CN100382501C - 通信网络中三层vpn的操作维护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信网络中三层VPN的操作维护系统及方法。本发明主要为：将三层VPN中的OAM分为独立的业务层操作维护域和网络层操作维护域，并分别采用相应的维护实体进行业务层通信及网络层通信的故障和性能的操作维护。也就是说，本发明在L3VPN OAM业务层和网络层分别设置了相应的维护实体，通过相应的维护实体可以实现业务层和网络层的OAM功能。因此，本发明保证了在L3VPN中可以进行业务层及网络层故障和性能的有效维护管理。即本发明为L3VPN提供了完备的OAM机制。

Description

通信网络中三层VPN的操作维护系统及方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种通信网络中三层VPN的操作维护系统及方法。

背景技术

VPN(虚拟专用网)是一种运营商通过其公网向用户提供的虚拟专有网络，即在用户的角度来看，VPN是用户的一个专有网络。对于运营商来说公网包括公共的骨干网和公共的运营商边界设备。在地理位置上彼此分离的VPN成员站点可以通过CPE(客户端设备)连接到对应的PE(运营商边界设备)，并通过运营商的公网组成客户的VPN网络。

实现VPN可以有多种方法，从网络层次的角度可以划分为二层VPN和三层VPN。L2VPN(二层VPN)的解决方案由于采用二层的点到点和桥接技术，对于客户例的三层协议是透明的。L3VPN(三层VPN)的解决方案则采用各种不同的路由协议建立VPN之间的连接，实现在VPN内的数据转发。

IETF对于L3VPN的研究还在不断的进行中，研究内容包括L3VPN的三种实现方案：BGP(边界网关协议)/MPLS VPN(多协议标签交换虚拟专用网)，VR-VPN(虚拟路由虚拟专用网)和CE-BASED VPN(基于客户端设备的虚拟专用网)。

其中，BGP/MPLS VPN是基于MPLS网络，其将对等PE和相应的CE看作不同的自治域，并利用BGP作为PE之间发布路由信息和VPN成员信息的协议。在IPV4网络中，用于标识VPN唯一性的PE侧的地址为VPN-IPV4地址，由RD(路由识别符)(8Bytes)+IPV4(4Bytes)地址组成。PE利用和CE相连的物理接口或逻辑接口以及CE侧的一些配置信息决定CE的VPN属性。PE-CE之间可以是Frame Relay(帧中继)、ATM(异步传输模式)、Ethernet(以太网)等接入链路连接，PE-PE之间则是MPLS LSP(多协议标签交换的标签交换路径)。

VR-VPN是一种基于Layer 2(二层)链路/IP/MPLS网络的L3VPN技术。VR是模拟的独立的物理路由器，有独立IP转发表和路由信息。VR之间发布路由信息的协议可以采用现有的任何路由协议。VR-VPN的成员信息利用BGP发现机制可以实现自动发现。用于标识VPN唯一性的VR侧的地址为VPN-ID，由VPN OUI(VPN标识)(3Bytes)+VPN-INDEX(VPN索引)(4Bytes)组成。PE-CE之间可以是任何接入链路，包括ATM，FrameRelay，Ethernet，PPP或IP隧道等，PE-PE之间可以是Layer 2(ATM，Frame Relay)或IP网络隧道或MPLS隧道。

CE-BASED VPN是利用IPsec作为隧道协议，只在CE侧感知VPN的相关信息的一种L3VPN实现方案。

在一系列的L3VPN实现机制大规模应用于实际网络中时，网络维护管理是一个很重要的问题。

目前，针对L2VPN OAM(操作和维护)的框架，在草案draft-ietf-12vpn-oam-req-frmk-02.txt中，提出了L2VPN OAM的分层模型和OAM域的概念，用于处理OAM的ME(维护实体)，所述的ME包括MEP(维护终端节点)和MIP(维护中间节点)。在该草案中，提出了L2VPN OAM包括的两个层次为：业务层OAM和网络层OAM。并对OAM进行了域的划分，具体分为用户域，服务域和网络域，不同域的OAM由不同的ME来管理，并且为MEP和MIP分别分配VPN内唯一性标识。

然而，由于L2VPN和L3VPN为两种完全不同的网络，因此，在草案draft-ietf-12vpn-oam-req-frmk-02.txt中的描述的L2VPN OAM方案并不能作为L3VPN OAM应用。

另外，在草案draft-delord-pwe3-oam-applications-00.txt文稿中，描述了在PWE3(端到端虚拟线模拟)中点到点OAM的分层模型，PE两侧同种/异种业务时的OAM的端到端的应用，提出了OAM维护实体ME，并且对OAM维护实体在PW(虚拟线路)域内进行唯一性标识的概念。

在该草案中，提出了OAM的三个层次包括：用户层OAM，服务层OAM和网络层OAM。对OAM进行了域的划分，不同域的OAM由不同的ME来管理。当OAM需要跨不同的域时，有两种模型：邻接模型和层次模型。在邻接模型中，相邻的域可以根据预先协商的协议决定是否需要在不同的域间传递OAM信息。当不需要传递OAM信息时，在域边界处终结本域的OAM信息，否则需要在不同域间传递OAM信息，如果各个域采用不同的业务/网络技术，还需要域间OAM互通的功能。在层次模型中，采用客户/服务模式，当服务层发生故障时，在MEP处服务层向客户层提供OAM相关信息。

同样，在草案draft-delord-pwe3-oam-applications-00.txt中的描述的PWE3 OAM的应用描述也无法应用于L3VPN的OAM。

因此，目前还没有一种可以在L3VPN中实现OAM功能的机制，使得L3VPN的操作维护管理尚无法实现。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种通信网络中三层VPN的操作维护系统及方法，从而有效解决基于IP/MPLS，VR-VPN和MPLS/BGP的L3VPN的操作维护问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种通信网络中三层VPN的操作维护系统，包括：

独立的业务层操作维护部分，所述的业务层操作维护部分用于对三层VPN中的业务层通信进行操作维护管理，且包括：

业务层维护域终端节点：位于业务层操作维护域的端点处，用于发起或者终结三层VPN中的业务层操作维护帧，所述的操作维护帧中的业务层操作维护信息包括：业务配置检测信息、业务连通性检测信息、业务故障验证信息、业务故障定位信息、业务故障告警信息、业务故障恢复信息和/或业务水平符合度检测信息；

业务层维护域中间节点：位于业务层操作维护域的中间节点，用于传递三层VPN中的业务层的操作维护帧和响应业务层操作维护帧。

所述的业务层维护域终端节点位于用户边缘设备处。

所述的通信网络中三层VPN的操作维护系统还包括：

独立于业务层操作维护部分的网络层操作维护部分，所述的网络层操作维护部分用于对三层VPN中的网络层通信进行操作维护。

所述的网络层操作维护部分包括：

网络层维护域终端节点：位于网络层操作维护域的端点处，用于发起或者终结三层VPN中的网络层的操作维护帧；

网络层维护域中间节点：位于网络层操作维护域的中间节点，用于传递三层VPN中的网络层的操作维护帧和响应网络层的操作维护帧。

所述的网络层维护域终端节点位于运营商边缘设备或虚拟路由器处。

本发明还提供了一种通信网络中三层VPN的操作维护方法，包括：

在三层VPN中，业务层操作维护部分的业务层维护域终端节点或中间节点获取三层VPN中的业务层操作维护信息，所述的业务层操作维护信息包括：业务配置检测信息、业务连通性检测信息、业务故障验证信息、业务故障定位信息、业务故障告警信息、业务故障恢复信息和/或业务水平符合度检测信息；

将所述操作维护信息依次经业务层维护域相应的中间节点传送到需要接收所述业务层操作维护信息的业务层维护域终端节点。

所述的方法还包括：

网络层操作维护部分的网络层维护域终端节点或中间节点获取三层VPN中的网络层操作维护信息；

将所述网络层操作维护信息依次经网络层维护域相应的中间节点传送到需要接收所述网络层操作维护信息的网络层维护域终端节点。

所述的网络层操作维护信息包括：

网络层连通性故障检测信息、网络层故障验证信息、网络层故障隔离信息、网络层故障告警信息、网络层故障恢复信息、网络层设备帧丢失率、网络层设备的帧延时和/或网络层设备的帧延时抖动信息。

所述的通信网络中三层VPN的操作维护方法还包括：

在三层VPN中分别配置业务层操作维护部分和网络层操作维护部分的操作维护域层次编码，在业务层或网络层维护域终端节点上根据所述操作维护域编码终结相应的操作维护帧。

所述的通信网络中三层VPN的操作维护方法还包括：

在三层VPN发现机制中增加各个业务层或网络层操作维护部分的能力参数信息，当三层VPN设备在建立VPN时各个业务层或网络层操作维护部分间可以进行能力协商，在业务层或网络层操作维护部分中，建立对等的业务层或网络层维护实体间的联系。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明在L3VPN OAM业务层和网络层分别设置了相应的维护实体，通过相应的维护实体可以实现业务层和网络层的OAM功能。因此，本发明保证了在L3VPN中可以进行业务层及网络层故障和性能的有效维护管理，从而可以保证基于L3VPN通信的可靠性。即本发明为L3VPN的操作维护提供了完备的OAM机制。

附图说明

图1为本发明提供的L3VPN OAM系统结构示意图。

具体实施方式

本发明主要是针对目前的L3VPN中的BGP/MPLS VPN和基于IP/MPLS的VR-VPN提出一种OAM的管理框架。而且，本发明提出的L3VPN OAM的管理框架包括L3VPN的故障和性能管理。

本发明提出了L3VPN OAM的分层模型，所述L3VPN OAM具体可以分为两个层次，具体包括：业务层OAM和网络层OAM。

如图1所示，之所以采用分层的L3VPN OAM模型，其原因在于：

(1)网络层和业务层可以相互独立，网络层和具体的网络技术相关，而业务层只关注业务功能，和网络技术无关；

(2)业务层依托于网络层，网络层提供了多种网络拓扑，业务层可以只用其中的一种拓扑，当网络层不提供特定拓扑的OAM机制时，通过业务层的OAM机制实现对业务的检测和保护。

如图1所示，本发明所述的L3VPN OAM系统包括：

业务层OAM：运行于OAM的服务域，称为业务层OAM域，用于对L3VPN中的CE(用户边缘设备)进行维护管理，具体可以通过业务层OAM的维护实体进行维护操作；

网络层OAM：运行于OAM的网络域，称为网络层OAM域，与业务层OAM间相互独立，用于对L3VPN中的PE(运营商边缘设备)进行维护管理，具体可以通过网络层OAM的维护实体进行维护操作。

本发明所述系统中，业务层OAM和网络层OAM分别由相应的MIP(维护中间节点)和MEP(维护终端节点)组成；如图1所示，MIP和MEP分别是L3VPN中OAM的维护实体；MEP位于OAM域的端点处，用于发起或终结OAM帧；MIP位于OAM域的中间节点，用于对OAM帧进行传递，并可以响应相应的OAM帧。

对于业务层OAM域，具体包括：业务层MIP和业务层MEP；

对于网络层OAM域，具体包括：网络层MIP和网络层MEP。

本发明中，不同层次的OAM域(如业务层OAM域、网络层OAM域)的承载着各层操作维护信息的OAM帧互相渗透的原则为：高层OAM域的OAM帧(如业务层OAM)可以在低层OAM域中透明传输，反之不允许。为了区分不同层次或同一层次中各个OAM维护实体的嵌套关系，保证各个业务层OAM域或网络层OAM域的OAM帧可以准确地在本域内终结，可以对不同的OAM域设定不同的OAM域层次编码，同时对MIP和MEP进行唯一性的编码，编码规则可以根据采用的网络互连技术确定；例如，在Ethernet网络中，可以用MAC(媒体接入控制)地址作为MEP标识。

基于本发明所述的系统，本发明还提供了一种L3VPN操作维护的方法，所述方法的具体实现过程下面将进行详细描述。

针对L3VPN的维护管理主要包括故障和性能管理，其中：

所述的故障管理通常包括：故障检测，故障验证，故障隔离，故障告警，故障恢复。所述故障告警可以分为前向告警和反向告警，前向告警是指在客户/服务层模式中，服务层以适合于客户层的格式向客户层通告故障状态，反向告警是指服务层向反向路径通告故障状态。

所述的性能管理通常包括：帧丢弃率，帧延时，帧延时抖动。性能管理只有当网络处于可用状态时才有意义，当网络处于不可用状态时，性能管理不起作用。

本发明所述的方法中，对于L3VPN业务层OAM的实现过程包括：在三层VPN中，业务层操作维护部分获取业务层操作维护信息，并在业务层操作维护部分内进行传递。相应的具体处理过程包括：

首先，业务层操作维护部分(即业务层OAM)的业务层维护域终端节点

(即业务层MEP)或中间节点(即业务层MIP)获取三层VPN中的业务层操作维护信息；

然后，在业务层操作维护部分将所述操作维护信息依次经业务层维护域相应的中间节点传送到需要接收所述业务层操作维护信息的业务层维护域终端节点，同时，所述的业务层维护域的中间节点还可以对所述操作维护信息

(即OAM帧)进行响应。

所述的业务层操作维护信息包括：

业务配置检测信息、业务连通性检测信息、业务故障验证信息、业务故障定位信息、业务故障告警信息、业务故障恢复信息和/或业务水平符合度检测信息；也就是说，业务层OAM域内需要进行如下操作维护：

在业务层OAM域内对等的OAM实体之间，需要进行L3VPN业务配置错误的检测；

在业务层OAM域内对等实体之间进行业务连通性的主动检测；

在业务层OAM域内，当故障发生时，需要进行故障的验证处理，即验证故障的存在情况；

在业务层OAM域内，当故障发生时，需要进行故障的定位操作；

在业务层OAM域内，当故障发生时，需要进行故障的前向/反向告警；

在业务层OAM域内，当故障发生时，需要通过进行业务的恢复处理。

所述的业务水平符合度，即实际提供的业务服务水平和预期签署的业务服务水平的符合度，为此需要进行服务质量和业务可用时间的测量，在业务层OAM域内对等的OAM实体之间，检测业务服务质量，具体可以通过单位时间内业务帧的丢失，以及业务帧延时和业务帧抖动来衡量。

本发明所述的方法还包括L3VPN中网络层OAM的实现过程，具体为：

网络层操作维护部分的网络层维护域终端节点或中间节点获取三层VPN中的网络层操作维护信息；

将所述网络层操作维护信息依次经网络层维护域相应的中间节点传送到需要接收所述网络层操作维护信息的网络层维护域终端节点，同时，所述的网络层维护域的中间节点还可以对所述操作维护信息(即OAM帧)进行响应。

所述的网络层操作维护信息包括：故障管理信息和性能管理信息；

由于网络层OAM仅在网络层发生故障时，网络层需要向业务层发出告警，抑制告警风暴，因此，L3VPN的网络层OAM的故障管理信息包括：网络层连通性故障检测信息、网络层故障验证信息、网络层故障隔离信息、网络层故障告警(包括前向/反向告警)信息、网络层故障恢复信息；

L3VPN的网络层OAM性能管理主要是针对网络设备而言，因此所述的性能管理信息包括：网络层设备帧丢失率、网络层设备的帧延时和/或网络层设备的帧延时抖动信息。

本发明所述方法中，还需要在L3VPN发现机制中增加OAM的相关参数信息(即业务层OAM部分或网络层OAM部分的能力参数)，使得L3VPN设备能够在建立VPN的过程中对相应的OAM部分的能力进行协商，并在对等的L3VPN中的业务层或网络层维护实体(MEP或MIP)之间建立联系。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种通信网络中三层VPN的操作维护系统，其特征在于，包括：

独立的业务层操作维护部分，所述的业务层操作维护部分用于对三层VPN中的业务层通信进行操作维护管理，且包括：

业务层维护域终端节点：位于业务层操作维护域的端点处，用于发起或者终结三层VPN中的业务层操作维护帧，所述的操作维护帧中的业务层操作维护信息包括：业务配置检测信息、业务连通性检测信息、业务故障验证信息、业务故障定位信息、业务故障告警信息、业务故障恢复信息和/或业务水平符合度检测信息；

业务层维护域中间节点：位于业务层操作维护域的中间节点，用于传递三层VPN中的业务层的操作维护帧和响应业务层操作维护帧。

2.根据权利要求1所述的通信网络中三层VPN的操作维护系统，其特征在于，所述的业务层维护域终端节点位于用户边缘设备处。

3.根据权利要求1或2所述的通信网络中三层VPN的操作维护系统，其特征在于，该系统还包括：

独立于业务层操作维护部分的网络层操作维护部分，所述的网络层操作维护部分用于对三层VPN中的网络层通信进行操作维护。

4.根据权利要求3所述的通信网络中三层VPN的操作维护系统，其特征在于，所述的网络层操作维护部分包括：

网络层维护域终端节点：位于网络层操作维护域的端点处，用于发起或者终结三层VPN中的网络层的操作维护帧；

网络层维护域中间节点：位于网络层操作维护域的中间节点，用于传递三层VPN中的网络层的操作维护帧和响应网络层的操作维护帧。

5.根据权利要求4所述的通信网络中三层VPN的操作维护系统，其特征在于，所述的网络层维护域终端节点位于运营商边缘设备或虚拟路由器处。

6.一种通信网络中三层VPN的操作维护方法，其特征在于，包括：

在三层VPN中，业务层操作维护部分的业务层维护域终端节点或中间节点获取三层VPN中的业务层操作维护信息，所述的业务层操作维护信息包括：业务配置检测信息、业务连通性检测信息、业务故障验证信息、业务故障定位信息、业务故障告警信息、业务故障恢复信息和/或业务水平符合度检测信息；

将所述操作维护信息依次经业务层维护域相应的中间节点传送到需要接收所述业务层操作维护信息的业务层维护域终端节点。

7.根据权利要求6所述的通信网络中三层VPN的操作维护方法，其特征在于，所述的方法还包括：

网络层操作维护部分的网络层维护域终端节点或中间节点获取三层VPN中的网络层操作维护信息；

将所述网络层操作维护信息依次经网络层维护域相应的中间节点传送到需要接收所述网络层操作维护信息的网络层维护域终端节点。

8.根据权利要求7所述的通信网络中三层VPN的操作维护方法，其特征在于，所述的网络层操作维护信息包括：

网络层连通性故障检测信息、网络层故障验证信息、网络层故障隔离信息、网络层故障告警信息、网络层故障恢复信息、网络层设备帧丢失率、网络层设备的帧延时和/或网络层设备的帧延时抖动信息。

9.根据权利要求7所述的通信网络中三层VPN的操作维护方法，其特征在于，该方法还包括：

在三层VPN中分别配置业务层操作维护部分和网络层操作维护部分的操作维护域层次编码，在业务层或网络层维护域终端节点上根据所述操作维护域编码终结相应的操作维护帧。

10.根据权利要求7所述的通信网络中三层VPN的操作维护方法，其特征在于，该方法还包括：

在三层VPN发现机制中增加各个业务层或网络层操作维护部分的能力参数信息，当三层VPN设备在建立VPN时各个业务层或网络层操作维护部分间可以进行能力协商，在业务层或网络层操作维护部分中，建立对等的业务层或网络层维护实体间的联系。

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