MPLS OAM技術(shù)及應(yīng)用

在公共電信網(wǎng)絡(luò)中,OAM功能非常重要,特別是對(duì)于需要保證服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò),OAM可以簡化網(wǎng)絡(luò)操作,檢查網(wǎng)絡(luò)性能,降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本。多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)作為可擴(kuò)展下一代網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵承載技術(shù),提供多業(yè)務(wù)服務(wù)能力和服務(wù)質(zhì)量保證,因此MPLS網(wǎng)絡(luò)急需OAM能力。
通常將網(wǎng)絡(luò)管理工作分為三大類,即運(yùn)營(運(yùn)營)、管理(管理)和維護(hù)(管理),即OAM,這取決于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的實(shí)際需求。運(yùn)營主要負(fù)責(zé)對(duì)日常網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)進(jìn)行分析、預(yù)測、計(jì)劃和配置;維護(hù)主要負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)進(jìn)行日常運(yùn)營,包括測試和故障管理等。
ITU-T(國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組)定義了OAM的功能:①監(jiān)測性能,生成維護(hù)信息,根據(jù)此信息來評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性;②通過定期查詢發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障,生成各種維護(hù)和報(bào)警信息;③通過調(diào)度或切換到其他實(shí)體,使故障實(shí)體旁路,以確保網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行;④向管理實(shí)體傳遞故障信息。
公共網(wǎng)絡(luò)中的OAM功能非常重要,它能簡化網(wǎng)絡(luò)操作,檢查網(wǎng)絡(luò)性能,降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本。OAM功能在保證服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)中尤其重要。SONET和ATM都在傳統(tǒng)的SDH/SONET中定義了相應(yīng)的OAM功能,MPLS作為可擴(kuò)展下一代網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵承載技術(shù),提供多業(yè)務(wù)能力,并通過QoS來保證其安全性,因此MPLS網(wǎng)絡(luò)迫切需要OAM能力。OAM機(jī)制不僅要防止網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生,還需要實(shí)現(xiàn)快速診斷和定位網(wǎng)絡(luò)故障,從而最終提高網(wǎng)絡(luò)的可用性和服務(wù)質(zhì)量。
目前MPLSOAM技術(shù)仍處于發(fā)展初期,僅形成了少量的建議、標(biāo)準(zhǔn)和草案。在建議Y.170中,ITU-T描述了MPLS網(wǎng)絡(luò)中用戶平面OAM功能的驅(qū)動(dòng)力和基本要求(用戶平面指的是用戶數(shù)據(jù)通過一系列流量轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)體流動(dòng)),即用于MPLS網(wǎng)絡(luò)的OAM功能總體要求。為保證MPLS網(wǎng)絡(luò)的可靠性和性能,要求運(yùn)營商在MPLS網(wǎng)絡(luò)中增加OAM功能。
MPLSOAM功能需求
由于MPLS引入了全新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),其相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)故障具有MPLS層的特點(diǎn),因此,位于MPLS上或MPLS下網(wǎng)絡(luò)層的OAM功能不能滿足MPLSOAM的特殊需求。對(duì)于MPLSOAM功能的需求是由其驅(qū)動(dòng)因素決定的,通常MPLSOAM主要完成以下幾個(gè)功能。
OAM功能在發(fā)現(xiàn)線路故障或中斷時(shí),能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、報(bào)警、診斷、定位故障,并采取適當(dāng)?shù)幕謴?fù)措施,減少由于故障造成的用戶數(shù)據(jù)傳輸中斷時(shí)間。
(2)OAM功能應(yīng)同時(shí)適用于永久性連接和根據(jù)需要建立連接。
(3)在特定的網(wǎng)絡(luò)層發(fā)生故障時(shí),不應(yīng)引起多層連鎖反應(yīng),以避免客戶層(即IP層)采取不必要的措施。
(4)大型網(wǎng)絡(luò)的OAM機(jī)制的運(yùn)行必須是穩(wěn)定的。
(5)必須盡量減少手動(dòng)激活或配置MPLSOAM的工作,以滿足大型網(wǎng)絡(luò)中LSPOAM的大量需求。
MPLSOAM應(yīng)該為運(yùn)營商提供足夠的靈活性,使其能夠自主決定在特定LSP上使用特定的OAM功能。
(7)MPLSOAM功能必須是反向兼容的,也就是說,如果標(biāo)簽交換路由器(LSR)不支持該功能,則會(huì)自動(dòng)丟棄OAM信息,不影響用戶的數(shù)據(jù),也不會(huì)采取異常措施。
(8)能夠測量單個(gè)LSP的可用性和服務(wù)質(zhì)量。
MPLSOAM功能獨(dú)立于底層承載網(wǎng)絡(luò)和上層業(yè)務(wù),不影響原有底層網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。
MPLS用戶層OAM和控制層OAM功能是互補(bǔ)的,缺一不可。
(11)對(duì)于各種類型的故障應(yīng)有明確的定義和可量化的尺度,以及與這些定義和故障類型相應(yīng)的各種測量方法。MPLS用戶平面故障檢測至少應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下幾種類型:LSP連接中斷或失效;LSP誤合并(包括回路情況);以及非受控多播。
OAM分組必須有抗線路誤碼的糾錯(cuò)機(jī)制。
MPLSOAM技術(shù)
通過多種方式實(shí)現(xiàn)OAM功能,第一種方法是定義專門用于網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測的OAM標(biāo)簽,故障報(bào)警類似于ATM中的信元和SDH開銷;第二種方法使用一些工具,如傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中的ping和Traceroute。另外還有故障恢復(fù)機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)管理功能。
失效恢復(fù)技術(shù)-保護(hù)切換。
在MPLS網(wǎng)絡(luò)中,保護(hù)切換技術(shù)是提高可用性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。保護(hù)性轉(zhuǎn)換意味著被保護(hù)LSP路由的預(yù)測和資源的預(yù)分配,它能保證在LSP連接失效或中斷后迅速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)?,F(xiàn)有技術(shù)只能支持點(diǎn)到點(diǎn)LSP保護(hù)的切換,可采用1+1和1:1兩種保護(hù)方式。
使用專用備份LSP對(duì)1+1保護(hù)進(jìn)行主LSP保護(hù),在IngressLSR中,主LSP和備份LSP橋接在一起,主LSP上的流量復(fù)制到備份LSP上,同時(shí)傳輸給EgressLSR,而EgressLSR會(huì)根據(jù)故障指示參數(shù)的取值來選擇接收主備份LSP上的流量。
當(dāng)主LSP可用時(shí),1:1保護(hù)也使用專用備用LSP來保護(hù)主LSP,但主備LSP不同時(shí)會(huì)傳輸相同的流量,備份LSP可以在主LSP正常工作的情況下傳輸其他流量,并且流量的保護(hù)切換在IngressLSR進(jìn)行。
發(fā)生保護(hù)切換的前提條件是:①網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng);②LSP故障,并對(duì)LSP進(jìn)行了備份。朗訊公司還提出了一種與ITU-T不同的LSP保護(hù)切換機(jī)制,該機(jī)制基于分組1+1路徑保護(hù)機(jī)制,在保護(hù)切換過程中不丟棄中間用戶流量。該方法的原理是將一個(gè)序列號(hào)添加到傳輸包中,EgressLSR能夠根據(jù)序列號(hào)信息精確地從備份LSP中恢復(fù)主LSP在切換時(shí)丟失的中間流量。
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