为运营商级以太网提供OAM功能势在必行

现在，以太网可提供两类运行、管理和维护功能（OAM），一类由ITU 和 IEEE 802.1开发，可端到端地运行并包含AIS、RDI和性能评估等所有传统的OAM单元。另一类由EFM任务组开发，只限于持续监视单一链路，以接入应用为目标。OAM功能可确保网络运营商履行QoS保证承诺、在异常事件激化前将它们检测出来、隔离并绕过网络缺陷，从而使运营商能够按承诺提供服务水平协议。

 

随着城域以太网及 “运营商级以太网”的出现，这些网络需要由服务供应商进行管理，以成为真正的 “运营商级”系统，这对以太网MAN支持自动检测缺陷和性能评估至关重要。因此，应在以太网层提供OAM。这个全新的OAM必须与现有的以太网协议无缝集成，以促进部署，同时能够与不支持OAM的传统以太网设备共存。

 

目前，业界对服务层OAM尚无完整定义。IEEE将其冠名为802.1ag (连接故障管理)，而ITU-T则在草案中称之为Y.17ethoam，现在更名为Y.1731。MEF的管理部门也在研究“以太网服务OAM”。庆幸的是，这三家机构的合作方大都相同，因此，最终结果有望得到所有三家SDO的共同认可。在本文中，我们将这个全新的OAM称为“以太网服务OAM”。

 

OAM最初是由网络运营商开发的，旨在提高TDM网络的可靠性和维护性。OAM机制在降低网络维护成本上取得了巨大成功，因此，自然而然被扩展到基于帧和数据包的网络中。

 

OAM协议的主要功能是检测网络缺陷。将可纠正的位错误或时间偏差等异常隔离在一定范围内不会干扰网络运行。由于TDM网络以恒定速度传输数据，因此，任何中断都将以信号丢失 (LOS)缺陷被即刻识别出来。对于基于帧和数据包的网络来说，由于数据包或帧的具体到达时间不明确，因此无法即刻识别出中断。这时，我们可通过连续性检查(CC)的OAM消息进行补救。

 

这个消息又称连接检查 (CC)， CC的实施方法是定期通过网络发送消息以检测连续性故障；如果远程网元没有及时收到CC消息，远程网元将认为网络发生连续性丢失(LOC)故障。CC消息是极为高效的网络连接监视方法。它们可从一个源向多点传播，进而允许通过pinging方法避免通过N2个消息流来验证包含N个网元的网络连接。此外，CC消息可以相对较慢的速度发送 (如每秒一次)，从而最大限度地降低了对网络带宽利用率的影响。

 

还有一类OAM消息在网络设备的最初设置期间或在检测到缺陷后使用，其中最重要的是环回 (LB) 消息。面向基于帧和数据包的网络，其环回消息可分成两个类：在服务 (侵入) 和非服务 (非侵入)。

 

在服务LB是可在不中断网络正常运行的情况下发送的OAM数据包。当设备接收到提供地址的在服务LB OAM数据包时，设备将把数据包返回至发送方，而不是进行转发；所有其他数据包都按常规转发。Ping消息就是此类在服务环回消息，构成了IP和MPLS网络诊断和性能评估套件的基础。

 

另一方面，非服务LB命令是指示接口进入特殊环回模式以中断正常运行的指令。所有数据包 (OAM数据包除外，因为如果它们的运行被中断，则无法结束LB模式) 都将即刻被返回至源地址，不做进一步的处理。如果源地址未在特定时段内接收到环回“反射” ，则认为自己与LB模式中的设备之间至少有一个方向存在缺陷。不同于TDM系统提供的简单“短路”，基于数据包的设备必须得到处理，以便实施环回功能。至少需要颠倒已接收到的数据包的源和目的地地址。

 

某些OAM协议同时支持在服务和非服务环回，因为这两个协议执行不同功能。非服务环回常在提供服务前设置连接时使用，可用于评估已加载路径的吞吐量，也可用作最后一个服务排障选项。另一方面，在服务环回是持续监视双向连续性的简单方法，以便快速检测到服务故障并触发保护性切换机制。

 

虽然TDM和分组交换网络都可能出现故障，但两类网络存在本质区别。TDM网络提供固有的可预测性和稳定性。但分组交换网络，常因错误、拥塞或策略决策等问题造成丢包。因此，对于帧和分组交换网络来说，用于评估网络性能的OAM机制极为重要。被评估的性能参数通常包括丢包、单向延迟、双向延迟和延迟变化等。

 

与OAM系统相关的最后一个功能是配置管理。，虽然从技术上说，它并不是OAM功能。从中央位置设置端点显然是管理功能，但检索和配置远程终端的参数有时要借助OAM消息传递功能完成，尤其是在缺乏全面开发的控制协议的系统中。

 

服务供应商迫切需要全面监视客户的端到端以太网服务。这种监视能力应独立于支持这项服务的各个层次，可能是EFM (即 DSL或本地以太网光纤)，但也可能是SONET、ATM或 MPLS (“以太网伪线”)等其他服务。此外，当涉及到多个服务供应商及/或网络运营商时，他们都需要单独监视各自负责的层次。

 

当第一次启动以太网服务时，应检查端到端的路径完整性。同样，如果检测到某些故障，服务供应商应快速识别受影响的客户以及可执行哪些重新路由。这些功能可通过基于IP的工具进行实施，但是，如果正在提供的服务是以太网，则最好的方法是实施以太网特定的单独的OAM。

 

以太网服务OAM定义了最多包含8个OAM级别的层级结构，允许用户、服务供应商和运营商在各自级别运行单独的OAM。根据默认设置，OAM帧所属的8个OAM级别分别是：

· 面向客户的0-2级

· 面向供应商的3级和4级

· 面向运营商的5-7级

0级是最高级别，7级是最低级别。版本号是0。

 

针对以太网服务，OAM以太网遇到了三个新的挑战。首先，需要将用于保护良好定义的路径的机制控制到无连接领域。其次，以前的OAM协议主要用于点到点连接，而以太网是固有的多点到多点连接。第三，即使在无连接网络中间，当向意外位置发送帧时，以太网的行为也是极为琢磨不定的。

 

解决所有这些问题需要定义大量的新概念，虽然IEEE 和 ITU对这些概念使用不同名称，但目的相同。鉴于Y.1731已成定论，而802.1ag尚在研究之中，我们在此将主要使用ITU术语。Y.1731定义了需要管理的维护实体 (ME)。 在可管理实体的两端是MEG端点(MEP)，用于生成并处理OAM帧以监视并维护ME。

 

Y.1731支持惊人的OAM消息组合，包括CC、LB、链路跟踪(LT)、AIS、RDI、锁信号 (LCK)、测试信号(测试)、自动保护切换(APS)、维护通信渠道 (MCC)、试验 (EXP)、供应商特定的(VSP) 故障管理以及用于性能监视的丢包管理(LM)和延迟评估(DM)等。

 

虽然服务层 OAM为以太网提供故障检测和性能监视服务，但仍然经常需要更低的网络层运行自己的OAM。

 

当服务和传输基础设施都基于以太网时，会出现是否需要两个相互独立的、不兼容的OAM系统的问题。然而，这种巧合并不影响OAM部署。显然，服务OAM可以退化形式在单一链路上使用，它提供的功能是EFM OAM的父集 (EFM协议检索远程配置参数的功能除外)。

 

在客户和以太网服务供应商看来，服务层OAM是最重要的OAM协议。Y.1731/802.1ag是功能全面的先进OAM协议，其设计同时利用了IEEE和 ITU在以太网和运营商级OAM领域的经验。虽然现在的实施仍处在准标准阶段，但在不久的将来，极有可能出现完全符合标准的可互操作的实施。