OAM技术和测试.ppt

PTN OAM技术和测试,H-Optel Verify Department 2010.8,Operations,Administration,Maintenance,PTN OAM特性概述,MSS20&30支持下列OAM特性： 链路层：ETH Link layer OAM，简称EFM（Ethernet in the First Mile） 业务层：ETH Service OAM，简称CFM （Connectirity Fault Management） 承载层：MPLS-TP OAM，包括PW层OAM、LSP层OAM、Section层OAM 各种OAM的应用场景图示如下:,目录,技术标准 EFM CFM MPLS-TP OAM,OAM技术标准,以太网链路OAM IEEE 802.3ah Clause 57 以太网业务OAM IEEE 802.1ag CFM ITU-T Y.1731 传输层 MPLS-TP OAM ITU-T G.8114,目录,技术标准 EFM CFM MPLS-TP OAM,EFM背景,传统以太网的优势： 性价比高 易安装，应用广泛 扩展性强 可靠性高 易于传送IP数据,传统以太网的缺点 不能支持电信级的网络管理，难以运行和维护大规模的分散网络 缺乏对网络故障的管理，故障的发现和恢复通常需要大量时间，网络健壮性不强,2004年6月，IEEE正式推出了以太网接入网的第一个标准802.3ah（IEEE802.3第57章），正式引入了EFM的OAM规范 OAM协议是基于两端DTE实现的，当链路两端的OAM协议运行时，两个连接的OAM子层间交互OAM报文，以实现OAM功能,EFM 的功能,远端发现 发现功能主要是设备启动、时钟超时或者链路错误时，确定远端实体是否存在OAM子层并依据本地和对端的OAM能力建立相应的OAM连接 远端故障指示 当设备上发生紧急链路事件而导致流量中断时，故障端 OAM 实体通知对端OAM 实体 链路性能检测 定义了一系列的触发事件条件(Event Conditions)，这些触发条件被实时监控，如果触发条件满足了，则发送相应的 OAMPDU 报告给对端。一般触发条件是符号错误或者帧错误的频率达到预先设定的门限，这些条件可以反映链路状况恶化的程度 远端环回功能 一个OAM 站点可以用环回测试控制 OAM 帧将对端站点设置为回环检测状态，当一个站点处于回环检测状态时，除了 OAM 帧和 PAUSE 帧以外所有接收到的帧，将被返送到相同的端口上,EFM协议报文,Information OAMPDU结构,信息OAMPDU，也称为心跳报文，用于在本端与远端的 OAM 实体之间交互各种状态信息（包括本地信息TLV、远端信息TLV 和自定义信息TLV）,Event Notification OAMPDU结构,事件通知OAMPDU用于对连接本端与远端OAM 实体的链路上所发生的故障进行通告,错误符号周期事件(Errored Symbol Period Event):给定一个窗口，当在此窗口内，错误的符号超过给定的一个门限值时，该事件就成立（0x01） 错误帧事件(Errored Frame Event):给定一个窗口，当在此窗口内，错误的帧数超过给定的一个门限值时，该事件就成立（0x02） 错误帧周期事件(Errored Frame Period Event):给定一个窗口，当在此段时间内错误的帧数超过固定的一个门限值时，该事件就成立（0x03） 错误帧秒总结事件(Errored Frame Seconds Summary Event):给定一个窗口，当在此段时间内，发生错误的帧的秒数超过给定的一个门限值时，该事件成立（0x04） 在一秒的时间间隔内如果至少有一个错误的帧被MAC子层探测出来，则该秒就为错误帧秒,Loopback Control OAMPDU,环回控制OAM PDU用于检测链路质量和定位链路故障，该报文中带有使能/去使能信息，用来开启/关闭远端环回功能,可能出现的值,工作模式,EFM OAM的工作模式可分为主动模式和被动模式两种 EFM OAM连接只能由主动模式的OAM实体发起，而被动模式的OAM实体只能等待对端OAM实体的连接请求 都处于被动模式下的两个OAM实体之间无法建立EFM OAM连接,EFM的远端发现,状态机：,发现流程：,注意：1）双端状态均为SEND_ANY，才算远端发现完成 2）匹配的属性包括：协议使能、远端环回响应、端口链路监视对告警的支持、单向模式、MIB变量补偿特性,远端故障检测,当设备上发生紧急链路事件而导致流量中断时，故障端 OAM 实体通过Information OAMPDU 中的Flag 域将故障信息（即紧急链路事件类型）通知给对端OAM 实体 对端OAM 实体收到该信息后，将上报给网管系统 Flag域标识： Link Fault 是指PHY检测到Linkdown或LOS告警 Dying Gasp 指Disable端口或Disable EFM协议 Critical Event 指复位FW或升级FW,链路性能监控,当一端 OAM 实体监控到一般链路事件时，将向对端OAM 实体发送Event Notification OAMPDU进行通报 对端OAM 实体收到该信息后，将上报给网管系统,远端环回,远端环回只有在以太网OAM 连接建立完成后才能实现 在连接建立的情况下，主动模式的OAM 实体发起远端环回命令，对端实体对该命令进行响应 当远端处于环回模式下，除了OAMPDU 报文以外的所有报文都将按照原路返回，而OAMPDU报文将继续上送至被环回设备的CPU进行处理,EFM配置,按端口进行配置 配置EFM参数： 协议使能 工作模式 远端环回响应 链路事件对告警的支持 配置错帧监控参数： 错帧监控时间窗、错帧监控门限 错帧周期监视窗、错帧周期监控门限 错帧秒监控时间窗、错帧秒监控门限 错帧信号周期监控窗、错帧信号周期监控门限 可查询信息： 以上所有配置参数 环回状态（发起环回、响应对端环回、FWD） 发送状态（FWD、DISCARD）这里D表示只能发送OAM PDU 接收状态（FWD、LB、DISCARD）这里D表示将业务报文丢弃 发现状态（FAULT、ACTIVE_SEND_LOCAL、PASSIVE_WAIT、SEND_LOCAL_REMOTE、SEND_LOCAL_REMOTE_OK、SEND_ANY） 远端EFM OAM参数（远端端口、环回状态、工作模式、环回响应、链路事件对告警的支持）,注：发现状态为SEND_ANY表示远端发现正常！,EFM的测试,从OSI 模型上来说，802.3ah 是“物理层”的技术 从测试角度看，由于802.3ah不能跨越网桥，所以可直接将设备与仪表连接进行测试，或者设备与设备连接进行测试，不需要考虑组网测试 对于802.3ah 规范，更为关注的是功能测试 测试远端发现（Discovery）：PDUs 报文交换功能，主动与被动模式功能，MAC 地址改变以及改变验证等功能 远端环回功能测试：验证PDUs 报文交换状态是否正确、数据流量功能验证等 故障监测功能测试：验证链路错误，链路故障，Dying Gasp 和逻辑PHI 标识等功能 对于设备来说，还需要测试满负荷所有端口开启802.3ah功能的性能测试、主备倒换、端口流量超过物理流量时测试,目录,技术标准 EFM CFM MPLS-TP OAM,以太网Service OAM功能概要,Ethernet Service OAM的主要功能是对端到端的以太网虚连接进行管理和维护，主要包括 故障管理（CC/LB/LT/LCK/AIS） 性能监测（LM/DM） 公司实现以太网业务OAM主要使用2个标准： IEEE 802.1ag（CFM），实现CC/LB/LT功能 ITU-T Y.1731，实现LCK/AIS/LM/DM功能 OAM报文通过特殊的Ethernet Type来区分，所走路径与业务报文一样,基本概念,MD (Maintenance Domain): 由单个操作者所控制的一部分网络 MA(Maintenance Association): MD的一部分，用来实现OAM的一个实例(Instance)OAM功能的实现是基于MA的 MD Level: MD的等级，用于区分嵌套的MD，以太网OAM为网络分配了8个维护级别 为客户分配了三个级别: 7, 6, and 5 为服务提供商提供了两个级别: 4 and 3 为运营商分配了三个级别: 2, 1, and 0 MEP (MA End Point) MA的端点，典型的，两个对等的UNI就是其所属MA的两个MEP MEP可以发起连通性检测、环回、链路追踪、性能测量等维护管理动作 MIP (MA Intermediate Point) MA中间点，两个运行商管理域之间的分解点即可作为MIP MIP没有发起维护管理动作的能力，但可对环回和链路追踪进行响应,维护域的准则,MD可以相切 MD不能交叠 MD可以嵌套,MEP特性,Maintenance association End Point (MEP)，即维护端点 MEP负责发起所有的CFM报文，包括CCM、LTM、LBM等 MEP分为两种，分别是UP MEP和Down MEP,图解MD/MA/MEP/MIP,如图所示，端口b的身份： 1）级别为5的MIP 2）级别为3的Up MEP 3）级别为2的Up MEP 4）级别为0的Down MEP,CFM报文,CFM报文由Ethernet header，Common header，具体报文类型自己的header组成 Ethernet Header： MacDa: 具体见CCM/LBM/LBR/LTM/LTR MacSa: 是发送报文的MP的Mac, 通常是bridge port mac Vlan: 可以是tagged or untagged，但是通常是tagged Ethernet Type Code: 8902,CFM报文,CCM PDU,CCM：Connectivity Check Message,专门用来进行故障检测 其实现方式为：MA内的各MEP之间周期性地互发CCM PDU，通过分析报文内容和判断报文接收是否超时来检测链路当前的状态，若MEP在3.5 个CCM PDU 发送周期内未收到远端维护端点发来的CCM PDU，则认为链路有问题 通过CCM可以检测出的告警类型有： ETH_CFM_LOC ETH_CFM_RDI（Flag字段bit8为1表示RDI，bit1-3为发送周期） ETH_CFM_MISMERGE（阻断业务） ETH_CFM_MISMATCH （阻断业务） ETH_CFM_UnexpectedPeriod,CCM帧格式（详见802.1ag Clause 21.6）,LBM/LBR,环回功能类似于ping 功能，通过发送测试报文和接收应答报文来检测源维护端点到目标维护端点是否可达,1）Device A 向Device C 发送LBM PDU 2）Device C 收到该报文后，回复LBR PDU 给Device A 结果：在超时时间内，如果 Device A 收到了Device C 回应的LBR PDU，则认为链路无故障，A点还可以计算发送时间和接收时间的时间差 否则，便认为Device A 到Device C 不可达,LBM/LBR帧格式（详见802.1ag Clause 21.7）,LTM/LTR,链路跟踪功能类似于 Tracert 功能，通过发送测试报文和接收应答报文来查看源维护端点到目标维护端点之间的路径或定位故障点,(1) Device A 向Device C 发送LTM PDU，其中携带有TTL 值和目标维护端点的MAC 地址 (2) Device B 收到该报文后，先将其TTL 值减1，再继续转发给Device C，并回复LTR PDU 给Device A，其中也携带有TTL 值（等于Device A 发送来的LTM PDU 中的TTL 值减1） (3) Device C 收到该报文后，回复LTR PDU 给Device A，其中也携带有TTL 值（等于DeviceB 转发来的LTM PDU 中的TTL 值再减1），由于根据LTM PDU 中携带的目标维护端点的MAC 地址，Device C 可以判断出自己就是目标维护端点，因此不会再转发该报文 如果 Device A 到Device C 之间的路径有故障，则故障点下游的设备将无法收到LTM PDU，也不会回复LTR PDU，据此可判定故障点的位置,LTM帧格式（详见802.1ag Clause 21.8）,LTR帧格式（详见802.1ag Clause 21.9）,LCK,以太网锁定信号功能（ETH-LCK）用于通告服务器层（子层）MEP的管理性锁定以及随后的数据业务流中断 使得接收带有ETH-LCK信息的帧的MEP能区分是故障情况，还是服务器层（子层）MEP的管理性锁定动作 在检测到LCK状态之后，如果在LCK传输周期3.5倍的时间间隔内不再收到LCK帧，该MEP将清除LCK状态,LCK帧结构,AIS,以太网告警指示信号功能（ETH-AIS）用于在服务器层（子层）检测到故障情况后止住告警 在检测到AIS故障情况之后，如果在AIS传输周期3.5倍的时间间隔内未收到AIS帧，该MEP将清除AIS故障状态,AIS帧格式,帧丢失测量-LM,对于一个MEP，近端的帧丢失是指与入口数据帧相关联的帧丢失，而远端的帧丢失是指与出口数据帧相关联的帧丢失 近端和远端帧丢失类似于近端的严重误码秒（近端SES）和远端的严重误码秒（远端SES） 要进行帧丢失测量，MEP需要2个本地计数器： TxFCl：用于发往对等MEP的未超标数据帧的计数器 RxFCl：用于从对等MEP接收的未超标数据帧的计数器 帧丢失测量原理图：,帧丢失 = (CT2 CT1) (CR2 CR1),帧丢失测量,LMM/LMR（OpCode=42）帧格式： TxFCf：LMM帧传输时本地计数器TxFCl的数值 RxFCf：LMM帧接收时本地计数器RxFCl的数值 TxFCb：LMR帧传输时本地计数器TxFCl的数,一旦收到LMR帧，MEP将使用如下数值来进行近端和远端的丢失测量： 所接收LMR帧的TxFCf、RxFCf、TxFCb的数值和该LMR帧接收时本地计数器RxFCl的数值，这些数值被表示为TxFCftc, RxFCftc, TxFCbtc 和 RxFCltc，这里 tc 是当前那个回复帧的接收时间 前一个LMR帧的TxFCf、RxFCf、TxFCb的数值和这前一个LMR帧接收时本地计数器RxFCl的数值。这些数值被表示为TxFCftp、RxFCftp、TxFCbtp 和 RxFCltp，这里 tp 是前一个回复帧的接收时间 帧丢失远端 = |TxFCftc TxFCftp| |RxFCftc RxFCftp| 帧丢失近端 = |TxFCbtc TxFCbtp| |RxFCltc RxFCltp|,帧时延和时延变化-DM,MIP对于带有ETH-DM信息的帧是透明的 单向帧时延： MEP用TxTimestampf表示ETH-DM传输时的时戳 假定接收的MEP接收时间RxTimef，则帧时延 = RxTimef TxTimeStampf，单向帧时延的测量需要发送端MEP和接收端MEP的时钟同步 通常情况下，时钟同步局限性大，一般进行双向帧时延测量 双向帧时延（DMM OpCode=47，DMR OpCode=46）： MEP1发送DMM，记录时间戳TxTimeStampf 对端MEP2接收到DMM后，记录时间戳RxTimeStampf 对端MEP2回复DMR，记录时间戳TxTimeStampb MEP1接收到DMR，记录时间戳RxTimeb 帧时延 = RxTimeb TxTimeStampf 如果DMR带了额外的时间戳，则帧时延 = (RxTimeb TxTimeStampf) (TxTimeStampb RxTimeStampf),协议对比,802.3ah和802.1ag特性对比：,802.1ag和Y.1731功能对比： 802.1ag只定义CC/LB/LT功能 Y.1731不但定义CC/LB/LT（与802.1ag兼容），还定义了LCK/AIS/TEST /APS/MCC/EXP/VSP差错管理OAM，以及性能监测的LM/DM的OAM功能,以太网业务OAM配置,以太网业务OAM配置流程:（蓝底为必选，灰底为可选）,开始,创建MD配置参数： MD名称格式 MD名称 MD ID MD Level,创建MA配置参数： MD ID选择 MA ID MA名称格式 MA名称 以太网业务ID选择 CC发送周期 相邻的客户层MDL,创建MEP配置参数： MA ID选择 MEP ID SUNI选择 方向（Up、Down） 激活状态 LCK发送,添加远端MEP配置参数： MA ID选择 MEP ID,添加MIP配置参数： MA ID选择 MIP ID SUNI选择,以太网业务OAM功能使用,在网管中先选择需要操作对象MEP，然后点击选择相应的CC/LB/LT/LM/DM功能，网管弹出相应的操作对话框 CC LB LT LM DM LCK：直接在MEP中修改LCK发送,宿维护点MAC：单播MAC 发送报文个数：110，默认3 发送报文长度：641518，默认64 测试优先级：07，默认7,宿维护点MAC：单播MAC 测试优先级：07，默认7 TTL值：264，默认3,宿维护点MAC：单播MAC 发送时间间隔：510秒，步长5 发送持续时间：2060秒，步长20 测试优先级：07，默认7,宿维护点MAC：单播MAC 发送时间间隔：510秒，步长5 发送持续时间：2060秒，步长20 测试优先级：07，默认7,以太网业务OAM测试,从OSI 模型上来看，IEEE802.1ag 属于“数据链路层” 从测试角度来看，需要考虑不同组网条件下的测试 目前考虑到的测试情况： 以太网专线业务OAM功能测试（CC/LB/LT/LCK/AIS/LM/DM） 以太网专网业务OAM功能测试（CC/LB/LT/LCK/AIS/LM/DM） 容量和性能测试（主要使用N2X仪表仿真大量MEP通信情况）： 被测设备是处于单一MD 等级的MIP 被测设备是处于多个MD 等级的MIP