基于PTN核心交換技術(shù)的研究﹡

楊 賢， 彭亞雄

（貴州大學(xué) 計算機科學(xué)與信息學(xué)院 貴州 貴陽 550025）

0 引言

隨著近年來各種新涌現(xiàn)的IP應(yīng)用業(yè)務(wù)推動，傳統(tǒng)的 SDH網(wǎng)絡(luò)有了明顯的不足導(dǎo)致分組傳送網(wǎng)的研究成為世界研究的焦點之一。

以ALCATEL為代表的多家知名廠商認為可以在ITU-T G.805/G.809體系下構(gòu)建一種面向連接的分組傳送網(wǎng)絡(luò)。這種方案可以最大化的利用已有的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，并且在網(wǎng)絡(luò)維護以及培訓(xùn)人員方面也無需大量的技術(shù)投入，能夠以最小化的節(jié)省運營商的成本。主流技術(shù)就是IP/MPLS技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)。雖然目前傳統(tǒng)的SDH在引入多標簽交換（MPLS）技術(shù)可以很好地彌補SDH網(wǎng)絡(luò)的缺點，但若在傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)中完全引入復(fù)雜的MPLS技術(shù)則會大大增加設(shè)備成本和網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度。以太網(wǎng)技術(shù)有自己的優(yōu)勢但是他還沒有滿足運營商面向連接的、可控、可管理的以太網(wǎng)傳送要求。

在2006年ITU-T SG15在2月的會上提出了全新的概念 T-MPLS。著重從 T-MPLS的原理結(jié)構(gòu)，T-MPLS的三大技術(shù)層面進行詳細的闡述以及T-MPLS在未來網(wǎng)絡(luò)運營中的情況進行分析。

1 T-MPLS原理結(jié)構(gòu)

1.1 MPLS面向傳送的簡化

固定時隙分配的傳統(tǒng) SDH在以分組交換為主的網(wǎng)絡(luò)中暴露出很多缺點，難以滿足分組以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求。如果引入MPLS技術(shù)雖可以很好地彌補傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的缺點，，但在引入MPLS之后會使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜。所以在ITU-T SG15的會議上正式提出T-MPLS概念來代替MPLS over傳送網(wǎng)概念，并通過G.8010.1“T-MPLS體系結(jié)構(gòu)”、G..8112“T-MPLS的NNI接口”、G.8121“T-MPLS設(shè)備功能模塊特性”三大標準[1]。

T-MPLS屬于分組傳送層面的技術(shù)，是由IETF的MPLS數(shù)據(jù)面衍生而來的。兩者都有相同的標簽幀結(jié)構(gòu)和標簽交換和轉(zhuǎn)發(fā)機制。T-MPLS是面向連接的分組傳送體系，它的核心技術(shù)就是通過網(wǎng)管系統(tǒng)或者控制面建立端到端的 LSP，分組數(shù)據(jù)流就在這條LSP上進行工作。T-MPLS根據(jù)PTN的要求，對MPLS省去了PHP、ECMP等功能，從而達到了簡化MPLS的任務(wù)[2]。

1.2 T-MPLS的分層與適配

T-MPLS作為面向連接的傳送網(wǎng)技術(shù)，它也必須滿足ITU-T G.805所規(guī)定的分層結(jié)構(gòu)。

T-MPLS網(wǎng)絡(luò)由頂至底分為三個部分，分別是TMC、TMP和TMS。其中TMC也叫電路層，采用偽線（PW）技術(shù)，它的功能等效于PWE3的偽線層或者叫做虛電路層。TMP也叫通路層，表示端到端的邏輯特性的連接。TMS也叫做段層，主要用于虛層的連接。

T-MPLS是面向連接的分組傳送技術(shù)，它是基于MPLS標簽的管道技術(shù)，利用一組MPLS標簽來標識端到端的LSP。對于T-MPLS中的LSP氛圍內(nèi)外兩層，其中，內(nèi)層為偽線層，主要是用來標識業(yè)務(wù)類型的，外層為隧道層，用來轉(zhuǎn)發(fā)路徑的。T-MPLS也具有可擴展性和多業(yè)務(wù)承載的能力，TMC和TMP統(tǒng)計復(fù)用能力使其成為可控性管道，實現(xiàn)IP業(yè)務(wù)的高利用率。

1.3 T-MPLS鏈接交換原理

T-MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的光傳送網(wǎng)相同，是由運營商和運營商間的網(wǎng)絡(luò)組成，其分為核心、匯聚和接入三部分組成。圖1將給出T-MPLS網(wǎng)絡(luò)的一條端到端的連接示意圖，并給出了與之相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)分層模型。

圖1 T-MPLS端到端的連接示意

由圖1所示，組成T-MPLS的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備主要有三種，分別是通道終結(jié)設(shè)備（CTE）、通道交換設(shè)備（CSE）和通路交換設(shè)備（PSE）。

從圖1中能了解到T-MPLS從端到端的完整的連接過程，那么T-MPLS本身是怎樣進行對分組的轉(zhuǎn)發(fā),圖2將詳細描述網(wǎng)絡(luò)的管理系統(tǒng)或者動態(tài)控制平面（ASON/GMPLS）建立從E1到E2的雙層標簽轉(zhuǎn)發(fā)路徑[3]（LSP）。

圖2 T-MPLS的分組交換過程

從圖2可以看到E1經(jīng)過節(jié)點P到E2的雙層標簽轉(zhuǎn)發(fā)路徑（LSP），包括通道層、和通路層，通道層仿真客戶信號的特征，并指示連接特征，通路層指示分組和轉(zhuǎn)發(fā)的隧道。T-MPLS可以運用在以太網(wǎng)中同時也適用于SDH VCG中，還可以承載DWDM/OTN的波長通道上[4]。來自客戶的分組業(yè)務(wù)在 CTE加上T-MPLS標簽，經(jīng)過中間設(shè)備 CSE、PSE傳送到邊緣設(shè)備CTE去掉標簽，將分組傳送給客戶端。

2 T-MPLS三大技術(shù)層

分組傳送網(wǎng)中的T-MPLS體系包括三個平面，另外，T-MPLS的信令通信網(wǎng)是可以選擇的。圖3描述三個平面的構(gòu)成及其關(guān)系。

圖3 T-MPLS體系結(jié)構(gòu)中的3個平面

從圖3中可以看到三個平面主要采用的傳輸網(wǎng)絡(luò)都采用了ASON的體系結(jié)構(gòu)，有利于傳送網(wǎng)間的互聯(lián)互通，簡化了傳送網(wǎng)的運營管理，從而達到向?qū)矸纸M傳送網(wǎng)絡(luò)的整體平穩(wěn)的過渡。

2.1 T-MPLS數(shù)據(jù)面技術(shù)

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面提供從一個端點到另一個端點的雙向或者單向的信息傳輸，對客戶的信號進行是配合轉(zhuǎn)發(fā)。對于不同客戶層信號，T-MPLS采取對應(yīng)的且不同的是配和方法。對分組數(shù)據(jù)（以太網(wǎng)、幀中繼）、ATM和時分數(shù)據(jù)，由于其長度、格式、復(fù)用方式等各方面的差別，在對其進行適配傳輸過程中牽涉到的匯聚、分段、封裝、排序、定時、復(fù)用或者解復(fù)用也將不同處理。

T-MPLS的傳送面還具有另外一個特點，就是對客戶層和服務(wù)層透明。數(shù)據(jù)面要求不支持 PHP；不支持ECMP；不支持聚合；在數(shù)據(jù)面兩個單向的LSP組成雙向的LSP但支持管道模型和短管道模型處理TTL和 EXP處理；支持全局和端口本地的有意的標簽范圍；支持保護倒換。

2.2 T-MPLS控制面技術(shù)

T-MPLS的控制平面有提供路由和信令等特定功能的一組控制元件組成，并由一個信令網(wǎng)絡(luò)支撐?？刂破矫嬖g的互操作性以及元件之間的通信需要的信息流可通過接口獲得。由于控制平面的結(jié)構(gòu)不應(yīng)限制連接控制的方式，圖 4所展現(xiàn)的是T-MPLS控制面采用ASON/GMPLS協(xié)議[4]。

圖4 T-MPLS控制面

2.2.1 T-MPLS控制面需求

根據(jù)傳送控制結(jié)構(gòu)體系的相關(guān)要求以及對傳送控制平面的實現(xiàn)，T-MPLS控制面有以下幾點需求：

1）T-MPLS的數(shù)據(jù)平面功能應(yīng)當獨立于控制平面或管理平面的選擇。

2）T-MPLS控制平面應(yīng)適用于傳送應(yīng)用。

3）應(yīng)該對客戶進行T-MPLS網(wǎng)絡(luò)地址隱藏。

4）對于T-MPLS網(wǎng)絡(luò)的接入點，控制平面應(yīng)當可以對其命名，以便客戶對其確認呼叫請求或連接請求的終端點。

5）T-MPLS的控制平面支持終端點名稱，以及網(wǎng)絡(luò)地址之間的轉(zhuǎn)換。

6）T-MPLS的控制平面支持對連接預(yù)先設(shè)定的保護。

2.2.2 T-MPLS的控制面實現(xiàn)的選擇

T-MPLS控制平面實現(xiàn)由兩種可供選擇，一種是基于ASON建議G.8080定義的方法。目前這種方法只支持SDH和光網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膽?yīng)用。但是，隨著T-MPLS協(xié)議的不斷完善，T-MPLS可以選擇IETF所定義的關(guān)于RFCs的一個子集。

2.3 T-MPLS管理面技術(shù)

管理面執(zhí)行數(shù)據(jù)面、控制面以及整個系統(tǒng)的管理功能，同時也要平衡這些平面之間的協(xié)同操作[5]。

2.3.1 T-MPLS管理面需求

根據(jù)ITU-T規(guī)定，T-MPLS管理面需要有以下幾點需求：

1）網(wǎng)絡(luò)元件功能部分的管理應(yīng)統(tǒng)一，無論是內(nèi)部元件還是外部元件。

2）網(wǎng)絡(luò)元件只能有T-MPLS網(wǎng)絡(luò)實體。

3）網(wǎng)絡(luò)元件可以同時包括網(wǎng)絡(luò)層實體和客戶層實體。

4）客戶層實體在本地邏輯域進行管理。

2.3.2 T-MPLS設(shè)備管理功能

T-MPLS要求支持域間或網(wǎng)絡(luò)間通信和 MSN中NEs的單端維護功能的通信，或者通過網(wǎng)絡(luò)接口在同類NEs之間通信所需要的最小化功能。T-MPLS設(shè)備管理功能模塊 EMF提供了由內(nèi)部或外部管理T-MPLS網(wǎng)絡(luò)元件功能模塊（NEF）的方法。

3 T-MPLS在網(wǎng)絡(luò)的運用

以太網(wǎng)業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍了，那么是否能將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)進行改造成分組網(wǎng)絡(luò)以滿足當今越來越復(fù)雜的IP業(yè)務(wù)的需求[6]。

從圖5可以清楚的看出，局域以太網(wǎng)到傳統(tǒng)以太網(wǎng)再到電信級T-MPLS以太網(wǎng)他的協(xié)議棧逐級遞增。MPLS最為網(wǎng)絡(luò)融合的唯一技術(shù)已被廣大運營商所接受，利用PWE3技術(shù)支持多業(yè)務(wù)傳送，VPLS技術(shù)支持城域網(wǎng)匯聚，這些都很好的成為分組傳送技術(shù)。因此，T-MPLS技術(shù)利用最小的改造就可以將傳送網(wǎng)改造成面向連接的傳送網(wǎng)。

圖5 幾種分組傳送協(xié)議棧對比

T-MPLS突破了PWE3中只支持單挑的PW限制，使得其可以高效的統(tǒng)計復(fù)用，并稱為分組交換技術(shù)[7]。圖 6中就展示了其在運營級以太網(wǎng)中的運用。利用 T-MPLS技術(shù)，可以支持 E-Lan，E-Line業(yè)務(wù)，還利用ptmp LSP技術(shù)支持rooted多點EVC業(yè)務(wù)及BTV等視頻業(yè)務(wù)[8]。

圖6 T-MPLS運營級以太網(wǎng)

4 結(jié)語

主要介紹分組傳輸網(wǎng)的核心技術(shù)或者叫關(guān)鍵技術(shù)T-MPLS。通過介紹其原理，三大技術(shù)層面。通過對現(xiàn)階段的以太網(wǎng)的對比，得出了其強大的功能，以及能夠完全滿足現(xiàn)階段對IP業(yè)務(wù)的需求。通過對三大技術(shù)層面以及模擬運營的情況來看，完全可以成為未來的替代傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的可能。

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