CN100440843C - 一种环网及其业务实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环网及其业务实现方法，所述环网包括多个节点和物理链路，所述物理链路耦合到各节点，以标签交换路径的方式承载不同节点的数据，所述节点接收或发送以多协议标签交换的标准帧格式封装的数据；基于该环网的业务实现方法包括以下步骤：在各节点建立标签交换路径调度表；在业务源节点根据标签交换路径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所述环网；将不同节点的业务以标签交换路径的方式复用在同一个物理链路中进行传送；在业务宿节点将所述业务调度下所述环网。利用本发明，环网业务处理简单、高效，并为用户业务提供更好的服务。

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
随着网络技术的发展，各种新一代的城域网技术层出不穷，其中RPR(弹性分组数据环)技术以其技术的先进性、投资的有效性、性能的优越性、支持业务的多样性为城域网提供了一个很好的解决方案。
RPR网是基于分组城域网的要求而设计的新型网络体系结构，它是由分组交换节点组成的环形网络，相邻的节点通过一对光纤连接，其网络拓扑是基于两个相反方向传输的环，沿顺时针传送数据的叫外环，沿逆时针传送数据的叫内环。
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，RPR使用专用的帧格式，RPR环网以外的设备不识别这种帧格式，它无法完成一个全网的解决方案，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。所以，单纯内嵌RPR的SDH MSTP(多业务传送节点技术)在组建复杂网络时有一定的拓扑局限性，需要融合其它技术来提供端到端的以太网业务。
目前，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 overRPR(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1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。
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，以简单有效地实现环网，解决环网间业务的互通和保护，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，包括多个节点，将数据发送到环网上或从环网上接收数据；物理链路，耦合到各节点，用来传输节点间数据；
所述节点内设置有标签交换路径调度表；
所述节点通过所述交换路径调度表获取业务宿节点，并按照所述业务宿节点发送数据；通过所述交换路径调度表接收数据；所述数据的封装格式是多协议标签交换的标准帧格式；
所述物理链路以标签交换路径的方式承载不同节点的数据。
所述节点将发送的数据直接通过通用成帧规程或点对点协议或高速数字链路连接适配到所述物理链路中。
一种环网的业务实现方法，包括：
A、在各节点建立标签交换路径调度表；
B、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；
C、根据预定的调度算法将所述业务调度上所述环网；
D、将不同节点的业务以标签交换路径的方式复用在同一个物理链路中进行传送；
E、在所述业务宿节点将所述业务调度下所述环网。
所述步骤A包括：静态配置并维护和/或动态配置并维护所述标签交换路径调度表。
所述动态配置并维护所述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。
所述步骤B还包括：，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。
其中，所述节点位于同一环或不同环；
所述方法还包括：对环内业务和跨环业务采用标签交换路径的1∶1和/或1+1保护。
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：网络层次比RPR少了一个层次，因此在处理上更简单，提高了传输业务的效率；不同的LSP(标签交换路径)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；由于采用标准的MPLS帧格式，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、多环相交/相切时的业务互通；由于在该环网上采用的是MPLS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。
附图说明
图1是弹性分组环RPR在MSTP中所处层次示意图；
图2是本发明环网在MSTP中所处层次示意图；
图3是本发明环网的拓朴结构；
图4是本发明基于图3所示环网的业务实现方法的流程图；
图5是本发明中环网业务上下的实现示意图；
图6是本发明中跨环业务上下的实现示意图；
图7是本发明中跨环业务的保护实现示意图。
具体实施方式
本发明的核心在于不依赖于RPR(弹性分组环)层，直接在MPLS(多协议标签交换)层建立一种环网(弹性MPLS环网)，该环网在MSTP中所处的层次如图2所示，对物理层无依赖关系，可以根据需要采用不同物理层技术。在图2中只描述了在物理层采用GFP(通用成帧规程)技术一种情况，同样还可以采用PPP(点对点协议)及HDLC(高速数字链路连接)等技术。该环网的拓朴结构如图3所示，包括多个节点，采用双环结构，分为西向环和东向环，西向环顺时针传送业务，东向环逆时针传送业务；不同节点之间通过物理链路相连，用于以标签交换路径的方式承载不同节点的用户业务；所述节点接收或发送以多协议标签交换的标准帧格式封装的数据，并将发送的数据直接通过通用成帧规程或点对点协议或高速数字链路连接适配到所述物理链路中。该环网不需要重新定义帧格式，直接使用MPLS的标准帧格式传输用户业务；不同节点的业务以LSP(标签交换路径)的方式复用在同一个物理链路中。
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4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：
步骤401：在各节点建立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402：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5，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403：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。具体为：根据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404：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405：将不同节点的业务以标签交换路径的方式复用在同一个物理链路中进行传送。
步骤406：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5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407：在业务宿节点将业务调度下环网。参照图5，在宿节点C，经查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6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。601是该业务在环网A上的实际路径，602是该业务在环间上的实际路径，603是该业务在环网B上的实际路径。而路径601、602、603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，在此不再详细说明。
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7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 OAM帧格式由ITU-T Rec.Y.1711定义，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、环回响应这6种，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
(1)环倒换保护(wrap)：
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；
IV.在缺陷发生的相邻节点，分别将业务环回；
V.在环保护切换时，按业务流的不同服务等级的高低，依次向反向光纤倒换业务。这样即使在没有SDH层的保护下，也可以做到接近SDH层的环倒保护效果。
(2)源路由保护(steering)：
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LSP的信息通知其它节点；
III.相应的LSP的源节点接收到信息后，立即将此LSP改向环的另一个方向，从而实现源路由保护。
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 (14)

1、一种环网，包括多个节点，将数据发送到环网上或从环网上接收数据；物理链路，耦合到各节点，用来传输节点间数据；
其特征在于：
所述节点内设置有标签交换路径调度表；
所述节点通过所述交换路径调度表获取业务宿节点，并按照所述业务宿节点发送数据；通过所述交换路径调度表接收数据；所述数据的封装格式是多协议标签交换的标准帧格式；
所述物理链路以标签交换路径的方式承载不同节点的数据。
2、如权利要求1所述的环网，其特征在于，所述节点将发送的数据直接通过通用成帧规程或点对点协议或高速数字链路连接适配到所述物理链路中。
3、基于权利要求1所述环网的业务实现方法，其特征在于，包括：
A、在各节点建立标签交换路径调度表；
B、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；
C、根据预定的调度算法将所述业务调度上所述环网；
D、将不同节点的业务以标签交换路径的方式复用在同一个物理链路中进行传送；
E、在所述业务宿节点将所述业务调度下所述环网。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：静态配置并维护和/或动态配置并维护所述标签交换路径调度表。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述动态配置并维护所述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。
6、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B还包括：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。
7、如权利要求4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。
8、如权利要求6所述的方法，其特征在于，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。
9、如权利要求3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。
10、如权利要求3至9任意一项所述的方法，其特征在于，所述节点位于同一环或不同环；
所述方法还包括：对环内业务和跨环业务采用标签交换路径的1∶1和/或1+1保护。
11、如权利要求3至9任意一项所述的方法，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。
12、如权利要求3至9任意一项所述的方法，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；
b1、根据所述流分类等级填充多协议标签交换中的试验域；
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。
13、如权利要求12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。
14、如权利要求3至9任意一项所述的方法，其特征在于，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。
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