MPLS-TE技術在運營商網絡中的應用

安剛

（中移鐵通吉林分公司，吉林 長春 130012）

MPLS-TE技術在運營商網絡中的應用

安剛

（中移鐵通吉林分公司，吉林 長春 130012）

簡要論述了如何在運營商的網絡中嘗試部署MPLS流量工程，以期為日后相關工作的順利進行提供參考。在傳統的IP技術中，網絡能夠提供的服務類型有限，對于進入網絡的業務流，都以先來先服務的方式為業務流分組提供服務，但無法保證高業務等級的質量。隨著Internet規模的不斷擴大和網絡上業務流量的日益增多，業務流具有很強的突發性和不可預測性。如何管理和靈活調度各種業務的流量負載，避免擁塞，是運營商需要研究的一個重要問題，而這也使得MPLS-TE流量工程在運營商網絡中部署的需求越來越大。在實際工作中，利用RSVP、CR-LDP和快速重路由等技術可以優化網絡性能，提供可靠性較高的QoS服務保障，使得網絡資源的運用更加合理、高效。

多協議標簽交換；流量工程；資源預留；快速重路由

隨著MPLS-TE技術的日趨成熟，國內外多家ISP已經成功應用并大量部署。就網絡流量工程而言，在MPLS技術出現之前，網絡管理就已經可以通過其他方式初步實現了，即調整IGP鏈路的Metric或者采用多個IGP平面來疏導不同POP節點之間的流量。MPLS-TE技術的優勢是，它克服了傳統調整Metric方式的不足。

基于MPLS的流量工程在為人們提供了一個新的選擇的同時，也需要人們注意一些問題。這一選擇與其他新技術一樣，人們需要重新學習操作方式，打破傳統經驗和思維，按照新的理論來配置網絡，以實現流量調節。此外，在引入MPLSTE時，需要清醒地認識到，任何技術都不是萬能的，它可以解決一些關鍵問題，但不能解決所有問題。每個運營商都會針對自身的網絡情況、業務特點，在是否采用各種新技術以及每種新技術給人們帶來的不便之間進行取舍。

1 MPLS相關概念介紹

1.1 MPLS協議概述

MPLS（Multi-Protocol Label Switching）即多協議標記交換，是一種標記（label）機制的包交換技術，通過簡單的2層交換來集成IP Routing的控制。MPLS屬于第三代網絡架構，是新一代的IP高速骨干網絡交換標準，由IETF（Internet Engineering Task Force，因特網工程任務組）所提出，由Cisco、ASCEND、3Com等網絡設備大廠所主導。

1.2 MPLS技術的特點

MPLS技術有以下幾個特點：①充分使用原有的IP路由，在此基礎上加以改進，并保證MPLS網絡路的靈活性；②采用ATM的高效傳輸交換方式，拋棄了復雜的ATM信令，無縫地將IP技術的優點融合到ATM的高效硬件轉發中；③MPLS網絡的數據傳輸與路由計算分開，是一種面向連接的傳輸技術，能夠提供有效的QoS保證；④MPLS支持大規模層次化的網絡拓撲結構，具有良好的網絡擴展性；⑤MPLS的標簽合并機制支持不同數據流的合并傳輸；⑥MPLS支持流量工程、CoS（服務等級）、QoS和大規模的虛擬專用網。

2 基于MPLS的流量工程體系

2.1 TE流量工程的定義

Internet流量工程（Traffic Engineering，TE）是Internet網絡工程的一個重要組成部分，在現有網絡存在的情況下，優化數據流量能夠實現網絡資源的合理配置和規劃。

2.2 MPLS-TE工作原理及結構

流量工程是將業務流映射到網絡物理拓撲上的一種極為有力的工具，它提供了將業務流從通過內部網關協議（IGP）計算出的最短路徑轉移到一條阻塞情況較輕的路徑上去的能力。MPLS-TE流量工程是指，為了平衡網絡設備的流量，根據數據流量進行路徑選擇的過程，它主要用于提高網絡運作效率及其可靠性，并優化網絡資源利用和流量性能。MPLS-TE是采用將流量導入指定路徑的方式來實現其功能的，被指定的路徑就是LSP。

2.3 核心技術

MPLS支持流量工程的核心技術主要包括：顯式路由、負載平衡、路徑備份、故障恢復、路徑優先級和碰撞等。采用標簽形式為IP數據包建立一條從源節點到目的節點的顯式路由，網絡中的中間節點不需要選擇路由，只需要根據標簽值攜帶的路由信息將數據包轉發到下一個節點。路由的選擇在MPLS入口LER上完成。

負載均衡是指，一個LSP可以承載多種FEC，一個FEC也可以分在多個LSP上來轉發。

路徑備份是配置主要和備份2條LSP，主要LSP發生故障后，啟用備份LSP。故障解除后，數據重新回到主要路徑。

3 吉林鐵通省干IP網絡現狀和部署MPLS-TE的意義

3.1 吉林鐵通省干IP網絡現狀

吉林省鐵通省干IP網絡承載著吉林鐵通寬帶互聯網業務。隨著IP over DWDM技術和設備的普及，吉林鐵通省網至各地市城域網全部利用OTN技術實現了光網絡化。

吉林鐵通省網主要分為省干核心層和接入層2層網絡，如圖1所示。省干核心A、核心B和匯聚節點A、匯聚節點B這4個核心節點與匯聚節點之間全部使用10 G以太網鏈路形成全互聯，地市城域網核心采用10 G鏈路雙歸屬至2個不同的匯聚節點A或B。在網絡中，IGP路由協議使用OSPF承載業務。在引入MPLS之前，只能簡單調整OSPF鏈路的Metric值，使流量盡可能平均地分布在省干網絡的互聯鏈路上。

圖1 在省干網絡引入MPLS-TE流量工程隧道

圖2 在省干網絡部署MPLS

3.2 運營商部署MPLS-TE的意義分析

隨著現代網絡的快速發展，對網絡服務質量保障提出了更高的要求。其中，相關的語音和實時性高的業務質量保證非常重要。未來寬帶業務類型需求將逐步走向寬帶化、多樣化、差異化。

網絡中的流量模型越來越復雜，現有的調整IGP的方法已經不能滿足ISP的業務需求。比如，某些省干鏈路承載著同一流向的流量，僅調整IGP的Metric值不可能將不同目的的流量分擔到不同的設備和鏈路上。由于在物理端口無法區分這些流量的目的地是哪里，所以，導致ISP不能分析細化的業務流量模型。在實際網絡中，某些設備和鏈路的負載流量過大，很難將部分流量分擔到空閑的鏈路，無法有效保證業務的QoS質量。

3.3 流量統計分析

網絡的運行情況和業務流量流向模型的獲取往往都是利用探針設備等實現的，部署起來非常麻煩。采用MPLS技術之后，每條LSP的流量就可以成為一個流量統計單元，路由器可以記錄流經這條LSP的流量，通過SNMP就可以將這些數據提取出來，從而靈活地掌控業務的流量流向模型。針對這種情況，具體的實現方法是，在源及宿路由器之間建立無帶寬限制的雙向LSP路徑，使其Metric值降低。利用相關的LSP統計功能來采集POP點路由器之間的流量統計信息，可以實現雙向統計。

4 吉林鐵通省干IP網絡MPLS-TE優化實施方案

4.1 優化實施方案介紹

目前，吉林鐵通省網主要采用華為的NE5000E路由器，省干節點主要由省干核心層和匯聚層構成。鐵通骨干網至匯聚A下連的地市城域網流量會通過省干核心B與匯聚節點A的直連鏈路到達，流量比較大。為了保證鐵通骨干網訪問至省內IDC業務的質量，根據當前實際流量模型，建議在省干核心B與匯聚節點A處建立雙向的LSP，引導省干核心B至匯聚節點A的流量繞經匯聚節點B，避免省干核心B至匯聚節點A直達鏈路流量過大導致擁塞。

另一方面，考慮到匯聚節點B到省干核心A和核心B直達鏈路正常時負載利用率已超過60%，一旦匯聚節點B至省干核心A直達鏈路中斷，必然會導致匯聚節點B至省干核心B上行鏈路擁塞。至此，我們可以利用MPLS-TE的鏈路保護技術，顯示定義備份保護LSP路徑。當鏈路出現故障時，將業務流量繞經上行剩余帶寬較為充裕的匯聚節點A迂回至省干和核心A。

4.2 優化方案實施步驟

根據對具體情況的分析，在吉林鐵通省干互聯網部署MPLS-TE流量工程的實施步驟是：①在省干核心、匯聚節點和地市城域網核心部署MPLS；②在省干核心B與匯聚節點A之間建立快速的LSP隧道路徑，引導鐵通骨干網至省內IDC業務的流量流經匯接節點B迂回；③對于匯聚節點B至省干核心A的上行鏈路，采用MPLS-TE技術建立備份LSP隧道進行保護。

為了確保正常業務在MPLS-TE實施階段不受影響，使網絡可以平滑過渡，上述幾個步驟采用分布實施的方式。

4.2.1 MPLS的引入

為了更好地支持MPLS-TE在網絡中的應用，我們將省網核心和匯聚節點的IGP協議由OSPF替換成為IS-IS協議承載，這樣以便于更好地支持MPLS業務的擴展，具體MPLS引入情況如圖2所示。

4.2.2 部署MPLS-TE流量工程隧道

如圖3所示，我們將在省干核心B與匯聚節點A之間部署顯示MPLS-TE流量工程隧道。為了降低省干核心B與匯聚節點A直達鏈路的流量壓力，從鐵通骨干至省內IDC業務的流量將經由匯聚節點B到達。

在建立上述LSP路徑時，分別顯示指定了2個方向的LSP，同時，允許LSP參與IGP動態路由的選擇。在選擇路由的過程中，設置LSP的Metric值可以使LSP成為最優的轉發路徑。此外，也可以通過網管統計此條LSP路徑的流量，全面掌握省內IDC業務至鐵通骨干網的流量情況。

圖3 在省干網絡引入MPLS-TE流量工程隧道

4.2.3 部署TE-FRR快速重路由保護重要核心鏈路

為了保險起見，考慮到吉林鐵通省干互聯網已經從設備、鏈路等方面進行雙節點雙歸屬的網絡設計，此次優化選擇部分核心鏈路進行了MPLS-TE鏈路保護測試，在成功運行并積累一定維護經驗后再全網部署。

如圖4所示，我們先在省干互聯網核心A與匯聚節點B之間部署了LSP路徑保護。如圖4所示，從匯聚節點B至核心A的流量通過LSPa隧道到達核心A，為了保護此LSP路徑，需要建立另外一條備份的LSPa+1隧道，這條備份的隧道經過匯聚節點A到達核心A。

5 結束語

本文就MPLS-TE的運行原理已經能夠實現的功能，是否可以在運營商網絡中嘗試部署MPLS-TE技術以及如何使用，使用哪些功能進行了簡要論述，利用MPLS-TE技術，充分、合理地利用網絡資源，更好地實現了流量管理、負載均衡，以提供更高質量的Qos服務。總之，MPLS-TE與這個行業中的其他新技術一樣，都需要使用者花費時間和精力來學習和實踐，而每個運營商根據自身實際情況可以有不同的選擇。

［1］（美）Ivan Pepelnjak，（美）Jim Guichard.MPLS和VPN體系結構［M］.北京：人民郵電出版社，2001.

［2］石晶林，丁煒.MPLS寬帶網絡互聯技術［M］.北京：人民郵電出版社，2001.

［3］彭暉.新型的骨干網路由平臺——MPLs［M］.北京：人民郵電出版社，2002.

［4］Erie Osborne.基于MPLS的流量工程［M］.北京：人民郵電出版社，2000.

［5］凌永發，王杰.多協議標簽交換技術的應用［J］.云南民族大學學報，2005，14（3）：255-258.

［6］馮徑.多協議標記交換技術［M］.北京：人民郵電出版社，2002.

［7］Swallow C.MPLS Advantages for Traffic Engineering［J］.IEEE Communications Magazine，1999，37（12）：54-57.

TN915

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.034

2095－6835（2018）01－0034－03

〔編輯：白潔〕