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擬似回線冗長化のモバイル バックホール シナリオについて

モバイル ブロードバンド サービスに対する需要の高まりに伴い、電気通信プロバイダは帯域幅要件の急激な増加を目の前にしています。通信事業者は、需要に対応するために、より低コストで容量を増やし、ユーザーが期待する必要なサービスの信頼性とエクスペリエンスの質を提供する、パケットベースのバックホール ネットワークを導入しています。

従来のバックホール インフラストラクチャの多くは、PDH マイクロ波、TDM T1/E1、ATM-over-DSL リンクを介して構築されてきました。サービス プロバイダは、帯域幅制約シナリオに対処する必要がある場合に、ベース ステーションに後続の TDM リンクを追加してきました。この拡張モデルは、3GおよびLTE(Long Term Evolution)サービスに求められる前例のないトラフィック要求に対して非効率的であることが証明されています。その直接的な結果として、通信事業者は徐々に 3G および LTE トポロジーのバックホール部分にある、イーサネットベースの大容量インフラストラクチャに移行しています。最新のベース ステーションがイーサネット バックホール接続を提供し、Pseudowire 技術でエンドユーザーコンテンツを目的の宛先に転送できるようになりました。このイーサネット移行の一環として、サービス プロバイダは、従来の技術で提供されていた機能との存在ギャップを埋めるために、より優れた耐障害性メカニズムの要求を高めています。この目標を念頭に置いて、Junos OS は、レイヤー 2 とレイヤー 3 のセグメントが相互接続されたトポロジーに、効率的な疑似配線冗長性機能を提供します。

サンプル トポロジー

図 1 は、サンプル トポロジーを示しています。

図 1:Pseudowire Redundancy Mobile Backhaul Sample Topology Pseudowire Redundancy Mobile Backhaul Sample Topology

擬似回線冗長化モバイル バックホールのメリット

Junos OS 擬似配線の冗長性機能は次のとおりです。

  • レイヤー 2 およびレイヤー 3 ドメインを相互接続するための冗長ループフリー パス。

  • 選択されたデータ パスに関して、レイヤー 2 ドメインとレイヤー 3 ドメインが同期されます。

  • 以下のシナリオでは、トラフィックの中断は最小限に抑えられます。

    • アクセス リンクの障害

    • ノード障害

    • コントロールプレーンの障害

  • 障害の復旧が完了した後、トラフィックの中断は最小限です。

レイヤー 2 仮想回線ステータス TLV 拡張

擬似回線ステータス TLV は、PE(プロバイダ エッジ)ルーター間で疑似回線のステータスを通信するために使用されます。潜在的なプライマリパスの不一致を回避するには、トラフィックの送信が必要なプライマリパスに関して、すべてのネットワーク要素を同期できるようにするメカニズムが必要です。この目標を念頭に置いて、ステータス TLV を拡張して、この要件に対応します。

メモ:

疑似回線ステータスTLVは、ACX5000シリーズルーターではサポートされていません。

アクセス ルーターによってアクティブとスタンバイの状態が定義されるようにすることで、Junos OS は、選択すべき転送パスを指定する固有のネットワーク要素があるため、プライマリ パスのコリジョンが発生する可能性を緩和します。その付加価値として、ネットワーク事業者はオンデマンドで転送パスを切り替えることができます。これは、トラブルシューティングやネットワーク保守の目的で非常に役立ちます。

アクティブとスタンバイの状態は、追加の疑似配線状態フラグを使用してアグリゲーションルーターに通信されます。

表 1 には、PseudoWire ステート フラグのリストが含まれています。

表 1:Pseudowire Status TLV の Pseudowire ステータス コード

フラグ

コード

L2CKT_PW_STATUS_PW_FWD

0x00000000

L2CKT_PW_STATUS_PW_NOT_FWD

0x00000001

L2CKT_PW_STATUS_AC_RX_FAULT

0x00000002

L2CKT_PW_STATUS_AC_TX_FAULT

0x00000004

L2CKT_PW_STATUS_PSN_RX_FAULT

0x00000008

L2CKT_PW_STATUS_PSN_TX_FAULT

0x00000010

L2CKT_PW_STATUS_PW_FWD_STDBY

0x00000020

スタンバイ状態を示します。

L2CKT_PW_STATUS_SWITCH_OVER

0x00000040

マルチシャーシLAG(MC-LAG)ベースのシナリオでは、この同じPW_FWD_STDBYフラグを使用して、AC(接続回線)がアクティブなPEデバイスとして使用されているリモートPEデバイスにアドバタイズします。このフラグが到着すると、受信 PE デバイスは、この状態を発信するルーターに向けて構築された疑似配線をドロップします。ご覧のように、この動作はPW_FWD_STDBYフラグに対して少し異なるセマンティックを示しています。その結果、ステート メントを hot-standby-vc-on 設定して、PW_FWD_STDBY フラグの到着時に疑似配線を構築する必要があるかどうかを制御できます(ホットスタンバイ擬似回線シナリオの場合)。または単に破棄します(MC-LAG シナリオ)。

仕組み

このソリューションでは、論理トンネル(lt-)ペアのインターフェイスを使用して、レイヤー2とレイヤー3のドメインをステッチします。

図 2 は、モバイル バックホール シナリオにおける PseudoWire 冗長性の仕組みを示す図を示しています。

図 2:Pseudowire Redundancy Mobile Backhaul Solution Pseudowire Redundancy Mobile Backhaul Solution

レイヤー2擬似配線は、回線クロスコネクト(CCC)アドレスファミリーで設定された論理トンネルインターフェイス(x)の1つで終端します。レイヤー3 VPN(RFC 2547)は、IPv4(inet)アドレスファミリーで定義された2番目の論理トンネルインターフェイス(y)を終端します。論理トンネルインターフェイス(x)と(y)がペアになっています。各アクセス ルーターとそれに対応するアグリゲーション PE デバイスの間で確立されたレイヤー 2 擬似配線は、各 PE デバイス内で定義された論理トンネル インターフェイスで終端します。この論理トンネル インターフェイスは、リモート エンドに向けたレイヤー 2 VC(仮想回線)の確立に使用されます。その結果、CCCアドレスファミリーを設定する必要があります。CCC機能で同等のインターフェイスを定義する必要があるリモートエンドにも同じことが適用されます。

アグリゲーションPEデバイスで作成されたこのCCC論理トンネルインターフェイスは、INETアドレスファミリーが有効になっている2番目の論理トンネルインターフェイスとペアになっています。この 2 番目の論理トンネル インターフェイスは、RFC 2547 レイヤー 3 VPN のコンテキスト内で設定されます。

本書のスコープ内では、CCCとINETの論理トンネルインターフェイスをそれぞれLT(x)とLT(y)と呼びます。

Junos OSルーティングプロトコルプロセス(rpd)により、LT(x)で終わるレイヤー2 VCと関連するLT(y)を相互接続するために必要なステッチが可能になります。

アグリゲーションPEルーターでは、ルーティングプロセスがアクセスルーターに向けて疑似配線を構築します。これは、疑似回線のアクティブまたはスタンバイ状態に関係なく行われます。アクセス ルーターでも同じことが起こります。このルーターでは、コンバージェンス期間中にルーティング エンジンとパケット転送エンジンの両方で制御と転送の状態が事前に確立され、トラフィックの中断を緩和します。

取り付け回路(AC)は、CEデバイスをPEデバイスに接続する物理または仮想回線(VC)です。ローカルプリファレンスは、複数出口識別子(MED)値がパケットのパス選択に提供するよりも良い情報を提供するために使用されます。ローカルプリファレンス属性を設定して、ルーターから受信したプレフィックスに対して、望ましくないパスを提供するルーターから受信したプレフィックスよりも望ましいパスを提供するプレフィックスに高い値を設定できます。値が大きいほど、ルートがより優先されます。ローカルプリファレンス属性は、実際には、あるパスセットの設定を別のパスセットに表現するために最も頻繁に使用されるメトリックです。

レイヤー2回線がプライマリである場合、対応するPEデバイスは、より高いローカルプリファレンスでACのサブネットをアドバタイズします。すべてのアグリゲーションPEデバイスは、最初に、同じローカルプリファレンスでACのサブネットをアドバタイズします。レイヤー2 VCがアクティブな場合に、より高いローカルプリファレンス値をアドバタイズできるようにルーティングポリシーを設定できます。

疑似配線がダウンした場合、LT(x)にはCCC_Downフラグがタグ付けされます。この場合、対応する PE デバイスは、最初にアドバタイズされた AC サブネットを取り消します。LT(y)アドレスは、仮想インスタンスポート(VIP)としてアグリゲーションPEデバイス間で共有されます。VRRP Hello メッセージは交換されない。両方の PE デバイスが主な役割を担います。

プライマリとスタンバイの両方のレイヤー2VCは、バックアップからプライマリへの移行においてトラフィックの中断を軽減するために、オープンな状態を維持しています。設定ステートメントではhot-standby-vc-on、手動アクティベーションが可能です。

レイヤー 2 ドメインの耐障害性は、バックツーバック接続のプレーンな疑似回線冗長化によって提供されます。その他のトポロジーでは、擬似配線仮想回線接続検証(RJV)を使用します。

レイヤー 3 ドメインの耐障害性は、MPLS の高速再ルートとエンドツーエンドのサービス復元によって提供されます。復旧タイマーにより、セカンダリ パス内の VT がプライマリ PE デバイスが復元された直後にプライマリ パスに切り替えられるのを防ぎます。

アクセス ルーターは、レイヤー 2 VC がアクティブであると見なされるアグリゲーション ルーターに示すことができます。スタンバイ状態と通信するステータスTLVメッセージのLT(x)に到着すると、ルーティングプロセスは、LT(y)IPv4アドレスで表される直接サブネットのBGPのローカルプリファレンス値を小さくします。この時点で、BGPは、このローカルプリファレンスの変更をレイヤー3ドメイン内の残りのメンバーにアドバタイズし、BGPのパス選択メカニズムに依存して指定されたフォワーダPEデバイスを再び取り込みます。

同様の動作は、レイヤー2 VCアクティブ状態を示すステータスTLVメッセージが到着すると発生します。この場合、受信PEデバイスは、LT(y)のサブネットに対応するローカルプリファレンスを変更します。サブネットのローカルプリファレンス値を減少または増加させるために使用される値は、ポリシーを使用して手動で設定されます。