MPLS在IPRAN中的技术探讨

MPLS在IPRAN中的技术探讨

发表时间：2019-09-19T09:42:10.770Z 来源：《电力设备》2019年第8期作者：王鹏

[导读] 摘要：随着IP网络的快速更新发展，IP/MPLS在电信运营商网络中得到了长足的应用和发展，推动了网络IP化进程发展脚步。

(天元瑞信通信技术股份有限公司)

摘要：随着IP网络的快速更新发展，IP/MPLS在电信运营商网络中得到了长足的应用和发展，推动了网络IP化进程发展脚步。在IPRAN 网络中运用MPLS技术也充分发挥了IPRAN路由性能和MPLS的标签管理机制。

关键词：IPRAN；IP/MPLS；技术探讨

引言

移动通信，经历了从2G，到3G、4G 的发展历程，数据业务比重迅猛增长，无线频谱的频率越来越高，网络覆盖越来越小，需要增加更多数量的基站来保证覆盖，网络中基站节点的增加，对承载网络的要求也随之升高，这种情况下，IP RAN应运而生，其良好的可靠性、可扩容性以及对业务的综合承载力，不仅适应基站回传，更能兼容多业务综合传送。

1.IPRAN技术分析

IPRAN技术在网络中频繁出现，且IPRAN技术与IP地址极为相近，都和互联网协议联系紧密，是虚拟化移动网络当中的一个地址代码。起出IPRAN技术只适用于网络服务中，为人们提供良好服务，针对移动网络来说，IPRAN技术能够快速实现资源反转目标，累积城域网和IP式城域网，汇聚了移动网络，提高自身技能，在接入层与核心层中起到决定性作用。面对这种局面，移动网络中的IPRAN技术是将无线网IP化，IPRAN技术实现了传统移动网络IP服务目标，建造一种新型电信移动网络运营模式，拓宽业务范围，提高宽带服务质量和运行效率。IPRAN技术日渐成熟，利用路由器、交换机可加快互通速度。

（1）IP RAN支持流量统计复用功能，承载效率高于传统MSTP等传送系统；

（2）它能提供端到端的分层QoS策略服务（HQOS）；业务扩展性良好，支持多种形式的灵活组网，支持三层交换；

（3）灵活的保护技术方式，保护时间满足电信级的要求。

2.IP/MPLS技术

MPLS（Multiprotocol Label Switching）是一种通过特定机制将网络层的转发路径完整的映射到数据链路层的交换路径中，从而简化数据分组的转发。也可称之为多协议标签交换，在快速数据包交换与路由体系中应用广泛，更好的服务于网络数据流量并为其提供转换、目标、转发、路由技能。MPLS位于网络层和数据链路层中间，其重要组成部分就是标签，每一个标签规定长度是20bits，加上4bits的附加比特和8bits的TTL，一起构成32bits的Header。

MPLS由LSR（交换路由器）和LER（边缘路由器）组成。LSR由控制和交换单元组成；而 LER 的作用是分析IP报头。MPLS作为集成式的传输技术，实质上是在SDH交换基础上又把路由交换功能进行了结合。它通过对二层交换标记与IP路径得整合，使数据传送延迟时间进一步缩短。

MPLS技术的功效作用是迅速转换路由器，三层交换设备均已实现线速下发，以至于MPLS技术不再适用。但对于某些对LSP要求很高，对时延敏感的数据流业务，实现二层的数据转发变得很有必要，通过将MPLS域局限在一定区域内，融合2层交换技术与3层路由技术，利用标签创建端到端管道，在VPN业务承载中MPLS技术得以普遍使用。能够提供IP承载，适用于多种业务的承载需求。

针对MPLS网络来讲，路由器包括LER路由器、LSR路由器两种，如图1所示。

图1 MPLS网络示意图

在MPLS分组数据包中包含若干个便携标签。这些便携标签又包含内层标签、外层标签，且分组数据包多以“堆栈”样式出现。操作标签堆栈过程中要依据“后进先出”原则执行，LSP隧道标签又可叫做栈顶标签，也就是所说的外层标签，主要作用是提供转发分组数据包的方法。

标签有一定长度并且本地意义显著，是一种短标签符号，主要辨别FEC。标签在链路层包头、网络层分组中间，占据4个字节。Label表示标签值字段，Exp指TC字段，意思是服务质量。S表示标签栈底标识符，当数值为1时表示最底层标签。TTL长度为8比特且与IP分组中的TTL意识一致。

MPLS是利用标签完成数据转换工作的，相比于传统IP包交换更加便捷。如果将一个没有佩戴标签分组的数据包在进入LER口时，可按照分组数据包头进行查询最终明确LSR，把已经找到的LSP标签插入分组中，完成MPLS标签和端到端IP地址映射工作。如果分组数据包放入LSP隧道内部，就要通过LSR完成标签交换任务。LSR按照分组数据包标签来探寻映射表，转换标签值随后发送给LSR，此流程叫做标签交换。一旦分组数据包完成任务，LSP就可利用标签映射表来探索出端口，摆脱MPLS标签，完成分组数据包的传送。

3.LSP隧道

3.1 LDP/CR-LDP

在MPLS中LDP（Label Distribution Protocol）是构建隧道形式的一种。首要任务是连接LDP协议设备，构成与LDP相同的等体，随后利用Lable消息完成标签交互映射工作。组合绑定FEC，Lable端口，实现隧道创建目标。LDP构建的隧道是一种松散型隧道，没有指定途径，且由域内路由协议进行决策，所以在启动LDP之前首先要启动域内路由协议。CR-LDP是对LDP协议的扩充，并且在构建隧道时添加了限制条件，这样就能随意建立静态隧道。

3.2 RSVP-TE

RSVP-TE是一种常见的资源预留协议，一般情况下是在网络与网络设备之间完成资源预留任务，属于流量工程。IETF对RSVP-TE进行

了隧道式拓宽，扩大了path，reserve消息范围，让RSVP-TE在动态隧道中创建。RSVP-TE的path和reserve消息便于携带，凸显路由和着色数据，随后计算出CSPF路由，形成LSP路由。和LDP进行比较，RSVP-TE的应用范围更大，构建隧道形式越发灵敏。比如可以在构建隧道的过程中标识隧道路过的节点，形成一条严谨的隧道。从而为隧道增设优先级和预留资源等操作，这种隧道更趋向于静态隧道。

4.不同隧道应用场景

根据上述文章所讲，不论创建哪种协议隧道，如果缺少限制条件，创建的便是点松散型隧道，就是所谓的动态隧道。如果加入了限制条件，就要建立严格隧道模式，当限制条件限定了隧道所有的节点时，那么所建立的隧道则是所谓的静态隧道。

动态隧道特征是不用人工干预，只需在设备上启动协议，自行建立隧道。可按照网络变化趋势加以调整，便于后期维护和运行。然而因为隧道属于一项动态计算，所以当网络存在问题时，如链路隔断，就要花费一些时间来修建隧道。所以，不适用承载高实时性业务。除此之外，隧道松散模式在某种程度上加大了OAM与QOS的配置难度。因此动态的隧道更适用于承载非实时性的IP业务。

反之静态隧道适合承载点到点的实时业务的传送。静态隧道的路径由限制条件和协议共同创建，当网络出现故障时，重新计算隧道路径所需要的时间大大减小，可以满足实时业务的需求。在OAM和QOS方面，可以隧道路径部署端到端的OAM和QOS。

结语

综上所述，IP/MPLS技术的组网灵敏性非常强，因此适用于各个领域。对于IPRAN技术业务而言，移动PS域可运用L2VPN和L3VPN完成动态隧道承载任务。针对移动CS域业务来讲，可运用PWE3完成静态隧道承载任务。与此同时，分配不同级别的Qos，进而符合移动回传网要求。随着网络的不断发展，未来IPRAN网络将成为SDN网络的主要应用场景。

参考文献:

[1]刘志生,姚兰.基于IP/MPLS技术的LTE承载网研究[J].数字技术与应用,2016(4):30-31.

[2]王威.IPRAN网络综合承载的应用研究[J].信息通信,2016(6):254-256.

[3]殷国恒.MPLS关键技术分析[J]. 网络与信息工程,2018(12):72-73.