PTN分组传送设备组网与实训 第2版 课件 任务7-PTN关键技术之OAM

单元7

PTN关键技术之OAM

OAM基本概念MPLS-TPOAMEthernetOAM单元内容壹OAM：Operation,AdministrationandMaintenance，简称操作管理维护肆维护——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。叁管理——是对日常网络和业务进行的分析、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。贰操作——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。OAM定义02对维护实体的OAM对域的OAM对生存性的OAMOAM按对象分为：故障管理：如故障检测、故障分类、故障定位、故障通告等。性能管理：如性能监视、性能分析、性能管理控制等。保护恢复：如保护机制、恢复机制等。OAM按功能分为：01OAM分类MPLS-TPOAM---提供端到端精细管理和运维PTNOAM具备像SDH一样的分层架构与端到端管理维护能力分层监控，实现快速故障检测和故障定位PTNOAM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3.3msOAM协议报文监控PEPPESectionTunnelATMPWE3EthernetPWE3E1PWE3SectionOAM：PHYlayerOAM:为环网保护提供有力保障，充分节省带宽TunnelOAM：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PWOAM：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MPLS-TPOAM网络分层结构通道（Channel）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（PseudowireEmulationEdge-to-Edge）的伪线（或虚电路层）通路（Path）层-TMP：通道层表示端到端的逻辑连接的特性，等效于IETFMPLS中的隧道层段层（Section）层-TMS：段层可选，表示物理连接，比如SDH（Synchronousdigitalhierarchy）、OTH（OpticalTransportHierarchy）、以太网或者波长通道PTNTunnel1Tunnel2PEPEPSectionSectionTunnel/PathPW/ChannelTunnel1Tunnel2CECEMPLS-TPOAM对象术语维护实体－MaintenanceEntity（ME）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之间存在交叠维护实体组－MEGroup（MEG）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；维护实体组端点－MEGEndPoint（MEP）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；维护实体组中间点－MEGIntermediatePoint（MIP）MEG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帧可透明传输维护实体组等级－MEGLevel（MEL）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。MPLS-TPOAM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TMS层的检测，保护的是隧道的段层。04对应到各层的OAM报文带有相应层次的标签。05TMP层的OAM检测，检测整个隧道；03TMC层的OAM，检测PWE3伪线是否有故障；02OAM可以应用于三个层面的检测，分别是：01TMCTMPTMS检测层TMCTMPTMS层数据包格式MPLS-TPOAM多MEG嵌套网络中现存在着2个MEG，一个为TMCMEG10，另一个为TMPMEG20，它们是嵌套的，可认为TMPMEG嵌套在TMCMEG中当TMCX点产生OAM帧时，其MEL=0该OAM帧在进入TMPMEG20时，MEL加1后为1当该OAM帧离开TMPMEG20时，MEL减1后为0TMCY点接收到该OAM帧，发现其MEL=0，于是进行处理通用OAM帧结构OAM报文带有OAM专用的标签，用于标识OAM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报文通用OAMPDU格式各字段定义如下：Label、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。Label：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；MEL：3位比特值表示MEG层次，范围为0-7；S：1位，值总是为1，表示由OAM模块来处理的报文；TTL：8位TTL值，表示跳数（hop-count）。FunctionType、Res、Version、Flags、TLVOffset字段组成的4个字节是MPLS-TPOAM报文的头字段，在各种OAM报文中都会带上头字段。Res：3位保留字段，置为000；Version、Flags、TLVOffset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。通用OAMPDU格式FunctionType：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)Name01CV2D1DM02FDI2EDMR20LBR2FDMM21LBM30EXR23LCK31EXM25TST32VSR27APS33VSM28SCC35SSM29MCC37CSF2ALMR2BLMMMPLS-TPOAM功能logo其他OAM功能APSMCCCSFSCCSSM性能管理功能LMDM告警管理功能CCAISRDILBLTLckTSTMPLS-TPOAM功能告警相关OAM功能CC(ContinuityandConnectivityCheck)检测连接是否正常。AIS(AlarmIndicationSignal)维护信号，用于将服务层路径失效信号通知到客户层。RDI(RemoteDefectIndication)维护信号，用于近端检测到失效之后，向远端回馈一个远端缺陷指示信号。LB（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。LT(LinkTracing)链路追踪。用于相邻关系检索和故障定位。Lck（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。TST（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。MPLS-TPOAM功能性能相关OAM功能LM（FrameLossMeasurement）用于测量从一个MEP到另一个MEP的单向或双向帧丢失数DM（PacketDelayandPacketDelayVariationMeasurements）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MEPA传送到MEPB，然后，MEPB再将该分组传回MEPA的总分组传送时延和时延变化其它OAM功能APS(AutomaticProtectionSwitching)由G.8131/G.8132定义，发送APS帧，用于保护倒换MCC(ManagementCommunicationChannel)发送MCC帧，用于传递管理数据CSF（ClientSignalFail）用于从MPLS-TP路径的源端传递客户层的失效信号到MPLS-TP路径的宿端SCC（SignalingCommunicationChannel）：用于提供控制平面通道SSM（SynchronizationStatusMessage）：用于传递同步信息告警管理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-TPOAM功能中最关键的部分。主要告警管理方法：连续性检查告警指示远程缺陷标识链路追踪环回锁定测试通过源和目的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是否仍处于正常连接状态。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。CC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）。010302连续性检查（CC）缺陷管理CC功能当MEP接收到一个CV/CC帧时，该MEP会检测帧中MEGID是否与接收MEP中所配置的MEGID一致，并检测MEPID是否存在于对等MEPID列表中。将此信息与目的MEP中的配置信息相比较便可实现不同缺陷情况的检测。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”（UnexpectedMEL）。

3.如果收到CV/CC帧，且帧中的MEL与目的MEP的MEL相同，只是MEGID不同，则产生“错误合并”（Mismerge）。

4.如果收到CV/CC帧，且帧中的MEL、MEGID与目的MEP的配置相同，只是MEPID不同，则产生“错误MEP”（UnexpectedMEP）。

5.如果收到CV/CC帧，且帧中的MEL、MEGID、MEPID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”（UnexpectedPeriod）。CC告警抑制关系：LOC>mismerge>UnexpectedMEP>UnexpectedPeriodCC故障检测流程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。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。当所有缺陷情况被清除后，MEP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。123告警指示（AIS）AIS实现过程01用于本端检测到告警后，向远端通告本端故障与SDH的RDI类似02与AIS告警成对出现0304只适用于双向连接RDI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05缺陷管理RDI功能单端故障管理：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。01远端性能监视：可作为性能监视程序的输入来反映远端是否存在缺陷。02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。03RDI实现过程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。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。启动LB功能时，需要在本MEP节点上进行设置，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。123单播LB单播LB实现过程合使用时可以作为故障确认的手段与CC区别：LB和CC均能实现连通性验证功能，LB适合检测双向的连续性失败，而CC适合检测单向的连续性失败。在应用过程中，两种方法结单播LB功能实现功能实现的重要环节：对LBR帧的有效性判断,具体为：当用于连通性验证时，源MEP主要判断“LBTargetMIP/MEPMACAddress”和“TransactionID”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，否则丢弃当用于诊断测试时，源MEP主要判断“TargetMIP/MEPMACAddress”是否与自身MAC地址相同和“SequenceNumber”是否有效（通过测试信号接收器判断），是则有效，否则丢弃另外：如果MIP收到LBR帧，其有效性判断可通过比较“TargetMIP/MEPMACAddress”是否与其MAC地址相同来实现，无效时将被丢弃注意：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，需要结束与前一应用相关的所有命令多播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。01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02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03多播LB用于相邻关系检索和故障定位。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。主要用于以下两个方面：12345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。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。链路追踪（LT）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。01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。02锁定（LCK）LCK实现过程LCK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。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。01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。02测试（TST）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。01当TST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。02TST实现过程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MPLS-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主要性能参数有：帧丢失率（FLR）：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。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123456性能管理LM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。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-EndSES,near-endseverelyerroredseconds）帧丢失测量功能分为双端LM和单端LM。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。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-EndSES）。LM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。帧丢失测量（LM）1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。2MPLS-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。3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。帧时延测量（DM）为提供更加精确的双向帧时延测量，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：FrameDelay=(RxTime_b–TxTimeStamp_f)–(TxTimeStamp_b–RxTimeStamp_f)DM实现过程01OAM基本概念02MPLS-TPOAM03EthernetOAM（补充或提高部分）内容大纲EthernetOAM的网络地位MPLS-TP远端环回故障通告OAM能力发现链路监控EthernetOAM针对的是两台直连设备之间的链路进行管理的，其主要功能有：EthernetOAM的基本功能OAM能力发现OAM能力的发现功能是OAM机制的基础，要求实现EthernetOAM的设备有检测远端的DTE设备的OAM能力进行发现的机制。在进行OAM的正常操作之前，OAM发现过程是必须先进行的，对OAM的两端的OAM功能模式（主动或被动）、OAM能力，如最大允许的OAMPDU尺寸，支持哪些OAM功能，如在给定链路上OAM远端环回等进行协助。只有得到一致的OAM对端才能进入到正常的EthernetOAM交互阶段，才能正常进行OAM功能。OAM的两种模式：主动模式(active)：能够主动发起链路发现和远端环回功能；被动模式(passive)：与主动模式的区别在于，被动模式下不能发起链路发现和远端环回，其余处理与主动模式一致。在实际配置中必须有一端是主动模式，两端均是被动模式时能力发现是不能成功的。此功能通过EthernetOAM设备定期的发送OAMPDU，在此PDU中包括本地设备的TLV信息和本地接收的远端设备的TLV信息，通过此数据报文的交互，设备可以发现远端或者本端的链路状态的异常，这些报文的内容是根据当前链路的状态进行填写的。1从设备上看到的通告的形式就是故障告警，如端口shutdown时，会出现发现失败的告警提示。2故障通告远端环回示意图04数据流05远端环回是网络管理者为一定的目的对点对点对端的设备进行的环回设置，在远端设备在环回状态下，不正常转发数据报文，对接收到的所有非OAM报文会全部返回给发送端口，这功能可以在进行故障定位和对链路进行丟包等链路性能进行检测时使用的。01除OAM报文外的其他所有报文03环回发起方02远端环回010203040506链路监控功能通过发送事件通知消息，通知对端各种情况下发现的故障；它有2个参数，一个是窗口大小，一个是门限值。标准的故障通告事件有：错误符号周期事件：对特定报文窗口中的错误符号进行计数，并依据预先设置的错误符号帧个数门限值决定是否产生事件通告错误帧事件：对特定时期内产生的错误帧进行计数，并依据预先设置的错误帧个数门限值决定是否产生事件通告错误帧周期事件：对特定报文窗口中的错误帧进行计数，并依据预先设置的错误帧个数门限值决定是否产生事件通告错误帧秒累积事件：对特定时期内产生的错误帧进行计数，并依据预先设置的错误帧时间门限值决定是否产生事件通告链路监控EthernetOAM是分级实现的，主要可以分为两个级别：01以太网链路层OAMEFM：EthernetintheFirstMile02以太网业务层OAMCFM：ConnectivityFaultManagement03EthernetOAM分类以太网链路层EFM链路层以太网OAM技术EFM：遵循IEEE802.3ah协议，解决的是用户最后一公里的问题；多应用于网络的UPE设备—CE设备之间的以太网物理链