T-MPLS的OAM特性分析

摘要　通過分析傳送多協(xié)議標(biāo)簽交換（T-MPLS）網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建原理——在多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上引入偽線技術(shù)。T-MPLS和MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不同相應(yīng)地帶來了OAM（操作、管理、維護(hù)）需求的不同。通過對相關(guān)協(xié)議進(jìn)行深入分析對比，說明了T-MPLS怎樣加強(qiáng)和擴(kuò)展了MPLS原有的OAM功能。然后討論了體現(xiàn)T-MPLS OAM特點(diǎn)的嵌套過程的實(shí)現(xiàn)。最后針對協(xié)議中不甚完善的維護(hù)實(shí)體組層次（MEL）層數(shù)等內(nèi)容提出了問題。

0、引言

電信傳送網(wǎng)發(fā)展演變的最基本目標(biāo)是降低通信中信息的傳送代價，然而隨著分組接入帶寬的膨脹和下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）的部署，時分信道化傳送已不能完全滿足這一基本需求。面向連接的傳送機(jī)制在大量的分組業(yè)務(wù)面前難以提高信道利用率，從而限制了信息傳送代價的降低。為了解決這個問題，在市場和業(yè)務(wù)的雙重驅(qū)動下，傳送多協(xié)議標(biāo)簽交換（T-MPLS）應(yīng)運(yùn)而生。

T-MPLS技術(shù)是“面向連接的分組傳送”技術(shù)。而“面向連接”的特點(diǎn)意味著能夠提供電信運(yùn)營級的服務(wù)，要求具有與傳統(tǒng)傳送網(wǎng)相當(dāng)?shù)腛AM（操作、管理、維護(hù)）能力。因此OAM機(jī)制就成為了T-MPLS技術(shù)順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

1、T-MPLS與MPLS的對比

T-MPLS作為MPLS一個嚴(yán)格面向連接的子集[3]，是通過對MPLS的改造構(gòu)建起來的。因此，通過分析T-MPLS的構(gòu)建過程，可以清楚地展示出二者的區(qū)別和聯(lián)系。

1.1　T-MPLS的構(gòu)建過程

MPLS是一種通過第三層網(wǎng)絡(luò)提供第二層傳輸模式的技術(shù)。MPLS網(wǎng)憑借著自身特有的優(yōu)勢，獲得了迅速發(fā)展，但與以光網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的電信傳送網(wǎng)相比，可靠性不足、生存性差、OAM能力弱，在傳送分組方面存在明顯缺陷。如果通過改進(jìn)MPLS網(wǎng)絡(luò)，使它在保持自身優(yōu)點(diǎn)的同時又具有電信傳送網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，既能傳輸分組業(yè)務(wù)，又滿足面向連接的技術(shù)要求，就能產(chǎn)生一種解決時分化信道與分組業(yè)務(wù)之間矛盾的新技術(shù)。T-MPLS就是按照這個思路構(gòu)建的。

在T-MPLS網(wǎng)絡(luò)中，面向連接的特性是通過采用偽線（PW）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。可以說T-MPLS技術(shù)是MPLS與偽線技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

偽線通過與客戶邊緣設(shè)備（CE）相連的偽線服務(wù)提供邊緣設(shè)備（PE）對要傳輸?shù)脑�始業(yè)務(wù)進(jìn)行包封等處理，再通過偽線進(jìn)行傳輸。在接收端，宿PE再對接收到的業(yè)務(wù)進(jìn)行幀校驗(yàn)、重新排序等處理還原成原始業(yè)務(wù)，交給宿端CE[4]。其傳輸過程框圖如圖1所示。

圖1　偽線傳輸過程框圖

在這個過程當(dāng)中，偽線在MPLS網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建起一條條T-MPLS隧道來傳輸上層業(yè)務(wù)，就好像真實(shí)存在的連接一樣，在T-MPLS隧道上層的業(yè)務(wù)看來，T-MPLS隧道給它們提供面向連接的傳輸服務(wù)。T-MPLS隧道結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2　T-MPLS隧道結(jié)構(gòu)示意圖

綜上，將MPLS與偽線技術(shù)相結(jié)合，T-MPLS就實(shí)現(xiàn)了“面向連接的分組傳送”的特點(diǎn)。

1.2　對比和結(jié)論

由上面的T-MPLS的構(gòu)建過程可見：MPLS網(wǎng)絡(luò)不能向分組業(yè)務(wù)提供電信運(yùn)行級別的服務(wù)，但引入了偽線技術(shù)的MPLS網(wǎng)絡(luò)，即T-MPLS網(wǎng)絡(luò)，由于能給分組業(yè)務(wù)提供電信運(yùn)營級的服務(wù)，因而能提供比MPLS更強(qiáng)大的功能。因此，也勢必要在MPLS的基礎(chǔ)上改進(jìn)和完善原有的OAM功能與之相對應(yīng)，才能提供與傳統(tǒng)傳送網(wǎng)相當(dāng)?shù)腛AM功能，同時形成自己獨(dú)特的OAM體系。下面對T-MPLS的OAM特點(diǎn)進(jìn)行具體分析。

2、T-MPLS的OAM特點(diǎn)分析

由上面的對比分析可知，T-MPLS的OAM機(jī)制必須滿足如下要求[3]：a）所有的OAM功能需要給定的T-MPLS連接支持。b）應(yīng)獨(dú)立于任何專用控制平面。c）應(yīng)支持客戶層/服務(wù)層OAM關(guān)系；要有簡易的配置方式（最好自動配置）。d）服務(wù)提供者要能夠自動檢測、通知與維護(hù)實(shí)體相關(guān)的故障。e）OAM功能和方法對操作者要具有可選性。f）故障發(fā)生時必須采取相應(yīng)的措施（如對故障進(jìn)行檢測、診斷、定位、通知網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)以及故障恢復(fù)等）。以及其他所有電信運(yùn)營級OAM的要求。

T-MPLS的OAM為了滿足這些要求，采取了一系列方法：增強(qiáng)和擴(kuò)展了MPLS原有OAM的一些功能，強(qiáng)化了OAM的嵌套機(jī)制；在實(shí)現(xiàn)OAM的體制方面，也取消了MPLS的基于狀態(tài)的OAM遠(yuǎn)端、近端狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理體系，采取了與傳統(tǒng)傳送網(wǎng)相類似的基于OAM功能的錯誤管理、性能檢測OAM體系。

2.1　T-MPLS對MPLS的OAM擴(kuò)展和增強(qiáng)

為了直觀地說明T-MPLS技術(shù)OAM功能對MPLS技術(shù)OAM功能的擴(kuò)展，兩套OAM PDU列表對比見表1。

表1　MPLS與T-MPLS的OAM PDU種類對比表

通過對比可以看出，T-MPLS技術(shù)在MPLS的基礎(chǔ)上大量增加了OAM PDU的種類，如錯誤管理中的LCK、性能檢測中的LMM等。每種PDU完成一個功能，這些功能突出實(shí)現(xiàn)了T-MPLS技術(shù)的OAM能支持差錯管理和性能管理的特點(diǎn)，以及盡量最小化服務(wù)中斷，恢復(fù)時間和操作資源等特點(diǎn)。

T-MPLS OAM的這些功能基本與傳統(tǒng)傳送網(wǎng)的OAM功能相當(dāng)，這就使得T-MPLS技術(shù)的OAM具有了提供電信運(yùn)營級業(yè)務(wù)的能力。T-MPLS技術(shù)不僅在OAM PDU的數(shù)量上有增加，而且對原有的PDU功能也做了強(qiáng)化�，F(xiàn)分別舉一例。

2.1.1　T-MPLS OAM功能擴(kuò)展舉例：LMM PDU

LMM PDU用來支持丟包率測定（LM）功能之一的單端丟包率測定。丟包率是在時間間隔T內(nèi)，T-MPLS網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)發(fā)送的包與接收到的包的差值除以總的發(fā)送包數(shù)所得的比值。有了這項(xiàng)功能，就可以對節(jié)點(diǎn)、鏈路的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)鏈路狀態(tài)劣化，采取相應(yīng)措施。當(dāng)丟包率超過一定臨界值后，就會產(chǎn)生嚴(yán)重故障時間（Severe Errored Seconds），在單向鏈路中產(chǎn)生這種情況時，就會宣告鏈路不可用。LMM PDU以及其他新增的OAM PDU體現(xiàn)出了T-MPLS OAM功能較之MPLS有大幅度擴(kuò)展，能實(shí)現(xiàn)更多OAM功能。

2.1.2　T-MPLS OAM功能增強(qiáng)舉例：CV PDU

連接確認(rèn)（CV）功能是一種主動OAM功能，可以用于檢測處于一個維護(hù)實(shí)體組中的任一對維護(hù)實(shí)體端點(diǎn)間的連續(xù)性丟失（LoC），可用于檢測兩個維護(hù)實(shí)體組之間的錯誤連接，也可用于檢測在一個維護(hù)實(shí)體組中出現(xiàn)錯誤維護(hù)實(shí)體端點(diǎn)相連的情況以及其他一些缺陷情況。這個功能的完成是靠維護(hù)實(shí)體端點(diǎn)周期地向其他維護(hù)實(shí)體端點(diǎn)發(fā)送CV PDU實(shí)現(xiàn)的，因此CV PDU發(fā)送周期的大小決定了對鏈路狀態(tài)監(jiān)測的強(qiáng)度�，F(xiàn)對比MPLS和T-MPLS的CV PDU可選發(fā)送周期如表2所示。

由表2比較可見，T-MPLS的CV PDU可選發(fā)送周期的取值范圍大于MPLS的，特別是提供了3.33ms的發(fā)送周期，可以更密集地進(jìn)行連接檢測，從而提供更強(qiáng)的對鏈路鏈接性進(jìn)行監(jiān)測的功能。另外，新增的1min和10min的大發(fā)送周期也使得CV PDU的發(fā)送更為靈活，可以考慮使用在鏈路狀態(tài)比較可靠、無需進(jìn)行高強(qiáng)度監(jiān)測的場合。CV包發(fā)送速率的降低可以減少帶寬的占用，減輕節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)。擴(kuò)大了的可選發(fā)送周期范圍使該功能能更靈活地適應(yīng)各種場合。

表2　MPLS和T-MPLS的CV PDU可選發(fā)送周期對比

2.2　T-MPLS OAM的嵌套

T-MPLS標(biāo)簽堆棧支持嵌套，理論上來說可以嵌套無限多層。由于在T-MPLS網(wǎng)絡(luò)中OAM協(xié)議數(shù)據(jù)單元和業(yè)務(wù)包具有相同的轉(zhuǎn)發(fā)待遇，T-MPLS標(biāo)簽交換路徑的嵌套也引起了OAM的嵌套。因此就要有相應(yīng)的機(jī)制來管理嵌套T-MPLS標(biāo)簽交換路徑的OAM。相比于MPLS，T-MPLS的OAM發(fā)送、處理任務(wù)大大增加，解決分組網(wǎng)上電信運(yùn)營級OAM的嵌套問題就顯得更為重要。

當(dāng)一個OAM包產(chǎn)生后，在傳輸過程中如果遇到另外一個管理實(shí)體組（MEG，可以理解為以業(yè)務(wù)為單位的點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)連接），就會產(chǎn)生嵌套[1]。

如圖3所示，假設(shè)有6個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信：節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)6，節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)5，節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4，分別對應(yīng)圖中的MEG1、MEG2、MEG3，形成了三層嵌套。T-MPLS標(biāo)簽堆棧支持無限嵌套，理論上支持無限多的子層。當(dāng)然實(shí)際上，由于在OAM包格式當(dāng)中只有3個比特指示Maya內(nèi)置語言（MEL），所以最多允許OAM管理實(shí)體組嵌套8層。超過8層就會產(chǎn)生OAM管理實(shí)體組嵌套溢出的錯誤，對應(yīng)的OAM包會被拋棄。

圖3　示例T-MPLS網(wǎng)絡(luò)OAM MEG嵌套圖

每個OAM包在創(chuàng)建時MEL值自動設(shè)置為0，每當(dāng)進(jìn)入另外一個嵌套在本MEG之上的MEG時，MEL值就會加1。同樣，當(dāng)OAM包離開這個MEG時，MEL值就會減1。見圖中的MEL值的變化（節(jié)點(diǎn)1和6之間的OAM包）。對于低層T-MPLS服務(wù)層來說，高層OAM信息（MEL值大于零）與業(yè)務(wù)信息沒有差別，不對其進(jìn)行任何處理。只有當(dāng)接收到MEL值等于O的OAM包時才進(jìn)行接收和處理。通過比較判定MEL值，一個節(jié)點(diǎn)可以快速準(zhǔn)確地確定一個OAM包是否是自己要接收和處理的。由于MEG的嵌套十分靈活，處理簡單，大量的、功能全面的OAM包的處理變得可實(shí)現(xiàn)。因此，OAM MEG的嵌套功能在整個OAM機(jī)制中發(fā)揮重要作用。

3、總結(jié)和展望

本文通過對比，對T-MPLS的OAM機(jī)制特點(diǎn)作了比較深入的分析，顯示了OAM在實(shí)現(xiàn)T-MPLS功能的過程中所起的重要作用。但相關(guān)協(xié)議的某些部分還有待進(jìn)一步研究，如節(jié)點(diǎn)丟包率是針對業(yè)務(wù)的，性能狀況指標(biāo)性不強(qiáng)；MEG只能嵌套八層，限制T-MPLS隧道嵌套的層數(shù)等。隨著T-MPLS技術(shù)研究的深入，相應(yīng)OAM功能的研究也會越來越深入，這些問題也會逐步得到解決。T-MPLS技術(shù)OAM功能強(qiáng)大的優(yōu)勢也將越來越明顯，從而使T-MPLS具有更強(qiáng)的市場生命力。

參考文獻(xiàn)

1　ITU-T Draft New Recommendation Y.17TOM.Operation & Maintenance mechanism for T.MPLS layer networks, April 2007.

2　ITUT Recommendation Y.1711.Operation & Maintenance mechanism for MPLS networks，F(xiàn)eb，2004.

3　祁云磊，曲樺．T-MPLS的關(guān)鍵技術(shù)研究．電信科學(xué).2007(3)：73-77.

4　IETF RFC3961 Requirements for Pseudo-Wire Emulation Edge-to-Edge(PWE3)，September 2004.

5　Jim Guichard，F(xiàn)rancois Le Faucheur，Jean-Philippe Vasseur.MPLS網(wǎng)絡(luò)設(shè)計權(quán)威指南.陳武，譯.北京：人民郵電出版社，2007(1)：28-31.