多段伪线（MS-PW）解决当前IP网络扩展性问题

吴香兰 吴志键

（1.武汉航海职业技术学院，湖北武汉430000；2.武汉大学软件工程国家重点实验室，湖北武汉430000）

1.引言

PWE3是一种基于MPLS的端到端的二层专线技术，传统的移动业务，在MPLS城域网中承载时，采用PWE3技术建立二层透明通道进行承载。在网络规模小时，这种方案可以满足需求，但是，当网络中存在大量的PWE3时，传统的PWE3技术存在扩展性问题[3]：

(1)端到端Tunnel数量多，对汇聚路由器而言，需要支持大量的端到端Tunnel，假设4K基站，就需要4K Tunnel，数量很大，提高了对设备的性能要求。

(2）LDPPeer数量大，如果按照普通的PWE3方案部署，汇聚路由器需要看到大量的LDPPeer，4K基站的话，就需要4K的LDPPeer，这对设备的性能要求也非常高。

综合业界路由器厂家的设备情况，本文提出了多段PW方案，解决网络的扩展性问题。

2.多段PW方案

2.1 基本概念介绍

(1)虚链路（Pseudow ire,PW）：PW指在MPLS网络中，通过LDP或者RSVP建立的点倒点隧道，为用户提供点倒点的传输路径[1]。

(2)隧道（Tunnels）：MPLS网络中，隧道是一条本地PE与对端PE之间的直连通道[2]。

2.2 多段PW方案定义

图1所示的网络模型描述了多段PW的方案。

图1 多段PW网络模型定义

在入方向PE（UPE）和出方向PE（NPE）之间，增加一台用于汇聚的设备，业界一般称为SPE设备。传统方案中，UPE倒NPE的端到端PW，SPE只做P设备。本文方案中，UPE倒NPE的隧道，被SPE分成2个PW，SPE和NPE之间的隧道可以为多个UPE倒NPE的隧道共享。从业务角度看，增加SPE之后，仅仅在SPE上多了一些配置，但相关设备的性能和成本会大幅度降低。

例如，假设联通集团在武汉市布放了3000个3G基站，因此，需要3000个UPE设备接入3000个3G基站，通过部署120台SPE设备对3000个UPE进行汇聚（每2台SPE汇聚50个UPE），部署4～6台NPE作为整个3G承载网络的出口。在这种条件下，每台UPE上只需要建立2个PW指向2台SPE，每个SPE上只需要建立52个PW（倒50个UPE和2个NPE），每个NPE只需要建立约20～30个PW，因此，SPE和NPE的性能大幅降低，设备成本也就大幅度降低。

图2 MS-PW多跳信令建立过程

在连接建立信令协商过程中，SPE分别和UPE和NPE协商确定两端PW的参数，然后建立UPE――SPE――NPE的分段PW隧道[5]。

2.3 方案应用场景

综合业界各厂家的移动承载方案，主要有两种：UPE双归接入SPE和UPE单归接入SPE。

2.3.1 双归接入SPE的多段PW

图3 双归接入SPE的多段PW

MPLS信令主要选择：RSVP-TE用于建立外层隧道标签，LDP用于建立内层隧道标签[4]。

2.3.2 单归接入SPE的多段PW

图4 单归接入SPE的多段PW

多段PW在保护方案上，建议只部署PW层保护，在获得较好的可靠性的同时，方案简洁、易部署。本方案推荐采用RSVP-TE作为核心和密集处的保护，尽量将网络故障收敛倒局部，避免大规模的PW倒换导致网络为核复杂。

另外，本方案建议在网络规划时主要部署保护路径，尽量使主用PW和备份PW在不同的物理路径上，避免路径重叠点的故障导致主用PW和备份PW同时故障而影响业务。

3.关键技术描述

3.1 转发流程

多段PW建立的是一个点到点的通道，通道之间互相隔离，用户二层报文在PW间透传，网络只是根据报文的外层MPLS标签进行转发，不关心报文内容；在SPE节点，需要交换两层标签，包括外层的隧道标签和内层的PW标签。

以图5中UPE倒NPE的报文流向为例，说明基本数据流走向。UPE上收到基站发过来的TDM报文，数模转换后，打上内外层标签进行转发，现实走MPLS的转发流程，倒SPE后，SPE进行PW的转换，更改内层标签，最后，NPE还原成TDM报文。

(1)TDM业务

图5 TDM接口的多段PW转发流程

(2)以太业务

图6 Ethernet的多段PW转发流程

3.2 多段PW保护倒换

为了实现PW的保护，需要做如下工作：

(1)如图7所示，在UPE上需要分别配置两个PW，其中一个为主，一个为备，在SPE上配置到NPE的PW，与UPE的配置一起实现多路的PW，在NPE之间配置Bypass PW。

(2)RNC和NPE之间配置E-TRUNK或者E-APS

图7 MS-PW保护

4.应用场景与方案亮点

图8 普通PW和多段PW技术

使用普通PW，在NodeB和RNC之间建立仿真业务，每接入一个NodeB都需要在NPE上新增2条端到端的PW，这样，随着接入NodeB数量的增加，NPE上Tunnel数量太多，可维护性非常差，并且NPE需要很大的规格和性能能力。

使用多段PW后，多段PW共用一个Tunnel，从而减少整个网络内Tunnel个数和LDPPeer数量，既缓解了设备的性能压力，也减轻了核心网的维护工作量。

5.结语

在移动承载解决方案中，当网络规模较小，一般推荐使用普通L2VPN技术，当网络规模较大，特别当端到端Tunnel数量很多，以及LDPPeer数量大的时候，使用多段PW方案可以解决上述问题且能保护网络结构的清晰性，以及扩展性。

[1] W.Richard Stevens.TCP/IP详解卷1:协议[M].机械工业出版社，2000.

[2] Gary R.Wright，W.Richard Stevens.TCP/IP详解卷2：实现TCP/IP ILLUSTRATED VOLUME2[M].机械工业出版社.2011.

[3] 岳玲.IP骨干网BGP路由协议的扩展性[J].电信技术，2004,07.

[4] 曹玉群.多段伪线技术[J].通信技术.2010,10:35-37.

[5] 敖立，陈洁，张文钺.下一代光接入技术展望[J].现代传输，2010,01(3):65-66.

[6] Douglas E.Comer.用TCP/IP进行网际互连第一卷--原理、协议与结构(第五版)[M].电子工业出版社,2009.