GMPLSネットワークの運用・管理
株式会社KDDI研究所
大谷 朋広、大垣健一、釣谷剛宏、宮澤雅典

発表内容
 研究の背景
 コントロールプレーンの設計

高信頼度
スケーラビリティScalability
 データプレーンの設計・運用

プロテクション動作
 まとめと今後の課題

2006/10/29

KDDI R&D Proprietary2

GMPLSによる光・IPネットワークの統合化
All-IPネットワークを支えるコアネットワーク技術の確立

光・IPネットワーク統合制御技術：
GMPLSによるIP/MPLS網と伝送網の統合的な運用・制御
効果
信頼性の向上、サービス開通の迅速化
信頼性の向上、サービス開通の迅速化
運用・保守の統合化・省力化
運用・保守の統合化・省力化
独立した運用連携制御なし課題：
 GMPLSネットワーク技術の確立
 既存IP/MPLS網とGMPLS網のマイグレーション(アドレス/ルーティング隣接の維持)
 IP網と伝送網とが障害に対してアイソレーション
 運用管理手法の確立

既存IP/MPLS網にインパクトが少ない
マイグレーション手法

統合運用・制御障害アイソレーション

IP/MPLS網

IP/MPLS網伝送網

GMPLS網 ボーダルータ
ボーダ
ルータ

既存のネットワーク構成
2006/10/29

GMPLSトポロジ

MPLSトポロジ

統合IPネットワーク構成
KDDI R&D Proprietary

3

MPLS/GMPLS連携
MPLS/GMPLS interworking 【ECOC2005(paper Tu 3.4.5)】
既存のIP/MPLS網のアドレス・ルーティング隣接の維持
GMPLSパス上にMPLSパスの設定(連携手法について規定)
アドレス・ルーティング
隣接の変更なし

IP/MPLS網ルーティングドメイン(Area 0)

ボーダ
ルータ

IP/MPLS網用とGMPLS網用にルーティングを分離
2006/10/29

ボーダ
ルータ

GMPLS網ルーティングドメイン(Area 0)

GMPLSのパス情報をIP/MPLS網用のルーティングへ注入

GMPLSのパスを作成(プロテクションあり、なしの選択)
現状、<50msの障害復旧
手動強制切り替えは無瞬断KDDI R&D Proprietary

4

GMPLS/MPLSの運用管理技術
特長： IP網、伝送網リソースの有効な活用 障害時のサービス影響把握
 支障移転への迅速な対応

光・IPネットワーク統合運用管理：
IP/MPLS網と伝送(GMPLS)網の統合的な運用管理を可能とする運用・管理システム技術
 パスプロビジョンング

MPLS/GMPLS
運用管理システム
パス情報

 トポロジー把握
 警報管理

GMPLS
設定

エッジ
ルータ

エッジ
ルータ

MPLSネットワーク
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MPLS/GMPLS運用管理

ボーダ
ルータ

経路情報

OXC

WDM

GMPLSネットワーク

運用者

KDDI R&D Proprietary

NFOEC2006 (paper JThB92)
5運用管理情報リスト表示(例)表示の種類TEリンク属性情報
GMPLS LSP属性情報
MPLS LSP属性情報



MPLS/GMPLS LSPの連携表示
GMPLS LSPとMPLS LSPの相関関係表示

MPLS/
GMPLS
連携
2006/10/29

KDDI R&D Proprietary6

コントロールプレーンの設計
 GMPLSは、コントロールプレーンとデータプレーンの分離が前提：それぞれの個別に設計する必要あり コントロールプレーンのためのネットワークとは？

既存のIPベースのDCN (data communication network)の再活用


DCNはGMPLS用に設計されていない。

新たなGMPLSコントロールプレーンのためのネットワーク
必要帯域、必要信頼性が不明確
 コストの増加を招く


GMPLSのコントロールプレーン構築手法の確立
DCN

2006/10/29

KDDI R&D Proprietary

C-plane7コントロールプレーンの冗長化

基本前提：IPベースのコントロールプレーンネットワーク
経路の冗長化と高速復旧が必要(MPLS)
ネットワーク装置のIF障害への対応不可
経路の明示的な制御(MPLS)
データプレーンとSRLGを共有しない

CC #1
CC #2

CC #1
CC #2
コントロールプレーンネットワーク

経路の明示的な制御(MPLS)
データプレーンとSRLGを共有しない
2006/10/29

CC #1
CC #2

KDDI R&D Proprietary8

コントロールプレーンの信頼性評価(1) コントロールプレーンとLSPが同時に障害が発生した場合を評価(避けられない可能性あり)
コントロールチャネルとデータリンクを同じファイバ上に構築
コントロールプレーンネットワークにIGP Fast convergenceを導入
BFD (Bidirectional Forwarding Detection)
 パラメータの最適化(Minimize LSA flooding and SPF delay)Router1

BFD

Router2

Analyzer2

Router3
FailurePXC1 WDM1
Router4

Router5

WDM2 PXC2PXC3Router6

Control Plane
Fastethernet
Gigabiethernet

PXC4
Analyzer1

NW topology
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Primary LSP

KDDI R&D Proprietary

PXC5

Restored LSP

Data Plane

PXC6
OC489

コントロールプレーンの信頼性評価(2)
障害復旧時の動作内訳(同時でない場合～700ms)



初期状態
コントロールチャネルの復旧
再度障害特定動作を実施
LSPの復旧

1.
2.
3.
4.
PXC4

PXC10ms

Path ErrorPath Tear

CS(OK)Path Tear

PXC53109ms
3554ms1000ms~1.5s

3000ms3007msPath Tear

Analyzer2

16ms
Failure3023ms

PXC1

WDM1

Primary LSP

WDM2 PXC2

PXC3

PXC5

PXC6

PXC6Path

Path

Resv

Resv

Path
Resv

3148ms3527msPXC4Restored LSP

Analyzer1
2006/10/29

期待値

PXC2
PXC3
CS(SF)
CS(SF)
CS(SF)

3015ms3016ms0ms~524ms
3000ms3554msKDDI R&D Proprietary

Data Plane

OC48
10

コントロールプレーンのスケーラビリティ
コントロールプレーンの必要帯域を明確化
 リンク上のトラヒックを測定
OSPF DBの同期時
エミュレータによりノード数を増加
1→256ノード(0～480リンク)

216kbps (480リンク時)

Traffic monitor

Emulator

Max. Traffic Rate [kbps]

最大トラヒック
250200150
1005000100 200 300 400 500 600

リンク帯域としては、FastEthernetで対応が可能
2006/10/29

KDDI R&D Proprietary

TE-link#11

データプレーンの障害復旧


GMPLSネットワークの信頼性も、既存網と同等の信頼性が不可欠
50msの障害復旧時間
 SONET/SDH path protection
 MPLS-TE(FRR)
標準化の策定が進行中
 e2e, segment recovery draft

GMPLSにおける要求条件
Restoration ~1s
Protection~50ms

2006/10/29

KDDI R&D Proprietary

12

PXC装置とWDM装置との連携動作
ケーブル障害に対して信号光断により通知
ケーブル障害に対してAlarm Indication Signalを通知
WDM区間の信号品質劣化や機器障害に対する警報の通知
予備リンクの状態変化に対する障害情報の通知OXC

OXCGM PLS制 御光 IP ネ ッ ト ワ ー ク

OXC

OXC

OXC

LM P-W DM に よ る 警 報 、品 質 通 知
LMP-WDMによる警報、品質通知

制御部

制御部

制御部

制御部
送受信器

(1)’警報送受信器
送受信器

光クロスコネ クト部

光クロスコネクト部
OXC装 置送受信器(1 )信 号 オ フ 送受信機

(1)信号オフ(1)’AIS

PXC装置
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送受信器

OXC

GMPLS制御プレーン
G M PLS制 御 プ レ ー ン(2 )警 報

制御部

(2)警報

(2 )光 送 受 信器の故障(2)送受信器の故障

波 長 多 重 伝 送 装 置 (1 )光 フ ァ イ バ 障 害

WDM装置

LLMP-WDMによる警報、品質通知
M P-W DM に よ る 警 報 、品 質 通 知(1)ケーブル障害制御部
送受信器(3 )警 報光増幅器(3)警報光増幅器(3 )光 増 幅 器 の 故 障送送受信器
受信器(4 )モ ニ タ
通(4)モニタ
知通知

送受信器

送受信器
送受信器

(4 )品 質モニタ

波長多重伝送装置(3)ポンプレーザの故障

KDDI R&D Proprietary

合分波部
合分波部



GMPLSネットワークにおいてもSONET/SDHと同等レベルの運用保守性を確保
WDM装置からPXC装置へLMPによる障害情報の通知【OFC2004 (PDP-3) 】

合分波部
合分波部



WDM装置

(4)品質モニタ

制御部

制御部

光クロス
コネ クト部

光クロス
Oコネクト部
XC装 置
PXC装置
13

連係動作例１ (警報マスク)

ChannelStatus
XC

PXC1Releasealarm mask

Necessary to monitor

PXC2Alarm
Nolightmask

ChannelStatus
XC

DWDM2

Data traffic

Path/ResvadminStandbywith
TE link
Alarm
Nolightmask

DWDM1

LSP creation

DWDM2

PXC1

DWDM1

Management system
Spurious alarms
LMP-WDMによる連携動作(DWDMの警報マスク)(LOS, LOF)
-ChannelStatus messageのchannel activation/deactivationを利用- Path/Resvのadmin status objectのステートの変更を利用

Data traffic

PXC2
Necessary to monitor

Working TE link
2006/10/29

KDDI R&D Proprietary14

連係動作例２ (予備リンクの監視・復旧)

PXC1
No light

LinkSummary
ChannelStatus

DWDM2

LinkSummary
ChannelStatus

DWDM1

OSPF LS UpdateStandby TE link

PXC2
No light

OTN機能によりDWDMリンクをモニタ
1) DWDM装置は、PXC装置へ信号劣化もしくは復旧を通知-linkSummary messageもしくはChannelStatus messageを仕様
2) 通知されたPXC装置は、DWDMリンクの状態をPXC装置間の状態へ反映-OSPF TE link state DBを再同期
2006/10/29

KDDI R&D Proprietary

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PXC装置による障害復旧動作
 品質劣化した場合の障害復旧動作
3) Fault isolation
SW

RSVP-TE, OSPF-TE, LMP

RSVP-TE, OSPF-TE, LMP

RSVP-TE,LMP
1)Bit Error insertionOSPF-TE,
2)Signal
degrade (SD) by ChannelStatus
5) Switchover
L3SW
L3SW
L3SW
L-bandL-bandLMPLMP320km
LMP240km
4) PathLMPdeletion
WDM
WDM

OTU2

OC-48x3

OC-48
Protecting
LSPx3

PXC5LMP-WDM

2006/10/29

OC-48

1+1

SONET
analyzer4

PXC6Emu

Emu
LMP-WDM

KDDI R&D Proprietary

SONET
analyzer2

OC-48x3

LMP-WDM

SW&Router

OC-48

OC-48
OC-48x3

C-band
500km

LMP-WDM

SW&Router

DWDM4

DWDM3

OC-48x3

PXC3

DWDM8

DWDM5

PXC4

OC-48x3

C-band500km

OC-48x3

OTU2Working LSP

DWDM7

OC-48x3

OTU2
1PXC2

DWDM6PXC1OC-48

DWDM2

DWDM1SONET
analyzer3

WDM

WDM

1+1

SONET OC-48analyzer1SW&Router

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品質変動によるネットワーク制御

BER

警報検出
1.E-02
1.E-03
1.E-04
1.E-05
1.E-06
1.E-07
1.E-08
1.E-09
1.E-101.E-11

信号品質の劣化20ms
Error Free

020406080

Measurement time [s]2006/10/29

KDDI R&D Proprietary

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GMPLSルータ間のプロテクション
 パケットサービスのための1:1プロテクション
Working LSPとProtecting LSPはあらかじめ設定
切り替え時間: ~40ms
GMPLSルータ間の隣接は、プロテクション動作の間変化なし


上位サービス(IP/MPLS)のトポロジーへの影響がない

強制切り替え時：パケットロスなし
Working LSP
FailureTG

Protecting LSP
2006/10/29

KDDI R&D Proprietary18

OSPF-TE MIB OSPF-TE MIB

Topology information
retrieving
 Topology display
 LSP calculation (off-line)

TE-LSA information formanaging MPLS/GMPLS
TE attributes

MIB proposal
 draft-ietf-gmpls-ospf-mib-00.txt

2006/10/29+--ospfTeMIB(50)|+--ospfTeObjects(1)| || +--ospfTeLsdbTable(1)| | || | +--ospfTeLsdbEntry(1)| | | Index: ospfLsdbLsid, ospfTeLinkId| | || | +-- CR-- EnumVal ospfTeLinkType(1)| | |Values: Point-to-point(1), Multi-access(2)| | +-- CR-- IpAddr ospfTeLinkId(2)| | +-- CR-- Integer32 ospfTeMetric(3)| | +-- CR-- Unsigned ospfTeMaxBandwidth(4)| | |Textual Convention: ospfTeLinkBandwidth| | |Range: 1..2147483647| | +-- -R-- Unsigned ospfTeMaxReservableBandwidth(5)| | |Textual Convention: ospfTeLinkBandwidth| | |Range: 1..2147483647| | +-- CR-- Unsigned ospfTeUnreservedBandwidthPri0(6)| | |Textual Convention: ospfTeLinkBandwidth| | |Range: 1..2147483647| | +-- CR-- Unsigned ospfTeUnreservedBandwidthPri1(7)| | |Textual Convention: ospfTeLinkBandwidth| | |Range: 1..2147483647| | +-- CR-- Unsigned ospfTeUnreservedBandwidthPri2(8)| | |Textual Convention: ospfTeLinkBandwidth| | |Range: 1..2147483647

KDDI R&D Proprietary

19

まとめ
 GMPLSネットワークの運用管理の研究動向

GMPLSネットワークアーキテクチャ全般
コントロールプレーンのデザイン
データプレーンの障害復旧
 これまでの研究の方向性

主にキャリア内のNW運用・信頼性の向上に主眼
各事業部門のサービスで共通に使えるインフラストラク
チャーの提供の実現を目標
 これからの研究の方向性

上記の特性を生かしたサービスへの応用適用
ユーザ主導型のNW制御の実現

2006/10/29

KDDI R&D Proprietary20ありがとうございます。
otani@kddilabs.jp