G.8031协议学习报告.doc

G.8031协议学习报告严国涛 2009.8.201.简介G.8031是ITU-T对基于VLAN的以太网技术定义的线性保护倒换标准。在保护切换机制中，对工作资源都分配相应的保护资源，如路径和带宽等。相对于IEEE定义的生成树保护技术，G.8031定义的保护技术简单快速，以一种可预测的方式实现网络资源切换，更易于运营商有效地规划网络及明了网络的活动状态，实现电信级的运营。协议定义了线性1+1保护和线性1:1保护2种保护倒换方式。1+1保护支持单向和双向倒换，1:1保护只支持双向倒换。线性1+1保护倒换：每个工作传输实体分配一个保护传输实体。在保护域内，源端在工作和保护资源实体都传输流量，而在宿端选择其中一个实体接收流量。双向需要APS协议协商选择器，以便2个方向使用相同的实体。而单向不需要协商。线性1:1保护倒换：每个工作传输实体分配一个保护传输实体。与1+1保护不同的是，流量只在工作实体和保护实体中的一个实体进行传输，需要APS协议协商，以便源端和宿端选择同一个实体。2. 故障检测当检测到传输实体（工作和保护）发生故障时，将会进行保护倒换。传输实体的有OK，SF(signal fail)，SD(signal degrade)。平台实现时，基于MEP和端口检测故障：1） 基于MEP来检测故障，通过CCM报文实现；2） 基于端口Link状态来检测故障，能够快速获知链路故障达到快速倒换的目的。3.保护组命令3.1 端到端命令和状态Lockout of protection：禁止保护组，禁止工作信息从保护实体接收；Force switch normal traffic signaltoprotection：强制从保护实体接收数据，对故障响应；Manual switch normal traffic signaltoprotection：在工作和保护实体正常情况下，强制从保护实体接收，对故障不响应；Waittorestore normal traffic signal：延迟恢复信号，工作于revertive 模式下；Exercise signal：测试APS协议运行是否正常；Donotrevert normal traffic signal：维持来自于保护实体的通信，工作于non-revertive模式下；No request：不存在本地保护倒换请求的状态；Clear：清除近端节点的以上所有命令。3.2本地命令（不传送至远端）Freeze（冻结保护组。解冻之前，本端命令无效；链路变化和APS信息全部被忽略；解冻后，节点状态根据当前条件和收到的APS重新计算）；Clear freeze；Lockout normal traffic signal from protection（避免从保护实体接收正常数据）；Clear lockout normal traffic signal from protection 。4. 线性保护倒换体系结构4.1简述保护倒换触发条件如下：1.操作人员空控制，如Force Switch和Manual Switch命令，当该命令比其他本地命令优先级高时生效。2.SF信号在活动的传输实体声明，且未在备份传输实体备份。3.接收到得APS消息请求倒换，并比其他本地请求优先级高。由于保护倒换机制需要监测工作传输实体和保护传输实体，必须激活MEP，通过交换CCM报文实现（参见Y.1731）。图1 以太网线性保护中的MEP在非1+1单向保护倒换中，倒换过程还需要APS协议与另一端进行协商。APS报文和CCM报文一样，在保护传输实体的MEP对之间进行交互，不同的是，APS协议报文不能在工作实体中进行传输。4.2 1+1双向保护倒换图2为1+1双向线性保护倒换体系结构。源端从工作传输实体和保护传输实体均转发流量，但是宿端只从工作传输实体接收流量。图2所示为工作传输实体产生SF消息，导致保护倒换。注意，对于1+1双向线性保护不需要APS协议参与，应为即使是单向故障，两个方向都应该倒换。错误1+1双向保护需要APS协议图2双向线性保护倒换体系结构图3双向线性保护倒换体系结构工作实体故障4.3 1+1单向保护倒换图4为1+1单向保护倒换体系结构。源端从工作传输实体和保护传输实体均转发流量，但是宿端只从工作传输实体接收流量。图5所示为工作传输实体由西向东方向上发出SF信号，导致保护倒换。由东向西的正常流量仍然从工作实体接收。在单向保护倒换中，每个方向上的倒换是独立的。宿端选择器基于本地信息进行选择从工作实体还是保护实体接收流量。所以不需要APS协议进行协商。图6所示为为工作传输实体由西向东方向和保护传输实体由东向西方向均发生故障。单向保护可以对这种情况进行保护，而双向保护无法对此进行保护图4 1+1单向保护倒换体系结构图5 工作实体由西向东故障图6 两个方向均发生故障4.4 1:1双向线性保护倒换体系结构图7为1:1线性保护倒换体系结构，流量由工作传输实体发出。图8所示为工作传输实体发生故障导致线性保护倒换。在源端，流量由保护传输实体转发，在宿端，从保护传输实体接收流量。在保护倒换过程中，在两端的桥接和选择器桥接？ 选择器？可能会有短暂的不匹配，但是不会出现连接错误。图7为1:1线性保护倒换体系结构图8 1:1线性保护倒换体系结构工作传输实体发生故障5. APS协议G.8031协议报文(APS报文)是CFM报文的一种子类型，只在保护实体上传输，便于两端的状态协商。报文格式如下:5.1 APS帧结构图 9 APS帧结构图9为APS帧结构。APS协议报文为以太网OAM协议帧，在定义在ITU-T Rec.Y.1731。各字段如下Version: 0x00OpCode: 0x27Flags: 0x00END TLV: 0x00G.8031定义四字节携带APS特定信息，如图10所示。123487654321876543218765432187654321Request/StateProt. TypeRequested SignalBridged SignalReservedABDR图10 APS特定信息结构表1 APS信息结构各字段含义G.8031/Y.1342 Code points and field valuesfor APSspecific informationRequest/State1111Lockout of Protection (LO)将数据流锁定在工作路径上传输，Priority1110Signal Fail for Protection (SF-P)highest1101Forced Switch (FS)强制倒换，强制将数据流倒换到保护路径1011Signal Fail for Working (SF)1001Signal Degrade (SD) (Note 1)0111Manual Switch (MS)手动倒换，手动将数据流的倒换到保护路径，与强制倒换的区别是优先级较低。如果工作路径发生故障，手动倒换会发生状态迁移，而强制倒换不会。0101Wait to Restore (WTR)0100Exercise (EXER)0010Reverse Request (RR) (Note 2)0001Do Not Revert (DNR)0000No Request (NR)lowestOthersReserved for future international standardizationProtection TypeA0No APS Channel1APS ChannelB01+1 (Permanent Bridge)11:1 (no Permanent Bridge)D0Unidirectional switching1Bidirectional switchingR0Non-revertive operation1Revertive operationRequested Signal0Null Signal1Normal Traffic Signal2-255(Reserved for future use)Bridged Signal0Null Signal1Normal Traffic Signal2-255(Reserved for future use)NOTE 1 SD is for further study.5.2 1-phase APS协议1. 基本操作图11 线性保护倒换算法图11为线性保护倒换算法，描述如下：“local priority logic” 选取本地最高优先级的请求，并将该信息传至global priority logic 收到的远端APS协议报文进行有效性校验，随后将收到的“Request/State”信息传至“EXER/DNR logic” 单元。本地网元收到的“Request/State”信息为EXER/DNR/RR，将会被“EXER/DNR logic” 单元过滤。过滤规则如下： 1.“Request/State”信息为EXER， “EXER/DNR logic” 单元产生RR本地消息并送至“local priority logic” ； 2.“Request/State”信息为DNR， “EXER/DNR logic” 单元产生DNR本地消息并送至“local priority logic”。 收到的“Request/State”信息非EXER/DNR/RR，将送至“global priority logic”。“global priority logic” 比较出全局最高的优先级命令，决定本地桥/选择器位置。如果全局最高优先级命令是本地请求，在即将发送的APS信息帧的“Request/State”信息段中进行标识，如何标示为本地请求？否则APS信息帧的“Request/State”信息段中标记为NR。1+1倒换只需控制选择器的位置；1:1倒换需控制桥和选择器同时处于一条通路上；对于单向倒换，全局最高请求和本地最高优先级请求一致。2. 反转（Revertive）模式反转模式下，当本地保护倒换请求从活动变为非活动态时： 对于单向倒换，将进入wait-to-restore状态； 对于双向倒换，当本端未收到远端更高优先级的请求时进入wait-to-restore状态； WTR状态超时进入NR态; WTR到时前可被更高优先级请求抢占；双向倒换中恢复完成需等待两端WTR定时器超时3. 非反转（Non-revertive）模式非反转（Non-revertive）模式下，当本地保护倒换请求从活动变为非活动态时： 对于单向倒换，将进入do not revert state状态； 对于双向倒换，当本端未收到远端更高优先级的请求时进入do not revert state状态。4. APS的发送和接收APS协议帧只能在保护传输实体上传输。对工作传输实体接收到的APS消息要丢弃。当要发送的APS信息改变时，立即发送3个APS协议帧，以便一两个帧丢失时仍可以快速进行保护切换。为了达到50ms的快速倒换，三个APS协议帧的间隔为3.3ms，与CCM快速故障检测的数据帧发送间隔相同。头三个帧之后的APS协议帧发送间隔为5s。如果没有接收到有效的APS协议帧，最近接收到的APS信息仍然生效。5.3 请求类型请求类型反映了最高优先级，命令或状态。在单向倒换中最高优先级只由近端决定。在双向倒换中，只有本地请求的优先级不低于所有接收到的APS信息帧的优先级时，本地请求才会在即将发送的APS信息帧中标示，否则标示NR。近端只有在回应远端的EXER命令时发送Reverse Request请求。5.4 保护类型（Protection Type）000x：1+1单向, 不需APS 协议；100x：1+1单向，APS 协议；101x：1+1双向，APS 协议；111x ：1:1 双向，APS 协议。注意010x, 001x, 和011x是无效的，因为1:1保护只支持双向，且需要APS协议。如果B字段不匹配，表示一个是1:1，一个是1+1，不能兼容，导致故障。假设B字段匹配：如果A字段不匹配，期望APS协议的一端将会回退到无需APS协议的1+1单向切换。如果D字段不匹配，双向的那端将回退到单向倒换。如果R字段不匹配，一端对WTR清除切换，另一端对DNR清除切换。两端仍能互联。5.5 请求信号（Request Signal）请求信号标示通过保护路径传输的近端请求。对于NR，当远端不从保护实体接收流量时为null信号(0)，否则为Normal Traffic信号(1)。对LO请求，只能是null信号。对于Exercise请求，当Exercise替换NR时为null信号，替换DNR时为normal traffic信号。对于SF（或SD）请求，使用null信号标示保护失败，其他情况使用normal traffic信号。对于其他请求类型，请求信号均为normal traffic信号。5.6 Birgided Signal该信号标示桥接到保护路径的信号。对于1+1保护，恒为normal traffic信号，因为桥是固定的。对1:1保护，信号标示是null信号还是normal traffic信号接到保护实体。5.7 桥的控制在1+1保护中，APS信息帧中的Birgided Signal恒为normal traffic信号。在1:1保护中，桥一旦建立，就会在向外发的APS信息帧的Bridged Signal域中标示。5.8 选择器的控制1+1单向保护中，选择器的设置由最高优先级的本地请求决定。1+1双向保护中，当向外发送的Requested Signal为normal traffic信号时，从保护实体接收正常数据。1:1双向保护中，当向外发送的Requested Signal为normal traffic信号时，从保护实体接收正常数据。5.9 保护传输实体Signal Fail保护实体的Signal Fail比其他要求从保护实体取normal traffic信号的故障优先级高。当使用APS信号时，保护传输实体的SF-P信号比Forced Switch优先级高。Lockout命令比SF-P优先级高，在失败情况下，lockout的状态将被激活。5.10 同优先级请求通常情况下，当某个请求导致倒换时，不会被同优先级的请求覆盖（先到先服务）。命令的接受与拒绝5.11 命令的接收和拒绝CLEAR命令只在LO, FS, MS, 或EXER命令生效，或近端处于WTR状态时被接受。该命令将清除近端命令或WTR状态，使得低优先级的APS请求被重申。其他命令除非优先级比已存在命令或APS请求高，或则拒绝。到高优先级命令覆盖低优先级命令或APS请求时，其他请求将会重申。5.12 Hold-off定时器发生故障时，如果hold-off定时器设置值不为0将启动定时器，超时时重新检测故障仍然存在时，上报SF消息；它的作用是给予一定的时间用来在倒换前修复故障。建议值为0到10s，步长为100ms(精度5 ms)。5.13 WTR定时器 用于Revertive模式下，满足故障恢复的条件下启动该定时器，定时器到时切换到工作链路上；它的作用是避免连续性故障导致的频繁倒换。配置值为5到12分钟，默认值5分钟，步长1分钟。5.14 Exercise操作用于测试APS操作的正确性，比其他请求优先级低。5.15 协议故障(dFoP)发生协议故障的情况如下：完全不兼容（B字段不匹配）；工作/保护配置不匹配（5.2.4），即在工作传输实体收到APS协议报文；桥请求响应大于50ms（如发送的Requested Signal和接收的Requested Signal不匹配）6 APS协议运行示例6.1 APS协议运行示例1图1所示为1:1保护在可反转模式下的故障倒换与恢复示意图。流程如下：1两端处于正常状态，在工作路径接收数据，都向对方发送NR(r/b=null)协议报文。2东向收到上报的工作路径故障消息，选择从保护路径接收发数据，向对端发送SF(r/b=normal)协议报文。3西向收到对端的SF报文，选择从保护路径收发数据，向对端发送NR(r/b=normal)报文。4东向发现工作路径故障清除，启动WTR定时器。5WTR定时器到时，东向从工作路径收发数据，向对端发送NR(r/b=null)协议报文。6. 西向收到对端的NR(r/b=null)报文，也选择从工作路径收发数据，发送NR(r/b=null)协议报文。图1 APS协议运行示例16.2 APS协议运行示例2工作在1:1 非反转模式下，情形如下：数据在工作链路上；西向东方向发生链路故障（倒换至保护链路）；故障恢复（进入DNR态，并保持在保护链路上）。图13 APS协议运行示例26.3 APS协议运行示例3SF+FS情形：西向东方向发生链路故障（倒换至保护链路）；东向执行FS操作（进入FS态）；东向执行清除FS操作，重新进入SF态。图14 A