以太网OAM软件系统设计第一次讨论后修改资料Word格式文档下载.docx
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2009-12-7
初始模板。
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编写目的
本方案为AN5516-1V3.2项目以太网OAM实现方案。
对AN5516-1V3.2项目中OLT（包括上联盘及线卡），ONU如何实现以太网OAM功能做了描述。
作为以太网OAM的软件设计的一个依据和指引。
读者对象：
适合AN5516-1V3.2项目以太网OAM软件编写人员，涉及该模块的驱动接口，业务接口及网管接口相关人员。
背景
需求概述
1.实现CCM连续性检测；
2.实现Loopback功能，包括单播MAC和组播MAC地址，能够对MIP和MEP进行Looback功能，组播MAC地址只针对MEP实现Loopback；
3.实现Linktrace功能，要求能够对MIP和MEP执行Linktrace功能；
4.要求按照ITUTY.1731设计，但要求符合802.1ag的机制；
5.要求符合TR-156标准中关于OAM描述的规定；
6.要求在OLT上联卡、显卡及ONU上实现以太网OAM功能。
针对需求的方案概述
1.CCM连续性检测。
用于检测一个MEG中任何一对MEP间连续性的丢失（LOC）。
ETH-CC也可以检测两个MEG之间不希望有的连通性（错误混入），在MEG内与一个不要求的MEP（非期望的MEP）间不希望有的连通性，以及其它故障情况（例如非期望的MEG等级、非期望的周期等）。
ETH-CC可应用于差错检测、性能监测或保护转换的应用。
软件按照配置的时间间隔实现CCM报文组装及发送，在对端MEP负责对对应CCM报文的提取及解析。
根据解析对比本端的配置，确定是否产生告警。
2.Loopback功能。
Loopback功能用于检验一个MEP与一个MIP或对等的MEP间的连通性。
通过CPU发送LBM报文到对应端口，MEP/MIP通过目的MAC地址识别报文提取到CPU。
CPU查找对应MEP/MIP来处理该LBM报文，如果不存在问题，则返回一个LBR帧。
3.Linktrace功能。
通过CPU发送LTM报文。
在MIP节点LTM会被提取到CPU，CPU通过MAC地址识别LTM帧是否属于该MIP，如果是则返回LTR帧，如果不是则返回LTR帧，同时通过查找MAC地址转发表来确定LTM继续转发的出口。
对于MEP，LTM的TargetMAC如果和MEP匹配或LTM的等级小于等于MEP的等级，MEP回送LTR，否则MEP回送LTR的同时查找MAC地址转发表将LTM继续转发。
4.对于ITUTY.1731协议与IEEE802.1ag协议，两者虽然部分功能很接近，但是还是有一定的区别。
对于这两个协议的处理在配上上分别按照Y.1731和802.1ag分别配置，在协议的实现上用相同的软件代码实现两种协议兼容。
5.TR-156标准。
TR-156标准中对以太网OAM从汇聚到最后的家庭网关的应用均作了相应的描述；
对1:
1,1:
N及BusinessEthernetServices均作了相应的介绍。
针对各个应用模型，主要注意如下几点：
（1）模型中对ONU连接家庭网关一侧的端口要求配置UPMEP，
（2）VLAN转换带来的问题
本系统与其他系统的关系。
（该项可选择）
术语、定义及缩略语
术语、定义
TargetMAC：
封装在LTM帧净荷内，用于标识LTM到达的终点MAC。
OrignalMAC：
封装在LTM帧净荷内，用于表示LTM的发起点MAC。
TTL：
在LTM即LTR两种帧净荷中封装了TTL字段。
MD/MA：
MD/MA为802.1ag标准中的概念。
MEG：
MEG为Y.1731的概念，MD/MA的组合可以对应一个MEG。
缩略语
全称
含义
MD
MaintenanceDomain
维护域（802.1ag）
MDLevel
MD等级
MEL
MEG等级
MA
MaintenanceAssociation
维护域联合（802.1ag）
MEG
维护实体组（Y.1731）
MAID
MaintenanceAssociationIdentifier
MP
MaintenanceassociationPoint
维护域点（包括MEP和MIP）
MEP
MaintenanceassociationEndPoint
维护域端点
MEPID
MaintenanceassociationEndPointIdentifier
MIP
MaintenancedomainIntermediatePoint
维护域中间点
MHF
MIPHalfFunction
CCM
ContinuityCheckMessage
CCM连续性检测消息
LBM
LoopbackMessage
环回消息
LBR
LoopbackReply
环回响应
LTM
LinktraceMessage
链路跟踪消息
LTR
LinktraceReply
链路跟踪响应
AIS
告警指示信号
LCK
锁定信号
TST
测试用PDU
LM
丢包测量
DM
时延测量
DA
DestinationMAC
目的MAC地址
SA
SourceMAC
源MAC地址
条件与限制
1.根据设备实际需求，软件会存在VxWorks及Linux两个版本，在AN5516-1V3.2的OLT上上联卡及线卡用VxWorks版本，在ONU为Linux版本。
2.根据802.1ag及Y.1731标准中规定CCM帧的发包间隔为3.3ms-10min可配，由于OLT及ONU发送以太网OAM报文均用CPU实现，所以发包间隔最小暂定为1s，且条目数会受限，具体还需实际测试后确定支持的条目数。
方案设计
方案概述
该方案的实现目标
1.以太网OAM实现内容及实现目标（程度）；
（1）遵循IEEE802.1ag标准协议及Y.1731标准协议实现，两个协议均需实现；
（2）需要实现以太网OAM的基本功能：
CCM,Loopback,Linktrace功能；
（3）各功能实现的程度：
MEP和MIP的实现：
协议中存在MEP和MIP对象，其中MEP分为UPMEP和DOWNMEP两种类型，而一个MIP由UPMHF和DOWNMHF组成。
OLT上仅考虑DOWNMEP的实现，ONU上需要考虑UPMEP和DOWNMEP的实现。
MIP仅考虑DOMNMHF的实现。
CCM功能：
CCM周期最小支持到1s。
告警检测及发现远端MEP状态信息，告警包括：
①CCM帧丢失，②不期望的等级，③不期望的MEG/MA，④不期望的MEP，⑤不期望的周期，⑥远端故障指示，⑦错误连接共7个告警。
Loopback：
Loopback分为单播和组播，单播条件下要求既能对MEP，也能对MIP进行Loopback操作。
组播条件下为对对端MEP进行Loopback操作。
Linktrace：
Linktrace目的MAC均为组播方式。
要求既能够对MEP也能够对MIP发起Linktrace功能。
2.具体实现位置；
OLT上主控及线卡上均需实现以太网OAM协议。
ONU上实现以太网OAM协议。
3.驱动接口，业务接口及网管接口；
驱动，业务及网管接口见5.5节。
4.网管协议需求；
网管协议需求请见相关网管协议文档。
5.满足TR-156要求。
系统的工作原理
网管协议处理部分
1.配置下发
IEEE802.1ag对象配置有MD/MA/MEP/MIP配置，功能配置有CCM/Loopback/Linktrace配置。
ITUTY.1731对象配置有MEG/MEP/RemoteMEP/MIP配置，功能配置同样有CCM/Loopback/Linktrace配置。
主控盘、线卡及ONU配置网管界面均做在主控盘上，有更强的整体性。
主控盘：
A．主控接受网管配置数据：
主控盘负责接受以太网OAM的所有（包括线卡，ONU）网管配置数据，通过网管接口函数接收网管配置数据，同时主控负责对所有以太网OAM配置数据的存储及重下发；
B．MD/MA/MEG配置的处理：
对于MD/MA配置，因不带配置对象信息，所以不能判断为是针对主控/线卡/ONU进行的配置，所以由主控负责存储MD/MA/MEG配置；
C．MEP/MIP配置处理：
MEP/MIP配置中存在具体的对象信息（槽位号，端口号，ONU号，端口号），所以能够确定该配置的具体对象。
如果配置对象为线卡或ONU，则主控将配置数据转发给线卡，同时将MEP/MIP所属的MD/MA/MEG配置信息一并下发。
按照目前的协议定义，区分MEP/MIP配置属于主控/线卡/ONU需要通过MEP/MIP的配置数据字节长度来区分。
D．功能配置CCM/Loopback/Linktrace的处理：
对于功能配置，主控接收到配置后根据配置数据内对MD/MA/MEG/MEP的信息索引到具体MEP所在位置（主控/线卡/ONU），确定该配置是发到线卡（属于线卡/ONU的配置）还是由主控执行。
线卡：
线卡通过相应的接口函数接收主控下发的配置，线卡需要判断该配置属于自身还是ONU。
（1）线卡接收到未识别OAM配置（其他槽位、主控或错误的配置），则不再处理该配置，直接丢弃；
（2）线卡接收OAM配置，判断为自身的配置，则执行处理该配置；
（3）线卡判断该配置数据属于ONU，则将配置数据通过相应接口下发ONU。
ONU：
ONU通过相应接口函数接收配置数据，判断配置数据是否正确，错误则丢弃，正确则执行。
2.状态上报
状态包括CCM检测结果，LB测试结果（单播和组播），LT测试结果。
主控及线卡状态直接通过相应接口函数上报。
ONU状态：
方案1：
（该点为omci要求这样做）
A.ONU接收数据包，若果为CCM/LBR/LTR则通过相应接口，上送线卡；
B.线卡以太网OAM模块提供相应的函数供转台上报接口回调解析报文并产生相应的结果。
主要存在问题：
解析数据报文需要配置数据，线卡上并没有记录ONU上的配置数据，则要么线卡上记录ONU的配置数据，要么ONU上传数据帧时将配置同时上传。
但是不论用何种方式，软件都不好处理。
方案2：
A.ONU对收包进行解析，获取并存储结果。
B.通过相应接口函数将状态结果上送网管或通过接口函数将状态结果上送线卡，再通过以太网OAM模块提供相应函数解析结果的数据。
3.告警上报
主控/线卡/ONU直接通过相应接口函数直接上报相应告警。
4.CLI命令配置及回读
主控/线卡/ONU的CLI配置命令配置及回读均在主控上实现。
以太网OAM功能部分
5.CCM功能实现原理
本节主要对CCM和Linktrace功能的实现进行介绍，这两个功能实现，对于其他功能的实现基本方法和这两种功能相同。
不对网管配置下发上联盘、显卡及ONU进行介绍。
主要介绍CCM工作原理以及Linktrace的工作原理。
图5.1CCM工作原理示意图
（1）在线卡及ONU的PON口上分别配置MEP1和MEP2两个MEP，这两个MEP互为对等MEP。
对于线卡来说MEP1为本地MEP，ONU上的MEP2为RemoteMEP。
对于ONU来说MEP2为本地MEP，线卡上的MEP1为RemoteMEP。
（2）两个对等的MEP之间以相同的周期互发CCM帧。
图5.1上所示为CCM收发示例。
首先线卡的CPU发送CCM帧到交换芯片，由交换芯片将报文转发到线卡的PON口。
线卡发送的CCM帧到达ONUPON进入ONU交换芯片，通过驱动提取CCM帧到CPU进行处理。
6.Linktrace功能实现原理
图5.2Linktrace工作原理示意图
ONU和仪表分别为MEP2和MEP1。
线卡的PON口为MIP。
第1步：
ONUCPU发送LTM帧到交换芯片；
第2步：
由交换芯片将包送到ONUPON口；
第3步：
线卡将LTM帧从PON口提取报文到CPU；
第4步：
线卡CPU匹配LTM帧中的TargetMAC，发现TargetMAC和自身不匹配，则CPU回复LTR，同时，查找MAC转发表，转发LTM帧；
第5步：
发送的LTM为查找MAC表转发的LTM真；
第6步：
仪表收到LTM帧后，发现TargetMAC和自己的MAC地址匹配，则回复LTR帧。
Loopback功能与Linktrace部分功能相似，具体实现方式不做介绍。
7.应用场景（图5.3，图5.4，图5.5有TR-156标准第6章获取）
图5.3EthernetCFMfor1:
1VLANs
图5.3所示为以太网OAM在1:
1VLAN环境下应用示例。
以上模型因ONU根据协议类型8902提取报文，所以对于等级3的报文需要软件做转发处理，需要注意1:
1vlan的转换。
对于OLT上联口上报为两层VLAN，对LTM帧类型转发时需要注意将外层VLAN剥掉。
OLT及ONU上配置如下：
1.（灰色）ONU与家庭网关之间建立等级为1的MD/MEG，ONU上的MEP为DOWN；
2.（橙色）OLT上联卡与远端BNG设备建立了等级为2的MD/MEG，OLT上联卡MEP为DOWN；
3.（蓝色）ONU的LAN口与远端BNG设备建立了等级为3的MD/MEG，ONU的LAN口上建立的MEP为UP，OLT的上联口及线卡上的PON口上配置MIP；
4.（绿色）家庭网关与远端BNG设备建立了等级为5的MD/MEG，ONU的LAN口作为MIP。
图5.4EthernetCFMforN:
图5.4为N:
1VLAN转换应用场景。
和1:
1应用场景类似。
只是在OLT的上联口处收包均为单层VLAN，同时需要注意在ONU上因存在1：
NVLAN转换，所以软件转发以太网OAM报文时要做相应转换。
图5.5EthernetCFMforCarrier-S-taggedTLSVLANs
图5.5为TLSVLAN应用场景。
该场景中对于OLT和ONU上以太网OAM的配置和图5.3所示场景一样，指示语段对象不同。
该应用示例分为两种应用，1.ONU对上行数据的一层VLAN再加上一层VLAN，同样对下行数据相应地由两层VLAN去掉一层VLAN；
2.ONU不改变VLAN层数及变换值。
对于第1种应用时软件需要注意ONU对数据包VLAN的变换。
关键技术介绍
1.以太网OAM对象管理
以太网OAM主要对象被分为MD，MA，MEP，RemoteMEP，MIP。
Y.1731没有MD,MA，对应为MEG。
按照层次划分：
MD内包含多个MA；
MA内包含一个或多个MEP，一个或多个RemoteMEP，以及MIP。
那么这些对象如何关联？
同时，对于一个以太网OAMPDU收到后应跟哪一个MP关联。
如果通过对MP依次匹配显然不利于软件的效率。
对于上面问题主要按照如下解决：
（1）通过建立链表管理以太网OAM所有对象；
（2）在每个具体的物理接口和聚合端口上建立一个关于VLAN和MDLevel的对应的链表。
收到ETHOAMPDU后根据收包端口查找对应的链表，再根据VLAN和MEL找到该报文所述的MP;
（3）报文提取规则的管理。
因为在一个接口上存在多个VLAN，一个VLAN上可能存在多个不同等级的MEP，所以建立报文提取规则时必须参照一个VLAN中等级最高的来提取。
所以每一次增加或删除配置，必须重新搜索接口上某个VLAN上存在的最高等级。
2.CCM关键技术
（1）点到多点：
对于点到多点的CCM功能，比寻能够正确管理每一个RemoteMEP；
（2）将UPMEP转换为DOWNMEP处理：
因为芯片对UPMEP所需报文提取规则无法实现，可能就会通过软件实现这一点，通过软件获取业务的路径，将本来应该在出口提取的报文，转化到入口提取。
（实现很困难）
3.Linktrace
1）LTM的转发
2）LTR帧的TLV
4.802.1agY.1731结合
协议标准802.1ag和Y.1731均属于以太网OAM。
802.1ag中只定义了CCM,Loopback和Linktrace功能；
Y.1731中除了包含802.1ag的所有功能外，还包含AIS，LCK，TST，LM，DM等功能。
Y.1731虽然包含了802.1ag所定义的所有功能，但是和802.1ag还是有一些区别。
对于软件设计时应考虑802.1ag和Y.1731的兼容性，以便使用同一个模块兼容两种不同的标准。
软件结构
模块
子程序
配置管理模块
CLI程序
MD/MA/MEG/MEP/MIP的CLI配置
CCM/Loopback/Linktrace的CLI配置及查询
配置处理子程序
MD/MA/MEG/MEP/MIP的配置处理程序
CCM/Loopback/Linktrace配置及查询
链表处理程序
用于对新增的MD/MA/MEG/MEP/MIP配置进行存储
配置时增加功能程序
建立报文提取规则程序
在接口上建立VLAN及等级（MEL/MDLevel）的信息链表
告警处理
上报告警
状态处理
CCM状态上报
Loopback结果状态上报（单播，组播）
Linktrace结果转改上报
发包模块
定时器
CCM/LBM发包定时器模块
组包程序
CCM组包程序
LBM组包程序
LBR组包程序
LTM组包程序
LTM转发组包
LTR组包程序
发包程序
所有发包均采用通用发包接口
收包模块
收包包头解析
包头解析（包括识别8902协议类型，判别包属于的MP，调用子解析模块）
收包以太网OAMPDU解析
CCM收包解析模块（控制告警模块）
LBM收包解析模块（控制LBR发包）
LBR收包解析模块（生成Loopback结果）
LTM收包解析模块（控制LTR发包及LTM转发）
LTR收包解析模块（生成Linktrace结果）
系统处理流程
以太网OAM软件主要分为如下三个模块：
配置处理模块，发包模块以及收包模块。
1.配置数据处理流程
如下图5.6为软件处理配置数据流程。
图中融合了主控，线卡及ONU配置处理的流程。
⑴主控通过网管配置接口函数接收配置
⑵判断配置的内容
1MD/MA/MEG配置因不能决定配置对象为主控/线卡/ONU所以由主控存储；
2MEP/MIP配置中存在槽位，端口，ONU等信息，能够确定配置对象，所以直接下发给对应的配置对象（线卡/ONU配置由主控发给线卡，线卡再确定自己执行还是发给ONU），同时需要把MD/MA/MEG的配置信息一起传送；
3CCM/LB/LT功能配置需要根据主控上记录的配置数据决定哪一个MEP来执行，确定了MEP就能确定配置对象，将相应配置发给对应对象处理；
5.6主控、线卡及ONU配置数据处理
2.OAM协议发包模块
OAM协议发包包含对CCM,LBM和LTM帧的发送，不包含对LBR，LTR的发送，LBR和LTR的发包处理在收包处理中讲解。
CCM帧发送：
在配置MEP时，根据CCM配置的周期会为CCM功能生成一个定时器，该定时器的值为0时就会触发CCM帧发送，发送CCM后会将定时器的值重新恢复为其周期对应的值。
从而实现CCM按周期不断发送。
LBM帧发送：
LBM帧发送时由接收到网管相应的配置命令触发。
管理员决定LBM的发送个数。
LBM帧发送时必须要等到前一个LBM帧对应的LBR返回或超时才能够继续发送LBM帧。
LTM帧发送：
LTM帧发送是由接收到网管相应的配置命令直接触发。
图5.7以太网OAM发包处理
3.OAM协议收包模块
以太网OAM收包模块包含对CCM,LBM,LBR,LTM,LTR五种帧类型的接收处理。
CCM帧接收：
CCM帧接收处理主要产生告警信息。
CCM帧接收处理步骤如下：
1CCM帧检查
2等级匹配，不匹配产生不期望的等级告警。
3周期检查匹配，不匹配产生不期望的周期告警。
4MAID/MEGID匹配，不匹配产生不期望的MEGID告警。
5MEPID匹配，和接收的MEPID相同或在本地配置的RemoteMEP中不存在，产生不期望的MEP告警。
6检查报文中的RDI位，为1产生RDI告警。
LBM帧接收：
接收LBM帧后首先检查帧内容是否正确（SA,等级等），再检查MAC地址是否匹配，如果匹配，则回复LBR帧。
LBR帧接收处理流程：
1检查LBR帧有效性及目的MAC是否匹配，无效或不匹配就丢弃；
2检查LBR中的LBRID是否为MEP期望的LBRID。
如果不是，MEP将自己期望的LBRID设置为收到LBR帧的LBRID，然后再处理LBR帧，记录结果；
如果是自己期望，则记录结果；
LTM帧接收处理流程：
1检查LTM帧有效性；
2检查TTL是否为零，为零直接丢弃；
3检查TargetMAC是否与自身匹配，匹配则回复相应LTR帧，否则继续；
4查询MAC转发表，未查到出口则回复LTR帧，查询到了则转发LTM，同时回复LTR。
LTR帧接收处理：
LTR帧接收处理首先需要检查帧的有效性及目的MAC地址是否匹配，不匹配则丢弃，LTR中存在LTRID与发送的LTMID是否匹配，如果匹配则记录结果，否者丢弃。
图5.8以太网OAM收包处理
兼容性考虑
兼容性说明
1.网管配置与之前测试版本无法兼容，因增加了线卡，ONU部分配置，为了统一，主控，线卡及ONU配置完全兼容；
2.软件使用全新设计的软件。
主要原因有：
1.老版本软件针对VxWorks设计，用了大量VxWorks库函数及底层驱动函数，不便于移植。
2.为了统一传输设备和接入设备软件版本。
老软件的架构及内容实现很好，所以部分内容需参照老版本软件内容。
可扩展性说明
1.软件实现以太网OAM协议使用的核心模块移植到任何系统均不需要修改，只需要修改外围接口及配置。
2.系统软件模块中已加入AIS,LCK,TST,DM,LCK收发包功能。
需要时可修改相应接口来支持。
系统规模
1.驱动接口：
驱动接口
功能描述
主控
线卡
ONU
支持对任意面板端口发包
主控及线卡：
20
升级会员 