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摘要:文章对分组传送网(PTN)/传送多协议标记交换(MPLS-TP)技术和标准发展过程中的关键问题，包括端到端的服务质量(QoS)实现机制、网络分层结构、三层(L3)功能的引入和数据平面环回功能等进行了探讨，并基于PTN网络建设维护和开展业务的需求提出了自己的观点。通过对PTN网络中的基于MPLS的流量工程和区分服务两种机制的分析，文章提出了一种面向业务的端到端的QoS保障机制。基于已有的MPLS-TP标准和草案明确的PTN的分层结构，文章提出了在PTN中引入L3功能的方式。文章还提出了数据平面环回功能的需求。
关键字:分组传送网；服务质量；分层结构；三层功能；数据平面环回
英文摘要:This paper discusses several key issues concerning the development of Packet Transport Network (PTN) and Multi-Protocol Label Switching (MPLS-TP) technologies. Such issues include the end to end Quality of Service (QoS) implementation mechanism, the layer network structure, the introduction of L3 function, and data-plane loop-back functions. Several viewpoints on PTN maintenance and operational requirements are then put forward. A service-oriented end to end QoS guarantee mechanism is proposed in light of an analysis of MPLS traffic engineering and Differentiated Service (DiffServ) mechanisms. After clarifying the network hierarchical structure of PTN layer (on the basis of existing MPLS-TP standards and drafts), it is finally proposed that the L3 function be introduced within PTN and the data-plane loop-back function.
英文关键字:PTN; QoS; layer network; L3 function; data-plane loopback
基金项目：国家高技术研究发展计划资助(“863”计划)课题(2007AA01Z2A4)
分组传送网(PTN)目前还没有一个标准的定义。从广义的角度讲，只要是基于分组交换技术，并能够满足传送网对于运行维护管理(OAM)、保护和网管等方面的要求，就可以称为PTN。具体的分组交换技术可以是多协议标记交换(MPLS)、传送多协议标记交换(T-MPLS/MPLS-TP)、以太网、运营商骨干桥接-流量工程(PBB-TE)、弹性分组环(RPR)等。前两年通信业界一般理解的PTN技术主要包括T-MPLS和PBB-TE。近期由于支持PBB-TE的厂商和运营商越来越少，中国已经基本上将PTN和T-MPLS/MPLS-TP划上了等号。本文中提到的PTN均指基于T-MPLS/MPLS-TP的PTN设备。
从T-MPLS到MPLS-TP，国际电信联盟电信标准部门(ITU-T)和因特网工程任务组(IETF)经过了多年的竞争和协商达成了共识，体现了传送领域和数据领域之间从竞争到融合的发展历程。可以说MPLS-TP是传送领域和数据领域的利益竞争和平衡协调的产物。目前，IETF已获得了MPLS-TP标准开发的主导权，ITU-T SG15在MPLS-TP标准中的开发话语权已逐渐被IETF剥夺，转为以企业和个人专家方式参与[1-6]。
本文将对PTN/MPLS-TP技术和标准发展过程中的几个关键问题进行探讨，内容包括端到端的服务质量(QoS)实现机制、网络分层结构、三层(L3)功能的引入和数据平面环回功能等，并基于PTN网络建设维护和开展业务的需求提出了个人观点。
1 PTN网络中的QoS技术
QoS是指网络通信过程中，允许用户业务在丢包率、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平。PTN设备的QoS功能包括流分类、标记、速率限制、带宽保证、流量整形、调度策略等。PTN网络中业务的QoS主要由基于MPLS的流量工程(TE)和区分服务(DiffServ)两种机制来实现，目标是实现面向业务的端到端的QoS保障能力[7-11]。
1.1流量工程
IETF对MPLS-TP的定义要求必须支持流量工程(TE)且TE可以实现对网络资源的可控性。TE的目标是有效而可靠地运行网络，同时优化网络资源的使用。约束路由(CBR)则是TE中最重要的组成部分。IP/MPLS网络中的流量工程一般是通过MPLS的TE扩展即多协议标记交换-流量工程(MPLS-TE)来实现的。
TE在PTN网络中的作用主要体现在2个方面：
(1)业务路由可控
进入PTN的业务通过伪线(PW)封装后再复用到标记交换路径(LSP)。LSP的建立可以通过网管或控制平面实现，两种建立方式的LSP路由都是可控的。
(2)业务带宽可控
目前PTN承载的业务主要包括E1仿真和以太网业务。E1仿真业务的带宽一般是固定可控的，并且要求高优先级，不允许丢包，时延低。以太网业务可以分为2大类：恒定速率业务和可变速率业务。恒定速率业务的要求和可控性与E1仿真业务基本相同。可变速率业务则是通过承诺速率(CIR)和额外速率(EIR)来实现对业务带宽的控制，即运营商只对用户保障小于等于CIR的带宽，在网络拥塞时可以对EIR部分的流量进行丢弃处理，从而实现网络带宽资源的可控性。
具体来说，运营商通过配置PW(即业务)和LSP的CIR，并满足连接允许控制的条件：一条LSP中的所有PW的CIR之和必须小于等于该LSP的CIR，一条链路中的所有LSP的CIR之和必须小于等于该链路的CIR，运营商就可以在网络正常运行的情况下，满足所有业务的CIR带宽需求。由于存在可变速率业务的突发业务(即EIR部分)，因此即使使用了TE，网络中仍然可能会发生拥塞，此时如何保障所有业务都能得到其CIR带宽就需要使用区分服务。
1.2 区分服务
区分服务起源于集成服务(IntServ)。区分服务的目的是在因特网上为流量提供有区别的业务级别。与集成服务相比，区分服务定义的是一个相对简单而粒度粗一些的控制系统。另外，区分服务针对的是流聚合后的每一类QoS控制，而不是像集成服务那样针对每个流。因此，区分服务具有可扩展性，能够在大型网络上提供QoS服务。
区分服务在其域的边缘对进入的IP流进行分类，并为每一类型指定一个类型标志区分服务代码点(DSCP)。域内的核心路由器查看DSCP值，并根据每一类的特定逐跳行为(PHB)调度包的转发。IETF目前定义了两种PHB：加速转发(EF)和保证转发(AF)。
(1)加速转发
EF PHB的流量不受其他PHB流量的影响，确保包以最快速率得到转发。与传统的租用线类似，EF PHB能够提供低丢包率、低延迟、低抖动和有保证的带宽服务。使用EF的业务带宽参数只有CIR，EIR总等于0，超过CIR的流量将被丢弃。EF可用于E1仿真业务或恒定速率的以太网业务。EF必须遵循RFC3246的规定。
(2)保证转发
AF为数据包提供4个级别的转发特征，每个级别有3种丢弃优先级。PTN设备通过配置各级别的转发资源(如缓冲区和带宽)和丢弃优先级来决定业务的级别。当业务不发生拥塞时，AF的各级别业务性能值相同；当业务发生拥塞时，所有AF级别的业务都会发生丢包，丢包的多少和业务级别相关。AF必须遵循RFC2597的规定。
1.3 MPLS支持的区分服务
由于PTN是基于MPLS-TP实现的，因此PTN设备中的区分服务需要采用RFC3270定义的基于MPLS的区分服务机制来实现。
IP包经过MPLS封装后，核心路由器将看不到DSCP。为此，IETF提出了一种MPLS支持区分服务的方法。MPLS支持的区分服务能够把区分服务的多个行为集合(BA)映射到MPLS的一条LSP上，根据BA的PHB来转发LSP上的流量。LSP与BA的映射有两种方式：实验推断的LSP(E-LSP)和标记编码推断的LSP(L-LSP)。
(1)E-LSP
E-LSP用MPLS标签的实验(EXP)字段把多个BA指派到一条LSP上，使用MPLS标签的EXP字段表示一个包的PHB。最多可以把8个BA映射到EXP字段中，即一条E-LSP最多可以支持8个业务等级。
(2)L-LSP
L-LSP把一条LSP指派给一个BA，并采用EXP表示包丢弃优先级。一条L-LSP只能支持一个业务等级。
由于MPLS网络设备会在每一跳中都交换标签值，而管理标签与PHB的映射比较困难。E-LSP要比L-LSP更容易控制，因为E-LSP事先就可以确定整个网络中每个包的EXP字段和PHB之间的映射关系。目前PTN设备采用的主要是E-LSP。
