多段伪线(MS-PW)技术白皮书

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

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

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

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

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

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

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

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

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