PBB-TE的結(jié)構(gòu)特征與GMPLS控制技術(shù)

摘要:電信傳送網(wǎng)絡(luò)正從以時(shí)分復(fù)用(TDM)為核心向以分組為核心轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)了多種電信級(jí)的分組傳送技術(shù)。運(yùn)營(yíng)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(shù)，具有很好的可擴(kuò)展性、可管理性和服務(wù)質(zhì)量保證能力；通用多協(xié)議標(biāo)簽交換(GMPLS)是一種成熟的傳送網(wǎng)控制平面技術(shù)，支持多種數(shù)據(jù)平面。GMPLS控制的PBB-TE是實(shí)現(xiàn)分組傳送網(wǎng)的優(yōu)選技術(shù)。

關(guān)鍵字:分組傳送網(wǎng)；運(yùn)營(yíng)商骨干橋接；流量工程；通用多協(xié)議標(biāo)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(guān)鍵字:packet transport network; provider backbone; traffic engineering ; GMPLS; control plane

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(“973”計(jì)劃)課題(2010CB328205)；國(guó)家自然科學(xué)基金課題(60825103)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2008BAH37B03)

隨著通信業(yè)務(wù)IP化的發(fā)展，各種基于IP的新業(yè)務(wù)層出不窮，譬如網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)、IP語(yǔ)音(VoIP)、P2P文件共享等。這些新業(yè)務(wù)加速了城域傳送網(wǎng)由“時(shí)分復(fù)用數(shù)據(jù)主導(dǎo)”到“分組數(shù)據(jù)主導(dǎo)”的轉(zhuǎn)變。而傳統(tǒng)城域傳送網(wǎng)仍是基于SDH/SONET構(gòu)建的時(shí)分復(fù)用(TDM)傳送網(wǎng)。使用TDM傳送網(wǎng)承載分組業(yè)務(wù)，難以滿足分組業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)質(zhì)量(QoS)細(xì)化多樣的要求，也難以適應(yīng)分組業(yè)務(wù)復(fù)雜多變的流量模式。因此，選擇靈活可靠的分組傳送技術(shù)，將是電信運(yùn)營(yíng)商建設(shè)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(shù)。然而要想把以太網(wǎng)變?yōu)殡娦偶?jí)的分組傳送技術(shù)，必須在傳統(tǒng)以太網(wǎng)中引入電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)的特征。IEEE以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的最新成果運(yùn)營(yíng)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(shù)，具備很好的可擴(kuò)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(hù)(OAM)機(jī)制，具備了電信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可管理性。PBB-TE將成為建設(shè)城域分組傳送網(wǎng)的優(yōu)選方案。

1 PBB-TE的結(jié)構(gòu)特征

本節(jié)將介紹以太網(wǎng)技術(shù)演化，PBB-TE的特征，以及在校園骨干網(wǎng)網(wǎng)上做的PBB-TE設(shè)備互連實(shí)驗(yàn)。

1.1 IEEE以太網(wǎng)技術(shù)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(jié)構(gòu)上，增加了一個(gè)C-Tag域。C-Tag包含一個(gè)12位的C-VID和一個(gè)3位的C-PID。C-VID表示源主機(jī)所屬的VLAN，C-PID表示幀的服務(wù)類型。在802.1Q中，一個(gè)物理網(wǎng)最多可支持4 096個(gè)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(wù)類型，提供差異化的服務(wù)。

1.1.2  802.1ad運(yùn)營(yíng)商橋接

IEEE 802.1ad運(yùn)營(yíng)商橋接(PB)是第一個(gè)面向電信運(yùn)營(yíng)商的以太網(wǎng)橋接技術(shù)。PB在802.1Q幀結(jié)構(gòu)中，增加了一個(gè)由運(yùn)營(yíng)商分配的域S-Tag，包含12位的運(yùn)營(yíng)商VLAN標(biāo)志符(S-VID)和3位的C-PID。PB構(gòu)建的橋接網(wǎng)絡(luò)稱為運(yùn)營(yíng)商橋接網(wǎng)絡(luò)(PBN)。如圖1所示。S-Tag由PBN的入口節(jié)點(diǎn)分配，并在出口節(jié)點(diǎn)移出。S-Tag將運(yùn)營(yíng)商的VLAN與客戶端網(wǎng)絡(luò)的VLAN隔離，還允許運(yùn)營(yíng)商將多個(gè)客戶端VLAN業(yè)務(wù)通過同一個(gè)運(yùn)營(yíng)商VLAN傳送。

由于受到S-VID長(zhǎng)度的限制，PBN最多只能支持4 096個(gè)服務(wù)實(shí)例。此外，PBN核心節(jié)點(diǎn)根據(jù)C-DA+S-VID來轉(zhuǎn)發(fā)幀。PBN需要學(xué)習(xí)客戶端的媒體訪問控制(MAC)地址，每個(gè)PBN節(jié)點(diǎn)都要維護(hù)一個(gè)龐大的轉(zhuǎn)發(fā)表。受服務(wù)實(shí)例和客戶地址學(xué)習(xí)的限制，PBN不能滿足電信網(wǎng)絡(luò)對(duì)擴(kuò)展性的要求。

1.1.3  802.1ah運(yùn)營(yíng)商骨干橋接

IEEE 802.1ah運(yùn)營(yíng)商骨干橋接(PBB)在PBN上又搭建了一層橋接網(wǎng)絡(luò)——運(yùn)營(yíng)商骨干橋接網(wǎng)絡(luò)(PBBN)，來解決PB的可擴(kuò)展性問題。PBB幀比PB幀多了一個(gè)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)幀頭<B-DA, B-SA, B-TAG, I-TAG>。這個(gè)幀頭由PBBN邊緣節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)添加和刪除。其中，B-DA、B-SA分別是PBBN的入口、出口節(jié)點(diǎn)的MAC地址；B-TAG包含12位B-VID，標(biāo)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(wù)實(shí)例，可在一個(gè)PBBN中支持多達(dá)1 600萬條服務(wù)實(shí)例。PBBN的核心節(jié)點(diǎn)根據(jù)B-DA+B-VID來轉(zhuǎn)發(fā)幀，只有PBBN邊緣節(jié)點(diǎn)才需要學(xué)習(xí)客戶網(wǎng)絡(luò)的MAC地址。這樣，核心節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)表?xiàng)l目數(shù)量將大大減小。

在業(yè)務(wù)數(shù)量和節(jié)點(diǎn)數(shù)量支持上，PBB是第一個(gè)真正達(dá)到電信網(wǎng)絡(luò)要求的橋接技術(shù)。但是，PBB仍缺少流量工程和運(yùn)行管理特性。

1.2 802.1Qay運(yùn)營(yíng)商骨干橋接-流量工程的特征

IEEE 802.1Qay運(yùn)營(yíng)商骨干橋接-流量工程(PBB-TE)是PBB加入一系列電信網(wǎng)絡(luò)特征后的產(chǎn)物，是一種面向連接的分組傳送技術(shù)。PBB-TE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。PBB-TE的主要特征如下：