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城域网络发展趋势探讨
2008年8月12日 09:16    通信世界网    评论()    
作 者:王健全 陈秀俊 孔祥华

    从技术上看,以太网是一种很简单的解决方案,只需要少量的规划、设计和测试工作,应用多年,为用户熟悉,业务指配时间可以减少到几个小时或几天。其次,以太网是标准技术,互换互操作性好,具有广泛的软硬件支持,成本低。最后,以太网是与媒体无关的承载技术,可以透明地与铜线对、电缆和各种光纤等不同传输媒体接口。从结构上看,以太网正以前所未有的端到端解决方案面目出现,消去了其他解决方案所必不可少的网络边界处的格式变换,减少了网络的复杂性,是具有很好扩展性的解决方案,以太网速率可以从10 Mb/s、100 Mb/s、1 Gb/s一直扩展到10 Gb/s。从管理上看,由于同样的系统可以应用在网络的各个层面上,因此网络管理可以大大简化。此外,由于很多用户已经熟悉了以太网,因此培训工作简单,新业务可以拓展得更快。

    但是以太网在扩展性和安全性方面存在难以解决的问题,很难适应规模大、业务等级多的城域网络,为此,现在有很多城域网络技术利用虚拟私有局域网络服务(VPLS)技术来实现。

    3分组传送网技术

    传统的TDM业务的相对比例正逐步减少,但其目前仍是运营商重要的收入来源,而且业务量也在不断增长。此外,受限于终端等多方面的影响,业务全IP化也是一个相对漫长的进程。所以,虽然新型城域网络的发展方向是IP化的网络,但是兼顾TDM业务是城域网络向全IP变化发展的方向上的必由之路,也是目前必须解决的问题。分组化传送网络(PTN)就是在这种前提下应运而生的技术,是城域网发展新方向。PTN分为两层,首先是传送网络,即要和传统的传送网一样能够支持TDM业务,同时能够保证业务的安全性、可靠性及QoS;其次是分组化,即要能适应IP化的发展方向,逐步支持全IP架构。

    支持PTN的技术有很多,目前比较流行的有传送/多协议标签交换(TMPLS)、运营商骨干桥接/运营商骨干传输(PBB/PBT)两种技术。PBT和TMPLS不仅提供了基于分组交换的网络,而且满足了前面提到的要求。

    PBT和TMPLS技术的特性包括:

    提供支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道;

    点对点连接通道的保护切换可以在50ms内完成;

    点对点连接的完整运行、管理和维护(OAM)功能,保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力;

    网管系统可以控制连接通道的建立和设置。

    PBT和TMPLS为传统SONET/SDH向前发展提供了可能,为运营商能够利用现有网络,保护既有投资提供了解决方案,而且现有的工作方式也不需要改变。为了能够明确城域网络发展的思路,下面对两种技术进行比较。

    3.1TMPLS技术

    TMPLS基于ITU-T G.805传输网络结构,由ITU完成标准化(标准包括G.8110.1、G.8112、G.8121)。其主要改进包括:通过消除IP控制层简化MPLS,以及增加传输网络需要的OAM和管理功能。TMPLS可以视作是MPLS的一个扩展子集,数据是基于MPLS标签进行转发的,是面向连接的MPLS;TMPLS对MPLS某些复杂的功能进行了简化,去掉了数据面中不必要的转发处理:比如PHP、ECMP、标签合并和精细的包丢弃处理。TMPLS技术利用MPLS伪线技术,可以实现任何业务通过MPLS伪线进行传送,可以满足多业务传送要求,同时相对于伪线(PW),吸收了多业务承载、TDM业务仿真等技术,并增加了ITU-T面向连接的OAM和保护恢复的功能。TMPLS中定义了符合传送网特点的线性保护和环网保护机制,可实现小于50 ms的保护倒换。

    和经典传送网模型一样,TMPLS网络也分为层次清楚的3个层面:传送平面、管理平面和控制平面。TMPLS将数据平面从网络资源管理中分离出来,使传送平面可以完全独立于其业务网络和相关的控制网络,更加便于网络的建设和扩容。传送平面引入了面向连接的OAM和保护恢复功能。控制面进行标签的分发,建立标签转发通道,可以和全光交换、TDM交换的控制面融合,也可以实现类似目前基于SDH的自动交换光网络(ASON)的业务的恢复和保护,体现了分组和传送的完全融合。

    TMPLS传送平面也秉承了传送网络的分层架构。通常,在一个传送网络传送层功能至少需要由两个网络层面完成。第一个网络层面是为端到端业务的服务等级协议(SLA)实现和QoS服务的,需要实现端到端的OAM和端到端的性能监控以及端到端的保护。它与业务层的关系是一一对应的关系,例如,SDH传送平面中的低阶通道层。第二个网络层面是为汇聚和可扩展性服务的,需要实现段层、环网和链路的保护,以及相关层面的OAM和保护恢复。它与上一个网络层面或客户层业务的关系是一对多,例如,SDH传送平面中的高阶通道层。这种逻辑管理还可以进一步递推。在TMPLS传送层中,可以实现逻辑分层和嵌套,第一层属于TMPLS的通路层,它实现对网络业务层多点业务或点到点业务的逻辑映射,实现业务的端到端OAM和保护;同时,多个TMPLS通路可以被复用至TMPLS通道,在这个层面上实现汇聚层的OAM和保护恢复。因此,TMPLS是一种可扩展的网络架构。

    TMPLS技术的标准框架已经逐步成形,但是在网络保护及业务承载方面还有很多不足之处。此外,由于商用情况还很少,即使有一些应用,也没有真正加载控制平面来使用,所以其成熟性及相关性能还有待进一步商用验证。

    3.2PBB/PBT技术

    PBB又称为MAC-in-MAC。IEEE 802.1ah制订了PBB标准草案,定义MAC-in-MAC规范,把核心以太网与边缘以太网隔离开来。它把双层以太网(Q-in-Q)帧再封装一层携带PBB源和目的媒体访问控制(MAC)地址信息的以太帧,形成两层MAC地址,实现MAC地址的层次化叠加与隔离,使Q-in-Q帧能够在核心以太网中桥接传送。核心区域中心设备只需根据外层MAC地址来转发数据,其以太网转发表中不需要记录内层MAC地址,从而两张叠加在一起的以太网实现各自以太网转发。内层和外层MAC地址隔离,提高了网络和业务扩展性。但PBB技术是把两张以太网简单叠加,没有解决传统以太网体系存在的可靠性问题[3-4]。

    PBT技术则借用PBB帧格式,修改控制功能,关闭以太网MAC地址学习和生成树协议(STP)协议,采用隧道方式转发和规划流量。ITU-T的G.pbt定义了PBT的隧道转发模式,IEEE 802.1ag定义了以太网连通性检测机制,两者配合起来即可实现PBT。这两个协议目前均处于草案阶段。以太网核心区域关闭STP后,核心区域设备通过管理系统静态配置隧道路径,生成转发表,依据外层虚拟局域网(VLAN)标识(ID)和目的MAC地址确定下一跳。PBT解决了MAC-in-MAC的可靠性问题。但目前标准还很不成熟,带宽效率低;核心区域采用静态配置方式规划流量,扩展性和灵活性很弱,无法组大网;而且目前只能提供点对点的隧道业务,即线性仿真(E-LINE)业务,不能提供点对多点的树形仿真(E-TREE)和多点对多点的局域网仿真(E-LAN)业务。

    3.2TMPLS和PBT对比与分析

    不难看出,TMPLS和PBT技术在网络原理上非常相似,都属于端到端、双向点对点的连接,并且都提供了中心管理和可以在50 ms内实现保护倒换的能力。两者都可以用来实现SONET/SDH向分组交换的转变。部署PBT和TMPLS可以保护已有的传输资源,不需要改变工作习惯和组织方法,而且为满足未来带宽需求提供了以分组交换为基础的网络。此外,两种技术的标准还都有待成熟,应用案例还比较少,特别是在中国,虽然一些厂家宣称其TMPLS设备已经得到商用,但是其设备并没有真正加载控制平面,还不是真正的TMPLS应用。

[1]  [2]  [3]  编 辑:张翀
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