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T-MPLS 2007-12-11

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1T-MPLS

T-MPLSIng. Fabio Cerioli7 Marzo 2008

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1 - Introduzione2 - Operation Administration and Maintenance (OAM) 3 - Linear Protection Switching

Contenuti

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3T-MPLS

Introduzione

1 - Operatori (Carrier)2 - Carrier Ethernet Transport3 - T-MPLS

4T-MPLS

• Gli operatori stanno muovendo le proprie reti di trasporto verso un’infrastruttura comune a commutazione di pacchetto per il trasporto ditraffico:

• voce• video• dati

• Tale scelta e’ guidata dalla necessita’ di:• ridurre i costi (gestione, manutenzione, …)• fornire nuovi servizi

SONET/SDH NGN

Introduzione - Operatori (Carrier)

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5T-MPLS

• 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.

Introduzione - Operatori (Carrier)

6T-MPLS

• Sviluppo di nuove tecnologie connection-oriented a commutazione dipacchetto (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 (T-MPLS), standardizzato dall’ITU-T (supportato attualmente daEricsson-Marconi, Alcatel-Lucent).

• Provider Backbone Bridging – Traffic Engineering (PBB-TE), standardizzatodall’IEEE (supportato attualmente da Nokia Siemens Network, Nortel).

Introduzione - Carrier Ethernet Transport

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7T-MPLS

• 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

Introduzione - T-MPLS

8T-MPLS

• Derivato dell’MPLS dell’IETF (in termini di data plane), il T-MPLS è statosviluppato per ottenere una nuova soluzione packet switched connection oriented (co-ps).

• T-MPLS 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.

• T-MPLS 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

Introduzione - T-MPLS

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9T-MPLS

Operation Administration and Maintenance (OAM)

1 - Introduzione2 - Terminologia3 - Frame4 - Funzionalita’ di Continuity Check (CC)5 - Connectivity Verification (CV) Frame

10T-MPLS

• 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

OAM - Introduzione

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11T-MPLS

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 T-MPLS è un T-MPLS 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 T-MPLS MEG• è capace di generare e terminare trame di OAM per

• la gestione dei guasti• il monitoring delle performance

OAM - Terminologia

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LSP

LER A LER CLSR B

ME == MEGMEP MEP

OAM - Terminologia

OSS: Per una connessione T-MPLS point-to-point, un MEG contiene un solo ME (i.e. può essere considerato un LSP).

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13T-MPLS

• Le trame di OAM sono distinte dalle trame di traffico.

• Le trame di OAM vengono inserite nella connessione T-MPLS 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

OAM - Frame

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• 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

OAM - Frame

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LER A LER CLSR B

L1

14 OAM PDUL214 OAM PDUL1

L2

OAM - Frame

16T-MPLS

• 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)• …

OAM – Funzionalita’ di Continuity Check (CC)

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17T-MPLS

• Abilitando la CC in un MEG, tutti i MEP trasmettono trame con leinformazioni 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


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• 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 ConnectivityVerification (CV)


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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

OAM – Connectivity Verification (CV) Frame

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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


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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 periodcontiene un valore diverso da quello configurato localmente, viene individuato un errore di Unexpected Period


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Linear Protection Switching

1 - Introduzione2 - Architetture3 - Terminologia4 - Priorita’5 - Unidirectional 1+1 trail protection switching 6 - Bidirectional 1:1 trail protection switching

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• 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

Linear Protection Switching – Introduzione

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• 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

Linear Protection Switching – Architetture

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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

Linear Protection Switching – Terminologia

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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


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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


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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


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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 restoretimer scada prima di spostare il traffico sull’LSP working

• No request, nessuna richiesta di switch è attiva


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Lowest No Request (NR)

|Wait To Restore (WTR)

|Manual Switch (MS)

|Signal Degrade (SD)

|Signal Fail (SF)

|Forced Switch (FS)

|Signal Fail for Protection (SF-P)

|Lockout of Protection (LP)

HighestClear

PrioritàRichiesta locale

Linear Protection Switching – Priorita’

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31T-MPLS

• 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

Ingress LSR Egress LSR

Bridge permanente SelettoreWorking LSP

Protection LSP

Unidirectional 1+1 trail protection switching

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• 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


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33T-MPLS

• 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

Ingress LSR Egress LSR

Bridge permanente SelettoreWorking LSP

Protection LSP


34T-MPLS

• 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

Ingress/EgressLSR

Ingress/EgressLSR

Selector Bridge + Selettore Working LSP

Protection LSP

Selector Bridge + Selettore

Bidirectional 1:1 trail protection switching

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35T-MPLS

• 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


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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)


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37T-MPLS

• 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

Ingress/EgressLSR

Ingress/EgressLSR


Protection LSP



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• 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

Ingress/EgressLSR

Ingress/EgressLSR


Protection LSP



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• ITU-T Recommendation G.8110.1/Y.1370.1, Architecture of Transport MPLS (T-MPLS) Layer Network

• ITU-T Draft new Recommendation Y.17tor [candidate number Y.1372/G.8113], Requirements for OAM function in T-MPLS based networks

• Draft new ITU-T Recommendation Y.17tom [candidate number Y.1373/G.8114], Operation & Maintenance mechanism for T-MPLS layer networks

• ITU-T Recommendation G.8131/Y.1382, Linear protection switching for Transport MPLS (T-MPLS) networks

• Amendment 1 to ITU-T Recommendation G.8131, Linear protection switchingfor T-MPLS Layer Network

Bibliografia

40T-MPLS

www.altran.com

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