確定性承載網(wǎng)絡的操作管理維護技術要求

3確定性承載網(wǎng)絡的操作管理維護技術要求本文件規(guī)定了確定性承載網(wǎng)絡的操作管理維護技術要求，分析了確定性操作管理維護的需求，數(shù)據(jù)面封裝格式及處理機制，故障檢測方案和性能測量方法等，并詳細規(guī)范了相關的技術要求。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適YD/T4418-2023電信網(wǎng)絡的確定性IP網(wǎng)絡的總體架構與技術要求IETFRFC5880雙向連接檢測方法(BidirectionalForwardingDetection(BFD))IETFRFC5357雙向主動式測量協(xié)議(ATuo-WayActiveMeasurementProtocol(TWAMP))IETFRFC6374MPLS網(wǎng)絡丟包和時延測量(PacketLossandDelayMeasurenentforMPLSNetworks)IETFRFC7799主動式、被動式度量與方法(含混合式)(ActiveandPassiveMetricsandMethods(withHybridTypesIn-IETFRFC8086GRE-in-UDP封裝方法(GRE-in-UDPEncapsulation)IETFRFC8321基于標記測量方法的混合性能監(jiān)控(Alternate-MarkingNethodforPassiveandHybridPerfornanceMonitoring)IETFRFC8655DetNet網(wǎng)絡架構(DeterainisticNetworkingArchitecture)IETFRFC8762簡單雙向主動式測量協(xié)議(SimpleTw6-WayActiveMeasurementProtocol(STAMP))IETFRFC8972STAMP協(xié)議擴展(SimpleTwo-WayActive3術語、定義和縮略語4轉發(fā)子層forwardingsub-layer指確定性網(wǎng)絡數(shù)據(jù)平面中提供報文轉發(fā)服務的子層。業(yè)務子層servicesub-lay指確定性網(wǎng)絡數(shù)據(jù)平面中提供確定性業(yè)務服務的子層。轉發(fā)節(jié)點transitnode是確定性網(wǎng)絡節(jié)點的一種，工作在轉發(fā)子層，提供不同鏈路或子網(wǎng)之間的報文交換。是確定性網(wǎng)絡節(jié)點的一種，工作在業(yè)務子層，可與不同的轉發(fā)子層路徑互聯(lián)以提供業(yè)務保護，同時也具備轉發(fā)節(jié)點的功能。主動式性能測量activeperformancemeasurement指對目標網(wǎng)絡注入特意構造的報文流并對其進行觀測，以得到網(wǎng)絡性能測量的結果。被動式性能測量passiveperformancemeasurement指對目標網(wǎng)絡中已有的報文流進行觀測，以得到網(wǎng)絡性能測量的結果。混合式性能測量hybridperformancemeasurement指對目標網(wǎng)絡中已有的報文流在其報文結構中加入若于用于觀測的特殊比特，以得到網(wǎng)絡性能測量的結果?；旌鲜叫阅軠y量兼有主動式性能測量和被動式性能測量的特征以下縮略語適用于本文件。5—確定性網(wǎng)絡控制字GenericAssociate通用路由封裝GenericRoutingEncap內部網(wǎng)關協(xié)議IP流信息輸出IntemetProtocolVersio維護端點MaintenanceEndPoint多協(xié)議標簽交換操作管理維護Operations,AdministrPointtoMultiplePoint報文消除功能PacketEliminationFunc報文排序功能報文復制功能PacketReplicationFu報文復制/消除/排序功能的統(tǒng)稱PacketReplicationElimin服務質量QualityofSerice遠程缺陷指示分段路由簡單雙向主動測量協(xié)議類型長度值時間敏感網(wǎng)絡Time-SensitiveNetworking6—TWAM雙向主動測量協(xié)議Two-WayActiveMeasurement確定性網(wǎng)絡是指在網(wǎng)絡中可提供確定性業(yè)務SLA(service-levelagreenent)保障的轉發(fā)能力，當前階段的主要目標是支持確定性低丟包率、確定性轉發(fā)時延邊界和確定性抖動上限。為了滿足確定性服務等的業(yè)務需求，為了滿足確定性服務的業(yè)務需求，為了在L3層實現(xiàn)確定性技術，IETF標準RFC8655提出確定性網(wǎng)絡(DeterninisticNetworking,DetNet)架構，為二層橋和三層路由網(wǎng)絡提供確定性服務，確定性服務等級(QualityofService,QoS)要求包括確定性時延上限，低丟包率，低抖動和高可靠性等。確定性承載網(wǎng)絡是指提供確定性網(wǎng)絡服務的承載網(wǎng)。需要為確定性承載網(wǎng)絡建立一套操作管理維護(Operations,AdministrationandMaintenance,OAM)的機制，它的主要功能是有效提升網(wǎng)絡的操作，管理和維護能力，保障網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行。確定性網(wǎng)絡0AM需要提供故障檢測，定位和性能測量等功能。首先，需要在確定性網(wǎng)絡中實現(xiàn)保護機制及相關故障檢測方法，當網(wǎng)絡中出現(xiàn)異常時，自動檢測網(wǎng)絡中存在的問題，利用相關保護機制保證報文的正常傳輸。其次，提供確定性SLA服務的基礎是能夠測量和監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)，包括亂序數(shù)、丟包率、單向/雙向時延、抖動等指標。具備對這些網(wǎng)絡指標測量的能力，也能夠使運營商對網(wǎng)絡的QoS特性有更深入的了解，從而方便網(wǎng)絡規(guī)劃、故障定位以及估計網(wǎng)絡性能。5確定性承載網(wǎng)絡操作管理維護的功能要求5.1確定性承載網(wǎng)絡的0AM總體要求確定性承載網(wǎng)絡的OAM總體要求如下：a)確定性承載網(wǎng)絡0AM需要能夠在給定域內，在指定子層，由一個維護端點向下游的一個或一組維護端點發(fā)起OAM會話：b)確定性承載網(wǎng)絡需要能夠經(jīng)由控制平面(例如集中控制器)初始化0AM會話：c)確定性承載網(wǎng)絡需要支持主動式OAM監(jiān)視和測量方法：d)確定性承載網(wǎng)絡需要支持按需式0AW監(jiān)視和測量方法；e)確定性承載網(wǎng)絡需要支持單向0AM方法、連續(xù)性檢查、連接驗證和性能測量；f)確定性承載網(wǎng)絡宜支持前向帶內監(jiān)視或測量與反向帶外通知到源MEP相結合的方法：g)確定性承載網(wǎng)絡需要支持往返方向的確定性流；b)確定性承載網(wǎng)絡宜支持對往返方向上確定性流采用雙向0AN監(jiān)視和測量方法，且往返方向上OAM測試報文都必須在帶內；i)確定性承載網(wǎng)絡需要支持按指定確定性流進行設備可達性的主動式檢測j)確定性承載網(wǎng)絡宜支持混合式性能測量方法：k)確定性承載網(wǎng)絡用于計算的性能度量應包括且不限于吞吐量、丟包、亂序、時延、抖動。5.2確定性承載網(wǎng)絡轉發(fā)子層的0AN基本要求8—表1ACH報文頭格式定義92表2ACH報文頭字段定義長度(bit)4第0到3比特必須是0001,用于區(qū)別確定文和IP報文。4用于指示確定性承載網(wǎng)絡ACH頭的版本號。88用于指示確定性承載網(wǎng)絡關聯(lián)通道的類型。用于指示產(chǎn)生OAM報文的確定性承載網(wǎng)絡節(jié)3系等。54用于標識OAM會話，區(qū)分同一個節(jié)點產(chǎn)生的OAM會話。主動式0AM的MPLS封裝格式如圖1所示。確定性網(wǎng)絡確定性網(wǎng)絡OAM報文確定性網(wǎng)絡OAM的ACH頭業(yè)務標簽轉發(fā)標簽數(shù)據(jù)鏈路層—圖4單向時延測量示意圖第一、假設業(yè)務流量轉發(fā)路徑依次經(jīng)過網(wǎng)元1、網(wǎng)元2、網(wǎng)元3、網(wǎng)元n,流量經(jīng)過各網(wǎng)元的時間分別為ti、t?、ts、t。(可以是流量進入網(wǎng)元的入口時間戳，或者出網(wǎng)元的出口時間戳)。同時，用于時延測試的流量經(jīng)專用鏈路傳輸?shù)郊泄芾韱卧瑐鬏敃r延分別是T?、T?、T?、T,集中管理單元收到各網(wǎng)元流量信息的時間戳為tic、tx、tx、tac等，如圖4。第二、假設網(wǎng)元1和網(wǎng)元2的時間偏差是△ti?。則流量從網(wǎng)元1到網(wǎng)元2的單向傳輸時延Delayi2第三、假設網(wǎng)元1和集中管理單元的兩者時間偏差是△tic,則從網(wǎng)元1的流量信息到達集中管理第四、因為網(wǎng)元2和集中管理單元時間偏差是△tic-Ati?,所以從網(wǎng)元2采集的流量到達集中管理單元的時間tx等于：第五、式3-式2得：第六、式4代入式1,得到業(yè)務流量從網(wǎng)元1到網(wǎng)元2的單向傳輸時延Delayig:第七、依次類推，從網(wǎng)元m到網(wǎng)元n的單向傳輸時延其中ta、tc是集中控制單元收到流量的時間，T、Tn是連接網(wǎng)元與集中控制單元專用鏈路的時延。對集中控制單元而言，通過測量得到的tac、tc和已知的T、T,可以推算出任意網(wǎng)元之間的單向9.2.3基于累積時延的單向時延測量方法單向時延可以分解為兩個部分：單向累積物理鏈路時延和單向累積節(jié)點時廷。其中，由于無時間同步，物理鏈路累積時延難以獲取，有幾種現(xiàn)有的解決方案，例如一種方案可以通過在每條鏈路上測量雙向時延，這樣做的缺點是較為繁瑣，由于不知道業(yè)務路徑，幾乎需要全網(wǎng)部署鏈路時延檢測協(xié)議：另一種方案可以通過使用專用儀表進行鏈路時廷測量，這種方式是操作復雜，需要用戶參與進行：還有一種方式是通過光纖路徑上的標記進行長度和時延的換算，由于存在生產(chǎn)工藝和溫濕度的影響，這種方法在長距離情況下精確度不夠高。端到端的單向鏈路時延等于單向累計物理鏈路時延與沿途各節(jié)點駐留時延之和。對于單向物理鏈路時延，由于其正反向時延差幾乎可以忽略，因此可以將其近似為往返累計物理鏈路時延的一半。對于各節(jié)點內駐留時延，可以通過在0AM報文中記錄的節(jié)點入時間戳和出時間戳相減而得。單向時延測量方法分二步進行。圖5累積時延測量示意圖第一步，發(fā)送環(huán)回OAM報文，通過往返時延推出單向物理鏈路時延。要計算從源節(jié)點A經(jīng)中間節(jié)點B最終到達目的節(jié)點C的單向時延，可以先發(fā)送一路徑為A→B→C→B→A的環(huán)回OAM報文，如圖5所示。在A節(jié)點本地先后記錄發(fā)送時間戳t1和接收時間戳t2,得到環(huán)回OAM報文的雙向總時延t2-t1。通過該環(huán)回OAM報文還可以獲取各節(jié)點的時間信息，包括B節(jié)點和C節(jié)點記錄的入口時間戳和出口時間截，計算出B節(jié)點A→C方向的駐留時間T1、B節(jié)點C→A方向的駐留時間T2、C節(jié)點的駐留時間T3,得到累積節(jié)點駐留時延為T1+T3+T2。那么往返累計鏈路時延之和為t2-t1-(T1+T2+T3)。A到C節(jié)點的單向累計鏈路時延Link_delay(A→C)=(t2-t1-(T1+T2+T3第二步，發(fā)送單向OAM測量報文，測量駐留時延測量，與單向鏈路時延相加得到端到端單向時延。如圖6所示，再從A節(jié)點向C節(jié)點發(fā)送帶內OAM測量報文。在OAM報文中攜帶單向鏈路累計時延。OAM報文經(jīng)過每跳節(jié)點時，記錄該帶內OAM報文實時的節(jié)點駐留時延，A節(jié)點的駐留時延為T4,B節(jié)點駐留時延為T5,c節(jié)點駐留時延為T6。C節(jié)點收到帶內OAM單向時延測量報文后，利用報文中攜帶的單向累積鏈路時延信息和各段駐留時延信息，可計算得到A到C的單向時延為：Delay(A→C)=Link_delay(A→C)+T4+T5單向時延初始值=單向累積鏈路時延+T4圖6單向累積時延計算示意圖單向時延測量過程可進行多次，通過其最大值、最小值和統(tǒng)計平均值反映確定性流的時延性能9.3雙向時延測量方法確定性承載網(wǎng)絡的雙向時延測量針對確定性業(yè)務流進行?？梢圆捎肨WAMP(REC5357)、STAMP(RFC8762,RFC8972)等方法進行丟包測量，測量時需要確保0AM報文攜帶業(yè)務報文的流標識，與業(yè)務報文走同樣的轉發(fā)路徑。9.4抖動測量方法—[1]IETFdraft-ietf-detnet-oam-framework-08DetNet[2]IETFdraft-ietf-detnet-ip-oan-06DetNet[3]IETFdraft-ietf-detnet-mpls-oan-12DetNetMPISOAM方法(DetNetServiceSub-layer[5]IETFdr