t—mpls分组传送技术

《t—mpls分组传送技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

T—MPLS分组传送技术1引言jT—MPLS分组传送技术李健.顾畹仪.张杰.张永军(北京邮电大学北京100876)曩芸萎建议和国内外的研究趋势,对这种新兴的分组传送技术——lT_MPI5的体系结构,信号适配与传输,OAM和生存性方面取得的成果和存在的问题进行了阐述.传送MPLS(T-MPLS)是一种基于MPLS面向连接的分组传送技术.省去了不必要的面向IP的处理,给运营商带来成本的有效降低:具有完全的业务扩展能力,支持不同技术信号的传送(分组元,时分),符合网络转型的趋势;面向连接,有着可与传统传送网媲美的OAM和生存能力:与承载层独立,仍可以利用现有的传送层面(时分,波长);能够采用通用的控制平面,可以保证与现有的传送网络的互联互通.2T.MPLS国际标准化进程T-MPLS于2006年2月在1TU-TSG15会议上提出.得到众多通信厂商和运营商的重视与肯定.至今.ITU-r已经就TPLS的体系结构和需求达成一致.传送面的建议工作进展较快,1TU-T已经基本完成了数据面框架规范的制定.并且以一系列的预发布建议形式公布:管理面的工作刚刚起步:而关于T.MPLS控制面的工作尚未开始.具体协议细节尚未提出可操作性的标准.这为国内T-MPLS相关研究的原创性和先进性提供了难得的机遇.}国家"863"计划资助项目(No.2006AA01Z246),教育部新世纪优秀人 才计划资助项I~(NCET-O5-O112)目前rrU.T已经制定的T.MPLS相关建议和草案主要有(括号中为标准化状态):.G.8l10:MPLS层网络体系结构(已生效)..G.8110.1:T-MPLS层网络体系结构(已达成共识)..G.8112:T-MPLS分层接口(已达成共识)..G.8121:MPLS设备功能模块特性(已达成共识)..G.8131:T-MPLS网络保护倒换(已达成共识)..Y.1711:MPLS网络OAM机制(已生效)..Y.1711.1:T-MPLSOAM机制(进行中)..Y.1720:MPLS网络保护倒换(已生效).?G.tmpls.mgmt:T-MPLS网元的管理(刚开始)..G.tmpls.mgmt-info:T-MPLS网元与协议无关的管理信息模型(刚开始)..控制面相关建议(将开始).rIU-T下一步的标准化工作主要包括:数据传送面对点到多点连接的支持:根据ITU-TY.1731EthemetOAM对Y.1711.1进行扩展:在G.8131中增加关于环网保护和分布式恢复的内容以 及基于ASON的T-MPLS控制面标准化工作.3面向运营的T.MPLS分组传送体系近年来,在通信产业界和通信标准化组织的共同努力下,ASONIGMPLS取得了卓越的发展.但rIU-T现有关于ASON的要墓nII硕博论文建议只支持SDH和OTN传送网应用.把ASON的体系构架扩展到分组传送网的需求已明显存在.根据ITU-T2006年7月的会议精神.采用ASON的体系结构作为T-MPLS分组传送网体系结构的框架是ITU-3'解决T-MPLS控制面问题的主要方法所以T-MPLS仍将采用控制面,管理面,传送面的分层结构(如图l所示).而IETF的GMPLS协议又将成为实现T-MPLS控制面功能的首选.但由于T-MPLS基于分组交换技术MPLS的特殊性.其控制和数据传送耦合性更强,在实际设备的开发中,不一定像AS0N那样.将两个平面分割得那么清晰.图1T--MPLS体系结构中的3个平面根据20o6年5月删-TSG15发给IETFMPLS和PWE3(端到端伪线仿真)工作组的联络函.删-T提出的T-MPLS无需重新定义IP//VlPLS已经提供的功能.而是将沿用IETF已经对MPLS,PWE(~路仿真)定义的数据平面的数据处理过程.所以T-MPLS的数据传送平面将基于MPLS和PWE.只是其OAM能力需要加强TPLS可以看成是ASON向分组传输领域的一次扩张3类主要的传送网(son,OTN和分组传输)都采用ASON的体系结构,将有利于各类传送网网间互联互通.简化传送网的运营管理.从而有利于未来传送网整体向分组传输的平滑过渡.T-MPLS控制面的主要功能包括业务接纳控制,信令控制, 路由控制,保护恢复等.由于T-MPLS控制面的引入.使得分组传输网生存性不强的问题得到较好的解决.通过控制面可以弓l入更多更有效的保护恢复方案.如共享保护,预配置通道保护以及利用复用段保护环对组播业务进行保护等T-MPLS传送面负责将客户数据,信令数据,OAM数据进行适配和转发.对于不同的客户层信号,T-MPLS应采取不同的适配和转发方法.对分组数据(如以太网,帧中继),信元数据(如ATM)和时分数据(如PDH,SDH),由于其长度,格式,复用方式等方面的差别,在对其进行适配传输过程中牵涉到的汇聚,分段,封装,排序,定时,复用/解复用处理也将不同.T-MPLS拥有很多MPLS的特性.如标签可以无曼舅鹾限嵌套.所以T-MPLS的OAM有其特别的机制.MPLSOAM能力弱的问题将在T-MPLS中得到解决.它将扩展传统传送网中的OAM机制.使其真正做到运营级分组传输.T-MPLS的传送面还具有一个特点.即对客户层和服务层透明.对客户层透明是指任何客户层信号都可以承载到T-MPLS网络上进行基于分组的传送,客户网络可以是IP/Ethernet/ATM/FR/FC/PDH/SDH等.对服务层透明是指T-MPLS可以使用任何底层技术传输.在T-/VlPLS扩展出自己的数据链路层协议之前.承载在已有的Ethernet/SDH等传输T-MPLS可以使用带内信令.亦可采用带外信令.即在TPLS中信令通信网(SCN)是可选的.带外信令的好处是信令网与数据网独立,而带内信令则更适应分组传输的特殊性,如可以利用带内信令信道进行数据信道连通性检验.所以推荐使用带内信令.3.1双标签交换和转发模式 T-MPLS采用双标签交换和转发模式.即T-MPLS在为客户层提供分组式数据传输时.会对客户数据分配两类标签:虚电路(vc)标签和传输标签交换~$(T-LSP)标签.VC标签将两端的客户联系在一起.用于终端设备区分客户数据.T-LSP标签用于客户数据在T-MPLS分组数据通道中的交换和转发为了支持T-MPLS层网络,TP支持无限嵌套.所以T-LSP标签可以有多个.由于多个VC复用在一个隧道T-LSP中进行传送,提供的业务颗粒可以小于VC12.同时,对业务加上VC标签和采用标签栈,可以扩大可用的地址空间.图2为实现LAN(~域网)业务T-MPLS分组传输的一个实例.T.MPLS网络终端设备为Lfl和LAN2之间提供了一个虚电路.即为其选择了一个用于两个局域网通信的分组传输隧道TP(如果没有,可以即时建立).从图2中可以看到双标签交换传输模式下.对客户数据的封装形式图2T-MPLs传送LAN以太网业务圈可供T-MPLS使用的信令协议有两种:LDP(标签分发协议)和IVP(资源预留协议).LDP是一种硬状态信令协议,使用了UDP和TCP提供的消息传送可靠性机制.要求设备必须支持这两个协议这无疑将增加设备复杂性.RSVP-TE使用了软状态机制,同时扩展了自己的可靠性保证机制.而且RSVP更易于进行流量工程扩展从目前两个协议在伪线仿真中的应用来看.LDP已经成为惟一的候选.然而ASON设备中更多的则是使用了RSVP-TE,所以从复杂度,流量控制以及互联互通上来看,LDP和RSVP-TE二者各有优势与不足.3.2封装与传输根据rITU-TG.8112,T-MPLS信号结构如图3所示.一方面, 各种客户业务可以通过两种封装方式映射到T.MPLs净荷单元中.即IP业务的直接映射和通过公共互通指示器(CII)进行映射,这是对上层业务的接口适配.另一方面,目前阶段.T-MPLS业务需要支持已有的各种2层技术作为其承载技术.即T-MPLS可以承载到PDH(MoP),SDH(MoS),OTN(MoO),以太网(MoE),RPR(MoR)等,这是信号对下层网络的接口.图4描述了各种T-MPLS信息结构单元之间的关系.从图4中可以看出从客户数据信号到链路帧的整个映射和T-MPLS的复用过程(1)映射客户信号可以直接映射到T-MPLSLSP(IP客户信号),也可以通过基于公共互通指示器的封装(非客户信号)间接映射.映射过程中可以给信号附加T-MPLSOAM.并且数据分组和OAM分组都扩展出一个薄片头部.然后TMPLS分组被映射到客户(iPv4,IPv6)客户(ETH,PDH,SDH.ATM,FR,HDLC,PPP)可用的链路帧中,通过T-MPLs拓扑链路传送.(2)复用T.MPLs中的标签栈机制提供了n个等级的T.MPLs复用,能力.在薄片头部中,20b标签标志着在群路(TMPLS隧道冲各个T-MPL5支路T-MPLs对业务信号的通用封装模型如图5所示净荷信息可以是IP分组,ETH分组,ATM信元,FR信元,SDH净荷等,净荷信息包含2层报头或者1层的开销.数据信息加上控制字信息用于净荷汇聚.然后压入VC标签确定T-LSP中的VC.压入T.LsP标签用于确定LSP.控制字信息一般包括标记,分段,长度和顺序号信息在目的端终端设备终结T-LSP并弹出外层T.LsP标签之后.将会根据内层VC标签来确定是属于哪个高层业务实例的流量. 图5T-MPIJs业务的通用封装模型T-MPLS可在多种服务层网络中传输.按服务层采用的链路层技术类型.可分为如下3类:公共互通指示嚣(如伪线)(业务负荷聚,定时,排序).Mrs--:——sj;:::::;;:::;::里……一一…一………一………一…一Pqe,Pq.IlPqe,PqsIlvc-nllvC-nllIlTHIlRp口llPqe_xv,llVc-I卜xvllvc.n.xvlln,,Il川'llll唑ll±lI兰:ll===二:二llllT-MPLS网络节点接口图3T.MPLs信号结构?SDH,PDH和OTH(服务层为11)M):这3种服务层使用块状帧结构.T-MPLS业务先映射为GFPdr(通用成帧规程映射)帧,GFP-F帧是一种块状帧,再将其进行处理封装成与SDH,PDH和OTH对应的VC-m,Pqe-Xv和ODUi信号,然后进行传输.对这3类网络的处理流程是大体相同的.?以太网(服务层为分组交换):先在TPLs标记分组基础上,加上Type信息,构成M-SDU,再加上MAC地址和接口的信息DA,SA,接着加上一些OAM信息和差错检验信息,构成以太网链路帧?ATM和帧中继(服务层为信元交换):ATM和帧中继机制依据VPI/VCI和DLCI进行交换.这说图4T-MPLS映射,复用和分段检测明标签所起作用与VPI/VCI和DLCI相似.可以 用VPI/VCI和DLCI对标签进行编码.以简化操作.这两类服务层技术对T-MPLS信号的承载机制相似另一方面,带内控制信息和OAM信息的传输也需要由2层技术承载.其映射方式与IM业务映射方式一薰墨匡一硕媾论文致,区别是在成帧后,都有一特定域指出该帧是控制信息帧或是OAM帧,如以太链路帧中用Type值区分.GF'P-F链路帧中则靠UIPValue区分,其他链路处理过程类似.3.3OAM对电信运营级OAM的需求是T-MPLS分组传送技术发展的主要动力之一.T-MPLS是分组传送技术.与传统的TDM传送网(SDH)有所差别,这要求它必须有其独特的OAM机制.T-MPLS面向连接.且连接可以保持很长时间,这为可靠的OAM功能提供了可能传统传送网中使用块状帧结构.OAM信息随数据信息一起传输,而T-MPLS网络则分别采用OAM分组和数据分组对这两类信息分开传输.根据ITU-TY.1711.1.OAM分组标签堆栈具有2个人口,栈顶值与数据分组相同,保证一般情况下.OAM分组通过数据分组相同的路由进行传输.而且OAM分组将l4作为其保留的OAM通告标签值,以指示其与数据分组的区别.此外.T-MPLS采用基于分组传送的分层客户——服务模型.标签堆栈机制支持无限多OAM的子层嵌套.对低层T-MPLS服务层来说,高层OAM信息和业务数据信息没有差别.而TDM传送网使用层次化管道.无法支持无限多的子层嵌套.另一方面,与传统MPLSOAM相比较.T-MPLS作为运营级传送网,在性能管理,错误检测方面的功能得到了扩展和加强. T-MPLSOAM在MPLSOAM基础上还引入了许多以太网OAM功能.包括性能信息分组,环回请求,环回响应,链路追踪,锁定,环回,单端丢包测定,双端丢包测定,双向延时测定和单向延时测定功能.此外,MPLSOAM原有的功能,如连通验证,快速故障检测等功能必须按照运营级传送网的需求进行增强.根据rrU-TY.17l1.1,OAM报文通用格式如图6所示.为便于封装,OAM业务单元是45byte的定长分组.其中一般都要插入一些全0的填充字节.OAM净荷前需加上OAM通告标签头(14,EXP,S,I'I'L),后面是OAMFr(功能类型)字节.其后是该特定类型OAM净荷.然后需加上BIP.16奇偶间插校验2byte.对垒L丑bdEXPSrIIIl!l1bytelbyteOAMI*~区41byte图6T-MPLSOAM帧格式BⅡ,_l62byteOAM通告标签头,通告标签l4指示这是OAM信息:EXP是实验比特,一般用于区分QoS;S比特置为l以指示栈底;TI'L置为1,因为OAM信息在中间转发LSR上是不处理的.而仅在该层对应接收端进行处理.3.4生存性T-MPLS更多地借鉴了基于电路交换的电信传送网(如ASON)中的生存性机制,生存能力将比传统的MPLS更强.包括线性保护和环保护.概括起来,T-MP[S生存性机制可分为两类,即保护倒换和重路由恢复.nU-TG.8131对T-MPLS网络的保护倒换进行了规定.T-MPLS保护倒换可以分为路径 保护和子网连接保护,路径保护包括"1+1"保护,"h1"保护和路径组保护(相当于ASON中的m:n保护);子网连接保护可以级联,从而可以应对多故障.与ASON类似.在故障发生后.T-MPLS倒换方式可以分为单向倒换和双向倒换;在故障修复后.业务可以倒换回原工作路径.也可能不倒回原路径.除了单向倒换"1+1"保护.其他保护倒换方式都会采用APS(自动保护倒换)协议,同步保护域两端的动作.保护倒换动作可以人为发起.也可以由设备检测到故障后,发出故障倒换信号自动发起.4结束语T-MPLS分组传送技术提供了一个统一的下一代全业务传送平台解决方案,它的最根本目的是降低传送成本的前提下.为分组业务提供与电路业务同样可用,高效与可管理的服务.在T-MPLS向电信运营级分组传送技术发展过程中.处理好复杂度与成本的矛盾是保证T-MPLS应用前景的关键.T-MPLSPacketTransportTechnologyLiJian,GuWanyi,ZhangJie,ZhangYongjun(BeOingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876,China)AbstractT-MPLSisaconnection.orientedpackettransporttechnologybasedonMPLS.Itprovidesanintegratedtransportsolutionforalltra~ctypesinthenextgenerationtransportnetwork.ThispapersiresanintroductiontotheT-MPI~standardizationprocess.Thenaccordingtothe删-TandIETFrecommendationsandtheinternationalresearchtrends,thearchitecture,signaladaptationandtransmission,OAMandsurvivabilityofthenewrisingT-MPLSaredescribed.KeywordsT-MPI_S,packettransport,MPKS,ASON麓圈(收稿日期:2006-12-15)