IPN100产品EFM技术方案白皮书(I).docx

iPN100 RC551E智能以太接入设备EFM方案白皮书瑞斯康达科技发展股份有限公司目录1.前言32.瑞斯康达iPN产品EFM方案的特点33.以太故障管理EFM OAM背景53.1 接入层设备面临的问题53.2 EFM实现的主要功能63.3 EFM技术的优缺点63.4 EFM技术的价值64.EFM OAM技术原理64.1OAM PDU74.2关键技术74.2.1 建立以太网OAM 连接84.2.2 连接的链路监控104.2.3 连接的远端环回105.产品功能特性115.1 iPN100 （以RC551E-4GE为例）产品接口示意图115.3 和主流设备的对比125.4 EFM设备配置125.4.1 网管配置125.4.2 命令行配置（略）135.5 iPN100/EDD设备对EFM和扩展EFM支持情况136.参考资料131. 前言随着分组技术和分组业务的飞速发展，分组网络也得到快速部署，特别随着无线宽带技术3G/4G等网络的部署，PTN网络得到飞速发展，随之带来了对分组网络更高的OAM等方面需求。iPN产品是基于下一代分组技术，面向电信级管理的接入层产品。本文通过对分组网络发展的技术背景、实现原理进行分析，阐述瑞斯康达iPN100产品助力运营商提升客户在大客户专线业务领域品牌和能力，同时对此产品的特色功能和优势进行介绍。2. 瑞斯康达iPN100产品EFM方案的特点结合网络需求，公司研发出1端口、4电口和2光2电多种设备类型，均支持EFM功能特性，可以配合路由器，交换机、PTN、CE设备完成OAM功能延伸。应用简单、便捷：不需要局、远端设备做复杂配置，基于端口的功能开启后，自动发现、协商和运行。设备信息通过局端设备上报，信息提取简便。基于统一网管软件管理：远端设备配置了管理ip的基础之上，可以通过局端设备对其进行网管，最终实现在一个网管平台下，管理所有设备。自主芯片级处理：公司采用经过市场验证的成熟的大规模电路设计技术，实现更高集成度的系统级芯片应用，设备的数据处理能力更为强大、高效。高集成度芯片技术的降低了设备功耗，减少芯片的发热，使得整体系统运行更为稳定，对环境温度的影响适应能力更好，并且使产品功能更加稳定。实现标准化：完全基于标准的802.3ah标准化实现，完全实现和CISCO、华为等设备的对通测试，通过欧洲高级测试中心的测试。功能扩展丰富：瑞斯康达iPN100设备EFM标准功能外，还支持扩展EFM功能，包括如下：1、获取和设置远端设备属性2、上传下载远端设备文件3、管理扩展OAM链路状态和统计 等此功能要求局端、远端设备必须同时选用瑞斯康达设备，并且设备类型支持EFM功能才可实现。组网多样：瑞斯康达iPN100产品支持基于802.3ah的标准OAM维护、操作，同时支持多种丰富的EFM组网模式。1 上层设备具备EFM功能对接图1上行EFM OAM示意图接入设备使用上行链路实现与上层数据网络局端设备配合EFM功能，故障信息dying GASP等上报，通过数据承载网络的将网管信息上报给数据承载层设备网管，信息呈现由数据承载层网管呈现。2 下行设备具备EFM功能对接图2 下行EFM OAM示意图下行设备具备EFM对接能力和要求，使用下行端口进行EFM对接。故障信息上报dying GASP等，通过接入设备网管（非数据承载网络网管）平台呈现。此种模式的技术要求为下行端口支持EFM的同时，要求设备支持SNMP独立网管。可实现链状组网中，对远端进行标准OAM管理。3 带内通过IP地址发送关键EFM信息图3 带内上报关键EFM OAM信息示意图带内通过TRAP iP地址将关键OAM信息上报实现设备故障时关键故障dying GASP信息的上报。设备通过向服务器发送SNMP报文，将dying GASP信息封装到SNMP报文中。此时，局端设备不需要支持EFM功能，报文通过局端设备透传至管理服务器上，从而达到EFM功能的效果。3. 以太故障管理EFM OAM背景以太网技术以其良好的经济性、互通性和易用性等优势得到了普遍应用。随着电信级网络技术和标准的快速发展，特别是PTN网络逐步在城域网延伸，电信级的接入层设备越来成提供多业务承载主角。3.1 接入层设备面临的问题目前分组承载网络接入层设备面临下面的问题：接入层无维护操作接入层设备无故障通告接入层设备OAM实现不标准结合根据城域以太网论坛（Metro Ethernet Forum，）将电信级以太网纵向分成的三层结构,每层都应该具有自身的OAM能力。以太网业务层的OAM功能应独立于上层应用如IP层或底层的传输技术如SDH，这样可以采用不同的技术提供以太网业务。各层的OAM功能可以互相增强，并提供良好的故障和性能管理。通过这些标准OAM技术，获得最后一公里的链路OAM能力。基于此，EFM技术应运而生。3.2 EFM实现的主要功能EFM OAM的功能主要分为如下几部分：1、 以太网OAM连接的发现和建立2、 以太网OAM连接的链路监控3、 以太网OAM连接的远端环回3.3 EFM技术的优缺点1、 EFM技术具备如下优点：协议简单基于端口实现，应用此功能对组网没有影响开启后能自动协商、发现，不需要人为过多干预和处理故障处理速度快，通告对端时间短2、 EFM技术的缺点：没有业务端到端的管理维护能力需要局端设备支持支持功能比较简单，不能完成复杂的管理、维护操作3.4 EFM技术的价值对于分组传送网络的边缘设备，远端设备使用EFM OAM功能，方便局端实现对远端设备的发现、管理，局端设备能够持续对远端设备进行监控。实现远端设备故障实时上报，方便运营维护中对远端故障的定位，并能简单的区分故障类型。提高接入侧远端设备的可维护性、网管性和操作性。网络维护者能够根据故障类型，进行区分别对待和处理。例如，发现掉电告警故障，可以减少到现场处理的次数。4. EFM OAM技术原理EFM技术工作在数据链路层，利用设备之间定时交互OAM PDU（OAM Protocol Data Units，OAM 协议数据单元）来报告网络的状态，使网络管理员能够更有效地管理网络。目前，EFM OAM 主要用于解决以太网接入的“最后一公里”中常见的链路问题。通过在两个点到点连接的设备上启用以太网OAM 功能，可以监控这两台设备之间的链路状态。以太网OAM的所有功能，都需要在以太网OAM的连接建立起来后，才有效。4.1OAM PDU图4 常见的OAMPDU报文如图1所示，是几种常见OAMPDU的报文格式，各重要字段的含义如表1所示。表1 OAMPDU报文中重要字段含义表2 OAMPDU报文的作用4.2关键技术以太网OAM 功能是在建立以太网OAM 连接的基础上的，下面对以太网OAM 的工作流程进行简要介绍。4.2.1 建立以太网OAM 连接以太网OAM 连接的建立过程也称为Discovery 阶段，即本端OAM 实体发现远端OAM 实体、并与之建立稳定对话的过程。在这个过程中，相连的OAM 实体通过交互Information OAMPDU 以通报各自的以太网OAM 配置信息和本端支持的以太网OAM 能力信息，当OAM 实体收到对端的配置参数后，再决定是否建立OAM 连接。当两端OAM 实体对Loopback 功能、单向链路检测及链路事件配置的检查都通过之后，以太网OAM 协议才开始正常工作。1. 主动模式和被动模式以太网OAM的连接模式有两种：主动模式和被动模式。设备可以选择主动（Active）模式与被动（Passive）模式来进行OAM的连接，主动模式和被动模式下的处理能力见下表所示。表3主动模式与被动模式的处理能力比较处理能力 主动模式被动模式发起OAM Discovery 过程可以不可以响应OAM Discovery 发起过程可以可以需要发送Information OAMPDUs可以可以允许发送Event Notification OAMPDUs可以可以允许发送Variable Request OAMPDUs可以不可以允许发送Variable Response OAMPDUs可以，但需要对端也处于主动模式下可以允许发送Loopback Control OAMPDUs可以，但需要对端也处于主动模式下不可以响应Loopback Control OAMPDUs可以可以允许发送Organization Specific OAMPDUs可以可以2. 连接的状态迁徙和触发事件图5 连接的状态迁徙如上图所示，显示了以太网OAM连接的状态迁徙。除了图描述的状态迁徙以外，还有几个特殊的状态迁徙：1.当连接的timeout定时器超时时候，所有状态都回归Active状态（Actiove模式）或者Passive状态（Passive模式）。2.当端口Down或者OAM功能shutdown的时候，所有状态都回归Fault状态。表4 连接迁徙的状态状态描述Fault以太网OAM没有开始运行状态。ActiveActive模式状态，主动周期发出包含了Local information TLV的information OAMPDU报文，发现连接。PassivePassive模式状态，被动等待接受包含了Local information TLV的information OAMPDU报文，接受连接。Discovered已经发现了连接状态，周期发出包含了Local information TLV和Remote information TLV的information OAMPDU报文，协商连接。同时，启动连接timeout定时器。Local-stable本地已经通过属性匹配连接状态，周期发出包含了Local information TLV和Remote information TLV的information OAMPDU报文，协商连接。同时，启动连接timeout定时器。Up连接建立状态，周期发出包含了Local information TLV和Remote information TLV的information OAMPDU报文，保活连接。同时，启动连接timeout定时器。3. 连接的严重链路事件当链路上发生一些严重链路事件的时候，会在以太网OAM报文头部的Flags字段设置相关的链路状态，并通过Event Notification OAMPDU报文通知到连接的对端。以太网OAM连接的严重链路事件类型和定义如下表所示。表5 以太网OAM连接的严重链路事件事件定义Link fault硬件PHY检测到接收方向线路错误。Dying gasp本地发生了无法恢复的故障事件，如以太网OAM Down。critical-event未可预知的严重事件发生（目前没有具体定义）。4.2.2 连接的链路监控以太网OAM能够对链路上的错误信号、错误帧进行周期性地监控检测，并且在错误数超过用户指定地阀值后执行用户指定的操作，如将端口shutdown掉。同时，会通过Event Notification OAMPDU报文通知到连接的对端。以太网OAM连接的链路监控的类型和定义如下表所示。表6 以太网OAM连接的链路监控的类型和定义链路监控事件定义Errored Symbol Period单位时间周期内，错误信号数超过定义的阈值Errored Frame单位时间周期内，错误帧数超过定义的阈值Errored Frame Period单位帧数周期内，错误帧数超过定义的阈值Errored Frame Seconds Summary单位时间周期内，有错误帧的秒数超过定义的阀值4.2.3 连接的远端环回连接建立起来后，可以发送Loopback Control OAMPDU报文，控制对端进入Remote Loopback测试模式。当链路Remote Loopback测试模式后，本地发送的报文对端会环回回来，从而测试链路的丢包率、时延等参数。Remote Loopback测试模式只会影响非以太网OAM协议报文；对于以太网OAM协议报文，仍然正常发送和接收。在Remote Loopback测试模式下，OAM sublayer夹层的处理如下表所示。表7 Remote Loopback测试模式端口状态端口状态Multiplexer模式Parser模式描述Master（发起环回端）ForwardDiscard当收到information OAMPDU标识对端处在环回状态时候，进入该模式。Slave（环回端）DiscardLoopback当收到Loopback Control OAMPDU中使能环回的命令后，进入该模式。在Remote Loopback测试模式下，非以太网OAM协议的报文流程如下图所示。图6 非以太网OAM处理过程Remote Loopback测试模式非以太网OAM协议的报文流程802.3ah与802.1ag环回之间的区别：IEEE 802.3ah在远端打环，数据真正被环回,影响正常数据传输; IEEE 802.1ag不打环，数据没有被环回，只是类似于ping的请求与响应,不影响正常数据传输。5. 产品功能特性5.1 iPN100 （以RC551E-4GE为例）产品接口示意图图7 接口示意图产品接口说明:CLIENT1-4：业务端口LINE1-LINE2：上行业务端口SNMP 口/CONSOLE口：管理/配置口RC551E-4GE产品是一款多端口，高带宽GE产品，如图所示能够支持4个下行端口和2个上行端口，所有端口支持最大GE速率。5.3 和主流设备的对比表8 主要设备类型EFM功能对比瑞斯康达iPN100电信以太交换机OAM收发器支持上行