T-MPLS的OAM特性分析

　　摘要通过分析传送多协议标签交换（T-MPLS）网络的构建原理——在多协议标签交换（MPLS）网络基础上引入伪线技术。T-MPLS和MPLS网络结构的不同相应地带来了OAM（操作、管理、维护）需求的不同。通过对相关协议进行深入分析对比，说明了T-MPLS怎样加强和扩展了MPLS原有的OAM功能。然后讨论了体现T-MPLSOAM特点的嵌套过程的实现。最后针对协议中不甚完善的维护实体组层次（MEL）层数等内容提出了问题。

　　0、引言

　　电信传送网发展演变的最基本目标是降低通信中信息的传送代价，然而随着分组接入带宽的膨胀和下一代网络（NGN）的部署，时分信道化传送已不能完全满足这一基本需求。面向连接的传送机制在大量的分组业务面前难以提高信道利用率，从而限制了信息传送代价的降低。为了解决这个问题，在市场和业务的双重驱动下，传送多协议标签交换（T-MPLS）应运而生。

　　T-MPLS技术是“面向连接的分组传送”技术。而“面向连接”的特点意味着能够提供电信运营级的服务，要求具有与传统传送网相当的OAM（操作、管理、维护）能力。因此OAM机制就成为了T-MPLS技术顺利实现的关键环节之一。

　　1、T-MPLS与MPLS的对比

　　T-MPLS作为MPLS一个严格面向连接的子集[3]，是通过对MPLS的改造构建起来的。因此，通过分析T-MPLS的构建过程，可以清楚地展示出二者的区别和联系。

　　1.1T-MPLS的构建过程

　　MPLS是一种通过第三层网络提供第二层传输模式的技术。MPLS网凭借着自身特有的优势，获得了迅速发展，但与以光网络为基础的电信传送网相比，可靠性不足、生存性差、OAM能力弱，在传送分组方面存在明显缺陷。如果通过改进MPLS网络，使它在保持自身优点的同时又具有电信传送网的优点，既能传输分组业务，又满足面向连接的技术要求，就能产生一种解决时分化信道与分组业务之间矛盾的新技术。T-MPLS就是按照这个思路构建的。

　　在T-MPLS网络中，面向连接的特性是通过采用伪线（PW）技术实现的。可以说T-MPLS技术是MPLS与伪线技术相结合的产物。

　　伪线通过与客户边缘设备（CE）相连的伪线服务提供边缘设备（PE）对要传输的原始业务进行包封等处理，再通过伪线进行传输。在接收端，宿PE再对接收到的业务进行帧校验、重新排序等处理还原成原始业务，交给宿端CE[4]。其传输过程框图如图1所示。

图1 伪线传输过程框图[5]

　　在这个过程当中，伪线在MPLS网络中构建起一条条T-MPLS隧道来传输上层业务，就好像真实存在的连接一样，在T-MPLS隧道上层的业务看来，T-MPLS隧道给它们提供面向连接的传输服务。T-MPLS隧道结构示意如图2所示。

图2 T-MPLS隧道结构示意图

　　综上，将MPLS与伪线技术相结合，T-MPLS就实现了“面向连接的分组传送”的特点。

　　1.2对比和结论

　　由上面的T-MPLS的构建过程可见：MPLS网络不能向分组业务提供电信运行级别的服务，但引入了伪线技术的MPLS网络，即T-MPLS网络，由于能给分组业务提供电信运营级的服务，因而能提供比MPLS更强大的功能。因此，也势必要在MPLS的基础上改进和完善原有的OAM功能与之相对应，才能提供与传统传送网相当的OAM功能，同时形成自己独特的OAM体系。下面对T-MPLS的OAM特点进行具体分析。

　　2、T-MPLS的OAM特点分析

　　由上面的对比分析可知，T-MPLS的OAM机制必须满足如下要求[3]：a）所有的OAM功能需要给定的T-MPLS连接支持。b）应独立于任何专用控制平面。c）应支持客户层/服务层OAM关系；要有简易的配置方式（最好自动配置）。d）服务提供者要能够自动检测、通知与维护实体相关的故障。e）OAM功能和方法对操作者要具有可选性。f）故障发生时必须采取相应的措施（如对故障进行检测、诊断、定位、通知网络管理系统以及故障恢复等）。以及其他所有电信运营级OAM的要求。

　　T-MPLS的OAM为了满足这些要求，采取了一系列方法：增强和扩展了MPLS原有OAM的一些功能，强化了OAM的嵌套机制；在实现OAM的体制方面，也取消了MPLS的基于状态的OAM远端、近端状态转移处理体系，采取了与传统传送网相类似的基于OAM功能的错误管理、性能检测OAM体系。

　　2.1T-MPLS对MPLS的OAM扩展和增强

　　为了直观地说明T-MPLS技术OAM功能对MPLS技术OAM功能的扩展，两套OAMPDU列表对比见表1。

　　表1 MPLS与T-MPLS的OAMPDU种类对比表[1，2]

　　通过对比可以看出，T-MPLS技术在MPLS的基础上大量增加了OAMPDU的种类，如错误管理中的LCK、性能检测中的LMM等。每种PDU完成一个功能，这些功能突出实现了T-MPLS技术的OAM能支持差错管理和性能管理的特点，以及尽量最小化服务中断，恢复时间和操作资源等特点。

　　T-MPLSOAM的这些功能基本与传统传送网的OAM功能相当，这就使得T-MPLS技术的OAM具有了提供电信运营级业务的能力。T-MPLS技术不仅在OAMPDU的数量上有增加，而且对原有的PDU功能也做了强化。现分别举一例。

　　2.1.1T-MPLSOAM功能扩展举例：LMMPDU

　　LMMPDU用来支持丢包率测定（LM）功能之一的单端丢包率测定。丢包率是在时间间隔T内，T-MPLS网络中节点发送的包与接收到的包的差值除以总的发送包数所得的比值。有了这项功能，就可以对节点、链路的状态进行监控，及时发现链路状态劣化，采取相应措施。当丢包率超过一定临界值后，就会产生严重故障时间（SevereErroredSeconds），在单向链路中产生这种情况时，就会宣告链路不可用。LMM PDU以及其他新增的OAM PDU体现出了T-MPLS OAM功能较之MPLS有大幅度扩展，能实现更多OAM功能。

　　作 者：电信快报 李国栋　谢文军　张永军　顾畹仪

　　2.1.2T-MPLSOAM功能增强举例：CVPDU

　　连接确认（CV）功能是一种主动OAM功能，可以用于检测处于一个维护实体组中的任一对维护实体端点间的连续性丢失（LoC），可用于检测两个维护实体组之间的错误连接，也可用于检测在一个维护实体组中出现错误维护实体端点相连的情况以及其他一些缺陷情况。这个功能的完成是靠维护实体端点周期地向其他维护实体端点发送CVPDU实现的，因此CVPDU发送周期的大小决定了对链路状态监测的强度。现对比MPLS和T-MPLS的CVPDU可选发送周期如表2所示。

　　由表2比较可见，T-MPLS的CVPDU可选发送周期的取值范围大于MPLS的，特别是提供了3.33ms的发送周期，可以更密集地进行连接检测，从而提供更强的对链路链接性进行监测的功能。另外，新增的1min和10min的大发送周期也使得CVPDU的发送更为灵活，可以考虑使用在链路状态比较可靠、无需进行高强度监测的场合。CV包发送速率的降低可以减少带宽的占用，减轻节点的负担。扩大了的可选发送周期范围使该功能能更灵活地适应各种场合。

　　表2 MPLS和T-MPLS的CVPDU可选发送周期对比[1，2]

2.2T-MPLSOAM的嵌套

　　T-MPLS标签堆栈支持嵌套，理论上来说可以嵌套无限多层。由于在T-MPLS网络中OAM协议数据单元和业务包具有相同的转发待遇，T-MPLS标签交换路径的嵌套也引起了OAM的嵌套。因此就要有相应的机制来管理嵌套T-MPLS标签交换路径的OAM。相比于MPLS，T-MPLS的OAM发送、处理任务大大增加，解决分组网上电信运营级OAM的嵌套问题就显得更为重要。

　　当一个OAM包产生后，在传输过程中如果遇到另外一个管理实体组（MEG，可以理解为以业务为单位的点到点或点到多点连接），就会产生嵌套[1]。

　　如图3所示，假设有6个节点进行通信：节点1和节点6，节点2和节点5，节点3和节点4，分别对应图中的MEG1、MEG2、MEG3，形成了三层嵌套。T-MPLS标签堆栈支持无限嵌套，理论上支持无限多的子层。当然实际上，由于在OAM包格式当中只有3个比特指示Maya内置语言（MEL），所以最多允许OAM管理实体组嵌套8层。超过8层就会产生OAM管理实体组嵌套溢出的错误，对应的OAM包会被抛弃。

图3 示例T-MPLS网络OAMMEG嵌套图

　　每个OAM包在创建时MEL值自动设置为0，每当进入另外一个嵌套在本MEG之上的MEG时，MEL值就会加1。同样，当OAM包离开这个MEG时，MEL值就会减1。见图中的MEL值的变化（节点1和6之间的OAM包）。对于低层T-MPLS服务层来说，高层OAM信息（MEL值大于零）与业务信息没有差别，不对其进行任何处理。只有当接收到MEL值等于O的OAM包时才进行接收和处理。通过比较判定MEL值，一个节点可以快速准确地确定一个OAM包是否是自己要接收和处理的。由于MEG的嵌套十分灵活，处理简单，大量的、功能全面的OAM包的处理变得可实现。因此，OAMMEG的嵌套功能在整个OAM机制中发挥重要作用。

　　3、总结和展望

　　本文通过对比，对T-MPLS的OAM机制特点作了比较深入的分析，显示了OAM在实现T-MPLS功能的过程中所起的重要作用。但相关协议的某些部分还有待进一步研究，如节点丢包率是针对业务的，性能状况指标性不强；MEG只能嵌套八层，限制T-MPLS隧道嵌套的层数等。随着T-MPLS技术研究的深入，相应OAM功能的研究也会越来越深入，这些问题也会逐步得到解决。T-MPLS技术OAM功能强大的优势也将越来越明显，从而使T-MPLS具有更强的市场生命力。