MPLS-TP的故障检测及恢复技术

傅昕

【摘要】 在信息技术不断发展的前提下，MPLS在当前的骨干网中，扮演着越来越重要的角色，MPLS-TP也随之兴起，在很大程度上提升了传统网络的运行效率，确保网络数据的安全，有着非常大的发展空间。本文便以MPLS-TP的概述为研究技术，从其规划分析入手，研究MPLS-TP的故障检测与恢复技术，以促进该技术的进一步发展。

【关键词】 MPLS-TP 故障检测 恢复

前言：MPLS，是当前非常先进的一种分类转发技术，运用标签分配协议，实现标签的有效发布与绑定，构建起相应的标签交换隧道，从而构建起完善的拓扑结构。在该网络中，所有的IP分组都会被封装，并以标签为基础，实现在网络中的快速转发，避免了传统网络需要查找路由的繁琐步骤。该技术融合了ATM和IP等相关技术的多种优点，在现代网络的实际运用中，有着更加强大的适应性。

一、MPLS-TP的概述

MPLS-TP是在MPLS基础上，衍生出来的一种分组交换技术，主要面向连接。MPLS-TP通过MPLS中现有的标签交换路径，进行进一步优化，在很大程度上避免了传统网络中过于繁琐的信令与功能。另外，该技术还能够承载很多业务，在网络中，可以与控制面相互分离，并可以在多种技术层面中实现有效运行。与此同时，MPLS-TP还能够支持QoS与OAM，与传统网络相比，其传送能力更加强大。

具体来讲，MPLS-TP的主要特点表现在以下几方面：第一，在技术中融入了OAM机制，使整个技术的传送概念得到有效扩充，且相对于以太网OAM更加符合电信级标准；第二，该技术突破了传统网络的单层协议，可以将两层或三层协议融合起来，从而达到分组交换的目的，在多层协议中都可以实现通用；第三，在传统网络中，需要单独对三层IP进行处理，而MPLS-TP则有效避免了这种情况的发生，在很大程度上提升了处理效率；第四，MPLS-TP技术在网络中，有着非常强大的扩展性与生存性，使用优势更加明显；第五，MPLS-TP技术有着很强的兼容性，因此可以实现分组交换以及分布控制[1]。

二、MPLS-TP的故障检测

MPLS-TP拥有很强的OAM能力，可以在不同的传输层面建立起不同级别的OAM，主要包括了连通性检测、告警指示、远端缺陷指示、环回测试、管理闭锁、测试信号、丢包率测量、包时延和抖动测量、自动保护倒换等等，较之以太网OAM来得更为丰富。

每个站点都会被配置一个管理实体组ID（MEGID）和管理实体节点ID（MEPID）（MEPID），用于区分不同的管理组合组内的不同节点。建立起链路以后，MPLS-TP通过GAL和ACH的组合来区分的OAM报文和普通业务报文。

2.1 MPLS-TP 连通性检查和连续性检查

节点会向对端节点以指定周期，发送连续性检查消息（CCM）。对端节点收到CCM之后，将对它进行检查，以确保它的MEG ID与接收MEP中配置的MEG ID相匹配，并且该CCM报文中的MEP ID是配置的对等MEP ID清单之中的一个。当其中的某些值不匹配时，相应的不匹配的故障就会被上报，从而网管就会介入进行处理。

于此同时，对端节点还关注接收到CCM报文的间隔，当3.5倍的配置周期内，没有收到CCM报文，那么即认定该链路连接失效，进而上报故障。

针对不同的应用，CCM可以设置为不同的周期，如果仅用于差错管理，那么可以设置为1秒/帧的发送速率，以降低额外带宽开销的。若为了配合链路的快速自恢复，那么可以设置为3.3毫秒/帧传输速率。

2.2链路性能诊断

为了保证链路可靠性，MPLS-TP的OAM提供了一些手段，用于性能监测的OAM功能可以测量不同的性能参数。性能参数是针对点到点的连接来定义的。

具体的方式有

1.帧时延测量

MPLS-TP定义了一种时延测量报文（DM帧），用于测量时延和时延变化。

时延和时延变化的测量是通过向对等节点周期地发送带有时间信息的DM帧，并从对端节点接收带有时间信息的DM帧来完成的。每一个节点在收到这样的帧都必须给对端响应，从而，在任何一端，可以通过这双向交互的时间信息中计算时延，并且通过长期的检测，得到时延变化值。

2.帧丢失测量

MPLS-TP定义了LM帧，用于测量帧丢失率， LM用于收集计数器的数值，应用于节点入口和出口处的业务帧，在此计数器在一对节点之间保持着发送和接收的数据帧的计数。通过向对端节点发送带有LM信息的帧，并从对端接收带有LM信息的帧。每个节点都进行帧丢失的测量，用于确定不可用时间。便于每个节点进行近端和远端帧丢失的测量。由于LM需要对端节点的反馈信息，所以两个方向中只要有任何一个宣告为不可用，双向服务就定义为不可用。

2.3网络诊断

为了给网络管理者提供更多的定位故障的手段，有效的进行差错管理，在MPLS-TP提供了很多种工具进行故障诊断，典型的有：

1.环回功能

该工具可以验证一个节点与其相连的路径中的所有节点，包括中间节点或者终点的节点间的双向连通性。在网络出现故障需要定位时，可以通过环回报文，指定中间某个节点，要求该节点收到该报文在预期的时间内进行反馈。并且可以通过该种工具，可以选择中断业务，进行带宽的测试，计算链路能够承载的带宽信息。

2.链路追踪

用于邻近关系的恢复 ——可以用于恢复当前节点与周围邻近节点的关系。另一个用法是用于获取周围邻近节点的信息。执行该功能时，节点向所有的节点发出信息报文，所有收到的该信息的节点又向其下一跳继续发送，并且将自身的信息返回源节点。网络管理者可以很容易的从接收到的信息中判断出，周围与相连的节点是否包含了非预期的MEGID和MEPID等信息。

三、MPLS-TP的故障恢复

MPLS-TP网络中，LSP链路通常采用自动保护倒换协议（APS）进行网络的自恢复。网管可以事先配置工作链路和保护链路，并且在本端节点，需要维护一个选择器，以指示数据业务通过工作链路或是保护链路传输。由于MPLS-TP通过标签进行路由，所以在在本端节点上，可以通过添加不同的标签实现工作和保护路径的切换。

3.1链路状态维护

本端节点需要时刻检测工作或者保护链路的状态：

1.链路失效

这种状态意味着链路已经完全失效，需要倒换可以工作的链路中去，该信息由前面所述的连续性检查功能的CCM提供。当发现配置的3.5倍周期内没有收到报文时，或者是出现了异常混入的MEGID或者MEPID，即上报链路失效。

2.链路劣化

这个指标通过前面所述的帧丢失率或是帧延时变化，根据网络管理者自身情况定制，在符合一定条件的情况下，可以上报链路劣化。

本地节点检测出本端链路变化时，会将该变化通过APS报文告知对端节点。同时，本地节点也会接收对端的信息，并且维持一个选择器。

3.2 APS状态交互与计算

APS所需要的信息和状态通过LSP的保护链路进行交互，其中包含了链路状态信息以及本端维护的业务保护/工作选择器信息。在任意一个使能了保护的节点，都需要通过本地的链路状态与对端的状态，计算当前的数据业务应该经由保护链路或者工作链路进行传输。值得注意的是，整个交互的过程当中，都需要保证两端的选择器都保持一致，才能保证数据业务能正常的传输。

为了不增加数据业务的带宽开销，APS信息在平时的传输速率仅为5秒/帧，当链路状态发生变化时，会触发本端节点快速的向对端以3.3毫秒/帧的速率传输。而从前文所描述的，当本端站点以3.3毫秒/帧发送CCM报文时，可以在12毫秒以内发现链路失效，所以，整个保护切换的过程，最慢也仅需要15毫秒。完全满足电信级的50毫秒内业务恢复的标准。

四、结论

综上所述，MPLS-TP是当前非常先进的技术，在科学技术与市场需求不断发展的条件下，传统故障恢复技术越来越无法满足发展的实际需求，而运用MPLS-TP技术，不仅能够在很大程度上提升保护切换的速度，还能够确保在故障发生时系统的正常运行，具有非常强大的可靠性与实用性，能够满足当前网络是实际业务需求，未来的发展前景非常大。

参 考 文 献

[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