CN100350766C - 保护传输网络集线器与中心站点/接入点间的连接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明规定一种方法，用于客户设备双归宿的增强设备保护倒换(EPS)，用在中心站点/接入点(CSP)与传输网络集线器(TNH)之间通过两块板(TB1，TB2)的互连中。每块板都以B/2带宽同时被连接到传输网络集线器的交换矩阵。两块板都从中心站点/接入点接收带宽B，并且直接向交换矩阵发送一半带宽B/2，以及向另一块板发送另一半带宽B/2。

Description

保护传输网络集线器与中心站点/接入点间的连接的方法

技术领域

本发明特别涉及一种对在传输网络集线器与中心站点/接入点(CentralSite/Pop)之间经过以太网接口的连接进行保护的方法。

背景技术

环境是例如图1所示的集线器传输网络，其中多个客户盒(CustomerBox)CB1...CBn(属于同一个或不同的客户)需经过以太网接口而与中心站点/接入点CSP互连。中心站点/接入点CSP是在(图1未示出的)数据盒(Data Box)之间进行数据通信的集线器，所述数据盒可以是路由器或LAN交换机。

为了保证数据盒所需的连通性，传输网络TN需采用集线器逻辑拓扑，其中客户盒CB1...CBn通过各自的叶子LF1...LFn连接到传输网络集线器TNH，所述传输网络集线器TNH又被连接到CSP。传输网络的传输层可以是SDH、SONET、或ODU(ITU-T G709建议中所定义的光层)。

所述环境中所解决的技术问题是对中心站点/接入点CSP与传输网络集线器TNH之间的连接进行保护。

出于保护的目的，利用所谓的双归宿互连(Dual HomingInterconnection)保护和/或设备保护倒换(Equipment ProtectionSwitching，EPS)技术，这是已知的。

然而，在集线器传输网络拓扑的情况下，不存在已知的方式来保证双归宿互连，双归宿互连能够处理标准外部数据盒。不可能依靠专有信令，因为外部数据盒不支持其。

就已知的EPS机制而言，一般存在“工作”板(“Active”board)和“备用”板(“Standby”board)，所述“工作”板通过接收和发送通信业务而实际工作，由于所述“备用”板工作仅用于保护“工作”板，因此从接收和发送通信业务的意义上来说，所述“备用”板是不工作的。典型地，“工作”板被连接到传输网络的交换矩阵，而“备用”板不与交换矩阵相连接。由“工作”板接收/发送所有通信业务，并且“备用”板不对任何通信业务进行接收/发送。当发生板故障时，交换“工作”和“备用”的任务，之前的“工作”板变成“备用”，并且之前的“备用”板变成“工作”。交换矩阵将通信业务从一块板重新路由到另一块板。

然而，由于在中心站点/接入点级别的以太网物理层在链路TX侧(从CSP到TNH的上-下方向)不能够检测单向故障，并且因此不能够触发EPS机制，所以，所述传统EPS保护不是为我们的目的而工作的。

结果是在单向故障的情况下没有保护。

发明内容

因此本发明的主要目的是为了解决上述问题，并且提供一种方法和一种装置，用于对传输网络集线器和中心站点/接入点之间的连接进行保护，所述连接优选地经过以太网接口，以及提供包括所述装置的集线器传输网络。特别地，一种方法和装置，用于客户设备双归宿的增强设备保护倒换(EPS)，其具有新的双归宿互连和传输网络集线器的设备保护倒换(EPS)。

双归宿互连将保护CSP和TNH之间的链路故障(并且在冗余的情况下也保护中心站点/接入点)，然而EPS将在TNH级别保护传输网络的集线器故障。

所述建议的基本思想是仍有两块板，但是现在在工作板(以例如带宽B被连接到交换矩阵)和备用板(未与交换矩阵相连接)之间不再存在区别。现在每块板以例如B/2的带宽同时被连接到交换矩阵。两块板都从CSP接收例如带宽B，并且直接向交换矩阵发送例如一半带宽B/2，以及向另一块板发送例如另一半带宽B/2。

当发生板故障时，故障板的相应B/2带宽由交换矩阵重新路由至另一块板。在所述情况下，唯一的工作板会以带宽B被连接到交换矩阵。

如同在所附权利要求中所描述的那样，通过设备和方法以及传输网络集线器来实现所述和其它的目的，权利要求被认为是本说明书的一个完整部分。

通过本发明，可以获得许多优势。

所述解决方案允许在集线器拓扑中执行EPS过程，而不需要对交换机/路由器上的生成树算法进行专用的修改。

如同已知的那样，生成树算法是链路管理协议，其阻止以太网中不希望有的环路。

生成树算法定义树，所述树生成展开的网络中的所有分支。生成树算法迫使某些冗余数据通道进入备用(封闭)状态。如果生成树算法中的一个网络段变成不可到达的，或者如果生成树算法成本改变，则生成树算法重新配置生成树拓扑，并通过开启备用路径来重新建立链路。

生成树算法被应用到分组网络中的每个交换机上。网络中的所有交换机互相通话，并且将所述交换机中的一个确定为树的根，所述树描述所述网络。所有的通信业务都必需经过所述根交换机。当建造树时，生成树算法检测网络中的所有环路，并决定在何处将其打开。对链路给出不同的权重，用户能够控制用于打开环路的链路的位置。

附图说明

参考附图，读过下面以仅示例性的而非限制性的例子的方式给出的详细描述之后，本发明将会变得完全地显而易见，其中：

-图1示出了本发明所应用的整体网络拓扑的示意图；

-图2至5示出了在不同保护情况下，根据本发明的传输网络集线器TNH的内部构造的逻辑示意图。

-图6至11示出了在不同保护情况下，根据本发明的传输网络集线器TNH的内部构造的物理示意图。

图中同样的参考标号和字母指示同样的单元。

具体实施方式

图1已经在上文中被描述。

图2至5示出了根据本发明的传输网络集线器TNH的结构配置，传输网络集线器TNH与中心站点/接入点CSP进行双向通信。

TNH主要包括两个被双向连接到中心站点/接入点CSP的收发板TB1和TB2，和交换矩阵MTRX，其中交换矩阵被双向连接到收发板TB1和TB2以及叶子LF1...LFn。假设网络中的每个通信方向都可以获得总带宽容量B。从CSP到TNH的方向被称为传输TX-侧(TX-side)或上-下(Up-Down)方向，由实心线箭头示出；从TNH到CSP的方向被称为接收RX-侧(RX-side)或底-上(Bottom-Up)方向，由空心线箭头示出。

收发板TB1和TB2可以用任何已知的方式来实现。其包括朝向中心站点/接入点CSP的以太网接口，并且进行分组的处理(分类、转发、封装、排队、调度、整形)。TB1和TB2还对于朝向矩阵MTRX的传输层执行终端功能，用于从SDH/SONET/ODU帧中提取分组。

两块板TB1和TB2都直接从矩阵MTRX接收B/2带宽的客户通信业务，所述客户通信业务来自于叶子LF1...LFn，即来自客户盒CB1...CBn的具有总带宽B的通信业务是在两块板之间分担的。

交换矩阵MTRX应用本身已知的交换准则，来向两个朝向板TB1和TB2的输出分配客户通信业务。MTRX可以是用于SDH、SONET或ODU层的矩阵。

在每块板与矩阵MTRX之间的剩余B/2带宽被用于将两块板互连在一起。换句话说，两块板以总带宽B被连接到矩阵MTRX，其B/2是客户的通信业务，并且另B/2是从一块板重新路由到另一块板的带宽，如同下面对于每个通信方向较好描述的那样。

在上-下(TX-侧)方向中的数据通信业务依照下列准则进行流动。

由板TB1或TB2从CSP(带宽B)所接收的全部通信业务被分类，并且通过矩阵MTRX以总带宽B被转发至客户盒。

B/2带宽被板子(TB1或TB2)直接转发至矩阵MTRX，同时利用剩余B/2带宽连接将来自以太网接口的剩余B/2通信业务带宽发送至另一块板子(TB2或TB1)。在后的板子在接收到来自于另一块板子的所述B/2带宽的客户通信业务之后，会通过被连接到矩阵MTRX的剩余B/2带宽将其转发到客户盒。

根据可以由传输层的服务供应商所设置的任何标准，在板TB1和TB2中，将总带宽B在两板之间进行划分，以使得无论如何都有总带宽B＝B/2+B/2。例如通过一块板的一个VC4和通过另一块板的63个VC12，或者通过一块板一个OD1和通过另一块板的一个OD1，等等......。

两块板都遵循所述过程。

应当指出的是，根据生成树算法的决定，中心站点/接入点将选择唯一一个以太网接口以发送通信业务。如果例如CSP决定向板TB1发送带宽B的客户通信业务，则所述板将直接向客户盒发送B/2带宽并且向板TB2发送B/2带宽。板TB2因而将向客户盒发送所述B/2带宽。在所述情况下，由于TB2没有从CSP直接接收通信业务，因此，也就没有通信业务从板TB2被重新路由到板TB1。

一般地，根据生成树算法，在被用于打开环路的链路上不发送数据。CSP和TNH之间的链路从不被考虑用于环路打开。

传输网络单元对于由CSP所发送的生成树算法消息来说是透明的。特别地，由一块板所接收的生成树算法消息以下面的方式被重新路由到另一块板：CSP能够察觉到双环路。因而，根据生成树算法准则，CSP决定切断朝向板的两个连接的其中一个。因而通信业务仅流过一块板。

在链路或板的故障影响了朝向CSP的工作链路或板的情况下，生成树算法重新打开之前被切断的连接。在板故障影响未被连接到CSP的板的情况下，对于生成树算法不做任何改变。

在底-上(RX-侧)方向的数据通信根据下列的准则进行流动。

考虑每块板TBi(i＝1，2)，从矩阵MTRX(具有总带宽B)所接收的B/2带宽的客户通信业务被双发送(bi-cast)到CSP和另一块板TBj(j＝1，2且j＜＞i)。在两块板朝向CSP的输出都可以获得总带宽B，所述总带宽B由来自所述板的带宽B/2和来自另一块板的带宽B/2组成。

在任何情况下，将B/2带宽的客户通信业务从TB1或TB2的本地以太网接口发送出去，而并不知道：根据生成树算法的决定，路由器/交换机CSP是对其进行处理还是将其丢弃，其中所述决定是关于哪块板(TB1或TB2)会被连接到CSP上的决定。

关于在两块板TB1和TB2之间的被重新路由的B/2带宽，下面给出了进一步的说明。

在RX侧(底-上)方向，每块板从另一块板接收约B/2带宽。所述B/2带宽会与来自矩阵MTRX的另B/2带宽进行“合并”，并且从TB1或TB2的本地以太网接口将作为结果的B带宽发送至CSP。

相反在TX侧(上-下)方向，有B/2带宽是从TB1或TB2的本地以太网接口所接收的，其会被发送到另一块板，用于正确地转发至矩阵MTRX，并且有另外的本地B/2带宽来自矩阵MTRX，其在双发送之后会从一块板向另一块板被重新路由。

这样显然会发生拥塞，因为有(B/2+B/2)带宽试图使用在矩阵MTRX中的B/2带宽的信道。通过下面的方法来解决所述潜在的拥塞，即，相对于来自矩阵MTRX的在同一方向上的B/2带宽而言，给来自本地以太网接口的B/2带宽较高的优先级。

从实现的观点来看，可以用严格的优先级调度来解决所述问题。

一旦有某些分组来自被连接到CSP的板的本地以太网接口，就利用矩阵MTRX中的B/2带宽信道将所述分组发送到另一块板(所述B/2带宽可从不对所述分组进行拥塞)。当所述分组不在时，则就可以利用所述B/2带宽信道，将来自矩阵MTRX的其它分组发送至另一块板。当存在来自于本地接口和矩阵MTRX的两个B/2带宽时，来自矩阵MTRX的B/2带宽的部分或全部分组被丢弃，以满足B/2的总带宽容量。

应当指出的是，由于如果一些分组是从本地以太网接口所接收的，则其来自于通过生成树算法而连接到CSP的板的以太网接口，并且其必需通过矩阵MTRX而被传送到客户盒，因此所述方法是正确的行为。相反地，由于另一块板没有被连接到朝向CSP的工作以太网接口，因此最终被重新路由至另一块板的分组将会被丢弃，所以直接丢弃所述分组而不让其到达CSP并且在那里被丢弃，这是没有问题的。

让我们假定，板TB1是通过生成树算法而被有效地连接到CSP的板，并且另一块板TB2因而不是。

如果板TB2出现故障，如图5所示，矩阵MTRX将发往TB2的B/2带宽重新路由至TB1。现在，TB1将从矩阵MTRX接收来自其最初客户盒的B/2带宽，以及接收来自原本被连接到TB2的客户盒的B/2带宽。

在上-下方向，由TB1通过矩阵MTRX将所接收的全部B带宽转发至客户盒。

客户盒和路由器/交换机接入点CSP察觉不到任何情况。

相反地，如果板TB1上出现故障，如图4所示，同样进行上述过程，并且最终板TB2将会被连接到矩阵MTRX用于B/2+B/2的客户带宽。

由于板TB1出现故障，交换机/路由器CSP上的生成树算法现在将会选择板TB2的以太网接口。

板TB1上出现故障的结果是：交换机/路由器CSP需改变工作以太网接口。客户侧不作任何要求。客户将仅仅察觉到通信的中断，直到生成树算法重新路由至另一个以太网接口。

现在让我们考虑在CSP与TNH间链路级别的故障的情况。

在与未被连接到CSP的板相连接的链路上发生故障，所述故障对通信流没有实际的影响。

如图3所示，在与被连接到CSP的板(图中TB1)相连接的链路上发生故障，所述故障具有下列的影响。

生成树算法将改变选择，并且先前被送往TB1的以太网接口的全部通信业务(带宽B)现在将被送往TB2。因此，TB2将直接发送B/2带宽至矩阵MTRX并且发送B/2带宽至TB1。在所述情况下，在板TB1和TB2之间进行通信的重新路由，并且相关的上-下B/2带宽将会在两块板之间改变流向。

下文有利地概述了本发明方法的实施例。在优选实施例中，所述方法的特征在于，还规定将从交换矩阵MTRX所接收的B/2带宽从每块板TB1、TB2双发送到中心站点/接入点CSP和另一块板，以使得在朝向中心站点/接入点CSP的两块板的输出可以获得总带宽B，所述总带宽B由来自于所述板的带宽B/2和来自于另一块板的B/2组成。

在另一个优选实施例中本方法的特征在于，其规定，向中心站点/接入点CSP发送客户通信的B/2带宽，而并不知道根据在中心站点/接入点CSP中运行的生成树算法所作出的决定，中心站点/接入点CSP是对其进行处理还是将其丢弃，所述决定是关于哪块板TB1或TB2需被连接到中心站点/接入点CSP的决定。

在另外的优选实施例中，所述方法的特征在于，还规定在每块板中，相对于来自交换矩阵MTRX且在同一方向被双发送到另一块板的B/2带宽，给来自于中心站点/接入点CSP并被发往另一块板的B/2带宽较高的优先级。

在另外的优选实施例中，所述方法的特征在于，在板故障的情况下，其规定：

-通过交换矩阵(MTRX)，将来自于交换矩阵(MTRX)的故障板的B/2带宽重新路由至另一块板，在所述情况下，唯一的工作板以带宽B被连接至交换矩阵(MTRX)；

-将来自于中心站点/接入点(CSP)并且被发往故障板的B/2带宽直接转发至交换矩阵(MTRX)。

在另一个实施例中，所述方法的特征在于，在链路故障的情况下，其规定：

对两板(TB1，TB2)之间的通信重新进行路由，以使得来自中心站点/接入点(CSP)的B/2带宽在两板之间改变流向。

所述实施例可以被互相结合。

权利要求2至7中的第一至第七装置可以作为一个等同的装置来实现，或者作为不同的装置来实现，所述等同的装置例如是控制器，所述不同的装置例如是相关的硬件、或软件(例如不同的软件模块、包、部分等)、或硬件和软件的混合。

在考虑过说明书和附图之后，对于本领域的技术人员来说，本主题发明的许多改变、修改、变形以及其它的用途和应用会是显而易见的，所述说明书和附图公开了其优选实施例。

下文将描述更一般的设备，其覆盖了所有上文提及的实施例以及甚至更多。所述设备可应用于所有类型的传输网络。

所述一般的设备用于传输网络和以太网的互连，所述设备包括：

第一板、第二板、矩阵、和控制器，

所述第一板包括以太网接口，以接收和发送以太网数据，

所述第二板包括以太网接口，以接收和发送以太网数据，

所述矩阵包括对传输网络的接口，以接收和发送传输数据，并且与所述第一和第二板进行互连以交换数据，

所述控制器与所述第一和第二板以及矩阵进行互连，以控制被交换的数据流，

所述控制器被编程，以控制将由所述第一板所接收的以太网数据的部分A直接转发至所述矩阵，以及包括经过所述第二板的传输而将由所述第一板所接收的以太网数据的另一部分B转发至所述矩阵，

所述控制器被编程，以控制将由所述第二板所接收的以太网数据的部分B直接转发至所述矩阵，以及包括经过所述第一板的传输而将由所述第二板所接收的以太网数据的另一部分A转发至所述矩阵，

所述控制器还被编程，以控制将由所述矩阵所接收的传输数据的部分A直接转发至所述第一板并且将拷贝转发至所述第二板，以及将由所述矩阵所接收的传输数据的另一部分B直接转发至所述第二板并且将拷贝转发至所述第一板。

设备可以例如是传输网络集线器或者具有至少两个以太网接口的传输模块，或者是交叉连接、分插复用器、波分复用器、光多业务节点等的一部分。控制器可以是微处理器或数字信号处理器、FPGA、ASIC等。所接收数据的一部分可以是50％或者差不多，另一部分可以是50％或者差不多。

在优选实施例中，所述设备的特征在于，所述控制器被编程，以便就通过以太网接口发送以太网数据而言开启板的其中一块，以及就通过以太网接口发送以太网数据而言关闭另一块板，并且就通过以太网接口发送和接收控制信息而言开启两块板。哪块板将被开启的决定例如是由路由器CSP来作出的，并且被转发至控制器。可选地，由控制器自己作出所述决定。

在另外的优选实施例中，所述设备的特征在于，所述控制器被编程，以便在第二板不通过以太网接口接收以太网数据的情况下，开启第一板。例如由路由器CSP来提供用于切换的触发脉冲。可选地，由控制器自己决定。

在另外的实施例中，所述设备的特征在于，所述控制器被编程，以在第二板发生故障的情况下开启第一板，并且将由第一板所接收的以太网数据的另一部分也直接重新路由至矩阵，并且将由矩阵所接收的传输数据的另一部分也直接重新路由至第一板。例如由路由器CSP来提供用于切换的触发脉冲。可选地，由控制器自己决定。

Claims (11)

1.用于对在传输网络集线器(TNH)与中心站点/接入点(CSP)之间经过以太网接口的连接进行保护的方法，所述传输网络集线器(TNH)包括：

-交换矩阵(MTRX)，用于发往/来自传输网络的数据通信，并且

-两块板(TB1，TB2)，其被双向连接到所述交换矩阵和所述中心站点/接入点(CSP)；

所述方法包括：

-所述板(TB1，TB2)中的任何一块从中心站点/接入点(CSP)接收总连接带宽B，并且直接将一半带宽B/2发送至所述交换矩阵(MTRX)，以及通过另一块板将另一半带宽B/2发送至所述交换矩阵(MTRX)；

-两块板(TB1，TB2)都直接从所述交换矩阵(MTRX)接收B/2带宽；在每块板与所述交换矩阵(MTRX)之间的另外B/2带宽被用于将来自于所述交换矩阵(MTRX)的通信从一块板重新路由到另一块板。

2.用于对在传输网络(TN)与中心站点/接入点(CSP)之间经过以太网接口的连接进行保护的传输网络集线器(TNH)，所述传输网络集线器(TNH)包括：

-交换矩阵(MTRX)，用于发往/来自传输网络的数据通信，和

-两块板(TB1，TB2)，被双向连接到所述交换矩阵和所述中心站点/接入点(CSP)；

其中，所述两块板(TB1，TB2)中的任何一块从所述中心站点/接入点(CSP)接收总连接带宽B，并且直接将一半带宽B/2发送至所述交换矩阵(MTRX)，以及通过另一块板将另一半带宽B/2发送至所述交换矩阵(MTRX)；

所述两块板(TB1，TB2)都直接从所述交换矩阵(MTRX)接收B/2带宽；每块板与所述交换矩阵(MTRX)之间的另外B/2带宽被用于将来自于所述交换矩阵(MTRX)的通信从一块板重新路由到另一块板。

3.根据权利要求2的传输网络集线器(TNH)，其特征在于，每块板(TB1，TB2)还将从所述交换矩阵(MTRX)所接收的B/2带宽双发送至所述中心站点/接入点(CSP)和另一块板，以使得在朝向所述中心站点/接入点(CSP)的两块板的输出可获得总带宽B，所述总带宽B由来自于所述板的带宽B/2和来自于另一块板的B/2组成。

4.根据权利要求3的传输网络集线器(TNH)，其特征在于，向所述中心站点/接入点(CSP)发送客户通信的B/2带宽，而不用知道根据在所述中心站点/接入点(CSP)中运行的生成树算法所作出的决定，所述中心站点/接入点是对其进行处理还是将其丢弃，其中所述决定是关于哪块板(TB1或TB2)需被连接到所述中心站点/接入点(CSP)的决定。

5.根据权利要求3的传输网络集线器(TNH)，其特征在于，在每块板中，相对于来自所述交换矩阵(MTRX)的且在同一方向被双发送到另一块板的B/2带宽，给来自于所述中心站点/接入点(CSP)并被发往另一块板的B/2带宽更高的优先级。

6.根据权利要求2的传输网络集线器(TNH)，其特征在于，在板故障的情况下：

-通过所述交换矩阵(MTRX)，将来自于所述交换矩阵(MTRX)的故障板的B/2带宽重新路由至另一块板，在所述情况下，唯一的工作板以带宽B被连接至所述交换矩阵(MTRX)；

-将来自于所述中心站点/接入点(CSP)并且被发往故障板的B/2带宽直接转发至所述交换矩阵(MTRX)。

7.根据权利要求2的传输网络集线器(TNH)，其特征在于，在链路故障的情况下，重新路由两块板(TB1，TB2)之间的通信，以使得来自所述中心站点/接入点(CSP)的B/2带宽在两块板之间改变流向。

8.用于传输网和以太网进行互连的设备，所述设备包括：

第一板、第二板、交换矩阵、和控制器，

所述第一板包括以太网接口，以接收和发送以太网数据，

所述第二板包括以太网接口，以接收和发送以太网数据，

所述交换矩阵包括对传输网的接口，以接收和发送传输数据，并且与所述第一板和第二板进行互连以交换数据。

所述控制器与所述第一板和第二板以及交换矩阵进行互连，以控制被交换的数据流，

所述控制器被编程，以控制将由所述第一板所接收的一部分以太网数据直接转发至所述交换矩阵，以及包括经过所述第二板的传输而将由所述第一板所接收的另一部分以太网数据转发至所述交换矩阵，

所述控制器被编程，以控制将由所述第二板所接收的一部分以太网数据直接转发至所述交换矩阵，以及包括经过所述第一板的传输而将由所述第二板所接收的另一部分以太网数据转发至所述交换矩阵，

所述控制器还被编程，以控制将由所述交换矩阵所接收的一部分传输数据直接转发至所述第一板，并且将拷贝转发至所述第二板，以及将由所述交换矩阵所接收的另一部分传输数据直接转发至所述第二板，并且将拷贝转发至所述第一板。

9.根据权利要求8的设备，其特征在于，所述控制器被编程，以便就通过所述以太网接口发送以太网数据而言开启所述板的其中一块，以及就通过所述以太网接口发送以太网数据而言关闭另一块板，并且就通过以太网接口发送和接收控制信息而言开启两块板。

10.根据权利要求8的设备，其特征在于，所述控制器被编程，以便在所述第二板不通过所述以太网接口接收以太网数据的情况下，开启所述第一板。

11.根据权利要求8的设备，其特征在于，所述控制器被编程，以便在所述第二板出现故障的情况下开启所述第一板，并且将由所述第一板所接收的另一部分以太网数据也直接重新路由至所述交换矩阵，并且将由所述交换矩阵所接收的另一部分传输网数据也直接重新路由至所述第一板。

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