Транспортный профиль MPLS (MPLS-TP)

MPLS Transport Profile (MPLS-TP)

Рост приложений, требующих высокой пропускной способности непрерывно растёт. Услуги таких как IPTV и видео обмен, требуют уменьшить техническую скорость при увеличении информационной скорости. Эти факторы вынуждают операторов связи переходить в своих транспортных сетях от технологии с коммутации каналов, к технологиям коммутации пакетов. В MPLS сетях уже более десяти лет является широко используется технология передачи пакетов, со свойствами сети с коммутации каналов. Однако для обеспечения функционирования и управления, эквивалентных транспортных сетей с коммутацией каналов, требуется несколько усовершенствований. Набор этих улучшений называется транспортным профилем сетей MPLS (MPLS-TP) органами помогающим развитию стандарту. MPLS-TP повторно использует большинство существующих протоколов из пакета MPLS/GMPLS (generalized MPLS), а затем добавляет несколько улучшений, особенно в области эксплуатации, администрирования и управления. Усовершенствование транспортного профиля MPLS повышает область применения MPLS в целом, позволяя ему обслуживать как транспортные, так и сервисные сети.

Вступление

Мир движется к транспортным сетям на основе коммутации пакетов, прежде всего потому, что все приложения и службы, использующие эти сети, основаны на сетях с коммутацией пакетах, а транспортная сеть на основе пакетов лучше всего подходит для передачи пакетов. Однако большое количество существующих транспортных сетей было построено с использованием технологий мультиплексирования с временным разделением каналов (TDM), таких как T1/E1 и SONET/SDH. Прежде чем эти сети можно будет перенести на сети с коммутацией пакетов, такие как IP/MPLS, технологии, сети должны быть усовершенствованы и быть совместимы с сетью предыдущего поколения, чтобы соответствовать сетям как с точки зрения функциональности, так и с точки зрения управляемости.

MPLS, которая была широко успешной технологией передачи пакетов, ориентированной на соединение, была внедрена в тысячи сетей с коммутацией пакетов по всему миру и идеально подходит для транспортных сетей. Значительное число поставщиков услуг уже перевели свои основные сети на сети с коммутацией по меткам. Однако для того, чтобы этот переход состояласья, необходимо несколько усовершенствований пакета протоколов MPLS, чтобы обеспечить функциональность и управляемость, соответствующих текущим транспортным сетям с коммутацией каналов.

GMPLS была эволюционной технологией, которая разработана после успеха MPLS в сетях с коммутацией пакетов. Традиционные MPLS были разработаны для передачи IP-трафика третьего уровня путем установления путей на основе IP и связывания этих путей с произвольно назначенными метками. GMPLS расширяет функциональность MPLS, чтобы охватить переключение меток для устройств с временным разделением каналов (например, SoNET/ SDH, PDH).

Что такое MPLS-TP

MPLS-TP — это стек протоколов позволяющий расширить функционал MPLS для транспортных сетей. Он состоит из множества набора протоколов MPLS. Эти модификации профиля и без того имеют достаточно большой набор протоколов MPLS/GMPLS, так что он сможет обслуживать как транспортные, так и сервисные сети предыдущих поколений. Процесс по стандартизации для MPLS-TP осуществляются совместно с IETF (рабочие группы MPLS, CCAMP и PWE) и МСЭ-T. На основе их соглашений IETF определяет необходимые расширения протоколов, а МСЭ-Т определит требования и будет работать с IETF над совместимостью с протоколов.

Обратите внимание, что MPLS-TP относится ко всему набору улучшений точно так же, как MPLS относится к набору протоколов. Поэтому, при реализация дополнительных функций они должны быть проверены на соответствие с отдельными документами или проектам, которые уже были разработаны усилиями MPLS-TP.

Компоненты MPLS и MPLS-TP

Как упоминалось ранее, MPLS относится к набору протоколов, а MPLS-TP относится к набору совместимых улучшений набора протоколов MPLS. Эти протоколы и новые усовершенствования можно разделить на следующие категории:

  • Сетевая архитектура—охватывает определение различных функций и взаимодействия между ними.
  • Плоскость данных—охватывает протоколы и механизмы, используемые для пересылки пакетов данных. Далее это можно разделить на следующие подкатегории:

-разбиение по кадрам, пересылка, инкапсуляция

- операции администрирования и управления

- устойчивость (защита и восстановление)

  • Плоскость управления—охватывает протоколы и механизмы, используемые для настройки путей с коммутацией меток (LSP), которые используются для пересылки пакетов данных управления сетью.


Список протоколов и механизмов в каждой из этих категорий представлен на рис. 1. На рисунке также показан набор улучшений, которые используются MPLS-TP. Протоколы и механизмы, выделенные синим цветом, добавляются в набор протоколов MPLS/GMPLS в рамках совершенствования MPLS-TP. На рис. 1 протоколы и механизмы, выделенные красным цветом, могут не потребоваться на участках транспортных сетей и, следовательно, являются необязательными.

Рисунок 1: Компоненты MPLS и MPLS-TP.

 Обратите внимание, что эти механизмы останутся частью пакета протоколов MPLS/GMPLS. IETF рекомендует поставщикам, чтобы эти механизмы не нуждались в поддержке на платформах, предназначенных для транспортных сетей.

Эксплуатация, администрирование и управление (OAM) служебная связь

Это ключевая область деятельности MPLS-TP и, безусловно, наиболее необходимая для MPLS в целом. Устаревшие транспортные сети используют обширные и хорошо зарекомендовавшие себя инструменты для мониторинга транспортных сетей и управления ими, поскольку предоставление и обеспечение соблюдения соглашений об уровне обслуживания является важнейшим требованием для этих сетей. Обратите внимание, что усовершенствования функций эксплуатации, администрирования и управления, добавляемые в набор протоколов MPLS, необходимы для транспортных сетей, но окажутся чрезвычайно ценными и для других типов сетей MPLS.

Функции эксплуатации, администрирования и управления, добавляемые в рамках MPLS-TP (см. Таблицу 1 ниже), включают обнаружение неисправностей (например, проверка подключения пути), локализацию неисправностей (например, обратная связь, блокировка) и мониторинг производительности (например, измерение задержки и потерь). Обратите внимание, что существующие инструменты MPLS, такие как обнаружение двунаправленной переадресации, LSP ping и трассировка LSP, расширяются для поддержки новых функций для последующей эксплуатации, администрирования и управления. В следующей таблице описана роль этих новых функций, которые используются для их включения.

Поскольку MPLS-TP предназначен для работы с устройствами, где IP-маршрутизация не поддерживается, поэтому функции эксплуатации, администрирования и управления должны работать без ориентации на адресацию по IP-уровням. Чтобы сделать это возможным, компонент кадрирования, пересылки и инкапсуляции пакета протоколов MPLS расширяется с помощью общего связанного канала (G-ACH) и метки G- ACH для передачи пакетов со служебной информацией независимые от IP. Кроме того, пакеты эксплуатации, администрирования и управления должны проходить по тому же пути, что и пакеты данных. Для поддержки этого требования компонент сетевой архитектуры пакета протоколов MPLS расширяется для поддержки внутриполосных каналов управления.

 

Таблица 1: Усовершенствования OAM в MPLS-TPs

 

G-ACH и логические массивы

Для обеспечения согласованности между служебными пакетами и путем передачи данных используют внутриполосные каналы управления. Идея пометки пакетов дополнительным заголовком была впервые представлена в контексте псевдо-проводов MPLS через ACH [RFC 4485]. ACH указывает, что помеченный пакет должен быть обработан соответствующей функцией как служебный. Эта идея была обобщена на общий ACH (G-ACH) в рамках усилий MPLS-TP и теперь применяется также к LSP и сегментам. Таким образом, G-ACH -это просто заголовок в пакете, который обеспечивает функцию демультиплексора для пакета обработки функций администрирования.

Обратите внимание, что существование ACH было согласовано при настройке псевдо-проволоки, что невозможно при использовании статической подготовки. Эта проблема была решена с помощью одной из зарезервированных меток для этой цели. RFC(метка) 5586 идентифицирует зарезервированное значение 13 как метку G-ACH (GAL), обеспечивая тем самым необходимую маркировку. Использование GAL для маркировки пакетов управления также позволяет легко извлекать пакеты управления либо в средней точке, либо в конечной точке LSP или псевдо-проволоки.

Таблица 2. Заголовки для управляющих пакетов в MPLS-TP

Плоскость управления (статическая или динамическая)

Механизм плоскости управления отвечает за настройку маршрутизации по меткам (динамически или статически) в сети MPLS. Набор протоколов MPLS поддерживает надежную и зрелую динамическую плоскость управления с такими протоколами, как OSPF-TE, IS-IS-TE, RSVP-TE, LDP и BGP. Однако в нынешних транспортных сетях используется статическая плоскость управления, т. е. схемы статически обеспечиваются интеллектуальной системой управления сетью (NMS). Динамическая плоскость управления опциональна с MPLS-TP.

Статическая подготовка в MPLS уже довольно давно поддерживается многими поставщиками, включая Juniper. Статическая плоскость управления может применяться в сценариях, когда некоторое пограничное оборудование не поддерживает динамическую плоскость управления или в которых статическая конфигурация предпочтительна по соображениям безопасности. Управляемая интеллектуальная сеть управления также позволяет операторам управлять сетью на основе пакетов таким же образом, как в сетях с коммутацией каналов.

Несмотря на то, что использование динамической плоскости управления является необязательным в MPLS-TP, динамическая плоскость управления имеет свои преимущества, в частности, в отношении масштабирования. Он также обеспечивает расширенные функции защиты (например, такие схемы, как защита хвостовой части LSP). Поэтому операторы, которым удобно работать с динамической плоскостью управления, могут и должны использовать GMPLS и T-LDP для настройки LSP и псевдо-проволок соответственно в контексте MPLS-TP. Динамическая плоскость управления в сочетании с Juniper Networks, Junos, SDK обеспечивает максимальную гибкость при вычислении путей, маршрутизации и принятия решений о маршрутизации с учетом приложений или местоположения.

Устойчивость (защита и восстановление)

MPLS имеет богатый набор механизмов защиты и восстановления, таких как быстрое изменение пути с коммутацией по меткам, резервирование псевдо-проволоки и защита пути. Работа MPLS-TP повышает механизм отказоустойчивости MPLS, добавляя поддержку защиты, инициируемой для управления (т. е. позволяя оператору запускать LSP на вторичный путь), и оптимизируя защиту в кольцевых топологиях. Кольцевые топологии важны, поскольку сети обычно строятся как взаимосвязанные кольца, и ожидается, что многие первоначальные развертывания MPLS-TP будут состоять из замены узлов коммутации каналов узлами коммутации пакетов MPLS-TP. Хотя MPLS fast reroute (с быстрой ремаршрутизацией) работает в кольцевых топологиях, он делает это неэффективным способом. В рамках работы MPLS-TP были разработаны различные оптимизации и схемы (такие как обертывание и рулевое управление) для обеспечения эффективной защиты в кольцевых топологиях.

Применимость и варианты развертывания

Усовершенствования MPLS-TP в первую очередь применимы к сетям доступа и объединённым сетям, где в настоящее время происходит большая часть перехода от сетей с коммутацией каналов к сетям на основе пакетов и где требуется более высокий масштабируемость и низкая стоимость. Juniper считает, что усовершенствования управления в пакете протоколов MPLS, однако, будут чрезвычайно полезны для всех сетей MPLS, особенно в основных сетях на основе MPLS. Усовершенствования протокола администрирования позволят поставщикам услуг лучше контролировать существующие базовые сети на основе MPLS, что позволит провести дальнейшую оптимизацию. Новые возможности протокола управления также помогут оптовому бизнесу, улучшив инструменты, необходимые для измерения и обеспечения соблюдения строгих соглашений по предоставлению услуг. Поэтому Juniper уделяет приоритетное внимание реализации этих улучшений OAM, таких как улучшения BFD (обеспечивающий быстрый поиск неисправностей) и LSP ping (проверка многопротокольной коммутации по меткам) на рис. 2 показано, как IP/MPLS и MPLS-TP могут быть развернуты вместе и очень дополняют друг друга по своей природе.

Рисунок 2: Варианты развертывания MPLS и MPLS-TP

История и статус стандартизации

Усилия по совершенствованию MPLS для транспортных сетей впервые начались в МСЭ-Т под названием T-MPLS. Хотя IETF был органом по стандартизации, разработавшим оригинальную технологию MPLS, но вскоре МСЭ-Т признал вредность несогласованной разработки протокола. МСЭ-Т и IETF совместно приняли решение о том, что стандартизация транспортной сети на основе MPLS должна осуществляться в рамках процесса стандартизации IETF. МСЭ-Т признал IETF в качестве органа по проектированию MPLS и согласился прекратить всю работу над T-MPLS. Вскоре после этого была сформирована совместная команда разработчиков под названием MPLS Interoperability Design Team (MEAD) для разработки стандарта MPLS-TP в рамках IETF. Сфера этой совместной деятельности заключается в разработке набора взаимно согласованных требований и разработке протоколов для удовлетворения этих требований, следуя процессу стандартов IETF. Совместные требования были отражены в документах IETF, перечисленных в разделе Библиографического цитирования этой статьи.

IETF добилась значительного прогресса в работе по MPLS-TP. Требования и рамки уже были опубликованы в виде RFC, и большинство важных проектов находятся в реализуемой форме. Juniper активно вносит свой вклад как в МСЭ-Т, так и в IETF, а также руководит направлением MPLS-TP и MPLS в рамках команды IETF MEAD. В приложении А указывается статус каждого из элементов стандартов профиля MPLS-TP.

Неправильные представления о MPLS-TP

MPLS-TP был предметом жарких дебатов и находится в центре большой деятельности по стандартизации. В результате существует множество неправильных представлений о MPLS-TP. В этом разделе кратко излагаются некоторые из наиболее популярных заблуждений, а также причины их увековечения.

Первое ложное утверждение заключается в том, что MPLS-TP-это новая технология, и она не является частью зонтика MPLS. На самом деле, как показано на рис. 1, MPLS-TP является подмножеством MPLS с несколькими расширениями. Связанная с этим претензия заключается в том, что расширения, введенные MPLS-TP, не применимы к MPLS. Фактически, эти расширения, такие как транспортные функции OAM, предназначены для применения в целом к MPLS и расширят набор протоколов MPLS, чтобы он был применим как к транспортным, так и к сервисным сетям. Еще одно заблуждение заключается в том, что MPLS-TP требует существенных изменений в MPLS. одна из целей проектирования MPLS-TP состоит в том, чтобы сохранить архитектуру MPLS нетронутой и повторно использовать как можно больше существующих компонентов MPLS.

Другое часто выдвигаемое утверждение состоит в том, что MPLS-TP требует статической подготовки, поскольку транспортные сети в значительной степени ретранслируют статическую подготовку. Как видно из документов требований MPLS-TP, MPLS-TP поддерживает как статические, так и динамические плоскости управления.

Вывод

MPLS-TP-это набор улучшений, разработанный к уже существующему богатому протоколов MPLS. Существующие пакеты протокола MPLS успешно обслуживают сети с коммутацией пакетов уже более десяти лет. Разработка MPLS-TP позволит увеличить масштаб охвата применения в сетях с коммутацией по меткам, а также позволит ему обслуживать как транспортные, так и сервисные сети.

Наиболее важные усовершенствования, которые разрабатываются в рамках совершенствования MPLS-TP, связаны с эксплуатацией, администрированием, сопровождение (например, управление неисправностями и мониторинг производительностью). Эти улучшения оказались очень ценными для существующих сетей MPLS, поскольку они позволяют операторам повысить эффективность и результативность своих сетей, обеспечив полную сквозную интеграцию с существующими сетями MPLS и сетями следующего поколения.

Компания по производству телекоммуникационная оборудования Juniper Networks стремится удовлетворить требования транспортных сетей на основе с коммутацией пакетов, и активно продвигаем MPLS и MPLS-TP в органах по стандартизации. Операционная система Juniper Networks Junos уже поддерживает большинство существующих технологий MPLS/GMPLS, включенных в MPLS-TP, и добавит стандартизированные протоколы IETF (группа инженерной поддержки Internet) усовершенствования MPLS-TP в свой богатый портфель технологий MPLS с акцентом на расширение функциональности в областях управления для измерения задержки и потерь.

Производитель Juniper также работает над улучшением сетей с коммутацией по меткам за пределами MPLS-TP, для увеличения сети до сотен тысяч узлов, что требуется для сетей доступа и объединения сетей следующего поколения.

 

Литература:

  1. “Процесс документирования IETF MPLS-TP", Проект проекта-ietf-mpls-tp-process-05.
  2. “Отчет Совместной рабочей группы (JWT) об архитектурных соображениях MPLS для транспортного профиля”, RFC 5317.
  3. “Несогласованная разработка Протокола Считается вредной”, RFC 5704.
  4. “Поле EXP переименовано в поле класса трафика”, RFC 5462.
  5. “Требования к MPLS-TP", RFC 5654.
  6. “Внутриполосная сеть передачи данных для MPLS-TP", RFC 5718.
  7. “Требования к OAM в транспортных сетях MPLS", RFC 5860.
  8. “IETF MPLS-TP Document Process,” Draft draft-ietf-mpls-tp-process-05.
  9. “Joint Working Team (JWT) Report on MPLS Architectural Considerations for a Transport Profile,” RFC 5317.
  10. “Uncoordinated Protocol Development Considered Harmful,” RFC 5704.
  11. “EXP field renamed to Traffic Class field,” RFC 5462.
  12. “MPLS-TP Requirements,” RFC 5654.
  13. “An Inband Data Communication Network for the MPLS-TP,” RFC 5718.
  14. “Requirements for OAM in MPLS Transport Networks,” RFC 5860.
  15. “MPLS TP Network Management framework,” RFC 5950.