MPLS Japan 2011

パケット網のOTN網収容における考察
24/Oct/2011
栃尾 祐治(株)富士通研究所 ネットワークシステム研究所

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発表内容
n はじめにn 自己紹介、MPLS-TP 少しだけ。。。

n G.709概要とOTNネットワークへの期待
n 特徴・期待n OTNをめぐる標準化動向

n パケット網のOTN 網への収容方法に関しての考察
n E-Line収容n E-LAN収容• PBB-VPLS (MPLS)との対比

n E-OTN• 標準化議論(IEEE, ITU-T 間) で課題になったEthernet のOTN 収容について考察

n まとめにかえて2

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n G.709概要とOTNネットワークへの期待

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OTN 階層構成
n 大きく分けて電気（ディジタル）IF と光・波長 (アナログ) IF に大別
n 今回のターゲットは電気IF
ClientClient
OPU
ODU
OChOH
OH
OH

λ1λ2

λ3λ4

Client信号を収容・転送する電気インタフェース
FEC

λ5λ6

OMS
OTS

WDM信号の各波長に関する光インタフェース

OPU/ODU/OTU/OCh
OMS

光送信器
clientclientclient

OTS

OTS

OMS
OTS

OTS

OTS

OS
OS

OS

光合波器

光受信器
OR
OR

clientclientORclient

光波長スイッチ

光アンプ

光分波器
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OTN (ITU-T G.709(2009)) 近況と特徴
n 複数クライアント収容n 多重化階梯

Ethernet
network

GFP-F
Frame

SDH
SDH

SDH
network

1GbE

ODU0 (L)STM16

ODU1 (L)ODU1 (H)SDH

SDH

OTU1ODU2 (H)

OTN
OTN

OTN

OTN network
OTN

OTN

STM64

ODU2 (L)10GbE

ODU2e (L)OTU2ODU3 (H)

クライアント網 IF
100GbE
40GbE
STM-256
10GbE
STM-64
STM-16
1GbE

OTN 網 IFOTU4(112G)OTU3(43.0G)
OTU2(10.7G)

STM25640GbE

ODU3 (L)NEW
clientODUflex (L)OTU3

ODU4 (H)
100GbEODU4 (L)OTU4OTU1(2.6G)

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OTN ネットワーキングへの期待
n 応用例: 顧客拠点間での 1GbE 回線接続サービス提供
ODU0X

1GbE

AB

OTU2OTU21GbE

OTU3OTU2

E

DY

OTU2
OTU2C

n OTN 導入のメリット
n 低遅延なサービス回線 (PW/MPLS相当)提供
n LO/HO ODU (多重化)導入により以下のことを実現• 物理回線 (HO ODU) に依存しないサービスとしてのODU(LO ODU)提供• ネットワークリソースの最適化(収用効率・最適経路)の実現

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OTNをめぐる検討項目(標準化動向)
n ITU-Tn G.709 (OTNインタフェース)
n G.798 (装置特性)• G.798.1 (装置タイプ規定), E-OTN (あとで説明)

n Protection• G.873.1 (線形, HO/LO 多重も考慮(2011))• G.873.2 (リング (12月コンセント予定))n アーキテクチャ• G.872: All optical network アーキ導入 (12月改訂コンセント)n IETFn G.709v3 に基づく、GMPLSプロトコル拡張• Framework, Info model, Signaling (RFC4328拡張), Routingn OIFn 上記 G.709v3 拡張に伴う E-NNI 拡張
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n パケット網のOTN 網への収容方法に関しての考察

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パケット網のOTN網収容
n Ethernetとして実現されるサービスとしては以下のものが存在
n 基本は MEF 準拠
n E-Line (Point-to-point)n E-LAN (Multipoint 接続)
n E-Tree (Point to Multipoint, Root - Leaf)n 以下の資料では、OTN網で E-Line, E-LANの収容を実現する際のOTNエッジについての考察について述べる
n 更に E-LAN では、VPLS との差分を検証する
論理接続

メトロ網(Ethernet)

実接続コア網(OTN, WDM)メトロ網(Ethernet)

メトロ網(Ethernet)

メトロ網(Ethernet)
実接続コア網(OTN, WDM)

メトロ網(Ethernet)

メトロ網(Ethernet)

E-lineE-LAN
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E-Line OTN収容の要求事項・課題
n EPL (Ethernet Private Line)と EVPL (.. Virtual) で分類

UNI

UNI

UNI

UNI

n EPL & EVPL 共通課題
n G.709 に基づく OPU 収容• EPL は、ODUk への直収 / EVPL は、GFP マッピングが基本 à 課題②

n 警報転送 à 課題①• Client (Ethernet) Link の警報を転送できること• End-End で Y.1731/IEEE802.1agサポート、Edge間でY.1731 ME のサポート• G.709/G.798定義OAM連携

n Linear Protectionn EVPL に特化した課題
n VLANに基づく Mapping (スイッチング)
n Per VLAN 毎のCoS制御、または帯域制御 (MEF 規定)
n OAMサポート
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E-Line OTN収容の課題① (OAM・警報)
n OAM (警報転送・管理)からみた E-line アーキテクチャ

ETH OAM (End-to-End)ETH OAM(CE-PE)ETH OAM(PE-PE)ETH OAM(CE-PE)

Ethernet link
(PHY) OAMODU OAM (TTI, BDI, CSF…)

Ethernet link
(PHY) OAM

Och, OTU
警報機能等

Och, OTU
警報機能等

n PE (OTN Edge) での Ethernet 層と OTN層or 物理層との Interwork が課題
EPL

EVPL
ETHOAM(PE-CEETH (PE-PE)
OAM
Server/Client ETY/ETH)

ETY/ETHODU/ETHETY

ODU

Ethernet link
(PHY) OAM

Peer

Ethernet link(PHY) OAMODU OAM
Server/ClientETY

ETHOAM(PE-PE)ODU/ETHODU

ETH (PE-PE)
OAM
Server/ClientODU OAM
Server/Client
OTU, OChOTU, OCh
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E-line OTN収容の課題② (収容方法)
n 実装上の課題
n Ethernet à OPUk の収容方法• VLAN 単位のパス毎 à GFP-F• ポート単位での直収 à (コード)トランスパレントマッピング (GFP-T など)

n 収容方法だけを考えると、ポート直収の方が楽• GFP-F はフレームごとの HEC 処理が必要なので

n 帯域考慮・または多重を考えると GFP-F (パス毎収容)の方が有利• 理由: 世の中の E-Line (EVPL) では、容量GbE クラスがそう普及していない• 多重だけでなく CIR/EIR の導入で収用効率があげられる• しかし、OPU 内部では多重区切れる構成がない (下図)→突き止めていくと、ポート直収(1.25G TS単位)をベースにするのかsub-ODU0 (ODU1???) 相当を定義した方がいいのか再考の余地あり
インスタンスA(帯域 = X)GFP Frame#A

OPU GFPOH

Frame#BGFP Frame#C

インスタンスB(帯域 = Y)

GFP

インスタンスC
帯域 = Z…

Frame#AGFP Frame#B

実際は…

X

…
Y

GFP Frame#A

…

OPU
OHA

Z
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E-LAN over OTN の現状・課題
n 現状
n 内部構成: フルメッシュ (OTN内ODUのみ処理) or スター/ツリー (L2処理要)

n 課題
n ODUk 網内帯域設計とPEにおけるMACアドレス解決(処理)n OTNドメイン内でフルメッシュを組んでいる分、ブロードキャスト(BC)すると ODU といえども帯域的に課題がある
n この課題解決には、中央にL2を配置する以外存在しないが、結局 BC の対処のためにMAC処理の負荷が絡む
C-MACでのと同じForward方式(C-)MACと ODUkとの対応付け(選択)する方式?
L2

L2

ODUk

L2

ODUk

OTN

L2

OTN

L2

Ethernet

Ethernet
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n OTN 装置にPBBの思想導入で(それなりに)解決はできる
n C-MAC 学習済みであれば、対地接続されたODUkを選択 (ODU(BDA1-4)など)• B-DA が対地アドレスに相当、OTN 内部でのL2 リンクにみえる• I-SID の処理は別途行うが、OTN 内部は無関係

n 非学習またはMCであれば、BDA に I-SIDを定義し PBB規定コア装置(中央)で経由• または、このこれらトラフィックは、エッジでBroadcast (BC) と割り切って伝送

n 不要な Broadcast 抑制による帯域削減が可能

PBB 処理(B&I comp)
Map to ODU
per BMACL2

L2ODUk

L2

BDA1

ODU
(core)BDA(ISID)+ BVID/ISID

L2

OTN

Forwarded by
BDA or ISID

BDA4+ BVID(任意)ODU(BDA1-4)

Forwarded by
BDA or ISID

L2
I-SIDみて出力ポート決定(PBBと異なりVID変換可能)

Ethernet
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BDA4OTN

Copyright 2010 FUJITSU LIMITEDVPLS 状況 i.e. ODU が MPLS の場合
n IETF L2VPNの状況
n RFC4664/4761/4762等では、PB を (IP/)MPLS で巻き取る方式を規定
n 加えて、PBB を MPLS で収容する方式も併せて議論(ほぼ終焉?)• draft-ietf-l2vpn-pbb-vpls-interop• draft-ietf-l2vpn-pbb-vpls-pe-model• 他、BGPベースMAC広告するEVPN のPBB拡張ドラフト議論中

n 基本構成n MPLS 内部は、Full mesh or Hub & Spoke構成
n MPLS – PB(B)の従来の S(B)-tag IF に加え、I-tag IFを定義• つまり VID に加えI-SID も Delimiter として定義

CE

PB

PE+
IB-BEB

PCB

IP/MPLS

S-tag
IF

PE+
B-BEB

BEB

PBB

CEI-tagIF
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OTN VPLS – PBB VPLS 比較検証
n 先のOTN の場合は以下のモデルに対応

CEPB

PCB

PBB
OTN PEOTN

PBB
OTN PE

PCBPB

CEPBB

n IETF では、PBB-VPLS PE に相当 (draft-ietf-l2vpn-pbb-vpls-pe-mode)n PE 装置は、VPLS Forwarder + ah module (B-comp, I-comp) の構成

CE

PB

PCB

+----------+|CMAC DA,SA| S-tag|----------|IF|SVID, CVID||----------|| Payload |+----------+PBB
VPLS
PE+------------+| PSN header ||------------|| PW Label||------------|| BMAC DA,SA ||------------|| PBB I-tag ||------------|| CMAC DA,SA ||------------|| SVID, CVID ||------------|| Payload|+------------+MPLS

PBB
VPLS
PE

PCB

PB

CE

PBB

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OTN VPLS – PBB VPLS 比較検証
n 要件比較
n 以下の項目では特に大きな差はない
n その理由はユーザトラフィックに関する処理を PBB 処理で行うため
n どちらを用いるかは網内の管理のありかたにも依存
要件PBB (ah モジュール)導入の目的
網内パス特性OTN

MPLS

エッジでのMAC処理軽減
同左
OTN網 Broadcast / Flooding 削減
LO ODU: 拠点間を対地接続(HO ODU: OTN内ノード間で定義)

B-MAC, B-VID による PW 形成(LSP は別途形成必要)

ユーザトラフィック多重

B-MAC 上記 LO ODU に多重

B-MAC, B-VID 単位で多重

網内パス: (プロトコルによる)提供・設定手法

OTN (G.709v3)対応の GMPLSシ
グナリング拡張 (議論)

PW形成は、RFC4762, RFC4761
LSP: RFC3209 など

網内パス管理OTNでもEthernet OAMでも可後者は、B-VID, I-SID単位で可PW VCCVでもEthernet OAMでも可

網内パス最適化

OTN 設定により実現

LSP 設定により実現有利なケース(Green field 前提)

拠点間でGb 級接続が必要な場合 拠点数が多い、または拠点間がGb網内のUser data Drop NG の場合 以下の管理・優先制御が必要な場合
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IEEE/ITU-T E-OTNについて
n E-OTNとは
ITU-T で Huawei が主張Ethernet Service (E-line/tree/LAN) を OTN で実現するネットワークおよびサービス規定 (タイプ、収容、IF)、装置規定など総称
n 課題となる(なった)箇所はETH VC (下記黄色線)の規定• IEEE802.1Q規定を拡張解釈しようとして IEEE と議論になっていたもの• OTN 側には特に要求は発生しない – OPUk へは GFP-F で収容
.1QN

.1QN

.1Q

PBBN

BBEB

C-Tagged
LAN

LAN

C-TaggedLAN

I-TaggedLAN

I-Tagged
LANPBN

.1Q

OTN

PB

BBEB PBBN

S-TaggedLAN

S-TaggedLAN
ETH VCC 4

PB

S-Tagged
LANPBBNBBEB I-Tagged
LANPB

.1Q

C-Tagged
LANLAN

PBN

.1QN

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E-OTN における Ethernet VC 規定
注: 未採択な話なので参考 (考え方のみ)

n Ethernet VC を識別するものとして、VC tag (+ FCS) を定義
n この VC tag というものは従来の VLAN tag とは別物
n むしろ ODU 寄りのための識別子= T-tag/T-MAC と呼んでいた

n また、VC tag に続く Ethertype は MAC address 収容(と指示)のため 0x8910(“802.1Q Encapsulated Addresses”)で定義するのが適切ではないか?
n 0x8910 は PBB で定義されているが実際には表だって出てこないn この扱いを IEEE に確認したが認められず
MAC FCS

Ethernet VC layer
MSDU
ETH VC Tag + MAC FCSGFP-F Header

ODUk/ETH-m

ETH VC encapsulation
headers/trailers

LO-ODU

OTN

S-Tag

A/GMP

DA/SA
Type 89-10

HO-ODU

Eth VC Tag

Wavelength

Type TBD

Transmission
Media(T-)DA/SA

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E-OTN: 今は。。。
n Ethertype 0x8910 の件、またはT-tag/T-MACは一旦終結
n IEEE からはTB (Transport Bridge)たる提案もらい、このモデルともとに継続中
n TB で VID (I-SID 含む) の変換機能を提供、E-E で EC を定義
n ODU はもはや、ただの Server layer。すなわち、SDH でもMPLSでも可n EVC と EC を別に規定すべくアーキテクチャモデルを継続中
n 特にEC を定義する識別子定義 (I-SID, S(B)-VID, B-MAC) についての明確化
n 並行して、代案となる TB の検討も提案中• S-component を定義(右)し、UNI-N 側ポートService IF に I-comp を別途定義だが、、、
EVC
TB

IF(UNI-N):
ODU関連
ここに定義

B-component
B-component

EC

IF(UNI-N):
ODU関連
ここに定義

TB

S-tagged

PNP
CBP
B-component

I-tagged

PNP

CBP

CBP

PNP

PNP

CBP

CBP

S-tagged

PNP
CBP

S-tagged

PNP

I-tagged

B-component
PNP

I-tagged

S-tagged

CBP
B-component
PNP

I-tagged

S-Component
PNP
PNP
ONP
ONP
ONP

PNP
PNP
ONP
ONP
ONP

SNP
SNP

SNP
SNP

CBP

ONP: OTN Network PortPNP: Provider Network Port
SNP: SDH Network Port

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E-OTN: 結局何を課題・議論にしたのか?
注: あくまで当人の見解ですn そもそもの目的n EC (EVC のネットワーク内コネクション) と EVC (Endユーザ視点でのEthernet サービス定義)の完全分離、これが真の目的
n EC 定義のために、IEEE802.1Q の枠組みでアーキテクチャを定義
n 決まってしまえば、EC は OTN でも MPLS でも流用可能

n そのために課題となるもの = ITU-TàIEEE への要求
n B-MAC と I-SID (in I-comp)のトランスポート寄りの解釈と定義が欲しい• VID はそれなりに実現できている

n 特に、B-MAC の拡張が鍵• この発想は、過去(2枚前)の 0x8910 にもつながるもの

n で、なぜ本資料で E-OTN を取り上げたかというと
n パケットとOTNの融合にとってMAC アドレスの扱い・考え方が鍵n このことはトランスポートだけでなく VM でもしかり
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n まとめにかえて22

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まとめn パケット網のOTN網収容における考察として
OTN 網とEthernet 網のケースについて以下の検討を行った
n E-line:• OTNエッジにおける課題

n E-LAN:• OTNエッジでの収容方法• VPLS (MPLS) との比較検討など

n E-OTN 標準化状況• OTN または Transport から見た Ethernet 特性要求

n パケット網を巻き取りL2サービスを提供できる OTN のポテンシャ
ルを示した
n 更なる課題n Aggregation 機能向上 = 収用効率向上n 運用管理
n ルーター網との Interwork ならびマイグレーションシナリオ
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