MPLS による Legacy Network Migration の課題 ソフトバンクテレコム株式会社大矢晃之 teruyuki.oya@tm.softbank.co.jp MPLS JAPAN 2007 - Oct 10, 2007 1
Agenda 1. Legacy NW Migration の必要性と目的 2. Requirement 3. 現状の問題点 4. Migration Scenario の検討 5. Summary 2
Legacy Network 1990 1995 2000 2005 Leased Line P2P Service FR ATM MP2MP Service IP-VPN Ethernet Pseudo Wire RFC3985 Pseudowire による Legacy Network Migration 検討 3
現状の Network サービスが生まれるたびに全国 NW を構築 専用線 ATM FR IP-VPN Ethernet 4
統合 NW のイメージ 共通の MPLS Core 上で それぞれのサービスを論理的に分離し提供 専用線 FR ATM MPLS Core IP-VPN Ethernet 5
Legacy Migration(NW 統合 ) の目的 1 設備の老朽化対応 2 新技術の導入による価値創造 3 OPEX 削減 4 Network の最適化 5 オペレーションの最適化 6
Legacy Network Migration の課題 信頼性 OAM シナリオ 7
1. Legacy NW Migration の必要性と目的 2. Requirement 3. 現状の問題点 4. Migration Scenario の検討 5. Summary 8
伝送 ( 専用線 ) の世界って 信頼性 HW 完全冗長 共通部モジュール冗長 LineCard 冗長 1+1APS/MSP protection sub 50ms 無瞬断 upgrade OAM Full Rate 試験 Loop Drop/Insert Performance Monitoring 管理パス管理容量管理 QOS 100% e-e 帯域保証 Low Latency 9
ATM の世界って 信頼性 HW 完全冗長共通部モジュール冗長 LineCard 冗長 1+1APS/MSP Rerouting 瞬断 upgrade OAM 豊富なOAM AIS/RDI Loopback CC Performance Monitoring 管理パス管理容量管理回線ごとのルート管理 QOS Service Class (CBR/rtVBR/nrtVBR/UBR/UBR+/ABR/GFR ) 帯域保証 (100% 保証 一部保証 ) Policing/Shaping CLP PCR/SCR/MCR/MBS CAC Oversubscription 10
FR の世界って 信頼性 HW 完全冗長共通部モジュール冗長 LineCard 冗長 Rerouting 瞬断 upgrade OAM LMI Active bit/new bit FR/ATM Interwork 管理パス管理容量管理回線ごとのルート管理 QOS 帯域保証 (CIR 保証 ) PIR/CIR Bc/Be DE Oversubscription 11
MPLS(PWE3) に要求されること 信頼性 HW 完全冗長 共通部モジュール冗長 LineCard 冗長 1+1APS/MSP protection sub 50ms 無瞬断 upgrade Traffic Engineering&Management パス管理容量管理回線ごとのルート管理 OAM Full Rate 試験 Loop Drop/Insert Performance Monitoring Interworking QOS E-E 帯域保証 (100% 保証 一部保証 ) Low Latency Policing/Shaping Service Class Differentiation Discard Priority CAC Oversubscription 12
1. Legacy NW Migration の必要性と目的 2. Requirement 3. 現状の問題点 4. Migration Scenario の検討 5. Summary 13
信頼性 14
冗長機能 Legacy Service を MPLS 上で提供する上で 冗長機能は必須 Hardware 完全冗長 ( 無 ) 瞬断切替 無瞬断 Upgrade Line Protection 1+1 APS/MSP (G.841 AnnexB) NW Protection Local Repair(FRR) / Global Repair / Ring Protection Non-Stop-Routing/Signaling OSPF,BGP,ISIS,LDP,RSVP 15
APS/MSP のいろいろ 通称標準特徴 SDH ITU-T ITU-T G.841 Section. 7.1 (1998/10) 勧告仕様的には 以下の選択が可能だが AnnexA ( 旧 )ITU-T G.783 Annex A (1997/04) ベンダ 機器によって実装は異なる 1+1/1:N Bi-directional/Uni-directional MSP(Multiplex Section Protection) Revertive/Non-Revertive K1/K2 byte W 系 : 0001 P 系 : 0000 TTC ITU-T G.841 Annex B (1998/10) 1+1 Bi-directional Non-Rev のみ AnnexB TTC JT-G.783 (2001/04 第 3 版 ) Working/Protection という物理実装位置による NTT 仕様 ( 旧 )ITU-T G.783 Annex B (1997/04) 機能の役割はなく 0 系 /1 系という呼称で 状態に よって機能の役割が変わる ( 例 : 1 系現用選択強制切替中 ) MSP(Multiplex Section Protection) K1/K2 byte 0 系 : 0001 1 系 : 0002 ITU-T とは切替優先度が異なる SONET SONET ANSI T1.105.01 (2000) 1+1/1:N ANSI [Telcordia GR-253-core ( 旧 Bellcore)] Bi-directional/Uni-directional Revertive/Non-Revertive K1/K2 byte W 系 : 0001 P 系 : 0000 APS(Automatic Protection Switching) ITU-T とは切替優先度が異なる K2 Byte 6-8 ビットの定義がある 16
AnnexA と AnnexB の違い AnnexA W P Data K1/K2 W P Protection Active AnnexB 0 1 K1/K2 Data 0 1 0 系非本選択 主な違い AnnexA AnnexB セクション名 W 系 : 0001 P 系 : 0000 0 系 : 0001 1 系 : 0002 セクション切替に使う K1/K2Byte 常時 Protection 系の信号非本選択系の信号 Lockout 動作 W 系で固定 という意味 P 系運用中に LOCKOUT を行うと W 系選択に切り替わる 現状で固定 という意味 Lockout 信号はなく リクエストの送信を凍結する 17
MSP/APS Format AnnexA Format 1 K1Byte K2Byte 2 3 リクエスト Protection 使用中の CH 4 5 0 6 7 Protectionを使用するCH セクションの警報 8 AnnexB Format K1Byte K2Byte 1 2 3 リクエスト本選択中のセクション 4 5 0 6 7 リクエスト要求元セクションセクションの警報 8 切替優先順位 AnnexA AnnexB 優先順位 要求内容 bit 表示 要求内容 bit 表示 ロックアウト 1111 - 強制切替え (FS) 1110 強制切替え (FS) 1110 信号不良 (SF) 1101 - - 信号不良 (SF) 1100 信号劣化 (SD) 1011 - - 信号劣化 (SD) 1010 手動切替え (MS) 1000 - 復旧待ち (WTR) 0110 復旧待ち (WTR) 0110 確認応答 (RR) 0010 確認応答 (RR) 0010 切戻し不要 (DNR) 0001 - 要求なし (NR) 0000 要求なし (NR) 0000 18
日本仕様の苦悩 歴史的な経緯より 日本国内では APS/MSP は AnnexB(NTT 仕様 ) が圧倒的に多い 海外では AnnexA or SONET しか使わない AnnexA と AnnexB では仕様に大きな違いがあり 相互接続は不可 ATM 装置のマイグレーションは必要 セクション 2 重化のため およびマイグレーションシナリオ上 AnnexB は必須 国内メーカは ATM は開発したがらない 特にマルチサービスエッジ系はほとんどない 海外メーカは日本独自仕様 (AnnexB) を開発したがらない マイグレーションのための新装置がない 19
Multi Service with APS/MSP さらに ただ AnnexB 対応するだけではなく APS/MSP port と VRF PWE3 の連携が必要 APS/MSP Working VRF Pseudowire Protection 20
装置冗長 Legacy のイメージ Legacy Service は HW 冗長がある Legacy Service は安定している FR/ATM 今までの MPLS なかなか冗長機能を満足する Multi Service Edge が登場しない Line Card 冗長がまだできない Pseudowire がんばって冗長機能を実装したとして 装置単体の信頼性を全面的に信用して大丈夫? 装置冗長も考えましょう! 21
PW-Redundancy PW Status TLV 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 1 0 PW Status (0x096A) Length (0x0100) +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Status Code +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Status Code Bit Mask Description ==================================================================== 0x00000000 - Pseudowire forwarding (clear all failures) 0x00000001 - Pseudowire Not Forwarding 0x00000002 - Local Attachment Circuit (ingress) Receive Fault 0x00000004 - Local Attachment Circuit (egress) Transmit Fault 0x00000008 - Local PSN-facing PW (ingress) Receive Fault 0x00000010 - Local PSN-facing PW (egress) Transmit Fault draft-muley-dutta-pwe3-redundancy-bit-01.txt Bit Mask Description ==================================================================== 0x00000020 - When the bit is set, it represents "PW forwarding standby". When the bit is cleared, it represents "PW forwarding active". 22
PW-Redundancy <-------------- Emulated Service ----------------> <------- Pseudo Wire ------> <-- PSN Tunnels--> V V V V V AC +----+ +----+ AC V +-----+ PE1 ================== +-----+ ----------......PW1.(active)...... ---------- ================== CE2 CE1 +----+ PE2 +----+ +-----+ ================== ----------......PW2.(standby).. +-----+ PE3 ================== AC +----+ +----+ draft-muley-pwe3-redundancy-01 I-D Status: Expired (Expiration Date: August 2007) 23
PW-Redundancy の応用 L1 切替スイッチ PE1 P1 P3 PE3 L1 切替スイッチ MPLS Core PE2 P2 P4 PE4 物理的に切替るため PE1 と PE2 どちらかしか AC は Up しない PE1 PE3 Pri PE1 PE4 backup PE2 PE3 Pri PE2 PE4 backup PE3 PE1 Pri PE3 PE4 backup PE4 PE1 Pri PE4 PE2 backup 24
PW-Redundancy の応用 : 切替動作 L1 切替スイッチ PE1 P1 P3 PE3 L1 切替スイッチ MPLS Core PE2 P2 P4 PE4 PE1 PE3 Pri PE3 PE1 Pri PE1 PE4 backup PE3 PE4 backup PE2 PE3 Pri PE4 PE1 Pri PE2 PE4 backup PE4 PE2 backup 25
MS-PW PWE3のMPLS NWが拡大していくと Domainの分離やTunnel LSPのScalabilityを目的として Multi Segment Pseudowireが必要になってくる draft-ietf-pwe3-ms-pw-arch-03 Native <------Multi-Segment Pseudowire------> Native Service PSN PSN Service (AC) <-Tunnel-> <-Tunnel-> (AC) V V 1 V V 2 V V +----+ +-----+ +----+ +----+ TPE1 =========== SPE1 ========== TPE2 +----+ ------... PW.Seg't1...PW.Seg't3... ------- CE1 CE2 ------... PW.Seg't2...PW.Seg't4... ------- +----+ =========== ========== +----+ ^ +----+ +-----+ +----+ ^ Provider Edge 1 ^ Provider Edge 2 PW switching point <------------------ Emulated Service ---------------> 26
MS-PW&PW Redundancy MS-PW では PW Redundancy が必須 MS-PW S-PE1 CE1 T-PE1 T-PE2 CE2 S-PE2 PW1 PW2 Supports Extension to VCCV (MH-VCCV) T-PE1 S-PE1 Pri T-PE1 S-PE2 Backup T-PE2 S-PE1 Pri T-PE2 S-PE2 Backup S-PE1 T-PE1 Pri S-PE2 T-PE1 Pri S-PE1 T-PE2 Pri S-PE2 T-PE2 Pri 27
Traffic Engineering/Management & QOS 28
Traffic Engineering/Management ATM Pseudowire Signaling PNNI1.0 AutoRoute(Cisco),etc T-LDP RSVP-TE CAC Per VP/VC to every Interface Per TE Tunnel to every Interface Per VP/VC to TE Tunnel TE Protection Rerouting Based on routing cost Explicit Path Per VP/VC No Protection Rerouting per each VP/VC Explicit Path Per Tunnel Local repair (FRR) Global repair(path Protection) Down Time : 数 100ms~ 数 10s (depend on # of connections) Down Time : 数 10~ 数 100ms 29
QOS ATM QOS と EXP Mapping の例 Service Class ATM Discard Priority Pseudowire 優先度 EXP Queue CBR CLP=0 7 1 CLP=1 6 rtvbr CLP=0 5 2 CLP=1 4 nrtvbr CLP=0 3 3 CLP=1 2 UBR CLP=0 1 4 (UBR+) CLP=1 0 実際の運用考えると EXP を全部使うわけにはいかない >>> EXP Mapping と Queue アサインのポリシーが重要 特に同一 Class 内の Discard Priority の実装 EXP の拡張はありえないのか?DSCP Like? 30
MPLS への期待と要望 Per PWでCACしたい Tunnel 帯域 >> PW 帯域だと 無駄が多くなる こまめにTunnel 帯域増が必要になる Tunnel ごとに収容している PW と合計帯域 帯域使用率が見たい 外部 DB での管理は可能だが 装置側で簡単に見れるコマンド MIB があるとうれしい PW ごとに乗せる Tunnel を選択したい Tunnel Selection EXP 8Class の制限が何とかならないか PW を提供する MPLS NW の拡張を考慮して Inter-Area TE は必須 (with Protection) 31
OAM 32
試験機能 専用線 : 伝送装置には回線レベルの Full Rate 試験機能がある (Drop/Insert 内部試験機 DSU Loop2) ATM 専用線 : ATM-SW には VP VC レベルの Full Rate 試験機能がない 伝送装置のような Drop/Insert 内部試験機を ATM-SWに実装しよう! これを使って 開通時や切り分け時の回線試験をしよう! 相互接続回線でも使いましょう! 33
導通試験セル 標準 OAM Cell Format OAM Cell information field Header OAM type Function type Function specific field Reserved EDC (CRC-10) 5bytes 4bits 4bits 45bytes 6bits 10bits 導通試験 Cell Format (NTT 仕様?) OAM Cell information field Header OAM type Function type SN SNP PN Pattern 5bytes 4bits 4bits 4bits 4bits 46bytes OAM Type=0011 Function Type=0000 : 標準にはない CRC がないため ATM-SW で違反セルとして廃棄される 34
VP/VC 試験 特に相互接続においては 帯域 品質保証や切り分け 正常性確認のため VP や VC 単位の Full Rate 試験機能が必要 特殊なセルを使用してもテストできるように Header の VPI/VCI のみを見て 単純に Loopback できる機能がほしい しかし 標準セル以外は廃棄するように作りこまれた ATM チップが多く 対応可能なベンダーは少ない 相互接続 Drop VP Insert 35
VCCV VCCV(Virtual Circuit Connectivity Verification) により PWのConnectivity Checkが可能 従来の標準 ATMにはなかった機能 今はPingしかないが Full Rateでのスループット 品質測定ができるまで拡張されるとうれしい また Legacy NWとの相互接続を考えると Native ATM OAMへの対応も必要 ATM-SW 相互接続 ATM-PE ATM-PE Drop VCCV LSP Ping VP VP Seg LB Insert IWF VP Pseudowire VP Pseudowire VCCV LSP Ping Drop Insert VCCV-OAM interwork なんてできたらおもしろい? 36
draft-ietf-pwe3-vccv-15.txt The VCCV parameter ID is defined as follows in [RFC4446]: Parameter ID Length Description 0x0c 4 VCCV The format of the VCCV parameter field is as follows: 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 0x0c 0x04 CC Types CV Types +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ MPLS Control Channel (CC) Types: Bit (Value) Description Bit 0 (0x01) - Type 1: PWE3 Control Word with 0001b as first nibble (PW-ACH, see [RFC4385]) Bit 1 (0x02) - Type 2: MPLS Router Alert Label Bit 2 (0x04) - Type 3: MPLS PW Label with TTL == 1 Bit 3 (0x08) - Reserved Bit 4 (0x10) - Reserved Bit 5 (0x20) - Reserved Bit 6 (0x40) - Reserved Bit 7 (0x80) - Reserved 37
draft-ietf-pwe3-vccv-15.txt MPLS Connectivity Verification (CV) Types: Bit (Value) Description Bit 0 (0x01) - ICMP Ping Bit 1 (0x02) - LSP Ping Bit 2 (0x04) - Reserved Bit 3 (0x08) - Reserved Bit 4 (0x10) - Reserved Bit 5 (0x20) - Reserved Bit 6 (0x40) - Reserved Bit 7 (0x80) - Reserved これだけ Reserved していれば 当然拡張されていくんだよね? 38
P2MP PW P2MP PW のような機能があると 外部試験機を接続しての試験など 高度な試験 解析を実施しやすい ユーザ connection は残したまま 内部試験機と同等のことができる ATM-SW 相互接続 ATM-PE ATM-PE VP VP Pseudowire VP Pseudowire Test Port Mirroring Insert 39
OAM Cell VPレベル F4 segment F4 end-end VCレベル F5 segment F5 end-end OAM type Code Function type Code Fault Management 0001 AIS RDI (FERF) 0000 0001 OAM Cell Loopback 1000 Continuity Check 0100 Performance Management 0010 Forward Monitoring Backward Reporting 0000 0001 Monitoring and Reporting 0010 Activation Deactivation 1000 Performance Monitoring 0000 Continuity Check 0001 40
MPLS Edge に期待する ATM OAM 動作 VRF では seg も e-e も全て terminate PWE3 では seg は terminate e-e はスルー F4/F5 e-e AIS F4/F5 e-e RDI F4/F5 e-e LB F4/F5 e-e LB VP/VC F4/F5 seg AIS VRF F4/F5 seg RDI F4/F5 seg LB F4/F5 seg LB F4/F5 seg AIS F4/F5 seg RDI F4/F5 seg LB F4/F5 e-e AIS F4/F5 seg LB VP/VC Pseudowire F4/F5 e-e RDI F4/F5 e-e LB F4/F5 e-e LB 41
MPLS Edge に期待する ATM OAM 動作 ~RFC4717 より VCC の場合 The PEs SHOULD be able to pass the following OAM cells transparently: - F5 Alarm Indication Signal (AIS) (segment and end-to-end) - F5 Remote Defect Indicator (RDI) (segment and end-to-end) - F5 loopback (segment and end-to-end) - Resource Management - Performance Management - Continuity Check -Security However, if configured to be an administrative segment boundary, the PE SHOULD terminate and process F5 segment OAM cells. 42
MPLS Edge に期待する ATM OAM 動作 ~RFC4717 より If the ingress PE cannot support the generation of OAM cells, it MAY notify the egress PE using a pseudowire-specific maintenance mechanism such as the PW status message defined in [RFC4447]. Alternatively, for example, the ingress PE MAY withdraw the pseudowire (PW label) label associated with the service. Upon receiving such a notification, the egress PE SHOULD generate the appropriate F4 AIS (for VPC) or F5 AIS (for VCC). 43
Label Withdraw AC Fail Pseudowire AC Fail Pseudowire FR :LMI Inactive(A=0) ATM: VC-AIS Label withdraw で PW を Down させることで通知 復旧時 AC up するまで数 10 秒間 PW が up しない 44
PW Status TLV AC Fail Pseudowire LDP PW Status TLV AC Fail Pseudowire FR :LMI Inactive(A=0) ATM: VC-AIS PWはupしたままユーザTrafficはForwarding 可能 45
ATM OAM 実装の課題 同一 Port 上に VRF(terminate end) と PWE3 の混在 Segment と end-end OAM cell の区別 (Segment Boundary) 既存 ATM との Interwork を考慮した OAM Mapping draft-ietf-pwe3-oam-msg-map-05 I-D Status: Expired (Expiration Date: September 2007 ) 46
1. Legacy NW Migration の必要性と目的 2. Requirement 3. 現状の問題点 4. Migration Scenario の検討 5. Summary 47
現状の Network IP-VPN NTT NCC FR/ATM NTT NCC Ethernet 48
Legacy-NW の用途 Legacy-NW の用途 ( 回線数ベース ) Native FR/ATM Access for Ethernet Access for IP-VPN 49
Multi Service Edge こんなことをやってみたくなる MPLS Core IP-VPN NTT NCC FR/ATM NTT NCC Ethernet 50
Migration Scenario step0: 現状 PE IP-VPN NTT NCC STM1 FR/ATM APS (AnnexB) NTT NCC APS (AnnexB) LAN-TA Ether Ethernet 51
Migration Scenario step1:poi 割りいれ Port Mode をもっと使おう! IP-VPN PE NTT NCC STM1 APS (AnnexB) STM1 APS (AnnexB) FR/ATM LAN-TA Ether NTT NCC Ethernet APS 割りいれ Port Mode PWE3(Connetction パススルー ) 数 100 の Connection は設定しないで済む APS (AnnexB) 52
Migration Scenario step2: 回線単位で切替 Port Mode PWE3 に多重して VRF や PWE3 を設定 PE 特定 Conn は VRF へ IP-VPN (MPLS) Pseudowire PE NTT NCC APS (AnnexB) VRF GbE (VLAN) LAG 特定 Conn は Pseudowire APS (AnnexB) STM1 (ATM) FR/ATM 残りは Conn パススルー APS (AnnexB) LAN-TA Ether NTT NCC 特定 Conn は Ether 変換 Ethernet (VPLS) 53
Multi Service over Port Mode ATM-SW ではできないけど MPLS-Edge ならできる? Ingress Match VPI/VCI=1/32 Classify, Action Else Match VPI/VCI=1/100 Classify, Action Else Match VPI=1 Classify, Action Else Match VPI/VCI=2/200 Else VRF Local-XC PWE3 Port Mode (through) Ether bridge 54
Migration Scenario : 完了 VRF IP-VPN (MPLS) VRF NTT NCC Pseudowire APS (AnnexB) NTT NCC APS (AnnexB) GbE (VLAN) LAG GbE (VLAN) LAG Ethernet (VPLS) 55
Interworking Legacy と Ether の共存のためには Interwork Function は重要 OAM の Interwork も忘れずに! ATM Edge FR Edge ATM/FR IWF ATM/Ether IWF MPLS Core FR/Ether IWF Ether Edge 56
みんな簡単に統合って言うけどでも Technologyの進歩だけでは解決しきれない課題がもうひとつ 57
キャリアにとっての NW 統合への課題 専用線 ATM FR IP-VPN Ethernet 専用線 FR ATM MPLS Core IP-VPN Ethernet??? サービス毎に求められる特性や品質が違う サービス 装置種別ごとに運用 文化が違う きれいに運用フローできあがっている 見た目 Simple に見えるが 中身は複雑 運用体制どうしよう? Demarcation Point は機能ブロック? MPLS エンジニア足りない? 既存 NW との Interwork? 58
1. Legacy NW Migration の必要性と目的 2. Requirement 3. 現状の問題点 4. Migration Scenario の検討 5. Summary 59
Legacy Network Migration の課題 信頼性 成功の可否は 運用 次第! OAM シナリオ 60
Thank you! ご清聴ありがとうございました! 61