多段偽線（MS-PW）解決當(dāng)前IP網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性問題

吳香蘭 吳志鍵

（1.武漢航海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430000；2.武漢大學(xué)軟件工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430000）

1.引言

PWE3是一種基于MPLS的端到端的二層專線技術(shù)，傳統(tǒng)的移動業(yè)務(wù)，在MPLS城域網(wǎng)中承載時(shí)，采用PWE3技術(shù)建立二層透明通道進(jìn)行承載。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小時(shí)，這種方案可以滿足需求，但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在大量的PWE3時(shí)，傳統(tǒng)的PWE3技術(shù)存在擴(kuò)展性問題[3]：

(1)端到端Tunnel數(shù)量多，對匯聚路由器而言，需要支持大量的端到端Tunnel，假設(shè)4K基站，就需要4K Tunnel，數(shù)量很大，提高了對設(shè)備的性能要求。

(2）LDPPeer數(shù)量大，如果按照普通的PWE3方案部署，匯聚路由器需要看到大量的LDPPeer，4K基站的話，就需要4K的LDPPeer，這對設(shè)備的性能要求也非常高。

綜合業(yè)界路由器廠家的設(shè)備情況，本文提出了多段PW方案，解決網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性問題。

2.多段PW方案

2.1 基本概念介紹

(1)虛鏈路（Pseudow ire,PW）：PW指在MPLS網(wǎng)絡(luò)中，通過LDP或者RSVP建立的點(diǎn)倒點(diǎn)隧道，為用戶提供點(diǎn)倒點(diǎn)的傳輸路徑[1]。

(2)隧道（Tunnels）：MPLS網(wǎng)絡(luò)中，隧道是一條本地PE與對端PE之間的直連通道[2]。

2.2 多段PW方案定義

圖1所示的網(wǎng)絡(luò)模型描述了多段PW的方案。

圖1 多段PW網(wǎng)絡(luò)模型定義

在入方向PE（UPE）和出方向PE（NPE）之間，增加一臺用于匯聚的設(shè)備，業(yè)界一般稱為SPE設(shè)備。傳統(tǒng)方案中，UPE倒NPE的端到端PW，SPE只做P設(shè)備。本文方案中，UPE倒NPE的隧道，被SPE分成2個(gè)PW，SPE和NPE之間的隧道可以為多個(gè)UPE倒NPE的隧道共享。從業(yè)務(wù)角度看，增加SPE之后，僅僅在SPE上多了一些配置，但相關(guān)設(shè)備的性能和成本會大幅度降低。

例如，假設(shè)聯(lián)通集團(tuán)在武漢市布放了3000個(gè)3G基站，因此，需要3000個(gè)UPE設(shè)備接入3000個(gè)3G基站，通過部署120臺SPE設(shè)備對3000個(gè)UPE進(jìn)行匯聚（每2臺SPE匯聚50個(gè)UPE），部署4～6臺NPE作為整個(gè)3G承載網(wǎng)絡(luò)的出口。在這種條件下，每臺UPE上只需要建立2個(gè)PW指向2臺SPE，每個(gè)SPE上只需要建立52個(gè)PW（倒50個(gè)UPE和2個(gè)NPE），每個(gè)NPE只需要建立約20～30個(gè)PW，因此，SPE和NPE的性能大幅降低，設(shè)備成本也就大幅度降低。

圖2 MS-PW多跳信令建立過程

在連接建立信令協(xié)商過程中，SPE分別和UPE和NPE協(xié)商確定兩端PW的參數(shù)，然后建立UPE――SPE――NPE的分段PW隧道[5]。

2.3 方案應(yīng)用場景

綜合業(yè)界各廠家的移動承載方案，主要有兩種：UPE雙歸接入SPE和UPE單歸接入SPE。

2.3.1 雙歸接入SPE的多段PW

圖3 雙歸接入SPE的多段PW

MPLS信令主要選擇：RSVP-TE用于建立外層隧道標(biāo)簽，LDP用于建立內(nèi)層隧道標(biāo)簽[4]。

2.3.2 單歸接入SPE的多段PW

圖4 單歸接入SPE的多段PW

多段PW在保護(hù)方案上，建議只部署PW層保護(hù)，在獲得較好的可靠性的同時(shí)，方案簡潔、易部署。本方案推薦采用RSVP-TE作為核心和密集處的保護(hù)，盡量將網(wǎng)絡(luò)故障收斂倒局部，避免大規(guī)模的PW倒換導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)為核復(fù)雜。

另外，本方案建議在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)主要部署保護(hù)路徑，盡量使主用PW和備份PW在不同的物理路徑上，避免路徑重疊點(diǎn)的故障導(dǎo)致主用PW和備份PW同時(shí)故障而影響業(yè)務(wù)。

3.關(guān)鍵技術(shù)描述

3.1 轉(zhuǎn)發(fā)流程

多段PW建立的是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的通道，通道之間互相隔離，用戶二層報(bào)文在PW間透傳，網(wǎng)絡(luò)只是根據(jù)報(bào)文的外層MPLS標(biāo)簽進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，不關(guān)心報(bào)文內(nèi)容；在SPE節(jié)點(diǎn)，需要交換兩層標(biāo)簽，包括外層的隧道標(biāo)簽和內(nèi)層的PW標(biāo)簽。

以圖5中UPE倒NPE的報(bào)文流向?yàn)槔f明基本數(shù)據(jù)流走向。UPE上收到基站發(fā)過來的TDM報(bào)文，數(shù)模轉(zhuǎn)換后，打上內(nèi)外層標(biāo)簽進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，現(xiàn)實(shí)走M(jìn)PLS的轉(zhuǎn)發(fā)流程，倒SPE后，SPE進(jìn)行PW的轉(zhuǎn)換，更改內(nèi)層標(biāo)簽，最后，NPE還原成TDM報(bào)文。

(1)TDM業(yè)務(wù)

圖5 TDM接口的多段PW轉(zhuǎn)發(fā)流程

(2)以太業(yè)務(wù)

圖6 Ethernet的多段PW轉(zhuǎn)發(fā)流程

3.2 多段PW保護(hù)倒換

為了實(shí)現(xiàn)PW的保護(hù)，需要做如下工作：

(1)如圖7所示，在UPE上需要分別配置兩個(gè)PW，其中一個(gè)為主，一個(gè)為備，在SPE上配置到NPE的PW，與UPE的配置一起實(shí)現(xiàn)多路的PW，在NPE之間配置Bypass PW。

(2)RNC和NPE之間配置E-TRUNK或者E-APS

圖7 MS-PW保護(hù)

4.應(yīng)用場景與方案亮點(diǎn)

圖8 普通PW和多段PW技術(shù)

使用普通PW，在NodeB和RNC之間建立仿真業(yè)務(wù)，每接入一個(gè)NodeB都需要在NPE上新增2條端到端的PW，這樣，隨著接入NodeB數(shù)量的增加，NPE上Tunnel數(shù)量太多，可維護(hù)性非常差，并且NPE需要很大的規(guī)格和性能能力。

使用多段PW后，多段PW共用一個(gè)Tunnel，從而減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)Tunnel個(gè)數(shù)和LDPPeer數(shù)量，既緩解了設(shè)備的性能壓力，也減輕了核心網(wǎng)的維護(hù)工作量。

5.結(jié)語

在移動承載解決方案中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，一般推薦使用普通L2VPN技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，特別當(dāng)端到端Tunnel數(shù)量很多，以及LDPPeer數(shù)量大的時(shí)候，使用多段PW方案可以解決上述問題且能保護(hù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的清晰性，以及擴(kuò)展性。

[1] W.Richard Stevens.TCP/IP詳解卷1:協(xié)議[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2] Gary R.Wright，W.Richard Stevens.TCP/IP詳解卷2：實(shí)現(xiàn)TCP/IP ILLUSTRATED VOLUME2[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2011.

[3] 岳玲.IP骨干網(wǎng)BGP路由協(xié)議的擴(kuò)展性[J].電信技術(shù)，2004,07.

[4] 曹玉群.多段偽線技術(shù)[J].通信技術(shù).2010,10:35-37.

[5] 敖立，陳潔，張文鉞.下一代光接入技術(shù)展望[J].現(xiàn)代傳輸，2010,01(3):65-66.

[6] Douglas E.Comer.用TCP/IP進(jìn)行網(wǎng)際互連第一卷--原理、協(xié)議與結(jié)構(gòu)(第五版)[M].電子工業(yè)出版社,2009.