EP1733519A1 - Method for controlling data traffic in a packet network - Google Patents

Method for controlling data traffic in a packet network

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EP1733519A1
EP1733519A1 EP05717166A EP05717166A EP1733519A1 EP 1733519 A1 EP1733519 A1 EP 1733519A1 EP 05717166 A EP05717166 A EP 05717166A EP 05717166 A EP05717166 A EP 05717166A EP 1733519 A1 EP1733519 A1 EP 1733519A1
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EP
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traffic
packet network
routes
node
lsps
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Application number
EP05717166A
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Inventor
Johannes Riedl
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Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
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Abstract

If multi-protocol label switching is used in an IP network to transport a portion of the traffic along certain paths (label switched paths), said traffic has to be rerouted as fast as possible and reach its destination on an alternative path in case of an error (link error or router error) when data is transported which is part of a real-time application such as voice or video transmission, for example. The invention achieves said aim.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Steuerung des Datenverkehrs in einem Paketnetz 1. Problem, das der Erfindung zugrunde liegtMethod for controlling data traffic in a packet network 1. Problem on which the invention is based
Wird in einem Paketnetz, z.B. dem IP-Netzwerk ein spezielles Verfahren verwendet (z.B. das Multi-Protokoll-Label- Switching, kurz MPLS) , um einen Teil des Verkehrs oder auch den gesamten Verkehr entlang bestimmter Wege (sogenannter Label Switched Paths, kurz LSP) zu transportieren, so ist es z.B. beim Transport von Daten, die zu einer Echtzeit- Anwendung wie Sprach- oder Videoübertragung gehören notwendig, dass im Fehlerfall (Link- oder Routerfehler) der betrof- fene Verkehr möglichst schnell umgeleitet wird und damit auf einem Alternativweg zum Ziel gelangt.Is used in a packet network, e.g. The IP network uses a special procedure (e.g. multi-protocol label switching, MPLS for short) to transport part or all of the traffic along certain paths (so-called label switched paths, LSP for short) it eg When transporting data belonging to a real-time application such as voice or video transmission, it is necessary that in the event of an error (link or router error) the traffic concerned is rerouted as quickly as possible and thus reaches its destination in an alternative way.
2. Bisherige Lösung des genannten Problems2. Previous solution to the problem mentioned
Im Wesentlichen gibt es drei bekannte Möglichkeiten, den Datenverkehr im Fehlerfall auf alternative LSPs umzuleiten:There are essentially three known ways to redirect data traffic to alternative LSPs in the event of an error:
a) LSP-Aufbau via RSVP (Resource Reservation Protocol) , keine speziellen Schutzmassnahmen:a) LSP setup via RSVP (Resource Reservation Protocol), no special protective measures:
Es wird genau ein LSP vom Ingress-Router bis zum Egress- Router mit Hilfe von RSVP aufgebaut. Nachdem RSVP den Ausfall des LSP erkannt hat, versucht RSVP einen alternativen Weg zum Ziel zu finden. Folge: langsame FehlerbehebungExactly one LSP is set up from the ingress router to the egress router using RSVP. After RSVP detects the failure of the LSP, RSVP tries to find an alternative way to the destination. Result: slow troubleshooting
• In einem großen Netz dauert es in einem Fehlerfall lange, bis alle betroffenen LSPs wiederhergestellt sind (fällt ein Link/Router aus, so sind i.A. viele LSPs gleichzeitig betroffen) : das ist nicht akzeptabel für Echtzeit- Anwendungen. b) Primary/Secondary LSP:• In the event of a fault in a large network, it takes a long time to restore all affected LSPs (if a link / router fails, many LSPs are generally affected at the same time): this is not acceptable for real-time applications. b) Primary / Secondary LSP:
Es werden mindestens zwe± LSPs vom Ingress-Router bis zum Egress-Router mit oder ohne Hilfe von RSVP aufgebaut; einer davon ist der "Primary LSP", die anderen sind "Secondary LSPs". "Primary LSP" bedeutet dabei, daß nur dieser LSP für den Datentransport verwendet wird, solange der Datentransport nicht durch einen Fehler auf diesem LSP gestört wird. Wird ein Fehler auf dem primary LSP erkannt, so wird der erste se- condary LSP verwendet. Ist auch dieser nicht verfügbar, so wird der zweite secondary LSP verwendet, usw.At least two ± LSPs are set up from the ingress router to the egress router with or without the help of RSVP; one of them is the "Primary LSP", the others are "Secondary LSPs". "Primary LSP" means that only this LSP is used for the data transport as long as the data transport is not disturbed by an error on this LSP. If an error is detected on the primary LSP, the first secondary LSP is used. If this is also not available, the second secondary LSP is used, etc.
Folge: schnelle Fehlerbehebung, aber keine Schutzmöglichkeit des LSP Egress-Routers und keine Bandbreitengarantie nach einem Ausfall.The result: quick troubleshooting, but no protection option for the LSP egress router and no bandwidth guarantee after a failure.
• Ingress-Router und Egress-Router müssen für alle LSPs (primary und secondary) gleich sein. Damit ist kein Schutz gegen einen Ausfall des (der) Egress-Router (s) möglich.• Ingress router and egress router must be the same for all LSPs (primary and secondary). This means that protection against failure of the egress router (s) is not possible.
• Wird MPLS-TE (MPLS Traffic Engineering) verwendet, so ist die automatische Bandbreitenreservierung (auto-bandwidth- feature) nicht standardgemäß für den secondary LSP verfüg- bar. Das kann zur Folge haben, dass der secondary LSP nach einem Fehlerfall nicht genügend Bandbreite zur Verfügung stellen kann, was sich in Paketverlust und damit Qualitätseinbußen der betroffenen Verbindungen äußert.• If MPLS-TE (MPLS Traffic Engineering) is used, the automatic bandwidth reservation (auto-bandwidth feature) is not available by default for the secondary LSP. This can result in the secondary LSP not being able to provide enough bandwidth after an error, which results in packet loss and thus a loss in quality of the connections concerned.
c) MPLS Fast ReRoute (MP-LS FRR)c) MPLS Fast ReRoute (MP-LS FRR)
Für einen LSP werden eine Anzahl von sog. "Detour LSPs" vordefiniert: Für jeden Fehlerfall, der berücksichtigt sein soll, wird ein solcher detour LSP definiert: z.B. kann für jeden Router, durch den der LSP läuft (Zielknoten ausgeschlossen) ein detour definiert werden, der den nächsten Link und den nächsten Router umgeht und so bald wie möglich wieder in den ursprünglichen LSP mündet . Folge: schnelle Fehlerbehebung, aber keine Schutzmöglichkeit des LSP Egress-Routers, aufwendig, keine Bandbreitengarantie nach einem AusfallA number of so-called "Detour LSPs" are predefined for an LSP: For each fault that should be taken into account, such a detour LSP is defined: e.g. For each router through which the LSP is running (destination nodes excluded), a detour can be defined that bypasses the next link and the next router and returns to the original LSP as soon as possible. The result: quick troubleshooting, but no protection option for the LSP egress router, time-consuming, no bandwidth guarantee after a failure
• Auch hier kann der Egress-Router nicht geschützt werden. • Die Anzahl der zu verwaltenden (detour) LSPs kann bei langen LSPs und großen Netzen enorm groß werden.• The egress router cannot be protected here either. • The number of LSPs to be managed (detour) can be enormous for long LSPs and large networks.
• Standardgemäß ist keine Bandbreitenreservierung für detour LSPs vorgesehen. Damit können im Fehlerfall keinerlei Bandbreiten garantiert werden .• By default, no bandwidth reservation is planned for detour LSPs. This means that no bandwidths can be guaranteed in the event of an error.
3. Erfindungsgemäße Lösung des genannten Problems3. Solution according to the invention of the problem mentioned
Im folgernden wird die Erfindung näher erläutert, wobei die Zeichnung, die drei Figuren umfasst, die Erläuterung unterstützt. Die Figuren stellen einen beispielhaften Ausschnitt eines Paketnetzes dar, der zwei Sub-Netze LAN A und LAN B so- wie Zwischen-Netze umfasst, die die Router Ri bis R8 enthalten.The invention is explained in more detail below, the drawing comprising three figures supporting the explanation. The figures represent an exemplary section of a packet network which comprises two subnetworks LAN A and LAN B and intermediate networks which contain the routers Ri to R8.
Gemäß der Erfindung werden für einen Teil des Verkehrs oder den gesamten Verkehr, der aus einer bestimmten Quelle (in den Figuren LAN A) stammt und der über den Eingangsknoten (= LSP Ingress Router) für das erfindungsgemäße Verfahren (in den Figuren Router t)verläuft, N > 2 primary LSPs (d.h. LSPs, die im fehlerfreien Fall für den Datentransport verwendet werden) in Richtung Ziel (in den Figuren LAN B) eingerichtet (in den Figuren ist N = 2) . Die Ausgangsknoten (= LSP Egress Router) für das erfindungsgemäße Verfahren sollten möglichst nicht für alle LSPs die gleichen sein (Rj = Router j ) .According to the invention, part of the traffic or all traffic originating from a specific source (in the figures LAN A) and which runs via the input node (= LSP Ingress Router) for the method according to the invention (in the figures router t) , N> 2 primary LSPs (ie LSPs which are used for data transport in the fault-free case) in the direction of the destination (in the figures LAN B) (in the figures N = 2). The output nodes (= LSP egress router) for the method according to the invention should if possible not be the same for all LSPs (R j = router j).
Die LSPs sollten möglichst disjxαnkt (mit Ausnahme des LSP Ingress Routers) und so konfiguriert sein, dass der Verkehr vom Router Rα hin zum LAN B per Lastverteilung (load balan- cing) auf beide LSPs möglichst gleichmäßig verteilt wird (diese Lastverteilung kann z.B. dadurch realisiert werden, dass den N LSPs die gleiche LSP—Metrik (d.h. der gleiche Be- wertungs-Wert hinsichtlich der Längen-Qualifizierung derThe LSPs should be as disjxαnkt as possible (with the exception of the LSP ingress router) and configured so that the traffic from the router R α to the LAN B is distributed as evenly as possible between the two LSPs (load balancing) (this load distribution can, for example, result from this can be realized that the N LSPs have the same LSP metric (ie the same evaluation value with regard to the length qualification of the
LSPs) zugewiesen wird und ECMP (Equal-Cost-Multi-Path) für die LSPs aktiviert wird, woraufhin der Verkehr zum Ziel-LAN auf alle LSPs aufgeteilt wird, die die gleiche Metrik besitzen) . Fällt nun eine LSP-Komponente, z.B. ein Link und/oder ein Router auf einem der beiden LSPs (z.B. LSPi) aus, so erhält der Router Ri eine entsprechende Fehlermeldung. Darauf- hin ermittelt der Router Rx den von dem Fehler betroffenenLSPs) is assigned and ECMP (Equal Cost Multi-Path) is activated for the LSPs, whereupon the traffic to the destination LAN split across all LSPs that have the same metric). If an LSP component, for example a link and / or a router, fails on one of the two LSPs (for example LSPi), the router Ri receives a corresponding error message. The router R x then determines the one affected by the error
LSP und schließt lediglich diesen LSP vom load balancing aus . In den gemäß Figur 2 und 3 gezeigten Fällen (Link Fehler, Router Fehler) bedeutet dies, dass gar kein load balancing mehr stattfindet, da ja nur noch ein LSP zum Ziel verfügbar ist; deshalb wird hier nun der gesamte Verkehr über den LSP2 transportiert .LSP and only excludes this LSP from load balancing. In the cases shown in FIGS. 2 and 3 (link error, router error), this means that load balancing no longer takes place, since only one LSP is available to the destination; this is why all traffic is now transported via the LSP 2 .
War jedoch N > 3, so findet auch nach Auftreten eines Fehlers ein load balancing durch den Router R_ statt, jedoch nur noch über N-l LSPs.However, if N> 3, load balancing takes place by router R_ even after an error has occurred, but only via N-1 LSPs.
Bemerkung:Comment:
Um den Vorteil der Erfindung voll zur Geltung zu bringen, sollten LSPi und LSP2 tatsächlich disj nkt sein (bis auf Ri) . Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass RSVP und CSPF (Constraint-Based Shortest Path First) unter zu Hil- fenahme des "Link Coloring" Konzeptes für den Aufbau der LSPs verwendet werden, was in dem Beispiel-Netzwerk gemäß der Figuren 1 bis 3 wie folgt geschehen kann: Die Links R].-R2, R2- R3 und R3-R werden "rot" markiert; die Links R5-R6, R6~R und R7~R8 werden "grün" markiert; die Links R1-R5, R2-Re, R3-R7 und R4-R8 werden sowohl "rot" als auch "grün" markiert (Markieren bedeutet dabei, dass die Links bestimmten administrativen Gruppen zugeordnet werden, nämlich den Gruppen "rot" und "grün"; dabei ist es zulässig und nötig, dass manche Links mehr als einer solchen Gruppe angehören) . Nun wird RSVP so konfiguriert, dass LSPi nur "rote" Links und LSP2 nur grüne Links verwendet. 4. Vorteile der erfindungsgemäßen LösungIn order to take full advantage of the invention, LSPi and LSP 2 should actually be disjoint (except for Ri). This can be achieved, for example, by using RSVP and CSPF (Constraint-Based Shortest Path First) with the help of the "Link Coloring" concept for the construction of the LSPs, which is shown in the example network according to FIGS. 1 to 3 can be done as follows: The links R] . -R 2 , R 2 - R 3 and R 3 -R are marked "red"; the links R 5 -R 6 , R 6 ~ R and R7 ~ R 8 are marked "green"; the links R1-R5, R 2 -Re, R 3 -R 7 and R 4 -R 8 are marked both "red" and "green" (marking means that the links are assigned to certain administrative groups, namely the groups "red" and "green" (it is permissible and necessary that some links belong to more than one such group). Now RSVP is configured so that LSPi only uses "red" links and LSP 2 only uses green links. 4. Advantages of the solution according to the invention
• Schutz des (der) Egress-Router (s) : Auch wenn der LSP Egress Router (in obigem Beispiel R bzw. -R8) ausfällt, sind die übrigen LSPs voll verfügbar. Dies ist weder mit "MPLS FastReRoute" noch mit "MPLS primary/secondary LSP" realisierbar.• Protection of the egress router (s): Even if the LSP egress router (in the above example R or -R 8 ) fails, the other LSPs are fully available. This is not possible with "MPLS FastReRoute" or with "MPLS primary / secondary LSP".
• Schnelle Fehlerbehebung: Im Fehlerfall muss lediglich der defekte LSP aus dem Load Balancing vom LSP Ingress Router (in obigem Beispiel Ri) ausgeschlossen werden. Das führt zu sehr kleinen Ausfallzeiten.• Fast troubleshooting: In the event of an error, only the defective LSP from load balancing must be excluded from the LSP Ingress Router (Ri in the example above). This leads to very little downtime.
• Einfach realisierbar: Die Anzahl der verwendeten LSPs wird vergleichsweise klein gehalten: um absolute Sicherheit gegenüber m-fach-Fehler zu erhalten benötigt man (m+1) LSPs. In obigem Beispiel ist m=l .• Easy to implement: The number of LSPs used is kept comparatively small: (m + 1) LSPs are required to obtain absolute security against m-fold errors. In the example above, m = 1.
• Bandbreitengarantie auch im Fehlerfall: Alle Features (wie z.B. das Auto-bandwidth-feature, das darin besteht, daß die für die LSPs reservierte Bandbreite dynamisch der aktuellen VerkehrsSituation angepasst wird) , die für primary LSPs verfügbar sind, können für alle LSPs genutzt werden (sogar im Fehlerfall) . Für secondary/detour LSPs steht oft nur eine verringerte Featureauswahl zur Verfügung. • Bandwidth guarantee even in the event of an error: All features (such as the auto-bandwidth feature, which consists in dynamically adapting the bandwidth reserved for the LSPs to the current traffic situation) that are available for primary LSPs can be used for all LSPs (even in the event of an error). There is often only a reduced feature selection available for secondary / detour LSPs.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Steuerung des Datenverkehrs in einem Paketnetz, demgemäß a) ein Teil des Verkehrs oder der gesamte Verkehr, der aus einem ersten Subnetz (LAN A) des Pa-ketnetzes stammt und dessen Ziel in einem zweiten Subnetz (LAN B) des Paketnetzes liegt, über einen bestimmten Knoten (Rl) des Paketnetzes geführt wird, b) von dem genannten Knoten veranlasst wird, dass für den genannten Verkehr in Richtung des Ziel-Subnetzes mindestens zwei Wege eingerichtet werden, c) der Verkehr über die genannten eingerichteten Wege verteilt transportiert wird, d) einer der genannten Wege von der genannten Verteilung des Verkehrs ausgeschlossen wird, wenn dieser Weg von dem Ausfall einer Komponente betroffen ist .1. A method for controlling the data traffic in a packet network, accordingly a) part of the traffic or all traffic originating from a first subnet (LAN A) of the packet network and its destination in a second subnet (LAN B) of the packet network lies, is routed via a certain node (Rl) of the packet network, b) is caused by said node that at least two routes are set up for said traffic towards the destination subnet, c) traffic is distributed over the routes set up is transported, d) one of the said routes is excluded from the aforementioned distribution of traffic if this route is affected by the failure of a component.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Wege so eingerichtet werden, dass sie mit Ausnahme des ersten Knotens ausschließlich über verschiedene Knoten führen.2. The method according to claim 1, characterized in that said routes are set up so that they lead exclusively through different nodes with the exception of the first node.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Wege in Richtung Zi-el-Subnetz so eingerichtet werden, dass sie nicht an einem Knoten des Paketnetzes enden, sondern an verschiedenen Knoten.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that said paths towards Zi-el subnet are set up so that they do not end at a node of the packet network, but at different nodes.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem genannten Paketnetz um das IP-Netz und bei den genannten Knoten um Router handelt. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said packet network is the IP network and said nodes are routers.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Einrichten der Wege mithilfe von MPLS realisiert wird, wobei die genannten Wege dann als LSPs (Label- switched Paths) bezeichnet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said setting up of the paths is realized with the help of MPLS, said paths then being referred to as LSPs (label-switched paths).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass a) die genannten Wege (LSPs) mit Hilfe von RSVP (Resource Reservation Protocol) aufgebaut werden, b) die Eigenschaft der Wege, untereinander disjunkt zu sein, unter Zuhilfenahme von CSPF (Constraint Shortest Path First) und eines "Link Coloring" Konzeptes er- zielt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that a) said routes (LSPs) are set up with the help of RSVP (Resource Reservation Protocol), b) the property of the routes to be disjoint with one another with the aid of CSPF (constraint shortest Path First) and a "Link Coloring" concept.
7. Knoten eines Paketnetzes, a) der veranlasst, dass für einen Teil des Verkehrs oder den gesamten Verkehr, der über ihn verläuft und dessen Ziel in einem Subnetz des Paketnetzes liegt, mindestens zwei vorgegebene Wege eingerichtet werden, b) der den genannten Verkehr im ehlerfreien Fall über die genannten eingerichteten Wege verteilt, c) der einen der genannten Wege von der genannten Verteilung des Verkehrs ausschließt, wenn er erfährt, daß dieser Weg durch den Ausfall einer Weg-Komponente betroffen ist.7.Node of a packet network, a) which causes at least two predetermined routes to be set up for part or all of the traffic which passes through it and whose destination is in a subnet of the packet network, free case distributed over the established routes, c) who excludes one of the routes from the aforementioned distribution of traffic if he learns that this route is affected by the failure of a route component.
8. Knoten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er das Einrichten der genannten Wege in Richtung Ziel so steuert, dass sie nicht an einem Knoten, sondern an verschiedenen Knoten enden.8. A node according to claim 7, characterized in that it controls the establishment of said paths towards the destination so that they do not end at one node but at different nodes.
9. Knoten nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Paketnetz um das IP-Netz und bei den genannten Knoten um Router handelt . 9. Node according to claim 7 or 8, characterized in that the packet network is the IP network and the said nodes are routers.
EP05717166A 2004-04-06 2005-04-04 Method for controlling data traffic in a packet network Withdrawn EP1733519A1 (en)

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