MPLS OAM技术及其应用

2020-08-21 17:23:32 云杰通信 101

MPLS OAM技术及其应用

  OAM功能在公众电信网中十分重要,尤其是对需要提供服务质量保障的网络,OAM可以简化网络操作,检验网络性能和降低网络运行成本。MPLS(多协议标签交换)作为可扩展的下一代网络的关键承载技术,提供具有QoS保障的多业务能力,因此MPLS网络迫切需要具备OAM能力。

  根据运营商网络运营的实际需要,通常将网络的管理工作划分为3大类:操作(Operation)、管理(Administration)、维护(Maintenance),简称OAM。操作主要完成日常网络和业务进行的分析、预测、规划和配置工作;维护主要是对网络及其业务的测试和故障管理等进行的日常操作活动。

  ITU-T(国际电信联盟远程通信标准化组)对OAM功能进行了定义:①性能监控并产生维护信息,根据这些信息评估网络的稳定性;②通过定期查询的方式检测网络故障,产生各种维护和告警信息;③通过调度或者切换到其它的实体,旁路失效实体,保证网络的正常运行;④将故障信息传递给管理实体。

  OAM功能在公众网中十分重要,它可以简化网络操作,检验网络性能和降低网络运行的成本。在提供保障服务质量的网络中,OAM功能尤为重要。传统的SDH/SONET和ATM中都定义了相应的OAM功能,MPLS作为可扩展的下一代网络的关键承载技术,提供具有QoS保障的多业务能力,因而,MPLS网络的迫切需要具备OAM能力。OAM机制不仅要预防网络故障的发生,而且需要实现对网络故障的迅速诊断和定位,最终提高网络的可用性和对用户的服务质量。

  MPLS OAM技术目前还处于初始的发展阶段,只形成了少量建议、标准和一些草案。ITU-T在建议Y.170即《用于MPLS网络的OAM功能总体要求》中描述了MPLS网络中用户平面OAM功能的驱动因素和基本要求(用户平面指用户数据流经过一系列流量转发实体)。为了保障MPLS网络的可靠性及性能,运营商迫切需要在MPLS网络中加入OAM功能。

  MPLS OAM功能要求

  MPLS引入了全新的网络架构,其相应的网络故障具有MPLS层特色,因而,位于MPLS以上或者以下的网络层的OAM功能无法满足MPLS OAM的特殊需要。对MPLS OAM功能的要求源自于其推动因素,一般来说MPLS OAM主要完成以下一些功能。

  (1)OAM功能检测到路径失效或者中断时,及时发现故障、发出告警信号、诊断、定位故障,并采取适当的恢复措施,减少故障引起用户数据传输中断的时间。

  (2)OAM功能应同时适应于永久连接和按需建立的连接。

  (3)特定网络层中的故障不应引起多层的连锁反应,避免客户层(即IP层)采取不必要措施。

  (4)在大型网络中OAM机制运行必须稳定。

  (5)手工激活或者配置MPLS OAM的工作量必须最小化,以满足大型网络中大量LSP OAM需要。

  (6)MPLS OAM对运营商来说应具有足够的灵活性,运营商可以自主决定在特定LSP上使用特定OAM功能。

  (7)MPLS OAM功能必须是后向兼容的,即对于不支持该功能的标签交换路由器(LSR),自动丢弃OAM信息,不影响用户的数据或者采取不正常措施。

  (8)具有测量单个LSP可用性和QoS的能力。

  (9)MPLS OAM功能独立于下层承载网络和上层业务,不影响原有上下层网络和业务的正常运行。

  (10)MPLS用户层OAM和控制层OAM功能相辅相成,缺一不可。

  (11)对各种故障的类型要有明确的定义和可量化的尺度,明确与定义及故障类型相对应的各种措施。至少应实现以下几种MPLS用户平面故障的检测:LSP连接中断或者失效;LSP误合并(包括环回情况);非受控组播。

  (12)OAM分组必须具有纠错机制,抗线路误码。

  MPLS OAM技术

  实现OAM功能可以有几种方式,第一种是定义专用的OAM标签进行网络性能监控,故障告警,类似于ATM中的信元和SDH中的开销;第二种使用类似于传统IP网络中的ping和Traceroute等工具。此外,还包括故障恢复机制,网络优化机制和网络管理的功能。

  故障恢复技术——保护切换

  保护切换技术对于提高MPLS网络的可用性和稳定性具有关键意义。保护切换意味着对受保护LSP路由的预计算和资源的预分配,可以保证在LSP连接失效或者中断后快速重新获得网络资源。目前的技术只能支持点到点的LSP保护切换,可以采用两种保护方式:1+1保护和1:1保护。

  1+1保护使用一条专用的备份LS P作为主LSP保护,在Ingress LSR处,主LSP和备份LSP桥接在一起,主LSP上的流量复制到备份LSP上,同时传送到Egress LSR,Egress LSR根据故障指示参数的取值,选择接收主备LSP上的流量。

  1:1保护时也使用专用的备分LSP作为主LSP的保护,但是主备LSP不同时传送相同的流量,备份LSP在主LSP工作正常的前提下可以传送其它流量,流量的保护切换裁决在Ingress LSR进行。

  保护切换发生的前提是:①由网管发起;②LSP故障,且配置了备份了LSP。这两种LSP保护切换机制都是基于LSP的,朗讯公司还提出了一种区别于ITU-T,基于分组的1+1路径保护机制,可以做到在保护切换时不丢弃传送中途的用户流量。其原理是在传送的分组中加入序列号,Egress LSR可以根据序列号信息准确地从备份LSP中恢复出主LSP在切换时损失的中途流量。