MPLS-TP的故障檢測(cè)及恢復(fù)技術(shù)

傅昕

【摘要】 在信息技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，MPLS在當(dāng)前的骨干網(wǎng)中，扮演著越來(lái)越重要的角色，MPLS-TP也隨之興起，在很大程度上提升了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全，有著非常大的發(fā)展空間。本文便以MPLS-TP的概述為研究技術(shù)，從其規(guī)劃分析入手，研究MPLS-TP的故障檢測(cè)與恢復(fù)技術(shù)，以促進(jìn)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 MPLS-TP 故障檢測(cè) 恢復(fù)

前言：MPLS，是當(dāng)前非常先進(jìn)的一種分類轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，運(yùn)用標(biāo)簽分配協(xié)議，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的有效發(fā)布與綁定，構(gòu)建起相應(yīng)的標(biāo)簽交換隧道，從而構(gòu)建起完善的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在該網(wǎng)絡(luò)中，所有的IP分組都會(huì)被封裝，并以標(biāo)簽為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中的快速轉(zhuǎn)發(fā)，避免了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)需要查找路由的繁瑣步驟。該技術(shù)融合了ATM和IP等相關(guān)技術(shù)的多種優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)用中，有著更加強(qiáng)大的適應(yīng)性。

一、MPLS-TP的概述

MPLS-TP是在MPLS基礎(chǔ)上，衍生出來(lái)的一種分組交換技術(shù)，主要面向連接。MPLS-TP通過(guò)MPLS中現(xiàn)有的標(biāo)簽交換路徑，進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，在很大程度上避免了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中過(guò)于繁瑣的信令與功能。另外，該技術(shù)還能夠承載很多業(yè)務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)中，可以與控制面相互分離，并可以在多種技術(shù)層面中實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)行。與此同時(shí)，MPLS-TP還能夠支持QoS與OAM，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，其傳送能力更加強(qiáng)大。

具體來(lái)講，MPLS-TP的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾方面：第一，在技術(shù)中融入了OAM機(jī)制，使整個(gè)技術(shù)的傳送概念得到有效擴(kuò)充，且相對(duì)于以太網(wǎng)OAM更加符合電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；第二，該技術(shù)突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的單層協(xié)議，可以將兩層或三層協(xié)議融合起來(lái)，從而達(dá)到分組交換的目的，在多層協(xié)議中都可以實(shí)現(xiàn)通用；第三，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，需要單獨(dú)對(duì)三層IP進(jìn)行處理，而MPLS-TP則有效避免了這種情況的發(fā)生，在很大程度上提升了處理效率；第四，MPLS-TP技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中，有著非常強(qiáng)大的擴(kuò)展性與生存性，使用優(yōu)勢(shì)更加明顯；第五，MPLS-TP技術(shù)有著很強(qiáng)的兼容性，因此可以實(shí)現(xiàn)分組交換以及分布控制[1]。

二、MPLS-TP的故障檢測(cè)

MPLS-TP擁有很強(qiáng)的OAM能力，可以在不同的傳輸層面建立起不同級(jí)別的OAM，主要包括了連通性檢測(cè)、告警指示、遠(yuǎn)端缺陷指示、環(huán)回測(cè)試、管理閉鎖、測(cè)試信號(hào)、丟包率測(cè)量、包時(shí)延和抖動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)保護(hù)倒換等等，較之以太網(wǎng)OAM來(lái)得更為豐富。

每個(gè)站點(diǎn)都會(huì)被配置一個(gè)管理實(shí)體組ID（MEGID）和管理實(shí)體節(jié)點(diǎn)ID（MEPID）（MEPID），用于區(qū)分不同的管理組合組內(nèi)的不同節(jié)點(diǎn)。建立起鏈路以后，MPLS-TP通過(guò)GAL和ACH的組合來(lái)區(qū)分的OAM報(bào)文和普通業(yè)務(wù)報(bào)文。

2.1 MPLS-TP 連通性檢查和連續(xù)性檢查

節(jié)點(diǎn)會(huì)向?qū)Χ斯?jié)點(diǎn)以指定周期，發(fā)送連續(xù)性檢查消息（CCM）。對(duì)端節(jié)點(diǎn)收到CCM之后，將對(duì)它進(jìn)行檢查，以確保它的MEG ID與接收MEP中配置的MEG ID相匹配，并且該CCM報(bào)文中的MEP ID是配置的對(duì)等MEP ID清單之中的一個(gè)。當(dāng)其中的某些值不匹配時(shí)，相應(yīng)的不匹配的故障就會(huì)被上報(bào)，從而網(wǎng)管就會(huì)介入進(jìn)行處理。

于此同時(shí)，對(duì)端節(jié)點(diǎn)還關(guān)注接收到CCM報(bào)文的間隔，當(dāng)3.5倍的配置周期內(nèi)，沒有收到CCM報(bào)文，那么即認(rèn)定該鏈路連接失效，進(jìn)而上報(bào)故障。

針對(duì)不同的應(yīng)用，CCM可以設(shè)置為不同的周期，如果僅用于差錯(cuò)管理，那么可以設(shè)置為1秒/幀的發(fā)送速率，以降低額外帶寬開銷的。若為了配合鏈路的快速自恢復(fù)，那么可以設(shè)置為3.3毫秒/幀傳輸速率。

2.2鏈路性能診斷

為了保證鏈路可靠性，MPLS-TP的OAM提供了一些手段，用于性能監(jiān)測(cè)的OAM功能可以測(cè)量不同的性能參數(shù)。性能參數(shù)是針對(duì)點(diǎn)到點(diǎn)的連接來(lái)定義的。

具體的方式有

1.幀時(shí)延測(cè)量

MPLS-TP定義了一種時(shí)延測(cè)量報(bào)文（DM幀），用于測(cè)量時(shí)延和時(shí)延變化。

時(shí)延和時(shí)延變化的測(cè)量是通過(guò)向?qū)Φ裙?jié)點(diǎn)周期地發(fā)送帶有時(shí)間信息的DM幀，并從對(duì)端節(jié)點(diǎn)接收帶有時(shí)間信息的DM幀來(lái)完成的。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在收到這樣的幀都必須給對(duì)端響應(yīng)，從而，在任何一端，可以通過(guò)這雙向交互的時(shí)間信息中計(jì)算時(shí)延，并且通過(guò)長(zhǎng)期的檢測(cè)，得到時(shí)延變化值。

2.幀丟失測(cè)量

MPLS-TP定義了LM幀，用于測(cè)量幀丟失率， LM用于收集計(jì)數(shù)器的數(shù)值，應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)入口和出口處的業(yè)務(wù)幀，在此計(jì)數(shù)器在一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間保持著發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)幀的計(jì)數(shù)。通過(guò)向?qū)Χ斯?jié)點(diǎn)發(fā)送帶有LM信息的幀，并從對(duì)端接收帶有LM信息的幀。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行幀丟失的測(cè)量，用于確定不可用時(shí)間。便于每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行近端和遠(yuǎn)端幀丟失的測(cè)量。由于LM需要對(duì)端節(jié)點(diǎn)的反饋信息，所以兩個(gè)方向中只要有任何一個(gè)宣告為不可用，雙向服務(wù)就定義為不可用。

2.3網(wǎng)絡(luò)診斷

為了給網(wǎng)絡(luò)管理者提供更多的定位故障的手段，有效的進(jìn)行差錯(cuò)管理，在MPLS-TP提供了很多種工具進(jìn)行故障診斷，典型的有：

1.環(huán)回功能

該工具可以驗(yàn)證一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其相連的路徑中的所有節(jié)點(diǎn)，包括中間節(jié)點(diǎn)或者終點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)間的雙向連通性。在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障需要定位時(shí)，可以通過(guò)環(huán)回報(bào)文，指定中間某個(gè)節(jié)點(diǎn)，要求該節(jié)點(diǎn)收到該報(bào)文在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行反饋。并且可以通過(guò)該種工具，可以選擇中斷業(yè)務(wù)，進(jìn)行帶寬的測(cè)試，計(jì)算鏈路能夠承載的帶寬信息。

2.鏈路追蹤

用于鄰近關(guān)系的恢復(fù) ——可以用于恢復(fù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與周圍鄰近節(jié)點(diǎn)的關(guān)系。另一個(gè)用法是用于獲取周圍鄰近節(jié)點(diǎn)的信息。執(zhí)行該功能時(shí)，節(jié)點(diǎn)向所有的節(jié)點(diǎn)發(fā)出信息報(bào)文，所有收到的該信息的節(jié)點(diǎn)又向其下一跳繼續(xù)發(fā)送，并且將自身的信息返回源節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)管理者可以很容易的從接收到的信息中判斷出，周圍與相連的節(jié)點(diǎn)是否包含了非預(yù)期的MEGID和MEPID等信息。

三、MPLS-TP的故障恢復(fù)

MPLS-TP網(wǎng)絡(luò)中，LSP鏈路通常采用自動(dòng)保護(hù)倒換協(xié)議（APS）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的自恢復(fù)。網(wǎng)管可以事先配置工作鏈路和保護(hù)鏈路，并且在本端節(jié)點(diǎn)，需要維護(hù)一個(gè)選擇器，以指示數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過(guò)工作鏈路或是保護(hù)鏈路傳輸。由于MPLS-TP通過(guò)標(biāo)簽進(jìn)行路由，所以在在本端節(jié)點(diǎn)上，可以通過(guò)添加不同的標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)工作和保護(hù)路徑的切換。

3.1鏈路狀態(tài)維護(hù)

本端節(jié)點(diǎn)需要時(shí)刻檢測(cè)工作或者保護(hù)鏈路的狀態(tài)：

1.鏈路失效

這種狀態(tài)意味著鏈路已經(jīng)完全失效，需要倒換可以工作的鏈路中去，該信息由前面所述的連續(xù)性檢查功能的CCM提供。當(dāng)發(fā)現(xiàn)配置的3.5倍周期內(nèi)沒有收到報(bào)文時(shí)，或者是出現(xiàn)了異?；烊氲腗EGID或者M(jìn)EPID，即上報(bào)鏈路失效。

2.鏈路劣化

這個(gè)指標(biāo)通過(guò)前面所述的幀丟失率或是幀延時(shí)變化，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理者自身情況定制，在符合一定條件的情況下，可以上報(bào)鏈路劣化。

本地節(jié)點(diǎn)檢測(cè)出本端鏈路變化時(shí)，會(huì)將該變化通過(guò)APS報(bào)文告知對(duì)端節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，本地節(jié)點(diǎn)也會(huì)接收對(duì)端的信息，并且維持一個(gè)選擇器。

3.2 APS狀態(tài)交互與計(jì)算

APS所需要的信息和狀態(tài)通過(guò)LSP的保護(hù)鏈路進(jìn)行交互，其中包含了鏈路狀態(tài)信息以及本端維護(hù)的業(yè)務(wù)保護(hù)/工作選擇器信息。在任意一個(gè)使能了保護(hù)的節(jié)點(diǎn)，都需要通過(guò)本地的鏈路狀態(tài)與對(duì)端的狀態(tài)，計(jì)算當(dāng)前的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)該經(jīng)由保護(hù)鏈路或者工作鏈路進(jìn)行傳輸。值得注意的是，整個(gè)交互的過(guò)程當(dāng)中，都需要保證兩端的選擇器都保持一致，才能保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能正常的傳輸。

為了不增加數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬開銷，APS信息在平時(shí)的傳輸速率僅為5秒/幀，當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)觸發(fā)本端節(jié)點(diǎn)快速的向?qū)Χ艘?.3毫秒/幀的速率傳輸。而從前文所描述的，當(dāng)本端站點(diǎn)以3.3毫秒/幀發(fā)送CCM報(bào)文時(shí)，可以在12毫秒以內(nèi)發(fā)現(xiàn)鏈路失效，所以，整個(gè)保護(hù)切換的過(guò)程，最慢也僅需要15毫秒。完全滿足電信級(jí)的50毫秒內(nèi)業(yè)務(wù)恢復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)論

綜上所述，MPLS-TP是當(dāng)前非常先進(jìn)的技術(shù)，在科學(xué)技術(shù)與市場(chǎng)需求不斷發(fā)展的條件下，傳統(tǒng)故障恢復(fù)技術(shù)越來(lái)越無(wú)法滿足發(fā)展的實(shí)際需求，而運(yùn)用MPLS-TP技術(shù)，不僅能夠在很大程度上提升保護(hù)切換的速度，還能夠確保在故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，具有非常強(qiáng)大的可靠性與實(shí)用性，能夠滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)是實(shí)際業(yè)務(wù)需求，未來(lái)的發(fā)展前景非常大。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] ITU-T G.8113.1/Y.1372.1 SERIES G： TRANSMISSION SYSTEMS AND MEDIA， DIGITAL SYSTEMS AND NETWORKS Packet over Transport aspects – MPLS over Transport aspects