MPLS Japan 2004

GMPLSを用いたを用いた光ネットワークの障害回復
2004年11月2日
日本電気（株）末村 剛彦
E-mail: y-suemura@bp.jp.nec.com

本研究の一部は、情報通信研究機構（NiCT）の委託研究「テラビット級スーパーネットワークの研究開発」プロジェクトの成果です。

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光ネットワークでの障害回復の課題• Class of Service (CoS)の実現– サービスにより、要求されるCoS（障害回復時間等）は大きく異なる– CoSとリソース利用効率はトレードオフ→全てのサービスに最も高いCoSを適用するのはリソースの無駄• 障害検出／通知– 障害検出／通知方式はレイヤ／ベンダに依存する→相互接続の障壁– 誤検出防止• スケーラビリティ– 1箇所の光ファイバ切断が、数万のパス障害をまねく（例） OC-192 (10Gb/s)×160波長の光ファイバが切れると最大30720本のSTS-1パスが障害となる© NEC Corporation 2004

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IETFにおける標準化状況
における標準化状況• End-to-endパス障害回復のシグナリング仕様を策定中(draft-ietf-ccamp-gmpls-recovery-e2e-signaling-01)– 障害が発生したパスをEnd-to-endで迂回¾ パス毎に障害回復タイプを使い分けられる→CoSとリソース利用効率を両立¾ 迂回時に障害位置の特定が不要（光スイッチ使用時に有利）¾ ノード障害を迂回可能（端点を除く）¾ ただし、障害回復時間はlocalに迂回する場合より長い– 4つの障害回復タイプを規定• 1+1 Protection• 1:1 Protection• 1:1/Shared-Mesh Restoration (Rerouting)• Full Restoration (Rerouting)

Preplanned– NECは実装/実験から得られた知見を標準化にフィードバックする活動を2002年より実施© NEC Corporation 2004

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Uni-directional 1+1 Protection• 現用LSPと予備LSPの両方を予め設定• 現用LSPと予備LSPの両方にNormal Trafficを流す→ Extra Trafficは流せない• Switchover/Reversionは片方向ずつ独立• Switchoverにシグナリング不要（受信端でlocalに切替）
Normal Traffic
ClientIngress

Egress

現用LSP
予備LSP

© NEC Corporation 2004

4Client

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1:1 Restoration• 現用LSPのみ設定し、予備LSPは帯域を予約するのみ（スイッチは設定しない）• 現用LSPの障害後、予備LSP上のスイッチを設定するシグナリングが必要• 平常時は、予備LSPの帯域をExtra LSP*に使用可能*Photonic Internet Lab. (PIL)からdraft-pil-ccamp-extra-lsp-00で提案

Normal Traffic
ClientIngress

EgressClient

現用LSP
予備LSP
ClientClient© NEC Corporation 2004

Extra LSP 5

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Shared Mesh Restoration• 1:1 Restorationに包含される• 現用パス同士がdisjointな（資源を共有しない）場合、予備パス同士が帯域を共有できる• 現用LSP1と現用LSP2の同時障害は回復できない
障害検出前

障害検出後
現用LSP1

現用LSP1
障害

起点

終点

起点

予備LSP1

終点
予備LSP1

帯域を共有

起点

終点

起点

予備LSP2

予備LSP2
現用LSP2© NEC Corporation 2004

終点

現用LSP2

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Full Restoration• 障害検出後に起点ノードが障害を迂回する経路を計算し、パスを再設定する• 下図は、Preplannedの補助として用いた場合
Before the failure

After the failure

Working LSP

Initiator

Initiator

Terminator

Backup LSP© NEC Corporation 2004

Working LSP
Terminator

Backup LSP

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Class of Serviceの実現例の実現例
CoS
PlatinumGold
SilverBronze回復時間< 50 ms< 200 ms
< 200 ms
回復しない

多重障害
○○××

所要帯域×△○◎

障害回復ﾀｲﾌﾟ
1+1 Pro.
1:1 Res.
Shared Res.
Unprotected• パス毎に障害回復タイプを使い分けることによりマルチCoSをサポート• 低いCoSには帯域利用効率の高い障害回復タイプを適用
ネットワーク全体での帯域利用効率を改善© NEC Corporation 2004

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障害検出／通知• GMPLSでは特に規定しない（スコープ外）• 障害検出
– D-planeの機能を用いる• 光スイッチの場合: Loss of Signal• SDH: Bit Interleaved Parity• 障害通知– C-planeの機能を用いる →汎用性高い• RSVP-TEのNotify– D-planeの機能を用いる →高速• 光スイッチのLoss of Signal• SDH AIS

• 相互接続には、障害検出／通知も含めた仕様整合が必要© NEC Corporation 2004

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障害の誤検出防止

AdminD
AdminU ownp

• パスの設定が完了しないうちに障害モニタリングを開始
すると、障害を誤検出する場合がある• AdminStatusを用いたシグナリングシーケンスにより、障害の誤検出を防ぐことができる

GMPLS

Alarm
LOS
Alarm

SDH XC© NEC Corporation 2004

PATH
RESV
LOL
Alarm

GMPLS

Not lighted
LightedStart Monitoring

PATH

PATH

RESV GMPLSRESV GMPLS
Alarm

Alarm

Alarm

LOS
Alarm

LOL
Alarm

OXC

OXC
10SDH XCMPLS Japan 2004

実験結果:
実験結果 障害回復時間• 1+1 Protection:
11 msec• 1:1/Shared Restoration:予備パス長に比例（下図）

Recovery time (msec)– スイッチング時間: 10 msec
– ノード間距離:
500 km– 障害検出、通知時間を含まない160
140120Others
Switching time
Propagation delay

1008060402002© NEC Corporation 2004

34
Path length (hops)
115

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実験結果:
実験結果 所要帯域• Shared Meshでは、1+1/1:1より所要帯域を30～50%削減可能

Total Bandwidth [Tbit/sec]

1600

Demand Bandwidth=62.2 Tbit/sec

Backup1200

Working

800

400

0

1+1,1:1

sharedSubnetwork© NEC Corporation 2004

1+1,1:1

sharedEnd-to-End

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バンドリングによるスケーラビリティ改善• 複数のパスを束ねた"バンドルバンドル"を設定
バンドル• バンドル単位で障害回復→ シグナリングの輻輳緩和により障害回復のスケーラビリティを改善Cont.

現用バンドル
Cont.

Cont.

Cont.

予備バンドル© NEC Corporation 2004

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バンドリングによる高速化• 障害回復時間の最悪値を半分以下に短縮
Worst Recovery Time [msec]

1000

G=1800600

G=4400200

G=160024681012Path Length (Hop Count)© NEC Corporation 2004

14G: バンドルに束ねるパス数

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CP Device• LegacyなNEにGMPLS機能を付加するコントローラ• GMPLSとOIF UNIをサポート• 障害回復サポート– 1+1 Protection– 1:1 Restoration– Shared Mesh Restoration

GUI for Bandwidth
on Demand

NNI/GMPLS
NNI/GMPLS
Control
Control
Control
plane
plane
plane
softwaresoftwaresoftware
CP Device
CP Device
CP Device(ex. TL1)

ClientUNI

UNISpectralWave
U-Node© NEC Corporation 2004

SpectralWave
U-Node15

SpectralWave
U-NodeClientReserves bandwidth& time frame.

UNI: User-Network Interface
NNI: Network-Node Interface

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PILによる相互接続実験
による相互接続実験
GMPLS NetworkMPLS
NetworkMPLS
Network

TDM
NetworkWavelength
Network

Recovery time: 420 msec
Failure notification:
10 msec
Signaling processing time: 410 msec
© NEC Corporation 2004

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2004年1月
ギガビットネットワークシンポジウム

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まとめ• GMPLSを用いた光ネットワークの障害回復の課題と解決策を述べた– End-to-endパス障害回復による複数Class of Serviceのサポート– AdminStatusを用いたシグナリングシーケンスによる障害誤検出の防止– バンドリングによるスケーラビリティ改善• PILによる相互接続実験© NEC Corporation 200417