T-MPLS技术综述和应用探讨

　　摘要报告了T-MPLS技术发展的现状。首先描述了T-MPLS产生的背景，然后给出了T-MPLS的主要功能特征，以及T-MPLS与MPLS的主要区别。接着介绍了T-MPLS的标准化情况和需要进一步完善的方面，最后对T-MPLS的设备形态和在网络中的应用方式进行了探讨。

　　传送MPLS（T-MPLS）是为了适应运营商对分组传送网需求而提出的一种新型的MPLS技术。T-MPLS基于已经广泛应用的IP/MPLS技术和标准，提供了一种简化的面向连接的实现方式。T-MPLS去掉了MPLS中与面向连接应用无关的功能，同时增加了对于传送网非常重要的一些功能。

　　目前，ITU-T正在对T-MPLS进行标准化，其基本思想是采用基于电信网络的体系架构。T-MPLS的许多设计思想在传统的SDH网络中已经被广泛应用，运营商也是基于这种思想来运营和管理现有网络。因此，可以认为T-MPLS是成熟的TDM传送网运营机制和可靠的分组网技术（MPLS）的有机结合。另外，T-MPLS对MPLS的主要改进，如双向LSP、端到端LSP保护和强大的OAM机制等，将实现对传送网资源的有效控制和使用，从而实现网络运营成本的降低。

　　1、T-MPLS产生的背景

　　运营商需要不断改进其网络以在竞争不断加剧的市场环境中生存下来。以太网、IPVPN、VoIP、IPTV和TriplePlay等新业务层出不穷。这些新业务在为运营商带来可观收入的同时，也对运营商提出了一系列的挑战[1]：

　　（1）PSTN向NGN的演进策略。

　　（2）满足未来分组业务需求的网络架构的选择。

　　（3）如何提高网络的效率、扩展性和可管理性?

　　（4）如何协调传统业务和新业务的发展?

　　（5）在网络演进的同时如何降低网络建设和运营的成本?

　　为了迎接这些挑战，主要运营商的网络和业务都开始了向分组化的演进。通信业界普遍认为未来融合的承载网络将是基于IP/MPLS技术。但是许多运营商认为目前的IP/MPLS网络成本太高，特别是运营成本。因为IP/MPLS网络技术过于复杂，对其进行管理、控制和维护的难度很大，需要更多的人力资源和技能。

　　针对IP/MPLS网络存在的上述问题，业界提出了分组传送网的概念。基于对现有SDH传送网的信赖和运营经验，运营商对分组传送网的需求包括[1]：

　　（1）高扩展性：能够满足网络长期发展的需求。

　　（2）成本优势：只有成本上的优势才可以实现广泛的部署。

　　（3）透明性：可以透明传送各种业务信号。

　　（4）安全性：包括网络本身的安全性和对用户数据的安全保障。

　　（5）高可靠性：满足传送网设备99.999%的可用率，具有快速保护和恢复机制。

　　（6）QoS保障：具有可预测和可控的网络与业务性能。

　　（7）多业务支持能力：支持对多业务的承载，从而降低网络的整体成本。

　　（8）易于维护和管理：减少人工现场操作的需求，降低对维护和管理人员的要求。

　　（9）互通性好：便于实现多厂商和多运营商的互联互通。

　　（10）继承性：需要能够与现有SDH传送网进行有机的结合，并提供对TDM业务的有效传送。

　　基于对分组传送网的上述需求，从而就产生了T-MPLS：一种基于MPLS、面向连接的分组传送技术。与MPLS不同，T-MPLS不支持无连接模式，实现上要比MPLS更简单，更易于运行和管理[2]。T-MPLS取消了MPLS中与L3和IP路由相关的功能特性，其设备实现将满足运营商对低成本和大容量的下一代分组网络的需求。T-MPLS沿袭了现有基于电路交换传送网的思想，采用与其相同的体系架构、管理和运行模式。T-MPLS将用于未来运营商分组化的传送网中。

　　2、T-MPLS的主要功能特征

　　T-MPLS继承了现有SDH传送网的特点和优势，同时又可以满足未来分组化业务传送的需求。T-MPLS采用与SDH类似的运营方式，这一点对于大型运营商尤为重要，因为他们可以继续使用现有的网络运营和管理系统，减少对员工的培训成本。由于T-MPLS的目标是成为一种通用的分组传送网，而不涉及IP路由方面的功能，因此T-MPLS的实现要比IP/MPLS简单，包括设备实现和网络运营方面。T-MPLS最初主要是定位于支持以太网业务，但事实上它可以支持各种分组业务和电路业务，如IP/MPLS、SDH和OTH等。T-MPLS是一种面向连接的网络技术，使用MPLS的一个功能子集。T-MPLS的主要功能特征包括[2]：

　　（1）T-MPLS的转发方式采用MPLS的一个子集：T-MPLS的数据平面保留了MPLS的必要特征，以便实现与MPLS的互联互通。

　　（2）传送网的生存性：T-MPLS支持传送网所具有的保护恢复机制，包括1+1、1:1、环网保护和共享网状网恢复等[6]。MPLS的FRR机制由于要使用LSP聚合功能而没有被采纳。

　　（3）传送网的OAM机制：T-MPLS参考Y.1711定义的MPLSOAM机制，延用在其他传送网中广泛使用的OAM概念和机制，如连通性校验、告警抑制和远端缺陷指示等。

　　（4）T-MPLS控制平面：初期T-MPLS将使用管理平面进行配置，与现有的SDH网络配置方式相同。目前ITU-T已经计划采用ASON/GMPLS作为T-MPLS的控制平面，下一步将开始具体的标准化工作[4]。

　　（5）不使用保留标签：任何特定标签的分配都由IETF负责，遵循MPLS相关标准，从而确保与MPLS的互通性。

　　 3、T-MPLS与MPLS的区别

　　由于T-MPLS是利用MPLS的一个功能子集提供面向连接的分组传送，并且要使用传送网的OAM机制，因此T-MPLS取消了MPLS中一些与IP和无连接业务相关的功能特性。T-MPLS与MPLS的主要区别如下：

　　（1）IP/MPLS路由器是用于IP网络的，因此所有的节点都同时支持在IP层和MPLS层转发数据。而传送MPLS只工作在L2，因此不需要IP层的转发功能。

　　（2）在IP/MPLS网络中存在大量的短生存周期业务流。而在传送MPLS网络中，业务流的数量相对较少，持续时间相对更长一些。

　　而在具体的功能实现方面，两者的主要区别包括[2]：

　　（1）使用双向LSP：MPLSLSP都是单向的，而传送网通常使用的都是双向连接。因此T-MPLS将两条路由相同但方向相反的单向LSP组合成一条双向LSP。

　　（2）不使用倒数第二跳弹出（PHP）选项：PHP的目的是简化对出口节点的处理要求，但是它要求出口节点支持IP路由功能。另外由于到出口节点的数据已经没有MPLS标签，将对端到端的OAM造成困难。

　　（3）不使用LSP聚合选项：LSP聚合是指所有经过相同路由到同一目的节点的数据包可以使用相同的MPLS标签。虽然这样可以提高网络的扩展性，但是由于丢失了数据源的信息，从而使得OAM和性能监测变得很困难。

　　（4）不使用相同代价多路径（ECMP）选项：ECMP允许同一LSP的数据流经过网络中的多条不同路径。它不仅增加了节点设备对IP/MPLS包头的处理要求，同时由于性能监测数据流可能经过不同的路径，从而使得OAM变得很困难。

　　（5）T-MPLS支持端到端的OAM机制。

　　（6）T-MPLS支持端到端的保护倒换机制，MPLS支持本地保护技术FRR。

　　（7）根据RFC3443中定义的管道模型和短管道模型处理TTL。

　　（8）支持RFC3270中的E-LSP和L-LSP。

　　（9）支持管道模型和短管道模型中的EXP处理方式。

　　（10）支持全局惟一和接口惟一两种标签空间。

　　4、T-MPLS的标准化

　　ITU-TSG15从2005年就开始对T-MPLS进行标准化，目标是利用MPLS的一个功能子集来提供面向连接的分组传送[5]。ITU-T在对T-MPLS进行标准化时尽量利用已有的标准，包括IETF和MFA论坛的相关标准和规范。T-MPLS采用G.805和G.809定义的分层网络体系结构，因此运营商可以延用其现有的网络建设、运营和管理方式，最大限度的降低向分组传送网演进的成本。

　　ITU-TSG15已经正式通过的T-MPLS相关建议包括：

　　●G.8110.1：T-MPLS层网络体系结构；

　　●G.8112：T-MPLS分层接口；

　　●G.8121：MPLS设备功能模块特性。

　　正在制定的建议包括：

　　●G.8131：T-MPLS网络保护倒换；

　　●Y.1711.1：T-MPLS层网络OAM机制；

　　●Y.17tor：T-MPLS网络OAM功能需求；

　　●G.T-MPLS-mgmt：T-MPLS网元的管理；

　　●G.T-MPLS-mgmt-info：T-MPLS网元与协议无关的管理信息模型。

　　可以看出，T-MPLS的标准化还有很多工作要做，它与其他网络技术如MPLS的关系还在研究和探讨之中。T-MPLS需要进一步完善的方面包括[1]：

　　（1）多点到多点连接：在T-MPLS中提供多点到多点连接的难点是如何提供完善的OAM机制。

　　（2）OAM机制：T-MPLSOAM机制将基于Y.1711定义的MPLSOAM机制，同时将与Y.1731和802.1ag定义的以太网OAM机制保持一致。

　　（3）控制平面：目前普遍认为T-MPLS将采用基于ASON/GMPLS的控制平面，下一步将开始具体的标准化工作。

　　（4）互操作性：T-MPLS与MPLS如何实现互联互通目前还没有明确的结论，ITU-T提出了两种互通的方式[3]：

　　●MPLS设备在与T-MPLS设备互通的链路上只使用T-MPLS所支持的功能选项，即该链路是一条T-MPLS链路。

　　●由于T-MPLS可以作为一种通用的分组传送网，因此可以承载各种客户层信号，包括以太网、IP和MPLS等。可以采用这种客户层/服务层的概念，由T-MPLS作为服务层网络来承载MPLS客户层。

　　5、T-MPLS的设备形态和应用方式

　　对于T-MPLS的设备形态目前还没有形成一致的意见，根据对已有相关设备的分析和归纳，T-MPLS设备可能存在以下几种类型：

　　（1）基于新型以太网交换机的T-MPLS设备：如爱立信公司新推出的OMS系列分组交换机产品，基于以太网交换机架构，同时支持电信级以太网（IEEE的相关标准）、T-MPLS和PBT。使用通用接口板卡，通过软件设置即可改变设备的运行模式。主要提供以太网业务和L2VPN业务，包括VLL和VPLS业务。

　　（2）基于通用交换矩阵的T-MPLS设备：典型产品是阿尔卡特公司推出的1850传送业务交换机（TSS）。通用交换板可以同时支持TDM和分组交换，并可根据业务需求调整两种业务的比例。其分组交换部分采用T-MPLS技术实现，可以认为是现有MSTP设备的更新换代产品。

　　（3）基于现有MSTP架构的T-MPLS设备：目前部分MSTP设备已经支持简单的MPLS功能，中国的MSTP行业标准也有相关规范要求。只是由于网络应用需求不明确，且无法实现与IP/MPLS网络的互通，因此实际应用还很少。如果将其中的MPLS模块更换成T-MPLS，则可以实现SDH交换和T-MPLS分组交换的有机结合，实现对TDM和以太网等多业务的有效承载。这种设备的优势是可以延长目前广泛部署的MSTP设备的生存周期，采用现有的运营方式，从而降低网络建设和维护成本。

　　由于T-MPLS技术还处于发展的初级阶段，可能存在不同的实现方式，因此其对运营商和网络运营带来的影响还需要进一步研究。T-MPLS初期主要将应用在城域网中，提供以太网传送业务，如DSLAM到BRAS的业务汇聚，3G基站到RNC的分组化传送等。同时可以提供L2VPN业务，如VLL和VPLS。目前对于T-MPLS在骨干网中的应用模式还没有定论。由于利用IP/MPLS网络提供L2VPN存在技术实现复杂的问题，并且此时并不需要IP路由功能，从而增加了网络建设和运营成本。而利用T-MPLS实现简单和低成本的特性，在骨干网提供L2VPN或许是一个不错的选择。

　　传送网一直都具有高可靠性和易于互通的特征，以及完善的网络运营和OAM机制。T-MPLS如果能实现其所承诺的简单、高效、低成本和多业务支持等特性，则有可能成为下一代分组传送网的主流技术。与此同时，T-MPLS也面临来自其他分组传送技术的挑战，如电信级以太网和PBT技术等。PBT的标准化目前主要在IEEE进行，可以认为是对以太网技术的改进，因此其能否成为一种电信级的端到端组网技术还不明确。而T-MPLS的优势是其基于电信网络的体系架构和设计思想，因此更易于被运营商所接纳。和其他任何一种新技术一样，T-MPLS的成功需要设备厂商、运营商和标准组织等各个方面的共同努力和支持。