EP1502396A1 - Verfahren zur unterstützung von ersatzschaltungen in mpls-netzen - Google Patents

Verfahren zur unterstützung von ersatzschaltungen in mpls-netzen

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Publication number
EP1502396A1
EP1502396A1 EP03729874A EP03729874A EP1502396A1 EP 1502396 A1 EP1502396 A1 EP 1502396A1 EP 03729874 A EP03729874 A EP 03729874A EP 03729874 A EP03729874 A EP 03729874A EP 1502396 A1 EP1502396 A1 EP 1502396A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mpls
packets
oam
connection
lav
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03729874A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Klink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1502396A1 publication Critical patent/EP1502396A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/50—Routing or path finding of packets in data switching networks using label swapping, e.g. multi-protocol label switch [MPLS]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/50—Network service management, e.g. ensuring proper service fulfilment according to agreements
    • H04L41/5003—Managing SLA; Interaction between SLA and QoS
    • H04L41/5009—Determining service level performance parameters or violations of service level contracts, e.g. violations of agreed response time or mean time between failures [MTBF]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/22—Alternate routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/54—Store-and-forward switching systems 
    • H04L12/56—Packet switching systems
    • H04L12/5601—Transfer mode dependent, e.g. ATM
    • H04L2012/5619—Network Node Interface, e.g. tandem connections, transit switching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/54—Store-and-forward switching systems 
    • H04L12/56—Packet switching systems
    • H04L12/5601—Transfer mode dependent, e.g. ATM
    • H04L2012/5625—Operations, administration and maintenance [OAM]
    • H04L2012/5627—Fault tolerance and recovery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/54—Store-and-forward switching systems 
    • H04L12/56—Packet switching systems
    • H04L12/5601—Transfer mode dependent, e.g. ATM
    • H04L2012/5629—Admission control
    • H04L2012/5631—Resource management and allocation
    • H04L2012/5636—Monitoring or policing, e.g. compliance with allocated rate, corrective actions

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • the OAM functionality (Operation and Maintenance) is to be regarded as an essential part of the operation of public communication networks. It supports the quality of the network performance while reducing the operating costs of the network. It makes a significant contribution, particularly with regard to the quality of service of the information transmitted (QoS).
  • QoS quality of service of the information transmitted
  • OAM functionality of the operator of a co can - munikationsnetzes always obtained knowledge about 'whether the guaranteed quality of service for a connection (Service Level Agreement) is complied with. For this, the operator must know the availability of existing connections (connection "up ⁇ or" down *) as well as the time delay in the transmission of the information (delay, delay variation), the - possibly averaged - deviation from the otherwise usual distance between each two information transmissions (delay jitter), or the number of information not even allowed to be transmitted (blocking rate, error performance).
  • MPLS networks are currently proposed for the transmission of information on the Internet.
  • MPLS networks Multiprotocol Packet Label Switching
  • information is transmitted using MPLS packets.
  • MPLS packets have a variable length, each with a header and an information part.
  • the header is used to record connection information, while the information section is useful for recording useful information.
  • IP packets are used as useful information.
  • the connection information contained in the header is designed as an MPLS connection number. However, this is only valid in the MPLS network. If an IP packet from an Internet network thus penetrates the MPLS network (FIG. 1), this is preceded by the header that is valid in the MPLS network. This contains all connection information that specifies the path of the MPLS packet in the MPLS network. Leave that
  • MPLS packet the MPLS network, the head part is removed again and the IP packet in the subsequent internet network is routed further in accordance with the IP protocol.
  • MPLS packets are transmitted unidirectionally.
  • Fig. 1 it is assumed as an example that information such. B. can be supplied from a subscriber TLN1 to a subscriber TLN2.
  • the sending subscriber TLN1 is connected to the Internet network IP, through which the information is passed according to an Internet protocol, such as the IP protocol. This protocol is not a connection-oriented protocol.
  • the Internet network IP has a plurality of routers R, which can be meshed with one another.
  • the receiving subscriber TLN2 is connected to a further Internet network IP.
  • An MPLS network is inserted between the two Internet networks IP, through which information in the form of MPLS packets is switched through in a connection-oriented manner. This network also has a plurality of routers meshed with one another.
  • LSR label switched routers
  • QoS quality of service
  • the knowledge of failure situations (signal case situation) of connections in the network plays an important role for the network operator, since he can carry out corresponding equivalent circuits for the user in accordance with this information.
  • the prior art makes no contribution to solving this problem.
  • the invention has for its object to show a way, how information about failure situations in MPLS networks can be provided with little effort and appropriate equivalent switching measures can be initiated.
  • the invention is achieved on the basis of the features specified in the preamble of claim 1 by the characterizing features.
  • An advantage of the invention is in particular the provision of specially designed MPLS-OAM packets which are inserted into the traffic flow of user data packets.
  • MPLS-OAM packets which are inserted into the traffic flow of user data packets.
  • a further identifier is required.
  • the packages defined in this way monitor the continuity of connections and the transmission quality (performance monitoring) of an MPLS connection (MPLS Label Switched Path).
  • MPLS-OAM functionality is now used to support MPLS equivalent switching measures. This procedure is easy to use, especially where very fast changeover times are not required.
  • a simple express protocol is defined for faster switching times.
  • FIG 1 shows the basic conditions in an MPLS network
  • Figure 2 shows an end-to-end connection between two participants
  • Figure 3 shows the relationships in the packet header and in the information part of an MPLS-OAM packet
  • FIG. 2 shows a connection (label switched path, LSP) between two subscribers TLN1, TLN2.
  • LSP label switched path
  • This connection is made via a plurality of nodes N1 ... N4, as a result of which a plurality of connection sections (label switched hop) are defined.
  • the nodes N1 ... N4 should be designed as routers LSR of an MPLS network.
  • an information flow arises between the subscriber TLN1 and the subscriber TLN2, which is formed from a plurality of MPLS packets carrying the useful data.
  • MPLS-OAM packets can be inserted into this MPLS packet flow (inband LSP).
  • connections are defined via which only MPLS-OAM packets are routed (outband LSP).
  • in-band MPLS-OAM packets are useful for logging LSP connections on an individual basis. However, in some cases it may be more advantageous to define an out-of-band MPLS-OAM packet flow. An example of this is the MPLS group equivalent circuit.
  • MPLS-OAM packets In order to distinguish MPLS-OAM packets from MPLS packets carrying user data, the MPLS-OAM packets are marked.
  • the special marking mechanisms are shown in FIG. 3 and will be described in more detail later.
  • the sequence of several MPLS-OAM packets defines an MPLS-OAM packet flow. Basically 3 different types of an MPLS-OAM packet flow exist simultaneously for a connection LSP:
  • End-to-end MPLS-OAM packet flow It is used in particular when OAM communication takes place between a source and a sink of an LSP connection. It is formed from MPLS-OAM packets, which are inserted in the source of the connection LSP in the user data stream and are taken out again at the sink. The MPLS-OAM packets can be recorded and monitored along the connection LSP to the connection point CP without interfering with the transmission process (passive monitoring).
  • the MPLS-OAM packet flow of type A is distinguished from the end-to-end defined MPLS-OAM packet flow. It is used in particular when OAM communication takes place between the nodes which delimit a connection section (segment) of type A (FIG. 2).
  • One or more Type A MPLS-OAM segments can be defined in the LSP connection, but they cannot be nested nor can they overlap with other Type A segments.
  • the MPLS-OAM packet flow of type B is distinguished from the two types of packet flow mentioned above. It is used in particular when OAM communication takes place between the nodes which delimit a type B connection section (FIG. 2).
  • One or more Type B MPLS OAM segments can be defined in the LSP connection, but they cannot be nested nor can they overlap with other Type B segments.
  • an MPLS-OAM packet flow (end-to-end, type A, type B) is formed from MPLS-OAM packets, which are inserted into the user data stream at the beginning of a segment and at the end of the MPLS-OAM packet flow
  • connection point CP in the connection LSP including the sources and sinks of the connection can be configured as an MPLS-OAM source or an MPLS-OAM sink, the MPLS-OAM packets originating from an MPLS-OAM source preferably as “upstream” * are to be configured.
  • the end points (source, sink) of the associated MPLS-OAM segment must be defined.
  • the definition of source and sink for an MPLS-OAM segment is not necessarily fixed for the duration of the connection. This means that the relevant segment can be reconfigured, for example, using fields in the signaling protocol.
  • the segmented MPLS-OAM packet flow (type A or type B) can be nested within an end-to-end MPLS-OAM packet flow.
  • the connection points CP can be the source / sink of a segment flow (type A or type B) as well as the end-to-end MPLS-OAM packet flow.
  • the MPLS-OAM packet flow (segment flow) of type A is functionally independent of that of type B in terms of inserting, removing and processing the MPLS-OAM packets.
  • a connection point CP can therefore be the source and sink of an OAM segment flow of type A and type B at the same time.
  • type A segments can overlap with type B segments. Both segments can and will operate independently of one another therefore do not influence each other in any way. In MPLS replacement circuits, however, overlapping can lead to problems.
  • the differentiation between MPLS-OAM packets and MPLS packets carrying user data can be carried out by using one of the EXP bits in the MPLS packet header.
  • this procedure offers a very simple possibility of differentiation.
  • This bit can be checked in the sink of an MPLS-O ⁇ M segment or at the connection points CP in order to filter out MPLS-OAM packets before further evaluations are carried out.
  • one of the MPLS connection numbers (MPLS label values) No. 4 to No. 15 in the header of the MPLS packet can be used as an identifier.
  • These MPLS connection numbers have been reserved by IANA.
  • the next identifier in the stack of the assigned connection LSP must indicate what the inband OAM functionality is carried out for.
  • This approach is somewhat more complex to implement, since the hardware in the OAM sink and the connection points CP requires two MPLS stack inputs for each MPLS-OAM packet.
  • the processing must be done in real time, i.e. in the connection points CP the OAM packets must be reinserted into the flow if the sequence order is adhered to. This is imperative to ensure correct performance monitoring results in the OAM sink.
  • MPLS-OAM-LAV packets are defined to monitor (verify) the availability (availability) of an MPLS connection LSP (hereinafter referred to as MPLS-LAV function).
  • connection LSP This enables the availability of an LSP connection to be determined on an end-to-end basis or on a segmented basis.
  • an MPLS-OAM-LAV packet provided for this purpose is inserted periodically per time interval (e.g. per second) and periodically per time interval (e.g. per second) monitored at the sink for its arrival. If after a predefined time (e.g. several seconds) and possibly multiple checks (e.g. 2 to 3 times) no MPLS-OAM-LAV packet has been received at the sink, the connection LSP is declared not available (LSP ⁇ down * or "unavailable ⁇ ). In the case of the unavailable connection LSP, the arrival of the MPLS-OAM-LAV packet is still checked periodically at the sink, and if it is received again at the sink after a predefined time (of several seconds), the connection becomes available again explained.
  • the MPLS-LAV function can be activated simultaneously on an end-to-end basis or segmented basis for each LSP connection on any interface CP or network element. Activation and deactivation is possible via signaling procedures as well as via manual configuration via network management. The activation can take place at any time, either during the connection establishment or afterwards.
  • a segment is monitored, it is first necessary to define the limits of the segment in question within the assigned LSP connection. This is usually done by first determining the source and sink.
  • the MPLS-LAV function can then be activated in the following. However, it must be inactive if the limits of a segment are to be changed or the segment is to be deleted, which is possible at any time.
  • the advantage of the MPLS-LAV function is that you can check whether the agreed (Service Level Agreement) Quality of Service parameters of the LSP connection in question have been complied with.
  • the availability status is an indication of the occurrence of a connection failure (signal fail situation).
  • a signal "Signal Fail” is activated. If the connection is available, this signal is deactivated. With the aid of this signal, substitute switching requests (MPLS Protection Switching) or alarms can then be initiated. Furthermore, the location of the underlying network fault can be determined.
  • a further, purely passive monitoring function can be provided as an additional function to the monitoring function (MPLS-LAV function).
  • the MPLS-OAM-LAV packets are only read during the monitoring process but not changed (non-intrusive). They can be determined at each of the connection points CP along the MPLS-OAM-LAV traffic flow on an end-to-end basis or segment basis by processing the content of the MPLS-OAM-LAV packets passing the connection point CP without characteristic quantities such as B. the content of the packages is changed.
  • Monitoring takes place in addition to e.g. end-to-end monitoring, d. H. in this case, individual connection sections of the entire connection are checked.
  • Passive monitoring includes the same functionality as described for the MPLS-LAV function.
  • the advantage of the passive monitoring function can be seen in the fault localization. This can be used to implement a step-by-step method which can be used to determine which parts of the connection LSP are interrupted. The Ver- deterioration in transmission quality (signal degrade) can also be determined.
  • the MPLS-LAV function also forms the basis for monitoring the transmission quality (performance monitoring).
  • the function that monitors the transmission quality (hereinafter referred to as the PM function) is to be regarded as a subfunction for the MPLS-LAV function.
  • the PM function is used to monitor the transmission quality of a connection on an end-to-end basis or segment basis.
  • the number of MPLS-LAV packets that are lost per time interval during transmission plays a role as large as the number of packets that were incorrectly inserted. For example, a time interval of 1 second can be used as the time interval (one-second interval).
  • the MPLS-OAM-LAV packet contains a special field for receiving a packet counter.
  • the monitoring of the transmission quality is now carried out by first counting the number of MPLS packets transmitted in the source that carry useful data and are transmitted per second for the LSP connection in question.
  • the value determined in this way is now transmitted to the sink, where it is compared with the status of a further counter, in which the number of MPLS packets carrying user data that have arrived in the sink is recorded. By comparing the two values, the number of packets lost during transmission or the number of incorrectly inserted packets can be determined.
  • the PM function can only be activated when the (associated) MPLS-LAV function is active. If this is the case for a specific LSP connection, the PM function can be active or inactive as required. Activation and deactivation the PM function is possible via signaling procedures as well as alternatively via manual configuration.
  • the PM function is used to determine whether the negotiated (Service Level Agreement), guaranteed quality of service (QoS) of the assigned LSP connection has also been observed. These include e.g. B. the requirements regarding error performance. It can also be determined whether the throughput guaranteed for the connection has actually been maintained by the network.
  • QoS quality of service
  • the PM function can also be used to determine the deterioration of a signal (signal degrade) for a connection LSP.
  • MPLS protection switching can be initiated as a result.
  • an alarm can also be generated, which is supplied to the network operator, for example.
  • MPLS traffic engineering can be provided to determine overload situations in the network.
  • a free-running counter in the source counts the number of MPLS packets carrying user data that are sent for the corresponding LSP connection.
  • MPLS packets carrying user data are understood to mean all the packets which are not marked as OAM packets.
  • the counter can be designed as a 16-bit counter (free running, modulo 65536). Every time an MPLS-LAV packet is inserted into the MPLS-LAV traffic flow of the LSP connection in question (eg per second), the current value of the counter is written into the corresponding field of the MPLS-LAV packet.
  • the difference between two consecutive counter readings corresponds to the number of MPLS packets carrying user data that have been transmitted between two MPLS-OAM-LAV packets sent one after the other.
  • another, free-running counter in the sink counts the number of MPLS packets carrying the user data (LSP for this connection).
  • This counter is also designed as a 16 bit counter (free running, modulo 65536). Every time an MPLS-OAM-LAV packet is received for the LSP connection in question (e.g. per second), the following calculations are carried out in real-time processing (ie within the transmission time of an MPLS packet carrying useful data):
  • the difference between the current meter reading (after determining the number of MPLS packets carrying the useful data that have arrived) and the meter reading that it had when evaluating the last MPLS-OAM-LAV packet is formed.
  • the result corresponds to the number of MPLS packets carrying user data that have arrived for this LSP connection within the one-second interval.
  • the counter reading also transmitted in the MPLS-OAM-LAV packet is then read in a second calculation step, and subtracted from the value of the counter reading also transmitted of the previously arrived MPLS-OAM-LAV packet.
  • the result corresponds to the number of MPLS packets carrying user data that were sent in the source within the one-second interval for this connection LSP.
  • the difference between the two calculations corresponds to the number of packets that were lost within the last one-second interval for the LSP connection in question (assuming that more packets were sent than received). This result is saved for this time interval. If more packets have arrived than were sent, it is assumed that packets have been inserted LSP incorrectly somewhere during the transmission in this connection. A free-running one-second counter in the sink then handles the further processing. If the status of the associated LSP connection is "down * or" unavailable *, the activation of the PM function is suppressed until the status of this connection is again "up * or" available *.
  • the transmission quality of the connection or of the partial section of the connection can also be monitored in any network devices located between the source and the sink.
  • the information about the transmission quality of the MPLS connection in any MPLS network devices located between the source and the sink it is possible to locate the underlying network error as part of diagnostic measures.
  • the OAM functionality just described is also used to support MPLS protection switching devices.
  • the basic functionality of an MPLS protection switching device is described in the German patent application with the official file number 19646016.6.
  • MPLS group replacement circuits Group Protection Switching
  • Switching times are necessary, as in the case of SDH / SONET networks.
  • an extended MPLS-OAM functionality is required.
  • the support on the part of the MPLS-OAM functionality is also required in order to determine a deterioration in the transmission quality (signal degrade situation) on an assigned connection LSP and to send the relevant information to the sink of the section to be protected, where that Switching to a replacement route (protection switching) can be initiated.
  • control information causing the changeover is stored in the form of a K1 / K2 byte.
  • the MPLS-LAV function determines failure situations (signal fail) on an assigned LSP connection.
  • an MPLS-OAM-LAV traffic flow (on an end-to-end basis or segment basis) is configured for the current LSP operating route and another for the LSP replacement route.
  • the failure of the signal (signal fail) can then be determined in the OAM sink and the switchover processes can be initiated as a result.
  • an MPLS-OAM function is defined for fast triggering of the equivalent circuit when failure situations occur (FSFT function, Fast Signal Fail Trigger Function).
  • the functionality is the same as for the MPLS-LAV function except for the fact that a OAM packet is inserted in the source every 10 ms (instead of once per sec). Accordingly, the evaluation in the sink is based on a 10 ms counter instead of a 1 sec counter. As a result, the failure of a signal in the sink is determined after a maximum time of 30 ms after the interruption occurred. Further processing can then be initiated immediately.
  • the purely passive monitoring function non intrusive monitoring function
  • an OAM traffic flow (on an end-to-end basis or segment basis) for a control connection on the operating route (working entity) and another for a control connection on the replacement route (protection Entity) can be configured.
  • the failure of a signal is then determined on these control connections, whereupon the equivalent switching measures are initiated for the entire group.
  • the FSFT function can also (if required) be used for individual MPLS equivalent circuits in order to achieve reduced equivalent switching times.
  • both the MPLS-LAV traffic flow and the MPLS-OAM-FSFT traffic flow are configured simultaneously for the assigned LSP connection, both on the active operating route (working entity) and on the replacement route (protection entity).
  • the replacement circuit is then initiated in failure situations not on the basis of the monitoring of the MPLS-LAV traffic flow but rather on the basis of the fast MPLS-LAV-FSFT traffic flow.
  • the deterioration in the transmission quality of a signal can be determined using the PM function (performance monitoring). For this, an MPLS Configure LAV traffic flow (on an end-to-end basis or segment basis) for the active operating route as well as for the alternative route of the LSP connection. The deterioration in the transmission quality can then be determined in the OAM sink, whereupon MPLS equivalent switching measures are initiated.
  • This functionality is used to determine the deterioration in the transmission quality in individual MPLS replacement switch configurations.
  • the MPLS group replacement circuit is not described further here, but the functionality in this case is much more complex and also makes use of the performance monitoring subfunction of the MPLS-LAV function.
  • the first function is called the normal transfer function and the second is called the accelerated transfer function on:
  • this functionality can also be used for the evaluation of the equivalent switching protocol.
  • Information relating to the equivalent circuit is stored in the equivalent switching protocol and is transmitted between the source and sink of the section to be protected.
  • the Kl / K2 bytes of the equivalent switching protocol are then transmitted in the payload of the MPLS-OAM-LAV packets.
  • the corresponding format is shown in Figure 3.
  • the current K1 / K2 byte send status is inserted into the MPLS-OAM-LAV packet at source m per second. If the K1 / K2 transmission status changes, this change will be transmitted in the next MPLS-OAM-LAV packet.
  • the MPLS-OAM-LAV packet is taken from the traffic flow.
  • the received K1 / K2 bytes in the payload are then made available to the MPLS equivalent switching function for further processing.
  • the relatively slow mechanism of the normal transfer function cannot be accepted for MPLS group equivalent switching configurations where fast equivalent switching is required.
  • an MPLS-OAM replacement switching protocol express message (accelerated transmission function) is defined, which includes an expansion of the OAM-LAV functionality.
  • an MPLS-OAM spare switching protocol express message is transmitted immediately instead of waiting for the next MPLS-OAM-LAV packet (per second lx).
  • the OAM format of this packet is shown in Figure 3.
  • the spare switch protocol information is extracted from the OAM packet and supplied to the MPLS spare switch functionality. Immediate initiation of processing in the sink can be achieved, for example, by checking an incoming OAM packet to determine whether the function type is suitable for a spare switch express message. This is the case if it has the value ⁇ 0010 ".
  • the accelerated transfer function should be activated at the same time as the fast FSFT function in order to achieve fast substitute switching for MPLS group substitute switch configurations.
  • both mechanisms can also be used for MPLS replacement switch configurations on an individual basis.

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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vorschlag, wie Ersatzschaltemaßnahmen in MPLS-Netzen mit einfachen Mitteln unterstützt werden können. Hierzu wird eine MPLS-OAM-Funktionalität definiert, mit deren Hilfe Durchgängigkeit sowie Übertragungsgüte (Performance Monitoring) einer MPLS-Verbindung (MPLS Label Switched Path) überwacht werden. Diese MPLS-OAM Funktionalität wird erfindungsgemäß zur Unterstützung von MPLS-Ersatzschaltemaßnahmen herangezogen. Insbesondere dort, wo keine sehr schnellen Umschaltezeiten gefordert werden, ist diese Vorgehensweise einfach zu handhaben. Für schnellere Umschaltzeiten wird zusätzlich ein einfaches Expressprotokoll definiert.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Unterstützung von Ersatzschaltungen in MPLS- Netzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Beim Stand der Technik ist die OAM Funktionalität (Operation and Maintenance) als wesentlicher Bestandteil der Betriebsweise öffentlicher Kommunikationsnetze anzusehen. Sie unterstützt die Qualität der Netzperformance bei gleichzeitiger Reduktion der Betriebskosten des Netzes. Besonders im Hinblick auf die Dienstgüte der übertragenen Informationen (Qua- lity of Service, QoS) leistet sie einen wesentlichen Beitrag. Strategien bezüglich OAM-Funktionalitäten wurden bereits für SONET/SDH sowie für ATM-Netze vorgeschlagen.
Durch die OAM Funktionalität kann der Betreiber eines Ko - munikationsnetzes jederzeit Kenntnis darüber erlangen,' ob die für eine Verbindung garantierte Dienstgüte (Service Level Agreement) auch eingehalten wird. Hierzu muss der Betreiber die Verfügbarkeit bestehender Verbindungen (Verbindung „upλ oder „down*) ebenso kennen, wie die zeitliche Verzögerung bei der Übermittlung der Informationen (Delay, Delay Variation) , die - ggf. gemittelte - Abweichung vom ansonsten üblichen Abstand zwischen je zwei Informationsübermittlungen (Delay Jit- ter) , oder die Anzahl der erst gar nicht zur Übermittlung zugelassenen Informationen (Blocking Rate, error Performance) .
Fällt beispielsweise eine Verbindung aus, muss unmittelbar der Fehler ermittelt (Fault detection) , lokalisiert (Fault lokalisation) , sowie gegebenenfalls die Verbindung auf eine Ersatzstrecke (Protection switching) umgeleitet werden kön- nen. Damit kann der Verkehrsfluss im Netz (Traffic flow) sowie die Vergebührung (Billing procedures) verbessert werden. Für Übertragungen von Informationen im Internet werden gegenwärtig MPLS-Netze vorgeschlagen. In MPLS-Netzen (Multiproto- col Packet Label Switching) werden Informationen mittels MPLS-Paketen übertragen. MPLS-Pakete weisen eine variable Länge mit jeweils einem Kopfteil sowie einem Informationsteil auf. Der Kopfteil dient der Aufnahme von VerbindungsInformation während der Informationsteil der Aufnahme von Nutzinformation dienlich ist. Als Nutzinformation werden IP-Pakete verwendet. Die im Kopfteil enthaltene Verbindungsinformation ist als MPLS-Verbindungsnummer ausgebildet. Diese hat aber lediglich im MPLS-Netz Gültigkeit. Wenn somit ein IP-Paket von einem Internet-Netz in das MPLS-Netz eindringt (Fig. 1) , wird diesem der im MPLS-Netz gültige Kopfteil vorangestellt. Darin sind alle Verbindungsinformationen enthalten, die den Weg des MPLS-Paketes im MPLS-Netz vorgeben. Verlässt das
MPLS-Paket das MPLS-Netz, wird der Kopfteil wieder entfernt und das IP-Paket im sich daran anschließenden Internet-Netz nach Maßgabe des IP-Protokolls weitergeroutet . MPLS-Pakete werden unidirektional übertragen.
In Fig. 1 wird beispielhaft davon ausgegangen, dass Informationen z. B. ausgehend von einem Teilnehmer TLN1 einem Teilnehmer TLN2 zugeführt werden. Der sendende Teilnehmer TLN1 ist dabei an das Internet-Netz IP angeschlossen, durch das die Informationen nach einem Internetprotokoll wie z.B. das IP-Protokoll geleitet werden. Dieses Protokoll ist kein ver- bindungsorientiertes Protokoll. Das Internet-Netz IP weist eine Mehrzahl von Routern R auf, die untereinander vermascht sein können. Der empfangende Teilnehmer TLN2 ist an ein wei- teres Internet-Netz IP angeschlossen. Zwischen den beiden Internet-Netzen IP ist ein MPLS-Netz eingefügt, durch das Informationen in Form von MPLS-Paketen verbindungsorientiert durchgeschaltet werden. Dieses Netz weist ebenfalls eine Mehrzahl von miteinander vermaschten Routern auf. In einem MPLS- Netz können dies sogenannte Label Switched Router (LSR) sein. In MPLS-Netzen kommt der Garantie der Dienstgüte (Quality of Service, QoS) eine tragende Bedeutung zu. Hierbei spielt für den Netzbetreiber die Kenntnis über Ausfallsituationen (Signal Fall Situation) von Verbindungen im Netz eine wichtige Rolle, da er nach Maßgabe dieser Informationen für den Anwender entsprechende Ersatzschaltungen vornehmen kann. Allerdings liefert der Stand der Technik zur Lösung dieser Problematik keinen Beitrag.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Weg aufzuzeigen, wie Informationen über Ausfallsituationen in MPLS-Netzen mit geringem Aufwand bereitgestellt und entsprechende Ersatzschaltemaßnahmen eingeleitet werden können.
Die Erfindung wird ausgehend von den in Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen durch die kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Vorteilhaft an der Erfindung ist insbesondere das Vorsehen von speziell ausgebildeten MPLS-OAM-Paketen, die in den Verkehrsstrom von Nutzdatenpaketen eingefügt werden. Hierzu ist neben der Markierung oder Kennung im Paketkopf als MPLS-OAM- Paket (um die MPLS-OAM-Pakete von den nutzdatentragenden MPLS-Paketen zu unterscheiden) eine weitere Kennung erforder- lieh. Mit den derart definierten Paketen wird die Durchgängigkeit von Verbindungen sowie die Übertragungsgüte (Performance Monitoring) einer MPLS-Verbindung (MPLS Label Switched Path) überwacht. Diese MPLS-OAM Funktionalität wird nun zur Unterstützung von MPLS-Ersatzschaltemaßnahmen herangezogen. Insbesondere dort, wo keine sehr schnellen Umschaltezeiten gefordert werden, ist diese Vorgehensweise einfach zu handhaben. Für schnellere Umschaltzeiten wird ein einfaches Expressprotokoll definiert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 die grundsätzlichen Verhältnisse in einem MPLS-Netz
Figur 2 eine End-to-End-Verbindung zwischen zwei Teilnehmer
Figur 3 die Verhältnisse im Paketkopf und im Informationsteil eines MPLS-OAM-Paketes
In Fig. 2 ist eine Verbindung (Lable Switched Path, LSP) zwischen zwei Teilnehmern TLN1, TLN2 aufgezeigt. Diese Verbin- düng wird über eine Mehrzahl von Knoten N1...N4 geführt, wodurch eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten (Lable Switched Hop) definiert werden. Die Knoten N1...N4 sollen als Router LSR eines MPLS-Netzes ausgebildet sein. Zwischen dem Teilnehmer TLNl und dem Teilnehmer TLN2 entsteht nun nach ei- nem erfolgreichen Verbindungsaufbau ein Informationsfluss, der aus einer Mehrzahl von die nutzdatentragenden MPLS-Paketen gebildet wird. In diesen MPLS-Paketfluss können MPLS- OAM-Pakete eingefügt werden (Inband LSP). Im Gegensatz hierzu werden Verbindungen definiert, über die ausschließlich MPLS- OAM-Pakete geführt werden (Outband LSP) . Grundsätzlich sind inband MPLS-OAM-Pakete nützlich, um Verbindungen LSP auf individueller Basis mitzuprotokollieren. In einigen Fällen jedoch kann es vorteilhafter sein, einen Out-of-Band MPLS-OAM- Paketfluss zu definieren. Ein Beispiel hierfür ist die MPLS- Gruppenersatzschaltung.
Um MPLS-OAM-Pakete von nutzdatentragenden MPLS-Paketen unterscheiden zu können, werden die MPLS-OAM-Pakete markiert. Die speziellen Markierungsmechanismen sind in Fig. 3 aufgezeigt und werden später noch im einzelnen näher beschrieben. Die Aufeinanderfolge mehrerer MPLS-OAM-Pakete definiert einen MPLS-OAM-Paketfluss . Grundsätzlich können 3 verschiedene Ar- ten eines MPLS-OAM-Paketflusses gleichzeitig für eine Verbindung LSP existieren:
End-to-end MPLS-OAM-Paketfluss . Er wird insbesondere dann verwendet, wenn eine OAM Kommunikation zwischen einer Quelle und einer Senke einer Verbindung LSP erfolgt. Er wird aus MPLS-OAM-Paketen gebildet, die in der Quelle der Verbindung LSP in den Nutzdatenstrom eingefügt und an der Senke diesem wieder entnommen werden. Die MPLS-OAM-Pakete können entlang der Verbindung LSP an den Connection Point CP aufgezeichnet und überwacht werden, ohne dass in den Übertragungsprozeß eingegriffen wird (passive Überwachung) .
Von dem End-to-end definierten MPLS-OAM-Paketfluss wird der MPLS-OAM-Paketfluss des Typs A unterschieden. Er wird insbesondere dann verwendet, wenn eine OAM Kommunikation zwischen den Knoten, die einen Verbindungsabschnitt (Segment) des Typs A begrenzen, erfolgt (Fig. 2) . Ein oder mehrere MPLS-OAM-Seg- mente des Typs A können in der Verbindung LSP definiert wer- den, sie können aber weder verschachtelt werden noch können sie sich mit anderen Segmenten des Typs A überlappen.
Von den beiden vorstehend genannten Arten des Paketflusses wird schließlich der MPLS-OAM-Paketfluss des Typs B unter- schieden. Er wird insbesondere dann verwendet, wenn eine OAM Kommunikation zwischen den Knoten, die einen Verbindungsabschnitt des Typs B begrenzen, erfolgt (Fig. 2) . Ein oder mehrere MPLS-OAM-Segmente des Typs B können in der Verbindung LSP definiert werden, sie können aber weder verschachtelt werden noch können sie sich mit anderen Segmenten des Typs B überlappen.
Grundsätzlich wird ein MPLS-OAM-Paketfluss (end-to-end, Typ A, Typ B) aus MPLS-OAM-Paketen gebildet, die am Anfang eines Segmentes in den Nutzdatenstrom eingefügt und am Ende des
Segmentes diesem wieder entnommen werden. Sie können entlang der Verbindung LSP an den Connection Points CP aufgezeichnet und bearbeitet werden, ohne dass in den Ubertragungsprozeß eingegriffen wird. Jeder Connection point CP in der Verbindung LSP einschließlich der Quellen und Senken der Verbindung können als MPLS-OAM-Quelle oder MPLS-OAM-Senke konfiguriert werden, wobei die von einer MPLS-OAM-Quelle ausgehenden MPLS- OAM-Pakete vorzugsweise als „upstream* zu konfigurieren sind.
Bevor MPLS-OAM-Pakete (end-to-end, Typ A, Typ B) über das MPLS-Netz übertragen werden, müssen die Endpunkte (Quelle, Senke) des zugehörigen MPLS-OAM-Segmentes definiert sein. Die Definition von Quelle und Senke für ein MPLS-OAM-Segment ist nicht notwendigerweise für die Dauer der Verbindung fest vorgegeben. Dies bedeutet, dass das betreffende Segment beispielsweise über Felder im Signalisierungsprotokoll rekonfi- guriert werden kann.
Für jede Verbindung LSP ist eine Verschachtelung des segment- ierten MPLS-OAM-Paketflusses (Typ A oder Typ B) innerhalb eines End-to-end MPLS-OAM-Paketflusses möglich. Die Connection points CP können dabei gleichzeitig Quelle/Senke eines Segmentflusses (Typ A oder Typ B) wie auch des End-to-end- MPLS- OAM-Paketflusses sein.
Der MPLS-OAM-Paketfluss (Segmentfluss) des Typs A ist funk- tionell unabhängig von dem des Typs B im Hinblick auf Einfugen, Herausnehmen sowie Verarbeiten der MPLS-OAM-Pakete. Im allgemeinen ist daher das Verschachteln von MPLS-OAM-Paketen des Typs B mit denen des Typs A und umgekehrt möglich. Im Falle der Verschachtelung kann daher ein Conection point CP gleichzeitig Quelle und Senke auch eines OAM-Segmentflusses von Typ A und von Typ B sein.
Das Überlappen der Segmente des Typs A mit denen des Typs B ist m Abhängigkeit von der Netzarchitektur möglich. Bei- spielsweise können im Falle einer Punkt-zu-Punkt-Architektur Segmente des Typs A mit denen des Typs B überlappen. Beide Segmente können unabhängig voneinander operieren und werden sich daher in keiner Weise beeinflussen. In MPLS-Ersatzschal- tungen allerdings kann das Überlappen zu Problemen führen.
Die Unterscheidung, der MPLS-OAM-Paketen von nutzdatentragen- den MPLS-Paketen kann durch Verwendung eines der EXP-Bits im MPLS-Paketkopf durchgeführt werden. Insbesondere ist mit dieser Vorgehensweise eine sehr einfache Unterscheidungsmöglichkeit gegeben. In der Senke eines MPLS-OÄM-Segmentes oder an den Connection points CP kann dieses Bit überprüft werden, um MPLS-OAM-Pakete herauszufiltern, bevor weitere Auswertungen vorgenommen werden.
Alternativ kann eine der MPLS-Verbindungsnummern (MPLS label values) Nr. 4 bis Nr. 15 im Kopfteil des MPLS-Pakets als Ken- nung verwendet werden. Diese MPLS-Verbindungsnummern wurden von der IANA reserviert. In diesem Fall muss die nächste Kennung im Stack der zugeordneten Verbindung LSP andeuten, wofür die Inband OAM-Funktionalität ausgeführt wird. Dieser Lösungsansatz ist etwas komplexer zu implementieren, da die Hardware in der OAM-Senke und den Connection points CP zwei MPLS-Stack-Eingänge für jedes MPLS-OAM-Paket benötigt. Selbstverständlich muss das Bearbeiten in Realtime erfolgen, d.h. in den Connection points CP müssen die OAM-Pakete wieder in den Fluss bei Einhalten der Sequenzreihenfolge eingefügt werden. Dies ist zwingend notwendig, um korrekte Performance- Monitoring Ergebnisse in der OAM-Senke sicherzustellen.
Zur Überwachung (Verifikation) der Verfügbarkeit (Availabi- lity) einer MPLS-Verbindung LSP (im folgenden mit MPLS-LAV- Funktion bezeichnet) werden MPLS-OAM-LAV-Pakete definiert.
Sie werden in den Fluss der Nutzinformationen eingefügt (Inband Flow) und sind einer bestimmten Verbindung LSP zugeordnet. Damit kann die Verfügbarkeit einer Verbindung LSP auf end-to-end Basis oder segmentierter Basis ermittelt werden. Hierzu wird periodisch pro Zeitintervall (z.B. pro Sekunde) an der Quelle ein dafür vorgesehenes MPLS-OAM-LAV-Paket eingefügt und periodisch pro Zeitintervall (z. B. pro Sekunde) an der Senke auf sein Eintreffen hin überwacht. Falls nach einer vordefinierten Zeit (von z. B. mehreren Sekunden) und gegebenenfalls mehrfacher Überprüfung (z.B. 2 bis 3 mal) kein MPLS-OAM-LAV-Paket an der Senke empfangen worden ist, wird die Verbindung LSP als nicht verfügbar erklärt (LSP ^down* oder „unavailableλ ) . Im Falle der nicht verfügbaren Verbindung LSP wird weiterhin periodisch an der Senke die Ankunft des MPLS-OAM-LAV-Paket überprüft, und falls nach einer vordefinierten Zeit (von mehreren Sekunden) dieses wieder an der Senke empfangen wird, wird die Verbindung wieder als verfügbar erklärt.
Die MPLS-LAV-Funktion kann gleichzeitig auf end-to-end Basis oder segmentierter Basis für jede Verbindung LSP an einem be- liebigen Interface CP oder Netzelement aktiviert werden. Aktivierung und Deaktivierung ist über Signalisierungspro- zeduren ebenso möglich wie über manuelle Konfiguration via Netzmanagement. Die Aktivierung kann jederzeit erfolgen, also entweder während des Verbindungsaufbaus oder danach.
Wird ein Segment überwacht, ist es notwendig, zunächst die Grenzen des betreffenden Segmentes innerhalb der zugeordneten Verbindung LSP festzulegen. Dies erfolgt in der Regel dadurch, dass zunächst Quelle und Senke ermittelt werden. Im folgenden kann dann die MPLS-LAV-Funktion aktiviert werden. Sie muss aber inaktiv sein, wenn die Grenzen eines Segmentes verändert werden sollen oder das Segment gelöscht werden soll, was jederzeit möglich ist.
Der Vorteil der MPLS-LAV-Funktion liegt darin, überprüfen zu können, ob die verabredeten (Service Level Agreement) Quality of Service Parameter der betreffenden Verbindung LSP auch eingehalten worden sind. Hier ist insbesondere der Verfügbarkeitsstatus von Interesse, d.h. ob die Verbindung LSP ver- fügbar ist (LSP = „up* oder „available* ) oder nicht (LSP =
„down* oder „unavailable* ) . Damit kann der Ausfall einer Verbindung LSP (Signal Fall Situations) festgestellt werden. In diesem Fall kann eine MPLS-Ersatzschaltung initiiert bzw. ein Alarm erzeugt werden, der gegebenenfalls an den Netzbetreiber weitergeleitet wird.
Der Verfügbarkeitsstatus der Verbindung LSP (LSP = 'avail- able" , LSP = *unavailable" ) wird nun als Grundlage für weitere Informationen genommen. So ist der Verfügbarkeitsstatus ein Hinweis für das Auftreten des Ausfalls einer Verbindung (Signal Fail Situation) . Im Falle der Nichtverfügbarkeit wird ein Signal * Signal Fail" aktiviert. Im Falle der Verfügbarkeit der Verbindung wird diese Signal deaktiviert. Mit Hilfe dieses Signales können dann Ersatzschalteanforderungen (MPLS Protection Switching) oder Alarme initiiert werden. Weiterhin kann im Rahmen von Diagnosemaßnahmen die Ortung des zugrunde- liegenden Netzfehlers ermittelt werden.
Als Zusatzfunktion zur Überwachungsfunktion (MPLS-LAV-Funktion) kann eine weitere, rein passive Überwachungsf nktion (Non-intrusive Monitoring Funktion) vorgesehen sein. Hierbei werden die MPLS-OAM-LAV-Pakete beim Überwachungsvorgang nur gelesen aber nicht verändert (non-intrusive) . Sie können an jedem der Connection Points CP entlang des MPLS-OAM-LAV-Verkehrsflusses auf end-to-end Basis oder Segment Basis ermittelt werden, indem der Inhalt der am Connection Point CP vor- beikommenden MPLS-OAM-LAV-Pakete verarbeitet wird, ohne dass charakteristische Größen wie z. B. der Inhalt der Pakete verändert wird. Die Überwachung erfolgt zusätzlich zur z.B. end- to-end Überwachung, d. h. in diesem Fall werden einzelne Verbindungsabschnitte der gesamten Verbindung überprüft. Hierbei umfasst die passive Überwachung dieselbe Funktionalität wie für die MPLS-LAV-Funktion beschrieben.
Der Vorteil der passiven Überwachungsfunktion ist in der Fehlerlokalisierung zu sehen. Hiermit kann ein schrittweises Verfahren implementiert werden, mit dem ermittelbar ist, welche Teile der Verbindung LSP unterbrochen sind. Die Ver- schlechterung der Übertragungsqualität (Signal Degrade) kann ebenso ermittelt werden.
Die MPLS-LAV-Funktion bildet ferner die Basis für die Über- wachung der Übertragungsgüte (Performance Monitoring) . Hierbei ist die Funktion, die die Überwachung der Übertragungsgüte vornimmt (im folgenden PM-Funktion genannt) , als Teilfunktion zur MPLS-LAV-Funtion zu betrachten.
Die PM-Funktion wird verwendet, um die Übertragungsgüte einer Verbindung auf end-to-end-Basis oder Segmentbasis zu überwachen. Hierbei spielt die Anzahl der MPLS-LAV-Pakete, die pro Zeitintervall während der Übertragung verloren gehen eine ebensogrosse Rolle wie die Anzahl der Pakete, die fälschlich- erweise eingefügt worden sind. Als Zeitintervall kann beispielhaft ein Zeitintervall von 1 Sekunde verwendet werden (Einsekundenintervall) . Zu diesem Zweck enthält das MPLS-OAM- LAV-Paket ein spezielles Feld zur Aufnahme eines Paketzählers .
Die Überwachung der Übertragungsgüte wird nun durchgeführt, indem zunächst in der Quelle die Anzahl der gesendeten nutzdatentragenden MPLS-Pakete gezählt wird, die pro Sekunde für die betreffende Verbindung LSP übertragen werden. Der derart ermittelte Wert wird nun zur Senke übertragen, wo er mit dem Stand eines weiteren Zähler verglichen wird, in dem die Anzahl der nutzdatentragenden MPLS-Pakete, die in der Senke angekommen sind, festgehalten ist. Durch den Vergleich beider Werte kann die Anzahl der während der Übertragung verloren- gegangenen Pakete oder der fehlerhaft eingefügten Pakete ermittelt werden.
Die Aktivierung der PM-Funktion kann nur bei aktiver (zugehöriger) MPLS-LAV-Funktion erfolgen. Ist dies für eine be- stimmte Verbindung LSP der Fall, kann die PM-Funktion je nach Bedarf aktiv oder inaktiv sein. Aktivierung und Deaktivierung der PM-Funktion ist über Signalisierungsprozeduren ebenso möglich, wie alternativ über manuelle Konfiguration.
Die PM-Funktion wird verwendet, um zu ermitteln, ob die aus- gehandelte (Service Level Agreement) , garantierte Dienstgüte (Quality of Service, QoS) der zugeordneten Verbindung LSP auch eingehalten worden ist. Hierzu zählen z. B. die Anforderungen bezüglich Error Performance. Ferner kann ermittelt werden, ob der für die Verbindung garantierte Durchsatz in der Tat auch vom Netz eingehalten worden ist.
Die PM-Funktion kann auch verwendet werden um die Verschlechterung eines Signal (Signal Degrade) für eine Verbindung LSP festzustellen. In diesem Fall kann als Ergebnis ein MPLS-Protection-Switching initiiert werden. Alternativ hierzu kann auch ein Alarm generiert werden, der beispielsweise dem Netzbetreiber zugeführt wird. Als weiterer Anwendungsfall kann MPLS-Traffic-Engineering vorgesehen werden, um Überlastsituationen im Netz ermitteln zu können.
Wenn die PM-Funktion aktiv ist, zählt ein freilaufender Zähler in der Quelle die Anzahl der nutzdatentragenden MPLS-Pakete, die für die entsprechende Verbindung LSP gesendet werden. Hierbei wird unter nutzdatentragenden MPLS-Paketen alle die Pakete verstanden, die nicht als OAM-Pakete markiert sind. Der Zähler kann beispielhaft als 16 Bit Zähler ausgebildet sein (freilaufend, Modulo 65536). Jedes Mal, wenn ein MPLS-LAV-Paket in den MPLS-LAV-Verkehrsfluss der betreffenden Verbindung LSP (z.B. pro Sekunde) eingefügt wird, wird der aktuelle Wert des Zählers in das entsprechende Feld des MPLS- LAV-Paketes eingeschrieben. Dies bedeutet, dass sendeseitig (Quelle) die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zählerständen der Anzahl der nutzdatentragenden MPLS-Paketen entspricht, die zwischen zwei unmittelbar hintereinander ge- sendeten MPLS-OAM-LAV-Paketen übertragen worden sind. Wenn die PM-Funktion aktiv ist, zählt in der Senke ein weiterer, freilaufender Zähler die Anzahl der eingetroffenen nutzdatentragenden MPLS-Pakete (für diese Verbindung LSP) . Dieser Zähler ist ebenfalls als 16 Bit Zähler ausgebildet (freilaufend, Modulo 65536) . Jedes Mal, wenn ein MPLS-OAM- LAV-Paket für die betreffende Verbindung LSP empfangen wird (z. B. pro Sekunde), werden in Echtzeitverarbeitung (d.h. innerhalb der Übertragungszeit eines nutzdatentragenden MPLS-Pa- ketes) folgende Berechnungen durchgeführt:
Zunächst wird in einem ersten Berechnungsschritt die Differenz des aktuellen Zählerstandes (nach Ermittlung der Anzahl der eingetroffenen nutzdatentragenden MPLS-Pakete) und des Zählerstand gebildet, den dieser bei der Auswertung des letzten MPLS-OAM-LAV Paketes aufgewiesen hat. Das Ergebnis entspricht der Anzahl der nutzdatentragenden MPLS-Pakete, die innerhalb des Einsekundenintervalls für diese Verbindung LSP eingetroffen sind.
Im Folgenden wird dann in einem zweiten Berechnungsschritt der im MPLS-OAM-LAV-Paket mitübertragene Zählerstand gelesen, und vom Wert des mitübertragenen Zählerstandes des zuvor eingetroffenen MPLS-OAM-LAV-Paketes subtrahiert. Das Ergebnis entspricht der Anzahl der nutzdatentragenden MPLS-Pakete, die innerhalb des Einsekundenintervalls für diese Verbindung LSP in der Quelle gesendet worden sind.
Die Differenz zwischen den beiden Berechnungen entspricht der Anzahl der Pakete, die innerhalb des letzten Einsekunden- intervalls für die betreffende Verbindung LSP verlorengegangen sind (unter der Annahme, dass mehr Pakete gesendet wurden als empfangen wurden) . Dieses Resultat wird für dieses Zeitintervall gespeichert. Wenn mehr Pakete eingetroffen sind, als gesendet wurden, wird davon ausgegangen, dass Pakete ir- gendwo während der Übertragung in diese Verbindung LSP falsch eingefügt worden sind. Ein freilaufender Einsekundenzähler in der Senke bewerkstelligt dann das weitere Verarbeiten. Wenn der Status der zugehörigen Verbindung LSP „down* oder „unavailable* ist, wird die Aktivierung der PM-Funktion solange unterdrückt, bis der Status dieser Verbindung wieder „up* oder „available* ist.
Wenn die bezüglich der PM-Funktion in einem MPLS-OAM-LAV- Paket enthaltenen Informationen verloren gehen, sollten keine größeren Probleme zu erwarten sein. Das als nächstes empfang- ene Paket mit Informationen bezüglich der PM-Funktion wird dann einfach ausgewertet, und das Ergebnis auf ein Zweisekundenintervall angewendet.
Mit einem 16 Bit Zähler - wie oben beschrieben - können Ver- bindungen mit einem Durchsatz von 10 Gbit/sec (entsprechend ungefähr 300 Mio. IP-Paketen pro Sekunde) und Paketverlustraten bis wenigsten 10"4 genau berechnet werden. Hierbei wird von IP-Paketen mit der geringst möglichen Größe ausgegangen. Für höhere Paketverlustraten können die Ergebnisse ungenauer werden, wobei es allerdings wahrscheinlich ist, dass unter diesen Umständen die Verbindung unterbrochen (Signal Fail) und als nicht verfügbar erklärt wird, womit die Performance- Monitoring Ergebnisse in jedem Fall ungültig sind.
Wenn sowohl der Verlust als auch das falsche Einfügen von Paketen unmittelbar hintereinander erfolgt, werden sich die Ergebnisse teilweise ausmitteln. Es kann aber hierbei davon ausgegangen werden, dass dies jedoch im Normalbetrieb keine gewöhnliche Situation darstellt.
Die Ergebnisse bezüglich Verlustraten oder fehlerhaftes Einfügen von Paketen pro Einsekundenintervall werden als Basis für weitere Berechnungen genommen:
So ist es mit diesen Informationen möglich, zu ermitteln, ob die Verschlechterung eines Signals (Signal Degrade Situation) aufgetreten ist. Ist dies der Fall, kann z.B. MPLS-Protection Switching initiiert werden. Weiterhin können die Ergebnisse für ein Einsekundenintervall zu einem 15 Minutenintervall akkumuliert werden. Damit können dann entsprechende Aussagen für ein 15 Minutenintervalle gemacht werden. Diese werden ge- speichert und gegebenenfalls dem Netzmanagement zugeführt. Weitere Intervalle wie beispielsweise 24 Stundenintervalle sind ebenso möglich.
Ferner kann auch in beliebigen zwischen Quelle und Senke lie- genden Netzeinrichtungen die Ubertragungsgute der Verbindung oder des Teilabschnitts der Verbindung überwacht werden. Mit der Information über die Übertragungsgüte der MPLS-Verbindung in beliebigen zwischen Quelle und Senke liegenden MPLS-Netz- einrichtungen ist es möglich, im Rahmen von Diagnosemaßnahmen den zugrundeliegenden Netzfehler zu orten.
Erfindungsgemäß wird die soeben beschriebene OAM-Funktio- nalität auch zur Unterstützung für MPLS-Protection-Switching Vorrichtungen herangezogen. Die grundsätzliche Funktionalität einer MPLS-Protection-Switching Vorrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 19646016.6 beschrieben.
Grundsätzlich ist eine Unterstützung von Seiten der MPLS-OAM- Funktionalität deshalb erforderlich, um Ausfallsituationen
(Signal Fail Situation) einer zugeordneten Verbindung LSP zu ermitteln. Die betreffenden Information sollten dann zur Senke des zu schützenden Abschnitts gesendet werden, woraufhin das Umschalten auf eine Ersatzstrecke (Protection Switching) eingeleitet werden kann.
Besonders strenge Anforderungen an die Umschaltezeit müssen im Falle von MPLS-Gruppenersatzschaltungen (Group Protection Switching) gestellt werden. Hierbei sind Schaltzeiten wie im Falle von SDH/SONET Netzen notwendig. Um dies zu erreichen, ist eine erweiterte MPLS-OAM Funktionalität erforderlich. Die Unterstützung von Seiten der MPLS-OAM Funktionalität ist weiterhin auch deshalb erforderlich, um eine Verschlechterung in der Übertragungsqualtität (Signal Degrade Situation) auf einer zugeordneten Verbindung LSP festzustellen, und die be- treffende Information zur Senke des zu schützenden Abschnitts zu senden, wo das Umschalten auf eine Ersatzstrecke (Protection Switching) eingeleitet werden kann.
Schließlich ist die Unterstützung von Seiten der MPLS-OAM Funktionalität erforderlich, um die Übertragung von die Umschaltung bewirkenden Steuerinformationen zwischen Quelle und Senke des zu schützenden Abschnitts zu erreichen. Dies gilt insbesondere für jene Konfigurationen, wo ein Steuerprotokoll (Control Protocoll) notwendig ist, um das Umschalten durchzu- führen. Die Umschaltung bewirkenden Steuerinformationen sind in Form eines K1/K2 Bytes abgelegt.
Das Ermitteln von Ausfallsituationen (Signal Fail) auf einer zugeordneten Verbindung LSP wird erfindungsgemäß von der MPLS-LAV-Funktion durchgeführt. Hierzu wird ein MPLS-OAM-LAV Verkehrsfluss (auf end-to-end Basis oder Segmentbasis) für die aktuelle Betriebsstrecke LSP und ein weiterer für die Ersatzstrecke LSP konfiguriert. Das Ausfallen des Signals (Signal Fail) kann dann in der OAM-Senke ermittelt und als Folge die Umschaltevorgänge eingeleitet werden.
Beim Benutzen der MPLS-LAV-Funktion zur Ermittlung von Ausfallsituationen tritt das Problem auf, dass die relevanten Zeitintervalle (Detection Times) in der Größenordnung von mehreren Sekunden liegen. Dies ist für MPLS-Gruppenersatz- schaltekonfigurationen nicht akzeptabel.
Aus diesem Grund wird eine MPLS-OAM-Funktion für schnelles Anstoßen (Triggern) der Ersatzschaltung beim Auftreten von Ausfallsituationen definiert (FSFT-Funktion, Fast Signal Fail Trigger Function) . Die Funktionalität ist dieselbe wie für die MPLS-LAV-Funktion mit Ausnahme der Tatsache, dass ein OAM-Paket in der Quelle alle 10 ms eingefügt wird (anstelle von 1 mal pro sec) . Entsprechend basiert die Auswertung in der Senke auf einem 10 ms Zähler anstelle eines 1 sec-Zäh- lers. Als Folge wird der Ausfall eines Signals in der Senke nach einer maximalen Zeit von 30 ms nach Auftreten der Unterbrechung ermittelt. Die weitere Bearbeitung kann dann unmittelbar initiiert werden. Die rein passive Überwachungsfunktion (Non intrusive Monitoring Funktion) , die eine Zusatzfunktion zur MPLS-LAV-Funktion darstellt, wird hier nicht benötigt. Gleiches gilt für Funktion zur Überwachung der Ü- bertragungsgüte (Performance Monitoring, PM-Funktion) .
Um die FSFT-Funktion für die MPLS-Gruppenersatzschaltung zu verwenden, muss ein OAM-Verkehrsfluss (auf end-to-end Basis oder Segmentbasis) für eine Steuerverbindung auf der Betriebsstrecke (Working Entity) und ein weiterer für eine Steuerverbindung auf der Ersatzstrecke (Protection Entity) konfiguriert werden. Der Ausfall eines Signals wird dann auf diesen Steuerverbindungen ermittelt, woraufhin die Ersatz- schaltemaßnahmen für die gesamte Gruppe eingeleitet werden.
Die FSFT-Funktion kann ebenso (bei Bedarf) für individuelle MPLS-Ersatzschaltungen verwendet werden, um reduzierte Ersatzschaltezeiten zu erreichen. In diesem Fall werden sowohl der MPLS-LAV-Verkehrsfluss als auch der MPLS-OAM-FSFT Ver- kehrsfluss (Fast Signal Trigger OAM Fluss) gleichzeitig für die zugeordnete Verbindung LSP konfiguriert und zwar sowohl auf der aktiven Betriebsstrecke (Working Entity) als auch auf der Ersatzstrecke (Protection Entity) . Das Anstoßen der Er- satzschaltung in Ausfallsituationen wird dann nicht auf Basis der Überwachung des MPLS-LAV-Verkehrsflusses sondern vielmehr auf Basis des schnellen MPLS-LAV-FSFT Verkehrsflusses vorgenommen .
Die Verschlechterung der Ubertragungsqualität eines Signales (Signal Degrade) kann mit Hilfe der PM-Funktion (Performance- Monitoring) festgestellt werden. Hierzu ist jeweils ein MPLS- LAV-Verkehrsfluss (auf end-to-end-Basis oder Segmentbasis) für die aktive Betπebsstrecke als auch für die Ersatzstrecke der Verbindung LSP zu konfigurieren. Die Verschlechterung der Ubertragungsqualität kann dann in der OAM-Senke ermittelt werden, woraufhin MPLS-Ersatzschaltemaßnahmen eingeleitet werden. Diese Funktionalitat wird zur Ermittlung der Verschlechterung der Ubertagungsqualitat in individuellen MPLS- Ersatzschaltekonfigurationen verwendet. Die MPLS-Gruppener- satzschaltung ist hier nicht weiter beschrieben, die Funktio- nalitat ist in diesem Fall aber sehr viel komplexer und macht aber ebenso von der Performance-Monitoring Unterfunktion der MPLS-LAV-Funktion Gebrauch.
Zur Übertragung des Ersatzschalteprotokolls werden zwei Uber- tragungsfunktionen definiert. Die erste Funktion wird als normale Ubertragungsfunktion und die zweite als beschleunigte Ubertagungsfunkt on bezeichnet wird:
In den Fallen, wo für MPLS Ersatzschaltekonfigurationen die MPLS-LAV-Funktion als Trigger für Ausfallsituationen benutzt wird, kann diese Funktionalitat auch für die Ubetragung des Ersatzschaltprotokolls verwendet werden. Im Ersatzschalteprotokoll sind Informationen bezuglich der Ersatzschaltung abgelegt und werden zwischen Quelle und Senke des zu schut- zenden Abschnitts übertragen. Die Kl/K2-Bytes des Ersatzschalteprotokolls werden dann m der Payload der MPLS-OAM-LAV Pakete übertragen. Das entsprechende Format ist in Figur 3 aufgezeigt. Der aktuelle K1/K2 Byte Sendestatus wird pro Sekunde an der Quelle m das MPLS-OAM-LAV Paket eingefugt. Im Falle eines Wechsels des K1/K2 Sendestatusses wird dieser Wechsel im nächsten MPLS-OAM-LAV Paket übertragen. In der Senke wird das MPLS-OAM-LAV Paket dem Verkehrsstrom entnommen. Die erhaltenen Kl/K2-Bytes in der Payload werden dann der MPLS-Ersatzschaltefunktion zur weiteren Verarbeitung zur Verfugung gestellt. Der relativ langsame Mechanismus der normalen Übertragungsfunktion kann für MPLS-Gruppenersatzschaltekonfigurationen, wo schnelle Ersatzschaltung gefordert ist, nicht akzeptiert werden. Aus diesem Grunde wird eine MPLS-OAM-Ersatzschalte- protokollexpressnachricht (beschleunigte Übertragungsfunk- tion) definiert, die eine Erweiterung der OAM-LAV-Funktionalität umfasst.
Immer dann, wenn ein Zustandswechsel der Ersatzschaltepro- tokoll Bytes, die zur Übertragung anstehen ermittelt wird, wird anstatt auf das nächste MPLS-OAM-LAV Paket zu warten (pro Sekunde lx) eine MPLS-OAM-Ersatzschalteprotokollexpress- nachricht sofort übertragen. Das OAM-Format dieses Pakets ist in Figur 3 aufgezeigt. Wenn eine solche Nachricht in der Senke empfangen wird, wird die Bearbeitung sofort gestartet, die Ersatzschalteprotokollinformation wird aus dem OAM-Paket extrahiert und der MPLS-Ersatzschaltefunktionalität zugeführt. Das sofortige Einleiten der Bearbeitung in der Senke kann beispielsweise erreicht werden, indem ein eintreffendes OAM-Paket daraufhin überprüft wird, ob der Funktionstyp für Ersatzschalteexpressnachricht passt. Dies ist der Fall, wenn er den Wert λ0010" aufweist.
Die beschleunigte Übertragungsfunktion sollte zeitgleich zur schnellen FSFT-Funktion aktiviert werden, um ein schnelles Ersatzschalten für MPLS-Gruppenersatzschaltekonfigurationen zu erreichen. Im Übrigen können beide Mechanismen auch für MPLS-Ersatzschaltekonfigurationen auf individueller Basis verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur verbindungsorientierten Übertragung von Paketen variabler Länge über, aus einer Mehrzahl von Verbind- ungsabschnitten gebildete Verbindungen (LSP) , wobei ein Teil der Pakete mit einer Markierung versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , und ein Teil der markierten Pakete mit einer Kennung versehen ist, und diese Pakete weitere Informationen zur Unterstützung von MPLS-Ersatzschalteverfahren führen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Pakete variabler Länge nach einem Multi Protocol La- bei Switching Übertragungsverfahren (MPLS) übertragen werden, wodurch diese Pakete als MPLS-Pakete, die markierten MPLS- Pakete als MPLS-OAM-Pakete, und die mit einer Kennung versehenen MPLS-OAM-Pakete als MPLS-OAM-LAV-Pakete definiert sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zur Unterstützung von MPLS-Ersatzschalteverfahren ü- bertragenen Informationen aus Ersatzschalteprotokollinforma- tionen bestehen, welche eine Koordination des Ersatzschalteverfahrens zwischen Quelle und Senke ermöglichen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Falle einer sendeseitigen Zustandsänderung der Ersatz- schalteprotokollinformationen, diese in dem nächsten, maximal nach einer Sekunde einzufügendem MPLS-OAM-LAV-Paket übertragen werden, und empfangsseitig anschließend einer MPLS-Ersatz- schaltefunktion zu weiteren Verarbeitung weitergereicht wer- den.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Falle einer sendeseitigen Zustandsänderung der Ersatz- schalteprotokollinformationen, diese zusätzlich in einem gesondert als Expressmeldung gekennzeichneten MPLS-OAM-LAV-Paket übertragen werden, welches unmittelbar nach der Zustandsänderung sendeseitig eingefügt wird, und unmittelbar nach dem Empfang ausgewertet wird, um damit eine schnelle Ersatzschaltefunktion sicherzustellen.
6. Verfahren einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß weitere, als schnelle Ersatzschaltetriggermeldung gekennzeichnete MPLS-OAM-LAV-Pakete übertragen werden, welche mit einer Periodizität von weniger als einer Sekunde eingefügt werden, und unmittelbar nach dem Empfang ausgewertet werden, um damit eine schnelle Triggerung der Ersatzschaltefunktion sicherzustellen.
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