MPLS-TP的故障檢測及恢復技術

傅昕

【摘要】 在信息技術不斷發展的前提下，MPLS在當前的骨干網中，扮演著越來越重要的角色，MPLS-TP也隨之興起，在很大程度上提升了傳統網絡的運行效率，確保網絡數據的安全，有著非常大的發展空間。本文便以MPLS-TP的概述為研究技術，從其規劃分析入手，研究MPLS-TP的故障檢測與恢復技術，以促進該技術的進一步發展。

【關鍵詞】 MPLS-TP 故障檢測 恢復

前言：MPLS，是當前非常先進的一種分類轉發技術，運用標簽分配協議，實現標簽的有效發布與綁定，構建起相應的標簽交換隧道，從而構建起完善的拓撲結構。在該網絡中，所有的IP分組都會被封裝，并以標簽為基礎，實現在網絡中的快速轉發，避免了傳統網絡需要查找路由的繁瑣步驟。該技術融合了ATM和IP等相關技術的多種優點，在現代網絡的實際運用中，有著更加強大的適應性。

一、MPLS-TP的概述

MPLS-TP是在MPLS基礎上，衍生出來的一種分組交換技術，主要面向連接。MPLS-TP通過MPLS中現有的標簽交換路徑，進行進一步優化，在很大程度上避免了傳統網絡中過于繁瑣的信令與功能。另外，該技術還能夠承載很多業務，在網絡中，可以與控制面相互分離，并可以在多種技術層面中實現有效運行。與此同時，MPLS-TP還能夠支持QoS與OAM，與傳統網絡相比，其傳送能力更加強大。

具體來講，MPLS-TP的主要特點表現在以下幾方面：第一，在技術中融入了OAM機制，使整個技術的傳送概念得到有效擴充，且相對于以太網OAM更加符合電信級標準；第二，該技術突破了傳統網絡的單層協議，可以將兩層或三層協議融合起來，從而達到分組交換的目的，在多層協議中都可以實現通用；第三，在傳統網絡中，需要單獨對三層IP進行處理，而MPLS-TP則有效避免了這種情況的發生，在很大程度上提升了處理效率；第四，MPLS-TP技術在網絡中，有著非常強大的擴展性與生存性，使用優勢更加明顯；第五，MPLS-TP技術有著很強的兼容性，因此可以實現分組交換以及分布控制[1]。

二、MPLS-TP的故障檢測

MPLS-TP擁有很強的OAM能力，可以在不同的傳輸層面建立起不同級別的OAM，主要包括了連通性檢測、告警指示、遠端缺陷指示、環回測試、管理閉鎖、測試信號、丟包率測量、包時延和抖動測量、自動保護倒換等等，較之以太網OAM來得更為豐富。

每個站點都會被配置一個管理實體組ID（MEGID）和管理實體節點ID（MEPID）（MEPID），用于區分不同的管理組合組內的不同節點。建立起鏈路以后，MPLS-TP通過GAL和ACH的組合來區分的OAM報文和普通業務報文。

2.1 MPLS-TP 連通性檢查和連續性檢查

節點會向對端節點以指定周期，發送連續性檢查消息（CCM）。對端節點收到CCM之后，將對它進行檢查，以確保它的MEG ID與接收MEP中配置的MEG ID相匹配，并且該CCM報文中的MEP ID是配置的對等MEP ID清單之中的一個。當其中的某些值不匹配時，相應的不匹配的故障就會被上報，從而網管就會介入進行處理。

于此同時，對端節點還關注接收到CCM報文的間隔，當3.5倍的配置周期內，沒有收到CCM報文，那么即認定該鏈路連接失效，進而上報故障。

針對不同的應用，CCM可以設置為不同的周期，如果僅用于差錯管理，那么可以設置為1秒/幀的發送速率，以降低額外帶寬開銷的。若為了配合鏈路的快速自恢復，那么可以設置為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，用于性能監測的OAM功能可以測量不同的性能參數。性能參數是針對點到點的連接來定義的。

具體的方式有

1.幀時延測量

MPLS-TP定義了一種時延測量報文（DM幀），用于測量時延和時延變化。

時延和時延變化的測量是通過向對等節點周期地發送帶有時間信息的DM幀，并從對端節點接收帶有時間信息的DM幀來完成的。每一個節點在收到這樣的幀都必須給對端響應，從而，在任何一端，可以通過這雙向交互的時間信息中計算時延，并且通過長期的檢測，得到時延變化值。

2.幀丟失測量

MPLS-TP定義了LM幀，用于測量幀丟失率， LM用于收集計數器的數值，應用于節點入口和出口處的業務幀，在此計數器在一對節點之間保持著發送和接收的數據幀的計數。通過向對端節點發送帶有LM信息的幀，并從對端接收帶有LM信息的幀。每個節點都進行幀丟失的測量，用于確定不可用時間。便于每個節點進行近端和遠端幀丟失的測量。由于LM需要對端節點的反饋信息，所以兩個方向中只要有任何一個宣告為不可用，雙向服務就定義為不可用。

2.3網絡診斷

為了給網絡管理者提供更多的定位故障的手段，有效的進行差錯管理，在MPLS-TP提供了很多種工具進行故障診斷，典型的有：

1.環回功能

該工具可以驗證一個節點與其相連的路徑中的所有節點，包括中間節點或者終點的節點間的雙向連通性。在網絡出現故障需要定位時，可以通過環回報文，指定中間某個節點，要求該節點收到該報文在預期的時間內進行反饋。并且可以通過該種工具，可以選擇中斷業務，進行帶寬的測試，計算鏈路能夠承載的帶寬信息。

2.鏈路追蹤

用于鄰近關系的恢復 ——可以用于恢復當前節點與周圍鄰近節點的關系。另一個用法是用于獲取周圍鄰近節點的信息。執行該功能時，節點向所有的節點發出信息報文，所有收到的該信息的節點又向其下一跳繼續發送，并且將自身的信息返回源節點。網絡管理者可以很容易的從接收到的信息中判斷出，周圍與相連的節點是否包含了非預期的MEGID和MEPID等信息。

三、MPLS-TP的故障恢復

MPLS-TP網絡中，LSP鏈路通常采用自動保護倒換協議（APS）進行網絡的自恢復。網管可以事先配置工作鏈路和保護鏈路，并且在本端節點，需要維護一個選擇器，以指示數據業務通過工作鏈路或是保護鏈路傳輸。由于MPLS-TP通過標簽進行路由，所以在在本端節點上，可以通過添加不同的標簽實現工作和保護路徑的切換。

3.1鏈路狀態維護

本端節點需要時刻檢測工作或者保護鏈路的狀態：

1.鏈路失效

這種狀態意味著鏈路已經完全失效，需要倒換可以工作的鏈路中去，該信息由前面所述的連續性檢查功能的CCM提供。當發現配置的3.5倍周期內沒有收到報文時，或者是出現了異常混入的MEGID或者MEPID，即上報鏈路失效。

2.鏈路劣化

這個指標通過前面所述的幀丟失率或是幀延時變化，根據網絡管理者自身情況定制，在符合一定條件的情況下，可以上報鏈路劣化。

本地節點檢測出本端鏈路變化時，會將該變化通過APS報文告知對端節點。同時，本地節點也會接收對端的信息，并且維持一個選擇器。

3.2 APS狀態交互與計算

APS所需要的信息和狀態通過LSP的保護鏈路進行交互，其中包含了鏈路狀態信息以及本端維護的業務保護/工作選擇器信息。在任意一個使能了保護的節點，都需要通過本地的鏈路狀態與對端的狀態，計算當前的數據業務應該經由保護鏈路或者工作鏈路進行傳輸。值得注意的是，整個交互的過程當中，都需要保證兩端的選擇器都保持一致，才能保證數據業務能正常的傳輸。

為了不增加數據業務的帶寬開銷，APS信息在平時的傳輸速率僅為5秒/幀，當鏈路狀態發生變化時，會觸發本端節點快速的向對端以3.3毫秒/幀的速率傳輸。而從前文所描述的，當本端站點以3.3毫秒/幀發送CCM報文時，可以在12毫秒以內發現鏈路失效，所以，整個保護切換的過程，最慢也僅需要15毫秒。完全滿足電信級的50毫秒內業務恢復的標準。

四、結論

綜上所述，MPLS-TP是當前非常先進的技術，在科學技術與市場需求不斷發展的條件下，傳統故障恢復技術越來越無法滿足發展的實際需求，而運用MPLS-TP技術，不僅能夠在很大程度上提升保護切換的速度，還能夠確保在故障發生時系統的正常運行，具有非常強大的可靠性與實用性，能夠滿足當前網絡是實際業務需求，未來的發展前景非常大。

參 考 文 獻

[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