多段伪线(MS-PW)技术白皮书

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谚能慎
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1 多段伪线 (MS-PW) 技术白皮书 1 概要多段伪线技术 (Multi-Segment Pseudo-Wire) 起源于 PWE3 的应用模型,PWE3 是一种端到端的二层业务承载技术, 属于点到点方式的 L2VPN PWE3 协议是对 Martini 协议的扩展, 扩展了新的信令 ( 优化了信令的开销 ), 规定了多段的协商方式, 使得协议本身的网络组网方式更加灵活多段伪线技术 (MS-PW) 允许源 PE 与目的 PE 之间存在分段的多条 PW, 通过 PW 交换设备将两侧的单段 PW 连接起来, 并在处完成 PW 层面的标签交换多段伪线技术适用于不能在源 PE 和目的 PE 之间直接建立单端伪线的场景, 满足了网络分层跨本地网跨运营商跨控制平面的应用需求, 提升网络可扩展性 2 市场驱动力图 2-1 层次化网络跨域 & 跨运营商互通需求 Metro A1 WAN Core Metro A2 T-PEs Provider A T-PEs Provider B Inter-Provider Use Case T-PE 层次化网络建设在大型网络的组建场景中, 如图蓝色虚线所示, 在层次化的 IP/mpls 网络中, 接入网络与骨干网之间通过 PW 连接, 流量可以在本地网内进行交换, 也可以通过骨干网的第 1 页

2 边缘节点交换到骨干网的 Full Mesh 伪线段上, 进行跨本地网的业务互通, 这样可以有效减少接入网络的 T-PE 节点的 PWE3 控制通道和路由信息的支持能力要求 ( 但不能有效减少 PW state 的支持能力要求 ) 跨越及跨运营商组网在小规模网络中,PW 单段组网就能解决问题但在跨域或跨运营商情况下, 因为拓扑运维或安全上的原因, 不可能在源 PE 和目的 PE 之间建立唯一一个 PW 控制通道在一些应用中, 每段伪线的信令协议和封装方式都是不同的, 这种情况下两个 T-PE 之间不可能使用 SS-PW 进行连接, 只能通过 MS-PW 实现不同信令协议之间的互操作在 L2vpn 场景中, 当目的 PE 位于另一个运营商的网络中时 ( 跨运营商 ), 如图红色虚线所示, 从应用来说, 两个运营商网络之间如果建立 SS-PW, 所有 PE 节点之间的流量互通都是需要有签名加密控制, 这个要求显然不易满足, 因此采用多段伪线跨域技术域内 Full-Mesh 自动部署在同一个运营商管理域内,PW 由外部实体通过计算来建立, 所有 PE 之间都建立了 full-mesh 的控制信道, 外部实体在计算某两个 PE 之间的连接路径的时候, 就会把两个 PE 所经过的中间 PE 当作 PWE3 伪线交换点来使用 3 技术挑战图 3-1 MS-PW 参考模型 T-PE1 T-PE2 Tunnel 1 PW 1 Tunnel 2 PW 2 AC1 AC2 CE1 MS-PW Segment 1 MS-PW Segment 2 CE2 多段伪线 (Multi-Segment Pseudo-Wire) 是指 T-PE 与 T-PE 之间存在分段的多条 PW, 如图所示多段中的 T-PE 和单段中的 T-PE 转发机制相同, 只是多段 PW 需要通过 PW 交换设备将两侧的单段 PW 连接起来, 并在处完成 PW 层第 2 页

3 面的标签交换各运营商对多段伪线提出了以下需求 : PW 对于 P 设备来说仍然是透明的 ; 多段伪线必须使用与单段伪线相同的封装模式 ; 多段伪线必须由单段伪线组成 ; 多段伪线应能通过单段伪线所支持的各种 PSN, 当经过不同的 PSN 时, 需要提供必要的交互功能 ; 双向 PW 段必须位于相同的 /T-PE 处 3.1 MS-PW 建立机制多段伪线与单段伪线相比两个 PE 之间多了一个或多个, 的数量是没有限制的, 可以任意多段多段的连接不是直接在 PE1 与 PE2 之间建立的, 而是通过转接在一起的 MS-PW 的交换 PW 建立有三种形式 : 动动交换, 静静交换, 静动混合交换静静交换指两侧的 PW 都是静态 PW 伪线段建立机制采用静态配置的方式 T-PE 手动配置交换节点 (s) 对每段伪线进行手动配置动动交换指交换节点 () 两侧的 PW 通过信令协议建立起来的 PW 动动交换 PW 中, 远端标签会通过信令从两个相邻的端点 (T-PE 或者 ) 发送到该节点伪线段建立机制采用动态信令 (FEC 128 /FEC 129) 的方式交换节点 () 两侧的 PW 通过信令协议建立起来的 PW T-PE1 与 T-PE2 分别与建立连接, 将两段 PW 拼接在一起在信令协商过程中,T-PE1 发送标签映射消息给, 收到该标签映射消息后, 会检查是否是配置了某个 MS-PW, 如果是, 则会生成一个新的标签映射消息发送给 PE2, 反向的过程也一样不会主动发送标签映射消息, 只有收到 TPE 的标签映射消息后才会发送 release, withdraw, notification 报文同标签映射消息一样也是逐跳传递, 已达到停止第 3 页

4 转发 (notification) 或者拆除连接的目的 (withdraw, release) 静动混合是指两侧 PW 中, 一侧是通过信令协议建立的 PW, 另一侧是通过静态配置的 PW 其中静态 PW 或者动态 PW 也可能是多段的, 但不包括静态 PW 和动态 PW 交错出现的情况除了在静态 PW 和动态 PW 交汇的上配置和处理不一致以外, 其它与单一形式的 PW 在 TPE 和上的处理和以上静态 PW 或者动态 PW 的一致在动态 PW 和静态 PW 交汇处的上, 对于动态 PW 一端来说, 静态 PW 一端可以认为是动态 PW 的 AC, 静态 PW 状态的变化就相当于动态 PW 的 AC 状态变化为了信令协商, 需要指明该 PW 的类型接口 MTU 等参数, 而且这些参数必须和静态 PW 的 CE interface 一致对于静态 PW, 如果隧道存在, 静态 PW 就 UP; 对于动态 PW, 如果隧道存在, 远端 PW 的状态 UP, 远端 PW TYPE 和 MTU 和本地配置的一致, 则动态 PW 也 UP 3.2 OAM for MS-PW PWE3 增加了 PW 连通性检测的机制和手段 ---VCCV 而在多段伪线场景中, 则要求能够跨越节点端到端地操作 VCCV, 并且能够 Trace 多个伪线段的路径这一效果的实现取决于对现有的 VCCV 的控制字进行重利用, 实现 MS-PW 全路径 OAM 能力协商 PW OAM 能力协商 (VCCV 能力协商 ) 对于动态信令方式的 PWE3 伪线, 在信令交互阶段,Label mapping 报文的接口参数 TLV 中会携带 VCCV 参数, 对 VCCV 能力进行协商 VCCV 协商参数 CC Type 和 CV Type 共同确定了 VCCV 的支持能力及其报文封装方式在多段伪线场景中,VCCV 参数报文封装在 LDP 标签映射消息中, 从源端 T-PE 发往宿端 T-PE, 中间经过的每一跳, 均将本节点不能支持的能力对应的 bit 位移除因此, 在宿端收到的 VCCV 参数报文表明的是源端 T-PE 和所有经过的节点均能支持的 VCCV 能力, 从而完成了 VCCV 能力的协商 BFD for MS-PW PWE3 可以使用 BFD 对本地和远端的 PE 之间的 PW 链路进行快速故障检测, 以支第 4 页

5 持 PWE3 FRR, 减少链路故障给业务带来的影响对于多段伪线, 中间节点对 BFD 控制报文只做转发处理, 并不上送本节点处理 TP1731 for MS-PW TP1731 PW OAM 报文其处理过程和 BFD 方式一样, 区别只是 TP1731 为对静态伪线的检测, 没有参数或者报文格式协商的过程, 完全依靠配置保证接收和发送的一致性 3.3 MS-PW 伪线状态传递 OAM 检测以及 LDP 协议对伪线当前状态的正确判断是多段伪线实现保护倒换的基础在多段伪线上, 通过 LDP 的 Notification 消息在控制平面传递 PW 状态信息当某段伪线发生故障时, 本地节点将能够产生两个 Notification 消息, 含有 Status 字段, 并将代表该伪线段的对应 SP-PE TLV 附加到 LDP Notification 消息中, 指示该故障, 向上下游两个方向发送, 再通过上下游的节点将此消息传递到两端的 T-PE 节点上当 T-PE 节点接收到 PW Status 信息时, 如果消息中含有 SP-PE TLV 信息, 则能够准确知晓哪一段发生了故障, 如果没有附加的 SP-PE TLV 信息, 则表示该 PW Status 信息是从源端的 T-PE 节点发过来的 3.4 全连接冗余保护在 MS-PW 全连接冗余场景中, 在 T-PE 节点上全面部署 PW 1:1 保护组, 结合 AC 冗余技术 MC-APS /MC-LAG 实现 MS-PW 上端到端业务的保护对于 MS-PW 冗余保护, 要支持 CE T-PE 上的保护切换 ; 支持 TP1731 和 BFD 等 OAM 检测机制 ( 静态 PW 使用 TP1731, 动态 PW 使用 BFD) 第 5 页

6 图 3-2 MS-PW 全连接冗余保护机制 T-PE1 1 T-PE3 Active 2 1 CE1 CE2 Standby T-PE2 2 T-PE4 由于 MS-PW 全连接冗余保护方案的伪线保护组主备关系配置起来较复杂, 因此, 建议使用动态 LDP 方式建立伪线段, 利用 LDP PW 状态传递机制自动决策伪线的工作 / 保护状态 MS-PW 全连接冗余保护方案应用场景非常灵活, 可适用于跨域跨运营商或不同厂家设备业务对接解除了多点故障同时发生时需要部署复杂的叠加保护手段的困扰, 比如常见的相交环的异侧断纤现象 4 多段伪线 MS-PW 典型应用场景 4.1 层次化 Mobile Backhual 无线基站回传在 Mobile Backhaul 网络中应用多段伪线技术 (MS-PW), 如图所示, NodeB 接入部署多段伪线, 实施 PW 的汇聚, 部署 PW 冗余保护做为 MS-PW 中继节点, 全拓扑实现主备 PW 冗余采用多段伪线 (MS-PW) 技术实现大规模组网具有如下优势 : 减少汇聚 / 核心层 LSP 压力, 汇聚核心层路径较为单一, 因此核心落地节点需要的 LSP 数量比起单端 PW 方式减少很多 ; 方便基站归属的灵活调整 : 比如某 NodeB 原本到 RNC1 落地, 后续可能调整到 RNC2 落地, 此时在 PTN 网络中只涉及到上一段 PW/LSP 的更改, 及拼接点的 PW 一对一拼接, 接入层 PW 及 LSP 配置则无须更改第 6 页

7 图 4-1 MS-PW 构建层次化无线回程网 U-PEs N-PEs Active NodeB Standby RNC 4.2 大型本地网分域管理 IPRAN 组网中, 对于大型本地网, 每一个综合接入网为同一厂家设备, 不同的接入网划分不同的 AS 域, 全部分段分组分域进行业务开通和管理各综合接入网之间采用 MS-PW 方案进行互通, 保护检测技术使用 BFD for MS-PW 如图所示 : 图 4-2 大型本地网 MS-PW 分层分域管理 WAN Core AS 100 Metro A (Provider A) s Metro B (Provider B) AS 200 AS 300 T-PEs T-PEs PW1 PW2 PW3 PW4 PW5 Payload 10 Payload 10 Payload 30 Payload 30 Payload 50 Payload 70 第 7 页

8 5 缩略语表 5-1 缩略语英文缩写英文全称中文释义 MS-PW Multi-Segment Pseudo-Wire 多段伪线技术 PWE3 Pseudo-Wire Emulation Edge to Edge 端到端伪线仿真技术是指在分组交换网络 PSN(Packet Switched Network) 中尽可能真实地模仿 ATM 帧中继以太网低速 TDM(Time Division Multiplexing) 电路和 SONET/SDH 等业务的基本行为和特征的一种二层业务承载技术 PE Provider Edge 服务提供商网络边缘设备 CE Customer Edge 客户端边缘设备 P Provider 服务提供商网络骨干设备 AC Attachment Circuit 接入电路 AC 是一条连接 CE 和 PE 的独立链路 ( 电路 ) AC 属性包括封装类型最大传输单元 MTU 以及特定链路类型的接口参数 PSN Tunnel Packet Switched Network Tunnel 分组交换网络隧道 PW Pseudo-Wire 伪线虚连接其中,PW 是 PE 上的一种封装的承载通道 PW 由信令协议建立, 采用 VC-Type+VCID 来标识一个 VC, 与 Martini 方式的 VLL 类似 VC-Type Virtual Circuit Type VC 封装类型, 例如 ATM(atm-aal5-sdu,atm-trans-cell) FR PPP Ethernet VLAN 或者 HDLC VCID Virtual Circuit Identifier VC 标识符同一个 VC-Type 的所有 VC 中, 其 VCID 必须在整个 PE 中唯一 T-PE Terminating PE 直接与用户边缘设备相连的骨干网络边缘设备 AC 直接接入的 PE 设备, 在多挑 PW 中通常指第一个或者最后一个 PE 设备 Switching Point PE 在骨干网内部负责交换 PW, 进行 PW 第 8 页

9 英文缩写英文全称中文释义 MS-PW Multi-Segment Pseudo-Wire 多段伪线技术 PWE3 Pseudo-Wire Emulation Edge to Edge 端到端伪线仿真技术是指在分组交换网络 PSN(Packet Switched Network) 中尽可能真实地模仿 ATM 帧中继以太网低速 TDM(Time Division Multiplexing) 电路和 SONET/SDH 等业务的基本行为和特征的一种二层业务承载技术标签转发的 PE 设备第 9 页

Microsoft Word - 201502-T-REC-Y1314-200510C.doc

Microsoft Word - 201502-T-REC-Y1314-200510C.doc 国际电信联盟 ITU-T Y.1314 国际电信联盟电信标准化部门 (10/2005) Y 系列 : 全球信息基础设施网际协议问题和下一代网络互联网的协议问题传输虚拟专用网络功能分解 ITU-T Y.1314 建议书 ITU-T Y 系列建议书全球信息基础设施