【CCIE技术】MPLS在城域MSTP中的应用技术发展

为解决QoS等IP网络存在的问题，每个ISP都渴望寻求一种能够结合快速交换技术和IP路由技术优势的网络解决方案，MPLS(多协议标签交换技术)应运而生。标签交换技术就是致力把L2层交换技术的最优属性（通常由ATM或帧中继具体实现）与L2层路由技术的最优属性（由IP具体实现）紧密结合起来，其中多协议标签交换（MPLS）是目前标准最统一、最具发展前景的标签交换技术。MPLS由因特网工程任务小组（IETF）制定，始于1997年初，其目标是实现在大规模IP网内，通过ATM和帧中继等多种媒介实现保证QoS的快速交换。


            　　一、MPLS的技术优势

            　　1.满足了ATM传送IP技术的网络总体技术要求。ATM支持IP网络的强制性要求包括：网络的技术方案必须独立于所支持的IP协议版本；必须具备支持大型网络的足够的可扩展性；必须包含在ATM网络上支持高效而且具有可扩充性的IP组播的能力。


            　　2.适应于较大规模的网络。众所周知，MPOA非常适用于小规模的网络，然而应用于较大规模的网络就要受到限制。而MPLS正是为满足大规模网络的各种要求（如灵活性、可扩充性与可管理性等要求）而设计的。


            　　3.适应于多种承载网络。大规模的网络可以使用包括ATM在内的多种承载技术。从一个较宽的范围来讲，应该选取一种对于IPOA是最优，而且对于其它的链路层技术也是最优的技术。而MPLS则可能正是能够覆盖这一范围的唯一技术。


            　　4.路由控制的灵活性。从选路的角度来讲，MPLS技术可以使我们获得同时选择使用固定路由或者是动态路由方式的可能性。具体使用哪种方式取决于网络操作者的选择。


            　　5.能同时支持MPLS和ATM控制协议。较理想的情况是有一种独立于链路层协议的控制技术，同时，同一交换机上也可以使用ATM控制方式。


            　　6.IP业务的业务量工程。目前，ATM拥有最完整的业务量工程能力。然而，IPOA的重叠模型无法高效地使用所有的ATM能力，而且在使用全连通的PVC方式时，其应用的可扩充性将受到“N平方”问题的限制。MPLS借用了一些ATM技术的能力，如QoS、选路、资源管理等方面，而且引入了显式路由的概念，它有助于将业务量要求映射到网络拓扑之上。这样，使用MPLS可以获得新的、更多的业务量管理性能。


            　　7.利用现有投资。当前的承载网络中，ATM硬件对IP业务量的传输使用的是一种固定方式，而MPLS则被认为是CIPOA近期的演进方向，因为显式选路可以建立在现有的固定PVC的基础上，而且MPLS的网络结构的灵活性足以满足潜在的网络演进需求。


            　　8.支持×××业务。MPLS的主要优点是能够以无连接方式或者是显式路由方式提供面向连接的业务，这种特点使得MPLS尤其适用于动态隧道技术。而动态隧道技术是目前支持×××业务的有效传送手段。但目前由于提供基于MPLS的×××的方式不是唯一的，这使得将它同其它IPOA技术进行比较较为困难。


            　　9.QoS方面。IPDiffserv与MPLS具有明显的默契，因为它们的设计中都满足了业务提供商的需求。由于标记的扩展语义可以携带Diffserv信息，借助于标记与端到端的标记交换路径及一定的资源预留机制，将可以保证QoS机制在特定MPLS域中的一致性。


            　　二、内嵌MPLS的MSTP技术

            　　1.MPLS在MSTP中的技术实现

            　　内嵌MPLS的基于SDH的MSTP可以利用引入MPLS后增加的封装开销解决现有技术开销能力不足的问题；同时引入了MPLS协议簇具有的网络交换、选路和流量工程等能力，解决现有基于SDH的MSTP节点承载以太网业务时应用能力不足的问题。


            　　MPLS标签位置在第二层头信息与第三层头信息之间，由4字节构成。具体封装如下：





            　　标签：标签真实值是20比特。

            　　TTL：分组第一次打标签时标签TTL设为IPTTL域的值，当最后一个标签被弹出堆栈时，将标签TTL值拷贝到IP TTL 域。

            　　服务类型：实验用数值选择3比特，可用于管理QoS。

            　　标签堆栈指示选择1比特，表明本条目为标签堆栈中最后一条，否则值为0。

            　　2.RPR和MPLS在MSTP中的应用

            　　随着城域以太网等数据业务的迅速发展，以太网技术与光传送网技术逐渐融合，城域传送网承载无连接数据分组业务的需求正在不断增长。近年来，RPR和MPLS技术已成为城域光传送网的一个亮点，国内外相关的标准制定和产品研发工作正如火如荼的进行，两种技术的融合将促进新一代城域MSTP技术的发展和应用。


            　　RPR和MPLS技术融合的主要目的是解决以太网业务QoS方面的要求。在MSTP平台中引入RPR机制，有效地解决了传送效率和QoS方面的矛盾：通过RPR的双环业务传送、统计复用、带宽共享、公平接入等多种技术手段提高了传送效率，通过业务优先级保证了用户?竦姆?裰柿浚?⒖梢蕴峁?0ms的快速保护；另一方面，采用MPLS技术可通过LSP标签栈很好地解决VLAN的可扩展性、提供×××业务，为以太网业务QoS、SLA增强提供很好的支持，并且可为RPR提供跨环组网能力，有利于全网端到端业务的配置、保护和网络资源的优化利用。


            　　结合RPR和MPLS的双重优势，新一代MSTP技术使建设一个可扩展、调度能力强、有QoS保证的城域传送网成为可能。它不但能很好地解决提供最大收益的TDM业务的传送，同时大大提高了对数据业务的支持能力和带宽利用率。


            　　(1)大幅度提升网络效率

            　　MSTP网络作为基础传送网络，它需要关注传送网特有的几个基本特征：安全性、透明性和高效性。对于传统的MSTP来说，采用点到点电路连接方式来支持突发的数据业务，仅仅解决了以太网端口接入和端口汇聚问题，网络的使用效率不高。只有引入基于MPLS的虚拟连接技术，实现全网络数据业务的统计复用和提供透明的端到端×××业务，网络效率才能得到很大的提升。另外，通过引入RPR的最短路径选择技术，内环、外环同时传送数据业务，可以比传统的MSP保护提高100％的环路使用效率。


            　　(2)提供端到端的VLL/VPLS业务快速配置

            　　根据ITU-TG.etnsrv草案，MSTP中以太业务的类型有四种：EPL（以太专线业务）、EVPL（以太虚拟专线业务）、EPLn（以太专用局域网业务）和EVPLn（以太虚拟专用局域网业务）。其中EVPL/EVPLn业务在MEF中也称为VLL/VPLS业务。


            　　根据ITU-T的草案和信产部的标准草案，MSTP中实现EVPL和EVPLn都会采用MPLS技术，从而可以与采用标准MPLS技术的数据网络一起提供端到端VLL/VPLS业务。目前，采用MPLS技术实现VLL/VPLS已经成为MEF论坛的标准做法，其相关的LSP连接建立的信令技术也已经非常成熟，并已经在交换机、路由器中得到了广泛的应用。因此MSTP中采用MPLS技术来提供端到端的VLL/VPLS业务快速配置是必然选择。


            　　(3)有效支持跨环业务

            　　传统MSTP的MSP保护只能提供基于网络拓扑变化的物理层网络保护，而对支持RPR和MPLS技术的MSTP来说，可以提供基于RPRMAC层和MPLS层的网络保护。


            　　由于RPR的保护功能只能局限在一个单环，对于复杂的跨环网络来说，此时必须采用MPLS层连接保护技术来实现。对于不支持MPLS交换调度的设备，可以采用MPLS的双节点互联技术来实现跨环的网络保护。