城域网VPLS技术组网及实施部署研究

1、中国移动集团级重点研发项目中国移动集团级重点研发项目 结题汇报报告结题汇报报告 5/12/20215/12/2021 项目名称：城域网城域网vpls技术组网及实施部署研究技术组网及实施部署研究 (子课题材料子课题材料) 课题目标实现情况课题目标实现情况 目目 录录 二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后） 1.1 1.1 研究背景及目标（开题报告）研究背景及目标（开题报告） 自集团公司制定全业务发展战略以来，江西移动开始大力发展互联网及互联网数据业务， 并随着互联网业务的大力发展及推广，客户对网络的业务承载能力尤其是开展全省专线 互联业务提出了更高要求，传统的基于bgp mpls

2、vpn互联业务已经不能完全满足客 户的需求： 1、企业需要在vpn中独立规划自己的路由结构，此时传统的bgp mpls三层vpn已无法满 足。 2、银行、证券等金融企业传统上还是更信赖如帧中继、atm等二层互联技术，对基于ip的 三层vpn技术从安全角度存在担忧。 3、二层vpn技术能够提供用户更大的组网自由，更利于资源共享。 随着vpns技术的应用与发展，一种新型的二层互联技术已逐渐成熟，并逐步运用于商 用的二层互联网络中。 基于此，江西移动在本次2011年cmnet省网扩容工程中对vpls技术的网络架构、组网 技术及部署实施进行了深入研究，并完成本省mpls vpls业务承载网络的建设。

3、1.2 1.2 主要研究内容（开题报告）主要研究内容（开题报告） 说明：即开题评审后，确定的主要研究内容、主要解决方案、难点、总体说明：即开题评审后，确定的主要研究内容、主要解决方案、难点、总体 思路、达到效果及各研究单位的分工。思路、达到效果及各研究单位的分工。 vplsvpls组网技术研究组网技术研究 vpls的工作机制主要分为两个方面的实现：信令控制层和数据转发 层。 信令控制层 martini kompella 数据转发层 数据封装方式 mac地址学习及广播的处理 vplsvpls组网技术研究组网技术研究-kompella-kompella kompella实现方式 以mp-bgp作为

4、信令控制协议，vpls控制层面的实现主要包括：邻居的自动发现 和vpls子隧道的建立，网络拓扑如下图所示： 通过mp-bgp的可扩展形式rt（route target）属性实现，该属性通过 bgp update报文进行广播 vpls子隧道的建立是为该vpls分配一个mpls内层标签实现的，用于区 分同一pe设备的不同vpls实例 vplsvpls组网技术研究组网技术研究-martini-martini martini实现方式 以ldp作为信令控制协议，vpls控制层面的实现也主要包括：邻居的自 动发现和vpls子隧道的建立 对于子隧道标签的分配，采用传统的ldp协议进行分发，并要求位于同一 v

5、pls实例内的所有pe设备建立全网状连接，即建立全网状的ldp邻居关 系 采用了类似点到点pw的建立过程，以多条点到点的pw来模拟点到多点 的拓扑，每条pw的标签都不相同 martini实现方案必然会产生大量的信令消息的交互，这也限制了martini 方案部署于大型的商用网络中 vplsvpls组网技术研究组网技术研究- -数据封装数据封装 vpls数据封装采用了pwe3（pseudowireedge-to-edgeemulation）提出的 数据包封装结构，如下图所示： payload包括四种类型：packet；cell；bit stream；structured bit stream； 其

6、中，packet包括ethernet、frame relay等；cell包括atm信元；bit stream包括e1、t1等； structured bit stream包括sonet/sdh； encapsulation：用于控制在pw虚链路数数据包的传送过程，如数据包传递顺序、报文的分段等； pw demultiplexer：承载vpls vpn内层标签； psn convergence：用于解耦pw上层与隧道传输层的关联性； psn：指示外层隧道的类型，如ip、mpls、gre； 可见，vpls技术可以承载多种业务接入方式 。 payload encapsulation （optiona

7、l） pw demultiplexer psn convergence （optional） psn （packet switch network） data link physical vplsvpls组网技术研究组网技术研究-kompella-kompella与与martinimartini比较比较 基于mp-bgp的kompella实现方案与基于target ldp的martini实现方案比较 如下： 从以上分析对比可知，在商用的mpls vpls vpn网络中更适合采用kompella 实现方案。 比较项kompellamartini 信令协议mp-bgptarget ldp 邻居发现

8、机制 为明确规定，可采用dns、 radius等协议实现 mp-bgp 隧道建立类型lsp、gre、ipseclsp、gre、ipsec pe 连接方式full meshfull mesh 数据封装方式pwe3pwe3 应用环境密集模式稀疏模式 可扩展性较好较弱 配置复杂性较复杂较简单 vplsvpls关键技术研究关键技术研究- -层次化组网研究层次化组网研究 无论是kompella实现方案还是martini实现方案都需要在 vpls pe设备间实现full mesh的全网状连接，当网络规 模较小时，这种全连接关系在pe数量较少时还可以忍受， 但是随着vpls pe设备数量的增加，全连接的数目

9、将以o （n2）的量级成倍增长，即要达到全连接，就需要n（ n-1）/2条pw连接，这无疑会大大减弱这两种技术方案 的可扩展性。 vplsvpls关键技术研究关键技术研究-kompella-kompella层次化组网方案层次化组网方案 采用mp-bgp协议作为信令控制协议，由于mp-bgp协议自身 具有可扩展性，如通过路由反射器来减少pe间的连接数量 ，因此在采用kompella技术方案时可采用引入路由反射器 的组网结构，所有的pe设备只与路由反射器建立mp-bgp邻 居关系，并与路由反射器建立双向lsp，从而减少pe之间 建立的邻居关系，以实现kompella方案的可扩展性。 基于kompe

10、lla的分层组网方案与传统bgp mpls 三层vpn的 可扩展组网方案基本类似，该方案技术成熟，部署简单， 支持的厂家较多。 vplsvpls关键技术研究关键技术研究-martini-martini层次化组网方案层次化组网方案 martini方案的vpls实现采用ldp作为信令控制协议，可采用h-vpls技术， hub-spoke分层组网架构，如下图所示： 其中，中心四台hub pe设备形成full mesh的全网状连接，四周的spoke pe 设备只与其所归属的hub pe设备建立连接关系，从而大大降低了pe设备之间 建立的连接数。 vplsvpls关键技术研究关键技术研究-martini

11、-martini层次化组网方案（续）层次化组网方案（续） 与kompella实现方案的一个很大的区别就是：以bgp为控制信令的 vpls实现方案的扩展方案中，路由反射器的引入不改变数据的传送 路径，即路由反射器不改变路径的下一跳；但基于h-vpls实现方案 会改变数据的传送路径。换句话说，在两种扩展方案中，以bgp为控 制信令的vpls实现方案的扩展方案只作用在控制层面，而以ldp为控 制信令的vpls实现方案的扩展方案却同时作用在控制层面和数据层 面。 vplsvpls关键技术研究关键技术研究-ce-ce多归属接入技术多归属接入技术 当ce设备同时接入至两台不同的pe设备并采用以太技术的二层

12、vpn，由于在 ce之间需相互学习mac地址，当转发的以太帧的目的mac地址不在本地转发 表时，需把该帧向所有邻居ce设备洪泛，导致广播风暴，并影响整个网络。 解决措施： ce设备间运行stp协议，并学习二层网络拓扑； 减少mac地址的老化时间，当拓扑发生变化时，实现拓扑的快速收敛 pe设备间实现水平分割，即pe设备之间收到的信息不会相互转发 江西移动江西移动vplsvpls网络部署方案网络部署方案 江西移动已在2011年cmnet省网扩容工程中实现了本省mpls vpls业务承载 网络建设，组网结构如下图所示： c m n e t 省 网 m p l s c o r e 南南 昌昌 p p

13、e e - - 1 1 南南 昌昌 p p e e - - 2 2 九九 江江 p p e e 宜宜 春春 p p e e 抚抚 州州 p p e e 上上 饶饶 p p e e 萍萍 乡乡 p p e e 吉吉 安安 p p e e 赣赣 州州 p p e e 景景 德德 镇镇 p p e e 鹰鹰 潭潭 p p e e 鹰鹰 潭潭 p p e e 江西移动江西移动vplsvpls网络部署方案（续）网络部署方案（续） 选择如下技术方案： cmnet 省核心路由器及地市核心路由器作为 p 路由器，实现 mpls 核 心域的标签转发，全省新增12台路由器（南昌两台，其余一地市一台） 作为mpls

14、 pe设备； cmnet省干路由器兼做路由反射器，采用rsvp协议作为mpls core域 的骨干标签分发信令，pe设备与路由反射器之间建立双向的lsp连接； 采用mp-bgp协议实现vpls邻居的自动发现，采用mp-bgp协议实现子 隧道的建立与拆除； 每条主lsp配置secondary lsp链路保护机制，实现主、备用链路快速切 换； 对每条primary lsp配置frr快速重路由机制，对主用lsp提供双层保护 ，实现业务毫秒级切换； 对存在双归属接入的ce设备，在与之互联的pe设备端口运行stp协议， 以防止广播风暴 江西移动江西移动vplsvpls网络部署实施效果网络部署实施效果 在

15、全省mpls vpls vpn网络建设的基础上，江西移动已完成江西政 务网视频监控系统vpn工程的组网建设，其中二层互联方案中采用 vpls组网技术： 全省共接入11个点，中心点位于南昌接入； 由于南昌接入点为中心点，接入ce设备采用多归属接入组网技术，以 抑制广播风暴对网络造成的影响； 实际部署过程中，取得了如下效果： 专线开通成本大幅下降 开通周期大幅缩短 维护成本显著降低 接入带宽显著提高，用户体验提升明显 后续研究工作后续研究工作 业务可管理性 传统以太网无法对业务进行监控，如何定义以太网的oam机制，以对业 务提供全方位支撑，是下一步研究工作的重点内容。 传统tdm业务支持 由于目前

16、仍有许多银行、证券等金融企业使用传统e1/t1等tdm业务， 如何在保证服务质量的同时，提供对该传统业务的支撑，可作为今后研 究工作的一个方向。 在在 请基于上段要求逐条展开详细描述。请基于上段要求逐条展开详细描述。 1.3 1.3 目标完成情况总结目标完成情况总结 项目对企业绩效贡献的量化路径图项目对企业绩效贡献的量化路径图 1.4 1.4 项目企业绩效贡献和特征指标项目企业绩效贡献和特征指标 项目特征指标（项目特征指标（pav） 指标名称项目应用前指标现状值： pavc 项目应用1年后指标预期值： pave1 此项目带来的指标变动量： pav 企业特征指标企业特征指标网络及生产类（网络及生

17、产类（eav-pseav-ps） 指标 名称 项目应用 前指标现 状值 （eavc） 项目应用1 年后指标 预期值 （eave） 此项目应用带 来的指标变动 量（eav） 企业特征指标企业特征指标市场及财务类（市场及财务类（eav-mf） 指标名称项目应用前 指标现状值 （eavc） 项目应用1年 后指标预期 值（eave） 此项目应用带 来的指标变动 量（eav） 企业绩效指标（企业绩效指标（epv） 指标名称 项目应用前指标现状值： eavc 项目应用1年后指标预期值： eave 此项目应用带来的指标变动量： eav 营运收入 营运支出 资本开支 1.4 1.4 项目企业绩效贡献和特征指标项目企业绩效贡献和特征指标 项目特征指标的年度预期数值表项目特征指标的年度预期数值表 项目特征指标（项目特征指标（pav）的名称：）的名称： 项目应用前指标现状值：pavc 项目应用1年后指标预期值：pave1 项目应用2年后指标预期值：pave2 项目应用3年后指标预期值：pave3 项目应用4年后指标预期值：pave4 项