用TDM傳送網(wǎng)承載分組業(yè)務，難以滿足分組業(yè)務對服務質(zhì)量(QoS)細化多樣的要求，也難以適應分組業(yè)務復雜多變的流量模式。因此，選擇靈活可靠的分組傳送技術，將是電信運營商建設下一代城域傳送網(wǎng)面臨的重大挑戰(zhàn)。

以太網(wǎng)是局域網(wǎng)和接入網(wǎng)使用最多的組網(wǎng)技術。然而要想把以太網(wǎng)變?yōu)殡娦偶壍姆纸M傳送技術，必須在傳統(tǒng)以太網(wǎng)中引入電信級網(wǎng)絡的特征。IEEE以太網(wǎng)技術標準的最新成果運營商骨干橋接-流量工程(PBB-TE)，是一種面向連接的分組傳送技術，具備很好的可擴展性和端到端QoS支持。PBB-TE的數(shù)據(jù)平面有一套與SONET/SDH類似的操作與維護(OAM)機制，具備了電信網(wǎng)絡的可靠性和可管理性。PBB-TE將成為建設城域分組傳送網(wǎng)的優(yōu)選方案。

1 PBB-TE的結構特征

本節(jié)將介紹以太網(wǎng)技術演化，PBB-TE的特征，以及在校園骨干網(wǎng)網(wǎng)上做的PBB-TE設備互連實驗。

1.1 IEEE以太網(wǎng)技術的演化

1.1.1  802.1Q虛擬局域網(wǎng)

IEEE 802.1Q在原有802.1以太網(wǎng)幀結構上，增加了一個C-Tag域。C-Tag包含一個12位的C-VID和一個3位的C-PID。C-VID表示源主機所屬的VLAN，C-PID表示幀的服務類型。在802.1Q中，一個物理網(wǎng)最多可支持4 096個虛擬局域網(wǎng)(VLAN)，不同VLAN之間的流量是隔離的。802.1Q網(wǎng)橋還可以根據(jù)C-PID表示的服務類型，提供差異化的服務。

1.1.2  802.1ad運營商橋接

IEEE 802.1ad運營商橋接(PB)是第一個面向電信運營商的以太網(wǎng)橋接技術。PB在802.1Q幀結構中，增加了一個由運營商分配的域S-Tag，包含12位的運營商VLAN標志符(S-VID)和3位的C-PID。PB構建的橋接網(wǎng)絡稱為運營商橋接網(wǎng)絡(PBN)。如圖1所示。S-Tag由PBN的入口節(jié)點分配，并在出口節(jié)點移出。S-Tag將運營商的VLAN與客戶端網(wǎng)絡的VLAN隔離，還允許運營商將多個客戶端VLAN業(yè)務通過同一個運營商VLAN傳送。

由于受到S-VID長度的限制，PBN最多只能支持4 096個服務實例。此外，PBN核心節(jié)點根據(jù)C-DA+S-VID來轉(zhuǎn)發(fā)幀。PBN需要學習客戶端的媒體訪問控制(MAC)地址，每個PBN節(jié)點都要維護一個龐大的轉(zhuǎn)發(fā)表。受服務實例和客戶地址學習的限制，PBN不能滿足電信網(wǎng)絡對擴展性的要求。

1.1.3  802.1ah運營商骨干橋接

IEEE 802.1ah運營商骨干橋接(PBB)在PBN上又搭建了一層橋接網(wǎng)絡——運營商骨干橋接網(wǎng)絡(PBBN)，來解決PB的可擴展性問題。PBB幀比PB幀多了一個運營商網(wǎng)絡幀頭<B-DA, B-SA, B-TAG, I-TAG>。這個幀頭由PBBN邊緣節(jié)點負責添加和刪除。其中，B-DA、B-SA分別是PBBN的入口、出口節(jié)點的MAC地址；B-TAG包含12位B-VID，標志PBBN的一棵生成樹或傳送通道。I-Tag包含24位I-SID，用來表示服務實例，可在一個PBBN中支持多達1 600萬條服務實例。PBBN的核心節(jié)點根據(jù)B-DA+B-VID來轉(zhuǎn)發(fā)幀，只有PBBN邊緣節(jié)點才需要學習客戶網(wǎng)絡的MAC地址。這樣，核心節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)表條目數(shù)量將大大減小。

在業(yè)務數(shù)量和節(jié)點數(shù)量支持上，PBB是第一個真正達到電信網(wǎng)絡要求的橋接技術。但是，PBB仍缺少流量工程和運行管理特性。

1.2 802.1Qay運營商骨干橋接-流量工程的特征

IEEE 802.1Qay運營商骨干橋接-流量工程(PBB-TE)是PBB加入一系列電信網(wǎng)絡特征后的產(chǎn)物，是一種面向連接的分組傳送技術。PBB-TE的網(wǎng)絡結構如圖2所示。PBB-TE的主要特征如下：