CN100334857C

CN100334857C - 一种环网及其业务实现方法

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Publication number: CN100334857C
Application number: CNB2004100809281A
Authority: CN
Inventors: 王玉祥; 万怀雪; 曾理
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: US20070280251A1; WO2006034644A1; EP1796328A1; EP1796328A4; CN1756222A

Abstract

本发明公开了一种环网及其业务实现方法，该环网包括处于同一逻辑层上的多个节点，用于将业务接入环网或从环网上接收业务；各相邻节点之间通过两条方向相反的虚拟通道相连，所述虚拟通道用于承载适配业务数据；物理链路，用于承载适配到所述虚拟通道的业务数据。基于该环网的业务实现方法为：在各节点建立业务LSP调度表；在业务源节点根据业务LSP调度表获取业务宿节点；根据预定的调度算法将业务调度上环网；将不同节点的业务以LSP的方式复用在同一个虚拟通道中进行传送；在业务宿节点将业务调度下环网。利用本发明，可以对网络提供电信级保护，同时提高网络带宽利用率。

Description

一种环网及其业务实现方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种环网及其业务实现方法。

背景技术

随着Internet(因特网)的蓬勃发展，人们对网络的应用也提出了更高的需求。MPLS(多协议标签交换)技术就是为了解决IP网络中报文的快速转发及QoS(服务质量)保证和流量工程的问题而发展的一种新技术。它吸收了ATM(异步传输模式)的VPI/VCI(虚通道标识/虚电路标识)交换的一些思想，无缝地集成了IP路由技术的灵活性和二层交换的简捷性，在面向无连接的IP网络中增加了MPLS这种面向连接的属性。通过采用MPLS建立LSP(标签交换路径)的方法为IP网增加了一些管理和运营的手段。伴随着近年来数据业务需求的快速增长，MPLS技术以其在多业务/协议支持能力、MPLS L3/L2VPN(虚拟专用网)和流量工程等各方面的优异表现，逐步成为数据网络解决方案的主流技术，并进一步从网络的核心层向汇聚层和接入层拓展。

MPLS协议的关键是引入了标签(Label)的概念。它是一种短的易于处理的、不包含拓扑信息、只具有局部意义的信息内容。Label短是为了易于处理，通常可以用索引直接引用。只具有局部意义是为了便于分配。MPLS技术的基本特征是：对于每一个进入MPLS域的报文，根据报文的流分类，边缘路由器给它分配一个标记，自此，所有的MPLS路由器收到这种打上标记的报文后直接按标记进行转发，同时将标记更改成自己与下一个路由器约定的新标记，如此一直到带标记的报文离开MPLS域后，重新以IP报文出去。这种带标记的报文离开MPLS域时，标签被边缘路由器分离。MPLS数据包的服务质量类型可由MPLS边缘路由器根据IP包的各种参数来决定，如IP的源地址、目的地址、端口号、服务类型(TOS)值等参数。如对于到达同一目的地的IP包，可根据其TOS值的要求来建立不同的转发路径，以达到其对传输质量的要求。同时，通过对特殊路由的管理，还能有效的解决网络中的负载均衡和拥塞问题。如当网络中出现拥塞时，MPLS可实时地建立新的转发路由来分担其流量，以缓解网络拥塞。

目前业界主流的MPLS封装是Martini封装，在IETF草案draft-martini-12circuit-encap-mpls-04中定义。Martini封装的MPLS帧，包含两层标签，外层为Tunnel label(隧道标签)，内层为VC label(虚容器标签)。标记栈可以无限嵌套，从而提供无限的业务支持能力。

如图1所示：其中，隧道LSP1为R1和R5之间的一个管道LSP，标签交换路径为10(R1/R6)→20(R6/R5)，R6只完成隧道标签交换；虚容器标签LSP2为R1和R5之间的一条业务LSP，标签交换路径为10.01(R1/R6)→20.01(R6/R5)，R6只完成隧道标签交换，内层标签对R6不可见。

MPLS LSP通常采用1+1/1：1保护技术，LSP的保护是一种端到端的保护。这种保护方式虽然能够有效地完成业务的保护，但还存在一定的缺点：

A)对于MPLS网络，如果对网络中所有节点之间的业务都进行1：1或者1+1保护，则需要在所有节点的任意两点之间分别建立一条工作LSP和一条保护LSP，即存在工作LSP的mesh连接和保护LSP的mesh连接，工作LSP和保护LSP都存在N平方的问题，导致在网络节点比较多时，网络需要配置和维护大量的LSP信息；

B)使用MPLS OAM功能实现保护，属于被动式保护，即由业务的宿端持续检测CV、FDI等OAM帧，连续发现CV丢失或者多次收到FDI错误，则认为LSP失效，考虑到OAM为带内传送，会占用LSP带宽，所以OAM帧不可能实时发送，发送频率也不易过快，导致故障发现不够及时，无法达到电信级保护倒换需求；

C)1+1保护为双发选收方式，导致网络带宽利用率较低。

为了提供更好的网络体系结构，使业务得到更好的QoS(服务质量)和保护功能。RPR(弹性分组数据环)技术提供了一个很好的解决方案。

RPR采用双环结构：每对节点之间都有两条路径，保证了高可用性；对环路带宽采用空间重用机制，单播数据传送可在环的不同部分同时进行，提高了环路带宽的利用率。

RPR环网可以支持50ms的快速保护：RPR环网可采用两种保护机制，一种是源路由方式(Steering)，即直接在业务的源点进行倒换，可保证业务走最佳路径；一种是在发生故障的两个节点进行环回(Wrapping)的方式，类似于SDH(同步数字体系)的2纤MS-SPRing(复用段共享保护环)。

RPR技术是一种在环形结构上优化数据业务传送的MAC(媒质接入控制层)层协议，能够适应多种物理层，可有效地传送话音、图像等多种业务类型的数据。它融合了以太网技术的经济性、灵活性、可扩展性等特点，同时吸收了SDH环网的50ms快速保护的优点，并具有网络拓扑自动发现、环路带宽共享、公平分配、严格的COS(业务分类)等功能。

但RPR技术也有其应用的局限性，由于IEEE802.17规范的是专为单个物理环或逻辑环(跨多个SDH物理环的虚容器VC通道构成)而设计的RPR MAC层技术，因此RPR的应用仅局限在单环，跨环时必须终结，即无法实现跨环业务的端到端带宽共享、公平机制、QoS(服务质量)和保护功能。

目前，为了解决RPR环在相交、相切时环之间的业务互通问题，一般的方法是在入/出环处、多环之间，引入二层/三层交换机，这使得网络比较复杂，网络结构也不清晰。另一种解决方案是采用MPLS over RPR(弹性分组数据环承载多协议标签交换)来弥补RPR的缺点，但这样处理，就引入了两层：RPR层和MPLS层，如图2所示，这样就会增加业务处理的复杂性，降低处理效率；同时，由于RPR环网的帧格式是专用格式，MPLS层的引入会增加每个数据包的开销，使得带宽的利用率降低；而且只能基于物理链路或者子通道构建RPR保护环，导致组网不够灵活，提供业务较慢，不宜构建大型网络。

发明内容

本发明的目的是提供一种环网及其业务实现方法，以克服现有技术中RPR环网的缺点，解决跨环业务的互通，提供更好的QoS保护和丰富的SLA(服务等级协议)。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种环网，包括：处于同一逻辑层上的多个节点，用于将业务接入所述环网或从所述环网上接收业务；各相邻节点之间通过两条方向相反的虚拟通道相连，所述虚拟通道用于承载适配业务数据；物理链路，用于承载适配到所述虚拟通道的业务数据；所述节点接入或接收的业务数据的封装格式是多协议标签交换的标准帧格式。

优选地，所述虚拟通道为基于多协议标签交换的标签交换路径。

所述虚拟通道还可为异步传输模式虚拟通道连接。

所述节点将承载的适配到所述虚拟通道的业务数据通过以太网媒体接入控制协议或通用成帧规程或链路接入规程或高速数字链路控制连接适配到所述物理链路中。

所述物理链路包括：以太网链路、同步数字网链路、光传送网链路、虚级联组。

所述物理链路位于环网和/或相交环和/或mesh网中。

所述业务包括：因特网业务、以太网业务、异步传输模式业务。

一种环网的业务实现方法，所述环网包括：处于同一逻辑层上的多个节点，两条方向相反连接各相邻节点的虚拟通道和用于承载所述适配到所述虚拟通道的业务数据的物理链路；所述方法包括：

A、在各节点配置所述虚拟通道构成东、西双向环网；

B、在各节点建立业务标签交换路径调度表；

C、在业务源节点，根据所述标签交换路径调度表获取业务宿节点；

D、根据预定的调度算法将所述业务调度上所述环网；

E、将不同节点的业务以标签交换路径的方式复用在同一个虚拟通道中进行传送；

F、在所述业务宿节点将所述业务调度下所述环网。

所述方法还包括：对所述环网采用环倒换保护和/或源路由保护。

所述步骤A还包括：绑定所述虚拟通道与对应的环网。

所述步骤B包括：静态配置并维护和/或动态配置并维护所述业务标签交换路径调度表。

所述动态配置并维护所述业务标签交换路径调度表包括：利用标签分发协议及资源预留协议配置并维护所述标签交换路径调度表。

所述标签交换路径调度表包括：标签动作信息和目的端口信息。

所述步骤C还包括：在业务源节点入口处，按预定规则完成非多协议标签交换业务的多协议标签交换封装。

所述预定规则包括：

按目的地址将非多协议标签交换业务分组划分为不同的转发等价类，根据分组所属的转发等价类，将适当的标签插入分组头中，完成多协议标签交换的封装；

按服务质量要求将非多协议标签交换业务分组划分为不同的转发等价类，根据分组所属的转发等价类，将适当的标签插入分组头中，完成多协议标签交换的封装。

所述预定的调度算法包括：严格优先级调度方法。

所述方法还包括：对环内业务和跨环业务采用业务标签交换路径的1：1或1+1保护。

所述方法还包括：

a1、在源节点，对本地上环业务进行流分类；

b1、根据所述流分类等级填充多协议标签交换标签中的试验域；

c1、根据所述试验域指示的不同优先级，将所述本地上环业务调度到不同的出端口队列上环网传输。

所述流分类的信息包括：虚拟局域网业务的优先级域和/或因特网协议业务的业务类型域和/或管理者指定的优先级。

所述方法还包括：

a2、在所述环网上的相邻两节点之间建立专用标签交换路径传送公平算法协议信息；

b2、由所述环网上的每个节点的媒质接入控制层观测与本节点相连的链路的利用情况，并将观测到的情况通知环网上的所有节点；

c2、所述环网上的每个节点根据所述公平算法协议及获得的通知调节本节点向所述环网发送数据的速率。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明基于MPLS技术，使环网不仅具备了RPR环网的所有功能，而且比RPR环网具有如下优势：不依赖于特定的物理层技术，可以在多种物理层技术实现的网络中构建本发明环网；不依赖物理网络拓扑而构建虚拟/物理或者逻辑的MPLS环网，实现更加灵活、快捷，可以有效提高业务的开通速度，尤其是VPN(虚拟专用网)业务；该虚拟MPLS网的层次比RPR少了一个层次，因此在处理上更简单，使业务的配置更简单清晰，提高业务的保护速度和效率；该网采用标准的MPLS帧格式，使业务对环不具有依赖性，不需要其他辅助技术即可在本发明环网上实现跨环的端到端业务供给以及多环相交/相切时的业务互通，同时提高了网络带宽的利用率；本发明环网上不同的业务LSP都可以定义不同的QoS参数，支持的SLA更丰富，通过对LSP颗粒按事先协商的QoS参数进行调度，可以更好地保障和支持差异化的QoS；由于在该环网上业务的承载方式是LSP，属于面向连接的技术，可以充分利用MPLS中的OAM(操作与维护)功能：包括LSP连通性校验(CV)、LSP快速失效检测(FFD)、前向缺陷指示(FDI)、后向缺陷指示(BDI)等，对于业务进行有效的检测和维护。

附图说明

图1是MPLS网络示意图；

图2是现有技术中RPR环网的层次结构示意图；

图3是本发明环网的拓扑图；

图4是本发明环网的层次结构示意图；

图5是图4所示环网以MPLS LSP作为虚拟通道复用层时的结构示意图；

图6是本发明环网的不同物理组网方式示意图；

图7是图6所示网络通过配置LSP组成虚拟MPLS环网的简化结构；

图8是以SDH/SONET作为本发明环网的承载层时的网络拓扑图；

图9是图8所示环网的层结构示意图；

图10是以以太网作为本发明环网的承载层时的网络拓扑图；

图11是图10所示环网的层结构示意图；

图12是本发明环网的业务实现方法的流程图；

图13是本发明中环网业务上下的实现示意图；

图14是本发明中跨环业务上下的实现示意图；

图15是本发明中跨环业务的保护实现示意图；

图16是本发明中采用环倒换方式实现基于网络的保护的过程；

图17是本发明中采用源路由方式实现基于网络的保护的过程。

具体实施方式

本发明的核心在于利用MPLS技术构建不依赖于物理拓扑结构和具体物理层技术的环网技术，虚拟MPLS环网，由处于同一某逻辑层次上的多个节点组成双通道双向环型网络。该虚拟环网拓扑结构如图3所示，包括：

处于同一逻辑层上的多个节点，用于将业务接入环网或从环网上接收业务；各相邻节点之间通过两条方向相反的虚拟通道相连，用来传输节点间的业务数据；业务数据可以采用不同的物理链路承载。

两条虚拟通道组成两个方向相反的环：西向环和东向环，西向环顺时针传送业务，东向环逆时针传送业务，环上节点接入或接收的业务采用标准的MPLS帧结构，不需要重新定义帧格式，虚拟通道以LSP(标签交换路径)的方式承载不同节点的业务数据。各节点通过业务的MPLS标签识别是否为本地业务，如果是本地业务则将业务剥离，否则通过虚拟通道传送到下一个相邻站点。

该虚拟通道可以通过多种技术构建，比如，通过标签交换路径构建，还可以通过其他VPN(虚拟专用网)专线技术构建，如ATM的VPC(虚通路连接)等。

该虚拟环网网络层结构如图4所示：

其中，MPLS业务汇聚层采用MPLS技术，通过业务LSP实现业务的接入、传送、汇聚和复用。虚拟通道复用层可以采用但不限于MPLS技术，以LSP作为构建本发明虚拟MPLS环网的虚拟通道，或者说作为MPLS环网承载层时，网络层结构如图5所示。虚拟通道层可以省略，在这种情况下，虚拟MPLS环网的承载层变为数据链路层，从而虚拟MPLS环网演变成一种基于物理链路或者逻辑子通道的MPLS环网，如基于GE(千兆以太网)连接的MPLS环网，或者基于VCG(虚级联组)连接的MPLS环网。

业务层可以接入各种不同的业务，如IP(因特网)业务、ETH(以太网)业务、ATM(异步传输模式)业务等。

MPLS业务层采用MPLS技术进行业务的汇聚和复用，使用标准的MPLS帧格式，以保证和现存的MPLS网络的业务互通，也保证了跨环业务的互通。

数据链路层可以但不限于以太网MAC(媒体接入控制)、GFP(通用成帧协议)、LAPS(链路接入规程)、HDLC(高级数据链路控制)等数据链路层技术，即环网上的节点可以将虚拟通道上传送的业务数据通过以太网MAC协议、GFP、LAPS、HDLC等连接适配到物理链路中。本发明环网对数据链路层没有依赖性。

本发明中环网对物理层也没有依赖关系，可以根据需要采用不同的物理层技术。如可以采用以太网技术、POS(Packet over SDH，基于传输网的包交换)技术或EOS(Ethernet over SDH，基于传输网的以太网)技术的VCAT(虚级联)技术。

POS是IP数据包通过采用PPP(点到点协议)对IP数据包进行封装，并采用HDLC的帧格式映射到SDH/SONET(同步数字体系/同步光网络)帧上，按某个相应的线速进行连续传输，它保留了IP面向非连接的特性。其中，PPP协议提供多协议封装、差错控制和链路初始化控制等功能；HDLC帧格式负责同步传输链路上PPP封装的IP数据帧的定界。PPP协议可将IP数据包切成PPP帧以满足映射到SDH/SONET帧结构上去的要求。

EOS主要定义了将以太网帧进行封装后再映射到SDH/SONET的VC(虚容器)中的映射方法，位于以太网MAC层与物理层的SDH间作为数据链路适配层。主要封装映射方式有PPP/HDLC、LAPS和GFP几种。

本技术领域人员知道，传统的MPLS LSP是一种端到端的“连接”或者说“虚通道”，而以MPLS LSP作为连接环网上各节点的虚拟通道，并为这些通道分配一定的带宽，即形成了虚拟MPLS环网结构，也就是本发明的环网。这种方式和物理组网形式无关，可以跨越物理网络的限制。物理组网可以是环网、相交环、mesh(网状)网等。

如图6所示的本发明环网的不同物理组网方式：

可以将R6/R8之间的Tunnel LSP1(经过R2、R1)、R8/R7之间的TunnelLSP3(经过R5、R4)和R6/R7之间的Tunnel LSP5(经过R3)通过管理软件(手工或者自动)配置成西向环Loopl。同时，R6/R8之间的Tunnel LSP2(经过R2、R1)、R8/R7之间的Tunnel LSP4(经过R5、R4)和R6/R7之间的TunnelLSP6(经过R3)通过管理软件(手工或者自动)配置成东向环Loop2。以TunnelLSP构建虚拟MPLS环网的一个好处就是，不受端口资源的限制，可以在网络中，根据业务情况构建足够多的MPLS环网。如在现有的MPLS网络中，在带宽资源允许的情况下，只需要在相关节点之间配置几个LSP作为虚拟通道，就可以快速开通这几个节点之间的具有自愈保护功能的业务。业务提供简单、快速。

该图中的虚拟MPLS环网可以简化成图7所示结构，R6、R7和R8三个网元虽然在物理上不是相邻的，但是可以通过通道LSP1～LSP6，将它们配制成一个虚拟的MPLS Ring，LSP1、LSP3和LSP5构成西向环，顺时针传送业务，LSP2、LSP4和LSP6构成东向环，逆时针传送业务。三个网元之间的业务，通过业务LSP承载到通道LSP中。

前面已经提到，本发明环网的虚拟通道复用层不是必需的，这时，MPLS环的承载层变成了数据链路层，通道可以是物理链路或者是子通道，MPLS环的通道带宽不再被复用。

例如，在SDH/SONET网络中，可以以VCG作为通道，构建一个双通道双向网型网络，各相邻节点之间通过两条方向相反的VCG通道相连，组成方向相反的两个VCG环，分别称为西向环和东向环，西向环顺时针传送业务，东向环逆时针传送业务，环上传送的业务以MPLS标签交换路径的方式承载。

如图8所示：VCG1、VCG3、VCG5和VCG7构成西向环，顺时针传送业务，VCG2、VCG4、VCG6和VCG8构成东向环，逆时针传送业务。这种技术的环网层结构如图9所示。其中，SDH和虚级联共同组成虚拟MPLS环网网络的物理层，数据链路层采用GFP或者LAPS/HDLC构成MPLS环网的承载层。

也可将以太网直接作为虚拟MPLS环网的承载层，比如，采用路由器的GE端口，将各节点连接成一个双纤双向环形结构，西向环顺时针传送业务，东向环逆时针传送业务，如图10所示。这种技术的环网层结构如图11所示。其中，以太网的MAC层组成虚拟MPLS环网网络的物理层，数据链路层采用GFP或者LAPS/HDLC构成MPLS环网的承载层。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合图12所示的流程详细说明利用该环网传送用户业务的流程，包括以下步骤：

S11：在各节点配置虚拟通道构成东、西双向环网，即在同一某逻辑层上构建虚拟通道，为其分配一定的带宽，使其构成东向环和西向环。虚拟通道的构建可以采用多种技术，比如，采用MPLS LSP在MPLS业务汇聚层和数据链路层之间构建虚拟通道，还可以基于物理链路或者逻辑子通道在物理层构建物理或者逻辑子通道，从而使虚拟的MPLS环网演变成基于物理链路或者逻辑子通道的MPLS环网，如基于GE连接的MPLS环网，或者基于VCG连接的MPLS环网。

步骤S12：绑定所述虚拟通道与对应的环网。在实际物理网络中，可能会构建多个虚拟MPLS环，每个端口也可能包含多个虚拟通道，因此，需要将构建的每条虚拟通道与其对应的环网绑定。这样就由物理网络中的多个相邻或不相邻的端口通过构建的虚拟通道组成了一个完整的环路。业务层接入的不同业务首先要通过MPLS封装适配到该虚拟通道复用层，然后，再通过数据链路层的封装适配到物理层。

步骤S13：在各节点建立业务标签交换路径调度表。该标签交换路径调度表包含标签动作和目的端口等信息，标签动作包括弹出标签，加入标签，交换标签，表的建立方式可以采用静态配置的方式，也可以是用LDP(标签分发协议)协议、RSVP(资源预留协议)协议创建和维护，或者采用两者相结合的方式。

步骤S14：在业务源节点入口，按预定规则完成非多标签协议交换业务的多标签协议交换封装。其详细过程可参照图13，该环网包括四个节点A、B、C、D。在源节点A入口，将非MPLS的业务分组，按照预定规则将MPLS业务分组划分为不同的转发等价类，根据分组所属的转发等价类，将适当的标签插入分组头中，即完成多协议标签交换的封装。所述预定规则由用户指定，比如可以按照目的地址、QOS(服务质量)要求等对非MPLS业务分组。如果是MPLS业务，则不需要此步骤。

步骤S15：在业务源节点根据业务标签交换路径调度表获取业务宿节点。具体为：根据业务标签交换路径调度表，进行标签动作(弹出标签，加入标签，交换标签)后，查找到出端口，即获取业务宿节点。

步骤S16：根据预定的调度算法将业务调度上环网。比如，可以按照严格优先级调度算法将用户业务调度上环网，以便为用户提供更好的等级服务。

步骤S17：将不同节点的业务以标签交换路径的方式复用在同一个虚拟通道中进行传送。虚拟通道中复用的业务可以通过不同的物理链路承载，比如，前面提到的SDH/SONET的VCAT，将复用业务通过GFP/LAPS/HDLC等封装映射到SDH/SONET的VC(虚容器)中；或者将以太网直接作为承载复用业务的物理链路，通过路由器的GE端口传输。

步骤S18：经过中间节点进行标签交换将用户业务传送到业务宿节点。比如图13中，经过中间节点B进行标签交换后迅速前传至下一节点C。

步骤S19：在业务宿节点将业务调度下环网。参照图13，在宿节点C，经查业务标签交换路径调度表，获悉此节点为该标签交换路径的宿节点，用户业务被调度下该环网，进行客户层信号的进一步处理。

本发明环网采用标准的MPLS帧格式传送用户业务，使业务对环不具有依赖性，因此，在该环网以外的设备不需要进行任何处理即可识别该环网的用户帧，从而方便地实现跨环的端到端业务供给、多环相交/相切时的业务互通。

图14为跨环业务在本发明环网上、下的实现示意图：

一个跨本发明环网A、环网B的业务，环网A包括四个节点：节点A、B、C、D；环网B包括四个节点：节点E、F、G、H。411是该业务在环网A上的实际路径，412是该业务在环间上的实际路径，413是该业务在环网B上的实际路径。而路径411、412、413实现时分别对应1条LSP，即在环网A上，从节点D到节点A，是一条LSP：LSP1；在环网B上，从节点E到节点H，是一条LSP：LSP3；在环间，从节点A到节点E，则是另外一条LSP：LSP2，在节点A和节点E分别完成LSP1到LSP2标签交换、LSP2到LSP3的标签交换。

由此可以看出该跨环业务在环网上和环网间，都可以利用MPLS的LSP调度来实现业务调度，不需要做其他的转换即可完成跨环业务的调度。

多环相交、相切时，业务跨环传送的过程与上述类似，在此不再赘述。

为了更好地保障网络的正常运行，本发明还对该环网采取了如下的多种保护措施：

1、基于业务LSP(标签交换路径的保护)的保护

(1)环内业务的保护：利用MPLS OAM(操作与维护)功能实现LSP的1：1或1+1保护。

具体实现为：工作LSP和备用LSP逆向配置(如：工作LSP配置在西向环中，保护LSP配置在东向环中)；在工作LSP出错后，利用MPLS的OAM功能，及时监测到该情况；然后启用备用的LSP。

(2)跨环业务的保护：利用MPLS OAM功能，实现LSP的1：1或1+1保护。

如图15所示，具体实现为：工作LSP和备用LSP跨越相交环的不同链路；在工作LSP出错后，利用MPLS的OAM功能，及时监测到该情况，启用备用的LSP。

在上面提到MPLS的OAM功能，下面简单介绍如下：

MPLS的OAM(操作和维护)主要由ITU-T Rec.Y.1711定义的MPLS OAM帧来保证，目前定义的帧类型有CV(连通性校验)、FDI(前向缺陷指示)、BDI(后向缺陷指示)、性能报文、环回请求、环回响应，但是定义了具体格式和操作规程的只有CV、FDI、BDI三种。

(a)连通性校验：CV流在LSP的源LSR产生，以1/S的速度发送，在LSP的宿LSR终结；CV报文携带网络唯一标识符(TTSI)，这样奠定了能检测所有缺陷的基础。

(b)前向缺陷指示：FDI报文的产生是作为对检测故障的行为的响应(例如来自于CV流的缺陷)，它的主要目的是压制检测到错误的层以上的层网络的告警；

(c)后向缺陷指示：BDI流在返回通路(比如一个返回的LSP)上被插入，用来将在下行LSP的LSR(标签交换路由器)宿点中检测到的缺陷通知给上行LSR(前向LSP的源点)。

2、基于网络的保护

传统环网的保护一般具有wrapping(环倒换保护)和steering(源路由保护)两种。

本发明虚拟MPLS环可以根据节点上下业务的方式，分为单向保护环和双向保护环。前者指定两个方向相反的环中的一个用作工作通道，用于在正常情况下传送业务，业务的上下始终在工作通道上完成，另外一个环作为保护通道使用，用于在网络故障中保护工作通道；后者则可以同时在两个方向上传送业务，正常情况下，业务走短路径，故障发生后，业务通过长路径传送。

MPLS环的保护可以采用Wrapping和steering的保护方式，下面对这两种保护方式分别详细说明。

(1)环倒换保护(wrapping)：

Wraping保护可以不需要信令的帮助，只需要检测服务层的通道链路状态，当服务层出现SF(信号失败)时，对应于故障点一侧的通道进行工作通道和保护通道之间的桥接。

具体实现过程如下：

I.环网节点间通过信令交换拓扑信息，每个节点都知道网络的状态(可选)；

II.当环网光纤中断后，光纤中断处两端节点会监测到缺陷信息和位置；

III.光纤中断处两端节点会发出控制信令沿光纤方向通知各个节点(可选)；

IV.在缺陷发生的相邻节点，分别将业务环回到另外一个虚拟通道环进行传送；

V.在环保护切换时，按业务流的不同服务等级的高低，依次向反向通道倒换业务。

图16示出了以LSP为承载层的单向保护环倒换的实现过程：

其中，LSP1、LSP3、LSP5、LSP7、LSP9和LSP11构成MPLS Ring的西向环，作为工作通道，顺时针传送业务。LSP2、LSP4、LSP6、LSP8、LSP10和LSP12构成MPLSRing的东向环，作为保护通道，逆时针传送业务。LSPQ是从R1到R4节点的业务，正常情况下顺时针经过R2、R3，传送到R4站点时，被目的站点R4剥离。当LSP3或/和LSP4通道发生故障时，R2和R3都在邻近故障点一侧将工作通道和保护通道进行桥接。这时对于LSPQ本应在R2节点被封装到通道LSP3中发往R3，故障发生后，则被封装到保护通道LSP2中逆时针发送到R1，经R6、R5、R4的保护通道到达R3，在R3将其倒换到工作通道并封装在通道LSP5中，顺时针发送到R4，R4发现是本地业务后将其剥离。保护通道在网络正常下，可以传送额外业务。

(2)源路由保护(steering)：

steering保护则需要信令的协助，一般在正常情况下，业务走短路径，网络故障后，通过拓扑发现，重新计算业务路由。

具体实现过程如下：

I.环网节点间通过信令交换拓扑信息，每个节点都知道网络的状态；

II.当环网光纤中断后，光纤中断处两端节点会发出控制信令将受影响的业务LSP的信息通知其它节点；

III.相应的业务LSP的源节点接收到信息后，立即将此业务LSP改向另外一个虚拟通道环进行传送，从而实现源路由保护。

图17示出了以LSP为承载层的双向保护环的源路由保护实现过程：

LSP1、LSP3、LSP5、LSP7、LSP9和LSP11构成MPLS Ring的西向环，顺时针传送业务。LSP2、LSP4、LSP6、LSP8、LSP10和LSP12构成MPLS Ring的东向环，逆时针传送业务。LSPQ和LSPN为R1和R3节点之间的两条业务，正常情况下LSPQ顺时针经过R2到R3，并被R3剥离。LSPQ逆时针经过R2到R1，并被R1剥离。当LSP3或/和LSP4通道发生故障时，通过拓扑重新发现，R1发现LSPQ不可达，将LSPQ倒换东向环上，逆时针将业务通过R6、R5、R4，传送到R3，并被R3剥离。R3发现LSPN顺时针不可达，则将LSPN倒换西向环上，顺时针将业务通过R4、R5、R6，传送到R1，并被R1剥离。在Steering保护方式下，两个环上都应该预留一定的保护带宽以备故障时保护工作业务。预留带宽在网络正常情况下，可以传送额外业务。

Wrapping保护方式倒换速度快，可以不需要拓扑信息，但是由于倒换发生时，业务在网络中进行缠绕，导致带宽利用率较低。而Steering保护方式，带宽利用率高，但是需要网络拓扑信息，网络故障时，需要等待重新的拓扑发现，然后才能够找到最佳路由，所以倒换时间较长。

为了避免wrapping方式的带宽利用低和Steering的倒换速度较长的问题，Wrapping+Steering方式提供了较好的解决方案。实现方法是，网络正常情况下，业务走短路径，网络故障发生时，故障点两侧的节点首先进行wrapping倒换，同时进行重新拓扑发现，待业务的源节点得到新的网络拓扑信息后，根据拓扑信息计算路由，选择一个短路径进行传送。这种方式既可以提高网络的保护速度，又可以提高网络带宽利用率。

前面提到Steering保护方式需要网络拓扑信息，网络故障时，需要等待重新的拓扑发现，然后才能够找到最佳路由。本发明虚拟MPLS环网可以具备网络拓扑自动发现功能，但不是必需的。

拓扑自动发现的功能是当网络拓扑发生变化的时候能够自动发现，并及时将新的拓扑信息发送到环上各节点。MPLS环网的拓扑发现功能可以通过定义一种MPLS OAM报文来实现。

a)在以MPLS Tunnel LSP作为承载层的MPLS环网中，拓扑信息可以使用OAM报文的形式向相邻节点扩散，目前MPLS OAM帧制定了5种类型，可以定义一种新的OAM帧，用来承载环网的拓扑信息，在TunnelLSP中将拓扑信息扩散给相邻节点。

b)在以物理通道或者子通道作为承载层的MPLS环网中，可以定义专门的LSP，用于在相邻节点之间传送拓扑信息。

为了给用户业务提供更好的服务质量，本发明利用MPLS标签中的EXP(试验)域(该域在标准中是没有定义用途的，含3bit，通常用作优先级，可标识8种优先级)，不同的LSP都可以定义不同的QoS参数，使支持的SLA(服务级别协议)更丰富，通过对LSP颗粒按事先协商的QoS参数进行调度，更好地保障和支持差异化的QoS。具体实现步骤如下：

I.在源节点，对本地上环业务进行流分类。

II.根据流分类等级填充MPLS的EXP域：

a)对于非MPLS流进行MPLS封装。对于MPLS格式中的EXP域，根据一定的算法来决定其取值，比如，根据VLAN(虚拟局域网)业务的pri(优先级)域(该域含3bit，可表示8种优先级)和/或IP(因特网协议)业务的TOS(业务类型)域(该域标识IP业务的类型，如视频业务等)和/或管理者指定的优先级等信息对业务进行流分类。可根据需要从中选择一种、或多种信息进行组合，比如对于TOS是视频业务的，当VLAN也是高优先级的，就定义为第一优先级；当VLAN是较低优先级的，就定义为第二优先级等等。

b)对于MPLS流，根据需要，选择沿用已有的EXP域或重新指定EXP域。

c)EXP域填充，只针对本地上环的业务，且对环网所有的节点采用相同的算法。

III.根据EXP域指示的优先级的不同，将用户业务调度到不同的出端口队列。

IV.采用某种算法和策略(比如严格优先级调度等调度算法)，调度不同的优先队列到出端口，即上环网上传输。

由于环网环上的带宽是共享资源，极其容易被网络上的个别节点或个别用户过度使用造成网络瘫痪。因此，在本发明环网中采用信令收集各节点的业务带宽信息，利用一定的公平算法，控制各个站点的上环业务，使每个站点都能公平的访问环带宽。具体步骤如下：

I.在环上的相邻两点之间建立一条专门的LSP，用于传送公平算法协议信息；

II.每一个节点的MAC层一直观测紧靠它的链路的利用情况，然后把这个信息告知环上所有的节点；

III.环网采用内在的机制(取决于所采用的公平算法)执行公平算法以控制带宽的利用。公平算法是一种可以让环上每一个用户公平享用带宽的机制，它不像SDH给每一个用户分配一个固定的有限带宽，而是把环上的整个带宽作为一个全局资源分配给用户。每一个节点可以根据公平算法的结果获悉允许向环上发送的数据量。

IV.建立一个反馈机制，根据上一步骤的结果调节源节点向网络中发送数据的速率。从而实现环带宽的公平访问。

由此可见，本发明环网不仅具备了RPR环网所有的优势，而且比RPR环网具有更多的优势，比如：业务处理简单，效率高，实现跨环的端到端业务供给，多环相交/相切时的业务互通，支持的SLA(服务等级协议)更丰富，可充分利用MPLS中的OAM功能等。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims

1、一种环网，其特征在于，包括：处于同一逻辑层上的多个节点，用于将业务接入所述环网或从所述环网上接收业务；各相邻节点之间通过两条方向相反的虚拟通道相连，所述虚拟通道用于承载适配业务数据；物理链路，用于承载适配到所述虚拟通道的业务数据；所述节点接入或接收的业务数据的封装格式是多协议标签交换的标准帧格式。

2、如权利要求1所述的环网，其特征在于，所述虚拟通道为基于多协议标签交换的标签交换路径。

3、如权利要求1所述的环网，其特征在于，所述虚拟通道为异步传输模式虚拟通道连接。

4、如权利要求1或2或3所述的环网，其特征在于，所述节点将承载的适配到所述虚拟通道的业务数据通过以太网媒体接入控制协议或通用成帧规程或链路接入规程或高速数字链路控制连接适配到所述物理链路中。

5、如权利要求1所述的环网，其特征在于，所述物理链路包括：以太网链路、同步数字网链路、光传送网链路、虚级联组。

6、如权利要求1或5所述的环网，其特征在于，所述物理链路位于环网和/或相交环和/或mesh网中。

7、如权利要求1所述的环网，其特征在于，所述业务包括：因特网业务、以太网业务、异步传输模式业务。

8、基于权利要求1所述环网的业务实现方法，所述环网包括：处于同一逻辑层上的多个节点，两条方向相反连接各相邻节点的虚拟通道和用于承载适配到所述虚拟通道的业务数据的物理链路；其特征在于，所述方法包括：

A、在各节点配置所述虚拟通道构成东、西双向环网；

B、在各节点建立业务标签交换路径调度表；

D、根据预定的调度算法将所述业务调度上所述环网；

F、在所述业务宿节点将所述业务调度下所述环网。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述环网采用环倒换保护和/或源路由保护。

10、如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述步骤A还包括：绑定所述虚拟通道与对应的环网。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：静态配置并维护和/或动态配置并维护所述业务标签交换路径调度表。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述动态配置并维护所述业务标签交换路径调度表包括：利用标签分发协议及资源预留协议配置并维护所述标签交换路径调度表。

13、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述标签交换路径调度表包括：标签动作信息和目的端口信息。

14、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤C还包括：在业务源节点入口处，按预定规则完成非多协议标签交换业务的多协议标签交换封装。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述预定规则包括：

16、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预定的调度算法包括：严格优先级调度方法。

17、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对环内业务和跨环业务采用业务标签交换路径的1∶1或1+1保护。

18、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

a1、在源节点，对本地上环业务进行流分类；

19、如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述流分类的信息包括：虚拟局域网业务的优先级域和/或因特网协议业务的业务类型域和/或管理者指定的优先级。

20、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：