1、PTN分组传送设备组网与实训课件任务7-PTN关键技术之OAM单元内容nPTN OAM基本概念和相关术语基本概念和相关术语nPTN OAM的层次化管理的层次化管理nPTN OAM的实现机制的实现机制nOAM各项功能操作的目的及意义各项功能操作的目的及意义nPTN与与数据网络通信产品的区别与与数据网络通信产品的区别OAM基本概念和相关术语基本概念和相关术语nOAM：Operation,Administration and Maintenance，简称 操作管理维护n操作主要完成日常的网络状态分析、告警监视和性能控制活动，如故障检测、故障分类、故障定位、故障通告等。n管理是对日常网络和业务进行的分
2、析、预测、规划和配置工作，如性能监视、性能分析、性能管理控制等。n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，如保护机制、恢复机制等。PTN OAM 具备像具备像SDH一样的分层架构与端到端管理维护能力一样的分层架构与端到端管理维护能力n分层监控，实现快速故障检测和故障定位nPTN OAM 仿照SDH的设计达到电信级标准，OAM功能由硬件实现，可实现固定3.3ms OAM协议报文监控PEPPESectionTunnelATM PWE3 Ethernet PWE3 E1 PWE3Section OAM：PHY layer OAM:为环网保护提供有力保障，充分节省带宽Tunnel
3、 OAM：实现LSP层次的监控与保护，防止OAM业务条数增加而导致的性能下降PW OAM：监控各类业务连接与性能，为实现业务的端到端管理创造良好条件OAM基本概念和相关术语基本概念和相关术语PTN OAM对象术语n维护实体Maintenance Entity（ME）l一个需要管理的实体，表示两个MEP 之间的联系。在MPLS-TP 中，基本的ME 是MPLS-TP 路径。ME 之间可以嵌套，但不允许两个以上的ME 之间存在交叠n维护实体组ME Group（MEG）l是由多个ME构成的群体，所有ME必须存在于相同的管理域内，必须拥有相同的MEG等级，必须属于相同的MPLS-TP 连接；n维护实体
4、组端点MEG End Point（MEP）l用于标识一个MEG的开始和结束，它能够发起并终结故障管理OAM帧和性能监视OAM帧。MEP能够检测此连接的连通性；n维护实体组中间点MEG Intermediate Point（MIP）lMEG 的中间节点，它能够对OAM帧产生作用，但不发起OAM帧，能够对某些OAM 分组选择特定的动作，对途经的MPLS-TP帧可透明传输n维护实体组等级MEG Level（MEL）l多MEG嵌套时，用于MEG分组层数的识别。每个MEG的OAM帧均须被标识，通过在源方向增加MEL和在宿方向减少MEL的方式处理隧道中的OAM分组。OAM 网络层次化管理n通道（通道（Ch
5、annel）层）层-TMC：通道层表示业务的特性，比如连接的类型和拓扑类型（点到点、点到多点、多点到多点），业务的类型等，等效于PWE3（Pseudowire Emulation Edge-to-Edge）的伪线（或虚电路层）n通路（通路（Path）层）层-TMP：通道层表示端到端的逻辑连接的特性，等效于IETF MPLS 中的隧道层n段层（段层（Section）层）层-TMS：段层可选，表示物理连接，比如SDH（Synchronous digital hierarchy）、OTH（Optical Transport Hierarchy）、以太网或者波长通道PTNTunnel 1Tunnel
6、2PEPEPSectionSectionTunnel/PathPW/ChannelTunnel 1Tunnel 2CECEMPLS-TP OAM网络模型对于一个MPLS-TP网络，不同管理域的OAM帧会在该域边界MEP处发起，源和目的MEP之间的节点为MIP。所有MEP和MIP均由管理平面和/或控制平面配置，其中管理平面配置可由本地管理手册或网管系统（NMS）执行nOAM可以应用于三个层面的检测，分别是：lTMC层的OAM，检测PWE3伪线是否有故障；lTMP层的OAM检测，检测整个隧道；lTMS层的检测，保护的是隧道的段层。n对应到各层的OAM报文带有相应层次的标签。TMC TMP TMS检
7、测层TMC TMP TMS层数据包格式MPLS-TP OAM多MEG嵌套网络中现存在着网络中现存在着2个个MEG，一个为，一个为TMC MEG 10，另一个为，另一个为TMP MEG 20，它们是，它们是嵌套的，可认为嵌套的，可认为TMP MEG嵌套在嵌套在TMC MEG中中1)当TMC X点产生OAM帧时，其MEL=02）该OAM帧在进入TMP MEG 20时，MEL加1后为13）当该OAM帧离开TMP MEG 20时，MEL减1后为04）TMC Y点接收到该OAM帧，发现其MEL=0，于是进行处理PTN OAM实现机制 根据OAM层次架构以及不同OAM的管理域范围的不同,针对业务OAM报文
8、、网络内OAM报文、接入链路OAM报文均有不同的处理流程。（1)业务报文 UNI侧物理接口收到业务OAM报文,并提取OAM信息,送往OAM模块进行处理。（2）接入链路OAM报文 UNI侧物理接口收到接入链路OAM报文,从中提取OAM信息,并根据需要发往相应的接入链路保护处理模块,接入链路保护处理模块根据OAM信息触发接入链路保护倒换。（3）网络内OAM报文 NNI侧物理接口收到伪线、隧道和段层OAM报文,从中提取OAM报文信息,并根据需要发往相应的网络保护处理模块,网络保护处理模块根据伪线、隧道和段层OAM信息触发网络侧保护倒换。通用OAM帧结构nOAM 报文带有OAM专用的标签，用于标识 O
9、AM检测功能的协议包，以区分其他类型的包。每个MEP 或MIP 会识别和处理OAM 报文 n 各字段定义如下：lLabel、MEL、S、TTL字段组成的4个字节就是OAM专用标签，在各种 OAM 报文中都会带上该标签。lLabel：20 位标记值，值为14，RFC3032中定义了四个保留的标签值，其中标签值14被推荐用于OAM；lMEL：3 位比特值表示MEG层次，范围为0-7；lS：1位，值总是为1，表示由OAM模块来处理的报文；lTTL：8 位TTL 值，表示跳数（hop-count）。lFunction Type、Res、Version、Flags、TLV Offset字段组成的4个字节
10、是MPLS-TP OAM报文的头字段，在各种OAM 报文中都会带上头字段。lRes：3位保留字段，置为 000；lVersion、Flags、TLV Offset字段根据具体的OAM报文（比如CV,RDI,FDI等报文）来决定字段内容。nFunction Type：8 位OAM 功能类型；下表中列出了实现的和未实现的OAM功能 类型，在实际测试中查看报文中该字段就可以识别出具体的OAM报文：Type(Hex)NameType(Hex)Name01CV 2D1DM02FDI 2EDMR20LBR2FDMM21LBM30EXR23LCK31EXM25TST32VSR27APS33VSM28SCC3
11、5SSM29MCC37CSF2ALMR2BLMMOAM各项功能操作的目的及意义n告警管理功能告警管理功能lCC lAISlRDIlLBlLTlLcklTSTn性能管理功能性能管理功能lLM lDMn其他其他OAM功能功能lAPSlMCC lCSFlSCClSSMOAM功能n告警相关OAM功能lCC(Continuity and Connectivity Check)检测连接是否正常。lAIS(Alarm Indication Signal)维护信号，用于将服务层路径失效信号通知到客户层。lRDI(Remote Defect Indication)维护信号，用于近端检测到失效之后，向远端回馈一个
12、远端缺陷指示信号。lLB（Loopback）环回功能。MEP是环回请求分组的发起点。环回的执行点可以是MEP 或者MIP。lLT(Link Tracing)链路追踪。用于相邻关系检索和故障定位。lLck（Lock）维护信号，用于通知一个MEP，相应的服务层或子层MEP 出于管理上的需要，已经将正常业务中断。从而，使得该MEP 可以判断业务中断是预知的，还是由于故障引起的。lTST（Testing）测试功能。用于单向按需的中断业务或非中断业务诊断测试。OAM功能n性能相关OAM 功能lLM（Frame Loss Measurement）用于测量从一个MEP 到另一个MEP 的单向或双向帧丢失数l
13、DM（Packet Delay and Packet Delay Variation Measurements）用于测量从一个MEP 到另一个MEP的分组传送时延和时延变化；或者将分组从MEP A 传送到MEP B，然后，MEP B 再将该分组传回MEP A 的总分组传送时延和时延变化n其它OAM 功能lAPS(Automatic Protection Switching)由G.8131/G.8132 定义，发送APS帧，用于保护倒换lMCC(Management Communication Channel)发送MCC帧，用于传递管理数据lCSF（Client Signal Fail）用于从M
14、PLS-TP 路径的源端传递客户层的失效信号到MPLS-TP 路径的宿端lSCC（Signaling Communication Channel）：用于提供控制平面通道lSSM（Synchronization Status Message）：用于传递同步信息告警管理n告警管理能够实现告警检测、故障验证、故障定位和故障通告等功能，它的目的是配合网络管理系统提高网络的可靠性和可用性，是MPLS-TP OAM功能中最关键的部分。n主要告警管理方法：l连续性检查l告警指示l远程缺陷标识l链路追踪l环回l锁定l测试连续性检查（CC）n通过源和目的MEP间周期性地传送带有CC信息的CV帧来实现检测一条连接
15、是否仍处于正常连接状态。n用于检测一个MEG中的任意一对MEP间的连续性丢失（LOC）和两个MEG间的错误连接（如Mismerge），也可用于检测在一个MEG中出现与错误MEP相连的情况以及其它一些缺陷情况（如错误MEP、错误周期等），主要应用于故障管理、性能监视或保护倒换。nCC信息发送周期分为：故障管理1s（1帧/秒），性能监视100ms（10帧/秒），保护倒换3.33ms（300帧/秒）。缺陷管理CC功能n当MEP接收到一个CV/CC帧时，该MEP会检测帧中MEG ID是否与接收MEP中所配置的MEG ID一致，并检测MEP ID是否存在于对等MEP ID列表中。将此信息与目的MEP中的
16、配置信息相比较便可实现不同缺陷情况的检测。n检测流程（从上至下依次进行）：1.如果目的MEP在3.5个发送周期（即10ms）内没有收到CV/CC帧，则产生“连续性丢失”（LOC）。2.如果收到CV/CC帧，但帧中的MEL低于目的MEP的MEL，则产生“错误MEL”（Unexpected MEL）。3.如果收到CV/CC帧，且帧中的MEL与目的MEP的MEL相同，只是MEG ID不同，则产生“错误合并”（Mismerge）。4.如果收到CV/CC帧，且帧中的MEL、MEG ID与目的MEP的配置相同，只是MEP ID不同，则产生“错误MEP”（Unexpected MEP）。5.如果收到CV/C
17、C帧，且帧中的MEL、MEG ID、MEP ID与目的MEP的配置均相同，只是周期域值与CC信息发送周期不同，则产生“错误周期”（Unexpected Period）。nCC告警抑制关系：LOCmismergeUnexpected MEPUnexpected PeriodCC故障检测流程告警指示（AIS）n用于检测到服务层的缺陷情况后通知客户层该连接存在故障，同时抑制客户层发生的LOC告警。该功能在避免告警连锁事件和及时启动故障处理程序中至关重要。n当服务层缺陷情况发生后，MEP便按照客户层MEL发起FDI/AIS帧，并周期性地向客户层MEP传送直至缺陷情况被清除。n当所有缺陷情况被清除后，M
18、EP便没有必要继续发起AIS信息。判定方法为：如果接收MEP在3.5个连续AIS接收周期内没有收到FDI/AIS帧，MEP便清除告警，清除AIS缺陷情况。AIS实现过程缺陷管理 RDI功能n用于本端检测到告警后，向远端通告本端故障n与SDH的RDI类似n与AIS告警成对出现n只适用于双向连接nRDI指示包含在CV包中，只需在CC帧Flags字段中扩展一个RDI位标识即可RDI实现过程n单端故障管理：接收MEP检测到的RDI缺陷情况与该MEP中的其它缺陷情况关联而可能导致故障的发生，如果单个MEP没有收到RDI信息，则表明整个MEG的入口不存在缺陷。n远端性能监视：可作为性能监视程序的输入来反映
19、远端是否存在缺陷。n与BDI的区别：RDI和BDI有很多相似，其功能均可由BDI来实现。与BDI不同的是RDI不支持单向点到多点的MPLS-TP连接。单播LBn单播环回是一种按需OAM功能，用于检验一个MEP与一个MIP（或对等MEP）间的双向连通性，也可用于执行一对对等MEPs间的双向中断业务或非中断业务诊断测试，如检验带宽吞吐量、检测比特误差等。n单播LB消息分为单播LB请求和单播LB应答两种，分别在LBM帧和LBR帧中携带。可实现双向连通性和测试诊断功能。两种功能不能同时执行，在开始执行新应用的按需命令之前，需要结束与前一应用相关的所有命令。n启动LB功能时，需要在本MEP节点上进行设置
20、，环回状态设置为启动，环回类型选择连接测试或者诊断测试；对端节点选择MEP或者MIP节点；其他LB参数可以选择默认。单播LB实现过程 与与CC区别区别：LB和和CC均能实现连通性验证功能，均能实现连通性验证功能，LB适合检测双向的连适合检测双向的连 续性失败，而续性失败，而CC适合检测单向的连续性失败。在应用过程中，两种方法结适合检测单向的连续性失败。在应用过程中，两种方法结 合使用时可以作为故障确认的手段合使用时可以作为故障确认的手段 注意：注意：两种功能不能同时执行，在开始执行新应用的按需命令之前，需要结两种功能不能同时执行，在开始执行新应用的按需命令之前，需要结 束与前一应用相关的所有命
21、令束与前一应用相关的所有命令 单播LB 功能实现n功能实现的重要环节：对LBR帧的有效性判断,具体为：l 当用于连通性验证时，源MEP主要判断“LB Target MIP/MEP MAC Address”和“Transaction ID”是否正确，并确定该帧是否在LBM帧发送后的5秒钟内收到的，是则有效，否则丢弃 l当用于诊断测试时，源MEP主要判断“Target MIP/MEP MAC Address”是否与自身MAC地址相同和“Sequence Number”是否有效（通过测试信号接收器判断），是则有效，否则丢弃l另外：如果MIP收到LBR帧，其有效性判断可通过比较“Target MIP/
22、MEP MAC Address”是否与其MAC地址相同来实现，无效时将被丢弃 多播LBn多播LB用于检验一个MEP与多个对等MEPs之间的双向连通性。相对单播LB，多播LB较复杂。n实现过程与单播LB不同的是，需要向源MEP返回所检测到的所有与其具有双向连通性的对等MEP列表n多播LB消息分为多播LB请求和多播LB应答两种，分别在LBBM帧和LBBR帧中携带链路追踪（LT）n用于相邻关系检索和故障定位。n通过在源和目的MEP间周期性地发送LTM（LT请求）帧和接受LTR（LT应答）帧来执行。n主要用于以下两个方面：l相邻关系检索：LT功能可以用于识别一个MEP和一个远端MEP或MIP之间的相邻
23、关系检索。其运行的结果就是对从源MEP到目的MEP或MIP之间的所有MIP进行排序，每一个MIP和/或MEP由其MAC地址来标识。l故障定位：LT功能可以用于故障定位。当故障（例如链路和/或设备故障）或者转发平面环路发生时，MIP和/或MEP的顺序关系可能与预期的有所不同。这种顺序关系的不同能够提供故障定位信息。锁定（LCK）n用于MEP向它邻近的客户层MEP通告它有计划的管理或者诊断行为。n该功能使得客户层MEP能够区分缺陷情况和服务（子）层MEP在进行有计划地管理/诊断行为时可能导致的数据流量中断。其中引起中断的缺陷情况需要报告，而引起数据流量中断的有计划的行为则不需要报告。LCK 实现过
24、程nLCK功能实现过程：当一个MEP被锁定源端功能时，MEP向对端MEP发送按LCK报文。如果是锁定宿功能，MEP向其客户层的所有MEP发送LCK报文。LCK报文的发送周期为1秒。在锁定期间，所有去锁定方向的数据报文将停止转发。测试（TST）n用于单向按需的中断业务或非中断业务诊断测试，其中包括对带宽吞吐量、帧丢失、比特错误等的检验。n这些功能通过在MEP插入具有特定吞吐量、帧尺寸和发送模式的带有测试信号信息的TST帧来实现。TST实现过程n当TST执行中断业务MPLS-TP测试功能时，客户数据流量在被诊断实体中被中断。为实现中断业务测试而配置的MEP便向邻近的客户（子）层发送LCK帧。n当T
25、ST执行非中断业务MPLS-TP测试功能时，数据流量不会被中断，MEP发送带有MPLS-TP测试信号信息的帧。从而业务带宽受限的部分能够得到充分利用。在执行此功能时，需要提前确定TST帧的传送速率。性能管理n性能管理的作用是维护网络服务质量和网络运营效率。为此性能管理要提供性能监视功能、性能分析功能以及性能管理控制功能，同时还要提供数据库的维护以及发现性能严重下降时启动网络故障管理系统的功能nMPLS-TP层网络中性能管理功能主要通过收集业务服务质量数据（即QoS参数）并对其进行测量来实现，具体通过为MPLS-TP连接提供按需检测数据包/分组丢失方法来完成 n主要性能参数有：l帧丢失率（FLR
26、）：帧丢失率用于描述点到点MPLS-TP连接中，在时间间隔T内，丢失的业务帧数和发送的总业务帧数的比率。l帧时延（FD）：帧时延可以用于帧的环回时延表示。环回时延指从源节点发送帧第一个比特的时间到同一个源节点收到帧的最后一个比特的时间间隔，其中的环回动作由帧的目的节点完成l帧时延抖动（FDV）：帧时延抖动用于测量点到点MPLS-TP连接中，属于同一个服务等级的两个业务帧之间的时延抖动帧丢失测量（LM）nLM功能主要是进行丢包性能统计，包括近端丢包率、近端丢包个数、远端丢包率、远端丢包个数等性能数据。n用于统计点到点MPLS-TP连接入口和出口发送和接收业务帧的数量差，主要通过在一对MEP间发送
27、和接收LM帧并结合两个本地计算器TxFCI和RxFCI的维护来实现。其中TxFCI用于统计MEP向其对等MEP发送的数据帧数，RxFCI用于统计MEP从其对等MEP接收的数据帧数。默认发送周期为100ms。l近端帧丢失：MPLS-TP连接入口的数据帧丢失，它会导致近端严重误差秒（Near-End SES,near-end severely errored seconds）l远端帧丢失：MPLS-TP连接出口的数据帧丢失，会导致远端严重误差秒（Far-End SES）。n帧丢失测量功能分为双端LM和单端LM。nLM分为预激活LM和按需LM，如果启动了CV报文发送，则预激活LM功能默认自动启动。帧
28、时延测量（DM）n帧时延测量功能是一种按需OAM功能，可用于测量帧时延和帧时延抖动，在诊断时间间隔内由源MEP和目的MEP间周期性地传送DM帧来执行，具体通过在请求和应答帧中设置时间戳并计算差值来实现。nMPLS-TP帧时延测量包括单向DM和双向DM。单向携带DM信息的帧，将其定义为1DM帧，双向携带请求DM信息的帧被定义为DMM帧，携带应答DM信息的帧被定义为DMR帧。n对于MPLS-TP网络，单向帧时延测量对发送MEP和接收MEP间的时钟同步要求十分严格，如果时钟不同步，只能执行单向帧时延抖动测量。相比之下，双向帧时延则比较容易精确测量，而且对时钟同步不作要求。DM实现过程n为提供更加精确
29、的双向帧时延测量，接收MEP在DMR帧中可额外配置RxTimeStamp_f信息（DMM帧被接收时刻的时间戳）和TxTimeStamp_f信息（DMR帧发送时刻的时间戳），则双向帧时延可精确表示为：nFrame Delay=(RxTime_bTxTimeStamp_f)(TxTimeStamp_bRxTimeStamp_f)PTN与与数据网络通信产品的区别以太网承载IP化业务的缺陷：缺乏快速可靠的网络保护和OAM故障检测机制。无实现时钟、时间同步传送的有效机制。难以提供多业务的接口，尤其是TDM接口。QoS能力差，不适合语音等，视频等高质量业务的承载；网络保护能力差，网络恢复时间在秒级，不支持
30、50ms保护，不适合规模应用与组网。IP/MPLS承载IP化业务的缺陷IP/MPLS在电信级保护、OAM、网络扩展性、成本等方面存在较明显的缺陷，无法应用在网络的接入和汇聚层。缺乏电信级OAM功能：IP/MPLS的OAM功能比较简单，只定义了一些简单的故障管理功能，如MPLS Ping/Traceroute/CC/FFD/FDI/BDI，不能满足电信级的要求 缺乏电信级保护：虽然IP/MPLS只从信令协议的角度定义了TE FRR的恢复方式，但是为了维持路由协议的正确运行，需要在网络和设备内部运行大量的三层协议，导致带宽利用率降低，设备复杂性提高。缺乏良好的网络可扩展性：IP/MPLS复杂的信令
31、协议限制了网络可扩展性，不太适应大规模的网络。PTN相对于传统交换机的差异化Ethernet SwitchPTN网络网络TCO星型网络接入，技术简单，星型网络接入，技术简单，保护方案缺乏，不满足高保护方案缺乏，不满足高品质业务需求，网络品质业务需求，网络TCO低低基于基于SDH设计思想，组网灵活，适应网设计思想，组网灵活，适应网络演进需求，充分保护原有投资，网络络演进需求，充分保护原有投资，网络TCO低。低。面向连接特面向连接特性性无连接的特性无连接的特性SDH面向连接的特性面向连接的特性OAM和保和保护能力护能力尽力而为的数据通信方式，尽力而为的数据通信方式，O A M 非 常 欠 缺；依
32、靠非 常 欠 缺；依 靠STP/RSTP,保护功能不能保护功能不能满足电信级需求满足电信级需求层次化层次化OAM,提供在线和丢包性能在线提供在线和丢包性能在线检查；保护功能强大，支持线性检查；保护功能强大，支持线性/环网环网/mesh保护，满足电信级保护要求。保护，满足电信级保护要求。多业务承载多业务承载能力能力无法兼容原有传统业务；无法兼容原有传统业务；无法满足业务差异化无法满足业务差异化QoS的需求。的需求。通过通过PWE3机制支持现有分组业务和未机制支持现有分组业务和未来的分组业务，兼容传统的来的分组业务，兼容传统的TDM、ATM、FR等业务；智能化感知业务，等业务；智能化感知业务，提供
33、差异化提供差异化QoS的服务的服务E2E管理能管理能力力不能很好的提供不能很好的提供E2E管理管理基于面向连接特性提供基于面向连接特性提供E2E的业务的业务/通道通道监控管理监控管理同步定时能同步定时能力力不支持时间同步，不能在不支持时间同步，不能在分组网络上为各种移动通分组网络上为各种移动通信制式提供可靠的频率和信制式提供可靠的频率和时间同步时间同步支持时钟支持时钟/时间同步，可以在分组网络上时间同步，可以在分组网络上为各种移动通信制式提供可靠的频率和为各种移动通信制式提供可靠的频率和时间同步时间同步PTN和IP/MPLS两种技术的区别IP/MPLSPTN网络TCO基于IP/MPLS技术架构
34、，协议处理复杂，设备功耗大，架构昂贵，网络TCO很高即可全网部署，又可作为网关接入分组网络，组网灵活，适应网络演进需求，充分保护原有投资，网络TCO低。面向连接特性基于IP/MPLS技术架构，继承了过多IP无连接的特性SDH面向连接的特性OAM和保护能力主要基于MPLS OAM,，管理运行维护功能与传输网的要求有一定差距，保护能力很难达到电信级要求层次化OAM,提供在线和丢包性能在线检查；保护功能强大，支持线性/环网/mesh保护，满足电信级保护要求。多业务承载能力通过PWE3机制支持现有分组业务，兼容传统的TDM、ATM、FR等业务通过PWE3机制支持现有分组业务和未来的分组业务，兼容传统的TDM、ATM、FR等业务E2E管理能力不能很好的提供E2E管理基于面向连接特性提供E2E的业务/通道监控管理同步定时能力不支持时间同步，不能在分组网络上为各种移动通信制式提供可靠的频率和时间同步支持时钟/时间同步，可以在分组网络上为各种移动通信制式提供可靠的频率和时间同步
