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1 Ing. Fabio Cerioli 7 Marzo Contenuti 1 - Introduzione 2 - Operation Administration and Maintenance (OAM) 3 - Linear Protection Switching 2 1

2 Introduzione 1 - Operatori (Carrier) 2 - Carrier Ethernet Transport 3-3 Introduzione - Operatori (Carrier) Gli operatori stanno muovendo le proprie reti di trasporto verso un infrastruttura comune a commutazione di pacchetto per il trasporto di traffico: voce video dati Tale scelta e guidata dalla necessita di: ridurre i costi (gestione, manutenzione, ) fornire nuovi servizi SONET/SDH NGN 4 2

3 Introduzione - Operatori (Carrier) In ogni rete di grandi dimensioni (MAN/WAN), sono individuabili: una sezione di accesso, che ha lo scopo di consentire l'accesso alla rete da parte degli utenti una sezione di trasporto, che ha lo scopo di trasferire l'informazione tra vari nodi di accesso, utilizzando se è necessario uno o piu nodi di transito. 5 Introduzione - Carrier Ethernet Transport Sviluppo di nuove tecnologie connection-oriented a commutazione di pacchetto (co-ps) basate su Ethernet: semplicità, scalabilità e bassi costi di Ethernet feature di QoS e affidabilità delle reti connection oriented Due soluzioni principali: Transport MPLS (), standardizzato dall ITU-T (supportato attualmente da Ericsson-Marconi, Alcatel-Lucent). Provider Backbone Bridging Traffic Engineering (PBB-TE), standardizzato dall IEEE (supportato attualmente da Nokia Siemens Network, Nortel). 6 3

4 Introduzione - L architettura MPLS puo essere suddivisa in due componenti fondamentali: Control Plane per lo scambio delle informazioni di routing e delle label Data Plane per l inoltro dei pacchetti, basandosi sulle label Il Control Plane comprende i protocolli necessari a: scambiare informazioni di routing, come OSPF scambiare le label, come LDP (Label Distribution Protocol) o RSVP (Resource reservation Protocol) mantenere aggiornate le tabelle contenenti le label Il Data Plane ha un semplice motore per l inoltro dei pacchetti, che si basa su: label del pacchetto entrante tabella di inoltro presente sul nodo 7 Introduzione - Derivato dell MPLS dell IETF (in termini di data plane), il è stato sviluppato per ottenere una nuova soluzione packet switched connection oriented (co-ps). non supporta: IETF MPLS label merging, in modo da ottenere connessioni connection oriented; IETF MPLS penultimate hop popping, per garantire l isolamento dei network layer. supporta LSP bidirezionali e introduce l MPLS OAM, che consente: fast connectivity verification; supporto a fast switching protection (meno di 50 ms), come la 1+1 e la 1:1. Tutte le altre feature data plane dell IETF MPLS, sono supportate anche dal T- MPLS 8 4

5 Operation Administration and Maintenance (OAM) 1 - Introduzione 2 - Terminologia 3 - Frame 4 - Funzionalita di Continuity Check (CC) 5 - Connectivity Verification (CV) Frame 9 OAM - Introduzione Il framework di Operation Administration and Maintenance (OAM) del T- MPLS consente di ottenere delle funzionalità data plane per: Individuare, localizzare ed identificare i guasti lungo il percorso di un LSP fornire un meccanismo di trigger per il protection switching in seguito ad un guasto In mancanza di un control plane, e lo strumento principale che consente di monitorare lo stato della rete I meccanismi di OAM utilizzano delle trame specifiche inserite nell LSP che si desidera monitorare, per ottenere le funzionalità desiderate 10 5

6 OAM - Terminologia Maintenance Entity (ME) una ME rappresenta un entità che richiede di essere manutenuta, ed è una relazione tra due Maintenance Entity Group End Points. L ME base in una rete è un connection-oriented trail (e.g. un LSP). ME Group (MEG) un ME Group (MEG) include una o piu MEs, che soddisfano la condizione di appartenere alla stessa connessione point-to-point o point-to-multipoint MEG End Point (MEP) un MEP (i.e. Edge-LSR) costituisce l end point di un MEG è capace di generare e terminare trame di OAM per la gestione dei guasti il monitoring delle performance 11 OAM - Terminologia OSS: Per una connessione point-to-point, un MEG contiene un solo ME (i.e. può essere considerato un LSP). MEP ME == MEG MEP LSP LER A LSR B LER C 12 6

7 OAM - Frame Le trame di OAM sono distinte dalle trame di traffico. Le trame di OAM vengono inserite nella connessione dai MEP Le trame di OAM sono soggette allo stesso trattamento di inoltro delle trame di traffico Le trame di OAM devono essere di lunghezza il piu possibile contenuta per non sottrarre banda alle trame di traffico 13 OAM - Frame Le trame di OAM vengono inserite nell LSP sfruttando il meccanismo del label stacking Ogni trama di OAM viene preceduta da una label di valore 14 Tutti gli LSR di transito ignorano la label più interna e si limitano ad analizzare quella dell LSP Gli Edge LSR controllano se dopo la label dell LSP è presente la label 14: in caso positivo la trama è una trama di OAM e viene processata di conseguenza in caso negativo la trama è una normale trama di traffico, soggetta alle regole impostate per il flusso trasportato dall LSP 14 7

8 OAM - Frame L1 L2 LER A L1 14 OAM PDU LSR B L2 14 OAM PDU LER C 15 OAM Funzionalita di Continuity Check (CC) La funzionalità di Continuity Check (CC) viene utilizzata per individuare dei Loss of Continuity (LOC) tra una qualunque coppia di MEP in un MEG Il CC consente inoltre di individuare: connettività non voluta tra due MEG (Mismerge), connettività non voluta con un MEP all interno di un MEG (Unexpected MEP) una frequenza di trasmissione delle trame di OAM errata (Unexpected Period) 16 8

9 OAM Funzionalita di Continuity Check (CC) Abilitando la CC in un MEG, tutti i MEP trasmettono trame con le informazioni di CC a tutti gli altri MEP Il periodo di trasmissione del CC è lo stesso per tutti i MEP nel MEG. In una connessione bidirezionale, un MEP si aspetta di ricevere trame con le informazioni di CC dai propri peer nel MEG 17 OAM Funzionalita di Continuity Check (CC) Le informazioni di configurazione necessarie per ciascun MEP per supportare il CC sono: MEG ID, identifica il MEG a cui appartengo i MEP MEP ID, identificativo dei MEP nel MEG peer MEP ID, identificativo del MEP peer nel MEG Periodo di trasmissione del CC, specifica la frequenza di trasmissione delle informazioni di CC. PHB, identifica il per-hop behaviour dei pacchetti con le informazioni di CC (default: "minimum loss-probability PHB"). Le informazioni di CC vengono trasportate nelle trame di Connectivity Verification (CV) 18 9

10 OAM Connectivity Verification (CV) Frame TRASMISSIONE I MEP trasmettono le trame di CV tanto spesso quanto configurato con il periodo di trasmissione Il periodo di trasmissione può assumere sette valori: 3.33ms: periodo di default per applicazioni di protection switching (300 frames/second) 10ms: (100 frames/second) 100ms: periodo di default per applicazioni di monitoring delle performance(10 frames/second) 1s: periodo di default per applicazioni di gestione dei fault (1 frame/second) 10s: (6 frames/minute) 1 min: (1 frame/minute) 10 min: (6 frames/hour) Il periodo di trasmissione configurato sul MEP in trasmissione viene inserito nel campo period del CV 19 OAM Connectivity Verification (CV) Frame RICEZIONE Quando un MEP riceve una trama di CV: controlla che il MEG ID corrisponda a quello configurato controlla che il MEP ID corrisponda a quello del proprio peer controlla la frequenza di ricezione 20 10

11 OAM Connectivity Verification (CV) Frame RICEZIONE Le trame di CV consentono di individuare diverse condizioni di errore: Se nessuna trama di CV viene ricevuta da un peer MEP in un intervallo pari a 3,5 volte il periodo di trasmissione del CC, viene individuato un LOC con il peer MEP Se una trama ricevuta contiene un MEG ID diverso da quello configurato, viene individuato un errore di Mismerge Se una trama ricevuta contiene un corretto MEG ID, ma un MEP ID non corretto, viene individuato un errore di Unexpected MEP Se una trama ricevuta contiene un corretto MEG ID e MEP ID, ma il campo period contiene un valore diverso da quello configurato localmente, viene individuato un errore di Unexpected Period 21 Linear Protection Switching 1 - Introduzione 2 - Architetture 3 - Terminologia 4 - Priorita 5 - Unidirectional 1+1 trail protection switching 6 - Bidirectional 1:1 trail protection switching 22 11

12 Linear Protection Switching Introduzione Architettura di protezione che consente una rapido (e.g. < 50 ms) ripristino del flusso di traffico in seguito ad un guasto La connessione (i.e. LSP) primaria (i.e. working) viene protetta tramite una connessione alternativa (i.e. protection) Se un guasto viene individuato sulla connessione working, la connessione protection garantisce una strada alternativa per la consegna del traffico 23 Linear Protection Switching Architetture Trail protection, usata per proteggere una connessione (i.e. LSP) architettura di tipo end-to-end dedicata 1+1 Trail Protection, il traffico viene trasmesso simultaneamente su entrambe le connessioni 1:1 Trail Protection, il traffico viene trasmesso o sulla connessione working o sulla protection Sub Network Connection (SNC) protection, usata per proteggere una sezione di una connessione 1+1 SNC Protection, il traffico viene trasmesso simultaneamente su entrambe le sezioni 1:1 SNC Protection, il traffico viene trasmesso o sulla connessione working o sulla protection 24 12

13 Linear Protection Switching Terminologia TIPOLOGIE DI SWITCH Le tipologie di coordinamento per il protection switching possono essere: uni-directional: solo la direzione della connessione affetta da un guasto viene commutata applicabile solo alle architetture 1+1 bi-directional: entrambe le direzioni della connessione, sia quella affetta dal guasto, che quella funzionante vengono commutate applicabile solo alle architetture 1:1 25 Linear Protection Switching Terminologia TIPOLOGIE DI OPERAZIONI Le operazioni nel protection switching possono essere: not-revertive, il traffico non viene riportato sulla connessione working se la richiesta di switch termina revertive, il traffico viene sempre riportato sulla connessione working se la richiesta di switch termina 26 13

14 Linear Protection Switching Terminologia MECCANISMI DI TRIGGER Le azioni di protection switching possono essere intraprese se: comandate da un operatore (e.g. manual switch, forced switch, and lockout of protection) un signal fail viene individuato su una connessione la protezione e revertive e la connessione working viene ripristinata nell architettura di protezione 1:1 bidirectional viene ricevuta una richiesta dal peer remoto 27 Linear Protection Switching Terminologia COMANDI Comandi esterni, possono essere segnalati al peer remoto Clear, rimuove i comandi esterni dati in precedenza Lockout of Protection, blocca il traffico sulla connessione working Forced switch, sposta il traffico dalla connessione working a quella protection Manual switch, sposta il traffico dalla connessione working a quella protection Comandi locali, non vengono mai segnalati al peer remoto Lockout of Protection, blocca il traffico sulla connessione working Clear, rimuove i comandi esterni dati in precedenza 28 14

15 Linear Protection Switching Terminologia STATI Wait to restore, applicabile solo ad operazioni revertive, sulla connessione working dopo che l LSP working è stato ripristinato, il nodo deve aspettare che il wait to restore timer scada prima di spostare il traffico sull LSP working No request, nessuna richiesta di switch è attiva 29 Linear Protection Switching Priorita Richiesta locale Clear Lockout of Protection (LP) Signal Fail for Protection (SF-P) Forced Switch (FS) Signal Fail (SF) Signal Degrade (SD) Manual Switch (MS) Wait To Restore (WTR) No Request (NR) Priorità Highest Lowest 30 15

16 Unidirectional 1+1 trail protection switching Il traffico viene sempre trasmesso sia sul working che sul protection LSP Il nodo in ricezione sposta il selettore, per ricevere il traffico, su uno solo degli LSP Bridge permanente Working LSP Selettore Ingress LSR Protection LSP Egress LSR 31 Unidirectional 1+1 trail protection switching L ingress LSR inserisce delle trame di CV in entrambi gli LSP L egress LSR estrae le trame di CV da entrambi gli LSP per monitorarne lo stato 32 16

17 Unidirectional 1+1 trail protection switching Se viene individuato un LOC su uno degli LSP, il selettore del nodo in ricezione viene spostato sull altro La protezione può essere revertive o non-revertive Bridge permanente Working LSP Selettore Ingress LSR Protection LSP Egress LSR 33 Bidirectional 1:1 trail protection switching Il traffico viene trasmesso solo sull LSP attivo Entrambi i nodi partecipano al protection switching, sincronizzandosi Un nodo può basarsi su decisioni locali oppure sulle informazioni ricevute tramite il protocollo di Automatic Protection Switching (APS) dal nodo remoto Selector Bridge + Selettore Working LSP Selector Bridge + Selettore Ingress/Egress LSR Protection LSP Ingress/Egress LSR 34 17

18 Bidirectional 1:1 trail protection switching Inizialmente il traffico viene trasmesso sul working LSP Entrambi gli LSR inseriscono le trame di CV in entrambi gli LSP Entrambi gli LSR estraggono le trame di CV da entrambi gli LSP per monitorarne lo stato Le trame di APS vengono inserite da entrambi gli LSR sul protection LSP 35 Bidirectional 1:1 trail protection switching Automatic Protection Switching (APS) protocol L APS viene utilizzato per sincronizzare le azioni ai capi del dominio protetto L APS deve garantire prevenzione di misconnessioni minimizzazione del numero di cicli di comunicazione tra i due capi (e.g. A e Z) della protezione Protocol type: 1-phase APS (Z->A) 2-phase APS (Z->A e A->Z) 3-phase APS (Z->A, A->Z e Z->A) 36 18

19 Bidirectional 1:1 trail protection switching Se un LSR individua un LOC su uno degli LSP sposta il selector bridge ed il selettore sull altro LSP invia tramite APS un comando di protection switching al peer Selector Bridge + Selettore Working LSP Selector Bridge + Selettore Ingress/Egress LSR Protection LSP Ingress/Egress LSR 37 Bidirectional 1:1 trail protection switching Il peer LSR riceve la richiesta di protection switching tramite APS valida la priorità della richiesta sposta il selector bridge ed il selettore sull LSP richiesto invia tramite APS un comando di protection switching al peer per informare dell avvenuto switching Selector Bridge + Selettore Working LSP Selector Bridge + Selettore Ingress/Egress LSR Protection LSP Ingress/Egress LSR 38 19

20 Bibliografia ITU-T Recommendation G /Y , Architecture of Transport MPLS () Layer Network ITU-T Draft new Recommendation Y.17tor [candidate number Y.1372/G.8113], Requirements for OAM function in based networks Draft new ITU-T Recommendation Y.17tom [candidate number Y.1373/G.8114], Operation & Maintenance mechanism for layer networks ITU-T Recommendation G.8131/Y.1382, Linear protection switching for Transport MPLS () networks Amendment 1 to ITU-T Recommendation G.8131, Linear protection switching for Layer Network