MPLS-TE技术在运营商网络中的应用

安刚

（中移铁通吉林分公司，吉林 长春 130012）

MPLS-TE技术在运营商网络中的应用

安刚

（中移铁通吉林分公司，吉林 长春 130012）

简要论述了如何在运营商的网络中尝试部署MPLS流量工程，以期为日后相关工作的顺利进行提供参考。在传统的IP技术中，网络能够提供的服务类型有限，对于进入网络的业务流，都以先来先服务的方式为业务流分组提供服务，但无法保证高业务等级的质量。随着Internet规模的不断扩大和网络上业务流量的日益增多，业务流具有很强的突发性和不可预测性。如何管理和灵活调度各种业务的流量负载，避免拥塞，是运营商需要研究的一个重要问题，而这也使得MPLS-TE流量工程在运营商网络中部署的需求越来越大。在实际工作中，利用RSVP、CR-LDP和快速重路由等技术可以优化网络性能，提供可靠性较高的QoS服务保障，使得网络资源的运用更加合理、高效。

多协议标签交换；流量工程；资源预留；快速重路由

随着MPLS-TE技术的日趋成熟，国内外多家ISP已经成功应用并大量部署。就网络流量工程而言，在MPLS技术出现之前，网络管理就已经可以通过其他方式初步实现了，即调整IGP链路的Metric或者采用多个IGP平面来疏导不同POP节点之间的流量。MPLS-TE技术的优势是，它克服了传统调整Metric方式的不足。

基于MPLS的流量工程在为人们提供了一个新的选择的同时，也需要人们注意一些问题。这一选择与其他新技术一样，人们需要重新学习操作方式，打破传统经验和思维，按照新的理论来配置网络，以实现流量调节。此外，在引入MPLSTE时，需要清醒地认识到，任何技术都不是万能的，它可以解决一些关键问题，但不能解决所有问题。每个运营商都会针对自身的网络情况、业务特点，在是否采用各种新技术以及每种新技术给人们带来的不便之间进行取舍。

1 MPLS相关概念介绍

1.1 MPLS协议概述

MPLS（Multi-Protocol Label Switching）即多协议标记交换，是一种标记（label）机制的包交换技术，通过简单的2层交换来集成IP Routing的控制。MPLS属于第三代网络架构，是新一代的IP高速骨干网络交换标准，由IETF（Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）所提出，由Cisco、ASCEND、3Com等网络设备大厂所主导。

1.2 MPLS技术的特点

MPLS技术有以下几个特点：①充分使用原有的IP路由，在此基础上加以改进，并保证MPLS网络路的灵活性；②采用ATM的高效传输交换方式，抛弃了复杂的ATM信令，无缝地将IP技术的优点融合到ATM的高效硬件转发中；③MPLS网络的数据传输与路由计算分开，是一种面向连接的传输技术，能够提供有效的QoS保证；④MPLS支持大规模层次化的网络拓扑结构，具有良好的网络扩展性；⑤MPLS的标签合并机制支持不同数据流的合并传输；⑥MPLS支持流量工程、CoS（服务等级）、QoS和大规模的虚拟专用网。

2 基于MPLS的流量工程体系

2.1 TE流量工程的定义

Internet流量工程（Traffic Engineering，TE）是Internet网络工程的一个重要组成部分，在现有网络存在的情况下，优化数据流量能够实现网络资源的合理配置和规划。

2.2 MPLS-TE工作原理及结构

流量工程是将业务流映射到网络物理拓扑上的一种极为有力的工具，它提供了将业务流从通过内部网关协议（IGP）计算出的最短路径转移到一条阻塞情况较轻的路径上去的能力。MPLS-TE流量工程是指，为了平衡网络设备的流量，根据数据流量进行路径选择的过程，它主要用于提高网络运作效率及其可靠性，并优化网络资源利用和流量性能。MPLS-TE是采用将流量导入指定路径的方式来实现其功能的，被指定的路径就是LSP。

2.3 核心技术

MPLS支持流量工程的核心技术主要包括：显式路由、负载平衡、路径备份、故障恢复、路径优先级和碰撞等。采用标签形式为IP数据包建立一条从源节点到目的节点的显式路由，网络中的中间节点不需要选择路由，只需要根据标签值携带的路由信息将数据包转发到下一个节点。路由的选择在MPLS入口LER上完成。

负载均衡是指，一个LSP可以承载多种FEC，一个FEC也可以分在多个LSP上来转发。

路径备份是配置主要和备份2条LSP，主要LSP发生故障后，启用备份LSP。故障解除后，数据重新回到主要路径。

3 吉林铁通省干IP网络现状和部署MPLS-TE的意义

3.1 吉林铁通省干IP网络现状

吉林省铁通省干IP网络承载着吉林铁通宽带互联网业务。随着IP over DWDM技术和设备的普及，吉林铁通省网至各地市城域网全部利用OTN技术实现了光网络化。

吉林铁通省网主要分为省干核心层和接入层2层网络，如图1所示。省干核心A、核心B和汇聚节点A、汇聚节点B这4个核心节点与汇聚节点之间全部使用10 G以太网链路形成全互联，地市城域网核心采用10 G链路双归属至2个不同的汇聚节点A或B。在网络中，IGP路由协议使用OSPF承载业务。在引入MPLS之前，只能简单调整OSPF链路的Metric值，使流量尽可能平均地分布在省干网络的互联链路上。

图1 在省干网络引入MPLS-TE流量工程隧道

图2 在省干网络部署MPLS

3.2 运营商部署MPLS-TE的意义分析

随着现代网络的快速发展，对网络服务质量保障提出了更高的要求。其中，相关的语音和实时性高的业务质量保证非常重要。未来宽带业务类型需求将逐步走向宽带化、多样化、差异化。

网络中的流量模型越来越复杂，现有的调整IGP的方法已经不能满足ISP的业务需求。比如，某些省干链路承载着同一流向的流量，仅调整IGP的Metric值不可能将不同目的的流量分担到不同的设备和链路上。由于在物理端口无法区分这些流量的目的地是哪里，所以，导致ISP不能分析细化的业务流量模型。在实际网络中，某些设备和链路的负载流量过大，很难将部分流量分担到空闲的链路，无法有效保证业务的QoS质量。

3.3 流量统计分析

网络的运行情况和业务流量流向模型的获取往往都是利用探针设备等实现的，部署起来非常麻烦。采用MPLS技术之后，每条LSP的流量就可以成为一个流量统计单元，路由器可以记录流经这条LSP的流量，通过SNMP就可以将这些数据提取出来，从而灵活地掌控业务的流量流向模型。针对这种情况，具体的实现方法是，在源及宿路由器之间建立无带宽限制的双向LSP路径，使其Metric值降低。利用相关的LSP统计功能来采集POP点路由器之间的流量统计信息，可以实现双向统计。

4 吉林铁通省干IP网络MPLS-TE优化实施方案

4.1 优化实施方案介绍

目前，吉林铁通省网主要采用华为的NE5000E路由器，省干节点主要由省干核心层和汇聚层构成。铁通骨干网至汇聚A下连的地市城域网流量会通过省干核心B与汇聚节点A的直连链路到达，流量比较大。为了保证铁通骨干网访问至省内IDC业务的质量，根据当前实际流量模型，建议在省干核心B与汇聚节点A处建立双向的LSP，引导省干核心B至汇聚节点A的流量绕经汇聚节点B，避免省干核心B至汇聚节点A直达链路流量过大导致拥塞。

另一方面，考虑到汇聚节点B到省干核心A和核心B直达链路正常时负载利用率已超过60%，一旦汇聚节点B至省干核心A直达链路中断，必然会导致汇聚节点B至省干核心B上行链路拥塞。至此，我们可以利用MPLS-TE的链路保护技术，显示定义备份保护LSP路径。当链路出现故障时，将业务流量绕经上行剩余带宽较为充裕的汇聚节点A迂回至省干和核心A。

4.2 优化方案实施步骤

根据对具体情况的分析，在吉林铁通省干互联网部署MPLS-TE流量工程的实施步骤是：①在省干核心、汇聚节点和地市城域网核心部署MPLS；②在省干核心B与汇聚节点A之间建立快速的LSP隧道路径，引导铁通骨干网至省内IDC业务的流量流经汇接节点B迂回；③对于汇聚节点B至省干核心A的上行链路，采用MPLS-TE技术建立备份LSP隧道进行保护。

为了确保正常业务在MPLS-TE实施阶段不受影响，使网络可以平滑过渡，上述几个步骤采用分布实施的方式。

4.2.1 MPLS的引入

为了更好地支持MPLS-TE在网络中的应用，我们将省网核心和汇聚节点的IGP协议由OSPF替换成为IS-IS协议承载，这样以便于更好地支持MPLS业务的扩展，具体MPLS引入情况如图2所示。

4.2.2 部署MPLS-TE流量工程隧道

如图3所示，我们将在省干核心B与汇聚节点A之间部署显示MPLS-TE流量工程隧道。为了降低省干核心B与汇聚节点A直达链路的流量压力，从铁通骨干至省内IDC业务的流量将经由汇聚节点B到达。

在建立上述LSP路径时，分别显示指定了2个方向的LSP，同时，允许LSP参与IGP动态路由的选择。在选择路由的过程中，设置LSP的Metric值可以使LSP成为最优的转发路径。此外，也可以通过网管统计此条LSP路径的流量，全面掌握省内IDC业务至铁通骨干网的流量情况。

图3 在省干网络引入MPLS-TE流量工程隧道

4.2.3 部署TE-FRR快速重路由保护重要核心链路

为了保险起见，考虑到吉林铁通省干互联网已经从设备、链路等方面进行双节点双归属的网络设计，此次优化选择部分核心链路进行了MPLS-TE链路保护测试，在成功运行并积累一定维护经验后再全网部署。

如图4所示，我们先在省干互联网核心A与汇聚节点B之间部署了LSP路径保护。如图4所示，从汇聚节点B至核心A的流量通过LSPa隧道到达核心A，为了保护此LSP路径，需要建立另外一条备份的LSPa+1隧道，这条备份的隧道经过汇聚节点A到达核心A。

5 结束语

本文就MPLS-TE的运行原理已经能够实现的功能，是否可以在运营商网络中尝试部署MPLS-TE技术以及如何使用，使用哪些功能进行了简要论述，利用MPLS-TE技术，充分、合理地利用网络资源，更好地实现了流量管理、负载均衡，以提供更高质量的Qos服务。总之，MPLS-TE与这个行业中的其他新技术一样，都需要使用者花费时间和精力来学习和实践，而每个运营商根据自身实际情况可以有不同的选择。

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TN915

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.034

2095－6835（2018）01－0034－03

〔编辑：白洁〕