光纤通信T-MPLS技术研究 毕业论文.docx

光纤通信T-MPLS技术研究摘要 本文从T-MPLS的技术背景、研究进程和关键技术等方面作了较详细的分析，为下一步的研究指出了方向。T-MPLS作为下一代传送网向多业务传送分组网演进的核心技术是网络发展的必然，并有着非常广阔的发展空间，随着研究工作的进一步深入和完善，T-MPLS的优势将逐步明确。正文包含光纤通信里面的T-MPLS技术的发展背景以及标准化进程，然后着重讲述T-MPLS的特征以及关键技术，其中T-MPLS的转发行为、生存机制和OMA机制为T-MPLS技术的核心研究对象。结合图像和结构图分析T-MPLS技术的关键技术关系，便于理解，最后结合客观主观角度来对未来工作进行展望。关键词 T-MPLS 光纤通信 OMA机制1T-MPLS技术背景1.1原有传送技术面临的问题运营商要想在资源有限和竞争激烈的环境中谋求发展、获得效益，必须对其提供的服务和承载的网络不断完善。特别是在新业务（如Ethernet、IP-VPN、VoIP、IPTV、IP视频会议、三重播放等）迅速发展的今天，原有传送技术已不能满足运营商们低投入高回报的需求，目前面临的问题如下：（1）·NGN的发展和PSTN（公用交换电话网）的换代；·（2）未来分组业务发展的体系构架和承载平台的选择；·（3）网络效率、可扩展性以及网管机制的完善；·（4）大量涌现的新业务对原有业务的支持与融合；·（5）如何减少网络转变总开销（CAPEX+OPEX）。面对这些挑战，MPLS虽然能够在IP/MPLS核心网络中承载多种业务，但在操作技术和资源的控制、管理、维护方面均过于复杂。若要在IP/MPLS网络中高容量地传送新型业务，代价也会十分昂贵（尤其对OPEX）。因此如何将MPLS网络转变成传送类网络（carrier-classnetwork），如何通过以太网在SDH/SONET上传送新型业务以及如何以分组的形式转发TDM（timedivisionmultiplexing）业务，成了运营商们不得不思索的问题。在这种情况下，一种面向连接的新型分组交换传送技术T-MPLS应运而生，其网络构架如图1所示。图1 T-MPLS的网络构架1.2 T-MPLS的标准化进程 2005年5月，ITU-T第15研究组就开始对T-MPLS进行标准化工作，最初目的是为了支持以太网业务。但是，好的传送体系应该向着最低成本的主流分组网演化（即运营商应避免对已有管理模式的重复操作，并将降低操作代价作为网络转变的主要目的），所以ITU-T在G.805和G.809建议的基础上定义了T-MPLS的体系构架，并加强了其客户/服务层体系。这使得T-MPLS不仅能够处理所有的分组业务（包括IP/MPLS），也能够支持SDH/SONET和OTH（opticaltransportnetwork）上的电路业务。目前此标准已得到家主流通信厂商和超过70%的光传送设备的支持，相关的早期产品已经投入市场。 虽然T-MPLS网络的体系结构与基于电路的传送网络相同，但是T-MPLS网络拥有更广的扩展空间、更低的操作复杂度和更简易的管理模式。这种强大的优势不仅吸引了运营商的关注，同时也加速了T-MPLS的标准化进程。在2006年初的日内瓦会议上，ITU-T通过了3篇草案（G.8110.1、G.8112、G.8121）。之后，ITU-T根据IETF和MFA论坛的建议，先后在T-MPLS的OAM和生存性方面进行了补充，经过几次修正，截至2006年11月形成如下6篇标准：·G.8110.1：T-MPLS层网络体系构架；·G.8112：T-MPLS接口；·G.8121：T-MPLS设备；·G.8131：T-MPLS线性保护交换；·Y.17tor：T-MPLSOAM请求；·Y.17tom：T-MPLSOAM技术。2 T-MPLS的特征及关键技术2.1T-MPLS的主要特征 T-MPLS在MPLS-TE的基础上对传送网进行优化和完善，其主要特征1有：· 采用RSVP-TE作为信令协议； ·数据平面使用双向LSP，通过在同一路径上配置前向和后向LSP；· 支持保护和恢复；· 支持隧道模式；· 支持基于NMS、MPLS和ASON/GMPLS的控制平面；· 支持组播和可管理的带宽业务； ·支持不同的信令通信网（signallingcommunication network, SCN）链路（包括 共享路径的SCN链路、共享跳的SCN链路、独立的SCN链路）；· 在管道和短管道模式中支持EXP、TTL和基于DiffServ的QoS机制；· 不使用等价多路径（ECMP）和倒数第二跳弹出（PHP）等与IP相关的MPLS特性。2.2 T-MPLS的关键技术 T-MPLS在短短的时间内就能够吸引众多运营商的关注，主要原因就在于它能够在已有标准的基础上减少新标准的发展并保证新旧标准的互通性。IETF和MFA论坛的加入更加丰富了T-MPLS的标准基础，从而各标准间的融合成了专家们研究工作的重点。下面根据G.81102和IETFRFC所定义的传送网构架，详细分析T-MPLS融合的关键技术。2.2.1 T-MPLS的转发行为 T-MPLS的转发行为融合了IETF建议中的MPLS转发行为技术3，并保留了MPLS中通用数据/转发平面的主要特性。简单描述为：T-MPLS网络为进入网中的数据包分配标签，并通过对标签的交换来实现数据包的转发，当数据包要退出T-MPLS网络时，数据包被去除标签封装并继续按原有路由信息传输。如图2所示，T-MPLS网络包括边缘网络的标签边缘路由器（LER）、核心网络的标签交换路由器（LSR）以及各节点之间的路径（LSP）。数据包通过LER实现进入和退出T-MPLS网络，通过LSR实现高速交换。与MPLS不同的是，整个转发过程屏蔽了IP层的所有信息，且不支持PHP和LSP的合并。图2 标签转发过程 T-MPLS和MPLS一样支持区分业务（DiffServ）的各种机制，但目前研究只简单描述了标签推及LSP（label-infered-lSP）和实验推及LSP（EXP-infered-LSP）两种形式，对于扩展的实验推及LSP和多路径技术等技术，标准组织还需做进一步的研究并定义相应的类型长度值（TLV）。此外，各组织还应根据T-MPLS网络的转发特性专门定义标签分发协议（LDP）和相关路由协议。2.2.2 T-MPLS的生存性机制 T-MPLS的生存性机制融合了ITU-TY.1720建议中的MPLS保护倒换技术，制定了线性保护倒换机制4和环路保护机制。此外，ITU-TG.8131又根据T-MPLS网络拓扑的不同类型定义了“链路级保护”和“子网级保护”两种保护体系结构，提供了单向和双向两种倒换类型，同时也给出了返回和非返回两种保护操作类型。这些机制可以根据需要进行不同方式的组合，如单向/双向“1+1”路径保护倒换、单向“1+1”SNC/S保护倒换和双向“1:1” SNC/S保护倒换等。另外参考文献4还给出人工和自动两种保护倒换触发机制，保证了网络故障的高效恢复。 链路级保护是专用的端到端的保护体系结构（如图3所示），用来提供T-MPLS连接保护，它可以应用到不同的网络（如格状网、环形网等）中。子网级保护主要对单个或多个子网连接的某一部分（如两个单独通道的有效部分）进行保护，该方法中两个独立的子网连接作为工作和保护传送实体存在（如图4所示）。ITU-T等标准化组织目前只给出“1:1”、“1+1”和SNC/S3种保护方式。对于结构复杂的T-MPLS网络，还应结合单向、双向两种倒换类型制定1:n、m:n、SNC/N等多种复杂性较低的保护倒换机制和快速自动保护倒换机制。另外，G.8131只给出了自动保护倒换（APS）的帧结构，对T-MPLSOAM中的APS数据包格式还需进行专门研究。图3 链路级保护倒换图4 子网级保护倒换2.2.3 T-MPLS的OAM机制 只有拥有高效的OAM机制，才能保证用户流量的高质量传输。因而T-MPLS的OAM机制必须满足如下要求：所有的OAM功能需要给定的T-MPLS连接支持；应独立于任何专用控制平面；应支持客户层/服务层OAM关系；要有简易的配置方式（最好自动配置）；服务提供者要能够自动检测、通知与维护实体相关的故障；OAM功能和方法对操作者要具有可选性；故障发生时必须采取相应的措施（如对故障进行检测、诊断、定位、通知网络管理系统以及故障恢复等）。为了满足这些要求，ITU-T借鉴了MPLS网络中的OAM机制（Y.1711建议）和以太网中的OAM机制（Y.1731建议）。其中.1711定义的OAM概念和方法(如连通性认证、告警抑制以及远程故障标识等)在T-MPLS中依然有效，并且不需要复杂的IP数据平面功能。另外T-MPLS的OAM机制也增添了一些Y.1731建议中的故障管理方法（如链路追踪、环回、自动保护交换、锁定、测试等），但具体建议尚未给出，有待进一步完善。 Y.17tom建议草案5从连通性管理、故障管理和性能管理3个方面确保了T-MPLS网络操作维护的高效性，但要满足运营商在Y.17tor建议中的OAM要求，目前的研究进展还远远不够。连通性管理制定了连通性认证（CV）和快速故障检测（FFD），故障管理制定了前向故障标识（FDI）和后向故障标识（BDI）。然而，对于故障管理方法（如链路追踪、环回、自动保护交换、锁定、测试等）、故障类型判断标准、性能管理以及按需请求的OAM等方面，Y.17tom并没有定义。标准化组织还应在以太网OAM标准（ITU-TY.1731与IEEE802.1ag）的基础上进行完善。3 未来工作展望 目前的研究工作只是从数据平面对T-MPLS的构架进行定义，为适应大规模部署的下一代网络，完善上述关键技术的同时，其他领域仍需要做进一步的研究。ITU-T和IETF标准组织也为此加强了合作，其工作重点主要有：（1）多点到多点的连接 多点连接的拓扑网络中多点请求的有效处理对OAM有着深远影响，T-MPLS子网连接拓扑中，点到多点的服务层网络只能支持点到多点的客户层网络，而对于多点到多点的子网连接ITU-T并没有给出标准定义。要保证不同链路连接和子网连接的明确和不交叉，标准组织必须对OAM层间互连机制标准化。（2）客户/服务层体系 T-MPLS的体系构架是在层网络的框架内建立的。它要求层网络间的操作独立于客户层和控制层，使得用户信息（任何分组业务）在T-MPLS网络上的传送变得更加透明、安全和完整。G.8110.11详细描述了T-MPLS/IP、T-MPLS/ETH、SDH/T-MPLS、OTN/T-MPLS、T-MPLS/T-MPLS、ETH/T-MPLS、PDH/T-MPLS等层网络间信息的适配和处理，但对T-MPLS/ATM、T-MPLS/MPLS、GMPLS/T-MPLS等层网络间信息的适配和处理没有给出具体建议。（3）与MPLS网络的互操作 对T-MPLS与MPLS系统连接问题（即MPLSPW与T-MPLSPW间的互联互通问题），ITU-T提出了以下两种解决方案：方案一是通过与T-MPLS相同的选项配置MPLS接口，在T-MPLS接口和现有的全特性全配置MPLS接口之间实现互操作，此时两接口之间的链路将是T-MPLS链路。方案二是通过与T-MPLS不同的选项，在T-MPLS支持的传送平台和现有的MPLS接口之间实现互操作，此时传送平台与MPLS之间的链路不是T-MPLS链路。由于之前关于PW3的标准化工作一直由IETF承担，所以对于这两种方案如何选择，还要与IETF一起做进一步讨论并制定标准规范。（4）对传送以太网的支持 以太网业务依靠固有的方便性、灵活性和便宜的价格为广大终端用户所接受。其中以太网专线（EPL）、以太网虚拟专用线（EVPL）、以太网专用LAN（EPLAN）、以太网虚拟专用LAN（EVPLAN）等承担了未来主要的分组业务。同时以太网拥有完整的网络基础设施支撑（如OTN/WDM、SDH/SONET、DSL、PON等）和忠实的终端用户群体，所以T-MPLS的广泛发展离不开对传送以太网的支持，厂商可以从此角度开发相应的设备。4结束语 传送网一直都具有高可靠性和易于互通的特征，以及完善的网络运营和OAM机制。T-MPLS如果能实现其所承诺的简单、高效、低成本和多业务支持等特性，则有可能成为下一代分组传送网的主流技术。与此同时，T-MPLS也面临来自其他分组传送技术的挑战，如电信级以太网和PBT技术等。PBT的标准化目前主要在IEEE进行，可以认为是对以太网技术的改进，因此其能否成为一种电信级的端到端组网技术还不明确。而T-MPLS的优势是其基于电信网络的体系架构和设计思想，因此更易于被运营商所接纳。和其他任何一种新技术一样，T-MPLS的成功需要设备厂商、运营商和标准组织等各个方面的共同努力和支持。参考文献1ITU-TDraft New Rec G.8110.1. Architecture of transport MPLS (T-MPLS) layer network, Feb 20062ITU-TRec G.8110. MPLS layer network architecture, Jan 20053IETFRFC3031.Mutiprotocol label switching architecture, Jan 20014ITU-TDraft Rec G.8131. Linear protection switching for transport MPLS networks, Nov 20065ITU-TDraft Rec Y.17tom v0.1. Operation & maintenance mech- anisms for T-MPLS layer networks, Jun 20066ITU-TDraft Amendment.1 to G.8110.1, Nov 20067孙学康，张金菊，光纤通信技术（第三版），北京市：人民邮电出版社，2012.9 210220