CN101005394A - 保护组播转发路径的方法和系统和业务路由器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种保护组播转发路径的方法和系统和业务路由器(SR),通过双向转发检测技术(BFD)检测虚拟专用局域网服务(VPLS)网络的状态,如果VPLS网络出现故障,则将备用状态SR设置为主用状态,主用状态的SR都发送业务数据;网络故障恢复后,将优先级低的SR设置为备用状态,停止业务数据的发送,以此极大程度地降低了网络故障导致组播业务中断的时间。更进一步地,对VPLS数据链路的2条单向标签交换路径(LSP)进行快速检测,当一个方向的LSP发生故障时,停止另一个方向的LSP传输业务数据,防止边缘路由器(UPE)业务不正常问题的发生。
Description
技术领域
本发明涉及组播技术领域,特别涉及虚拟专用局域网服务(VPLS,Virtual Private LAN Service)网络中保护组播转发路径的方法和系统和业务路由器。
背景技术
组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题,实现了网际协议(IP,Internet Protocol)网络中点到多点的高效数据传送,能够大量节约网络带宽、降低网络负载,可以利用网络的组播特性方便地提供一些增值服务,包括在线直播、IP电视、远程教育、远程医疗、实时视频会议等信息服务领域。
现在,随着城域网IP电视业务的快速发展,组播技术在城域网中的应用已经变得越来越重要。对组播技术的要求也越来越高,对网络发生故障时组播路径的保护变得非常重要。
多协议标签交换(MPLS,Multi Protocol Label Switch)是一种第三层路由结合二层属性的交换技术,引入了基于标签的机制,它把路由选择和数据转发分开,由标签来规定一个分组通过网络的路径。虚拟专用局域网业务(VPLS,Virtual Private LAN Services)是一种在MPLS网络上提供类似局域网(LAN)的一种业务,它可以使用户从多个地理位置分散的点同时接入网络,相互访问。VPLS使用户延伸他们的LAN到城域网,甚至广域网。
城域网主要包括骨干层和汇聚接入层,在开展组网业务时,城域汇聚接入网负责向上层骨干网络传递用户的组播请求信息。当用户需要接收组播报文时,用户终端发起因特网组管理协议(IGMP,Internet Group ManagementProtocol)加入报文,城域汇聚接入网将IGMP报文传递到城域网骨干边缘设备,骨干边缘设备将组播源下发的数据流通过IGMP的转发路径下发到用户端。
图1为汇聚接入网的结构示意图。如图1所示,在骨干层IP网络与汇聚接入层网络边缘部署业务路由器(SR,Service Router),完成城域网业务控制、用户控制、安全控制等功能。为了保护组播转发路径,SR可以设置为主用状态和备用状态两种工作状态。主用状态的SR负责向VPLS网络发送业务数据,备用状态的SR则不向VPLS网络发送业务数据。正常状态下,只有一个SR处于主用状态,而另外一个SR处于备用状态,例如图1中,SR1处于主用状态,SR2处于备用状态。针对城域网组播业务,在网络的汇聚接入层部署VPLS网络,两个SR之间通过汇聚接入层的VPLS网络建立协议无关组播(PIM,Protocol Independent Multicast)邻居关系。主用的SR1将业务数据通过VPLS网络发送到所有的边缘路由器(UPE,Userfacing Provider Edge Router),UPE再将接收到的业务数据转发给用户接口;备用的SR2不发送业务数据。
在VPLS网络上,SR之间定期发送邻居握手报文(PIM Hello),优先级高的SR工作在主用状态,优先级低的SR工作在备用状态。备用SR在定时时间内收不到与主用SR之间的握手报文时,也升为主用状态并发送业务数据。当汇聚接入网发生设备或链路故障时,组播流就处于不通的状态,直到两个SR都设置为主用状态,因为SR发送PIM Hello的间隔最少也是秒级,所以这就会导致组播业务长时间的中断。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供了一种保护组播转发路径的方法,以便于降低网络故障导致组播业务中断的时间。
本发明实施例还提供了一种保护组播转发路径的系统,以便于降低网络故障导致组播业务中断的时间。
本发明实施例还提供了一种SR,以便于降低网络故障导致组播业务中断的时间。
为了实现上述第一个目的,本发明实施例提供了一种保护组播转发路径的方法,通过双向转发检测技术BFD检测虚拟专用局域网服务VPLS网络的状态,并根据VPLS网络的状态设置SR的工作状态,然后主用状态的SR发送业务数据。
为了实现上述第二个目的,本发明实施例提供了一种保护组播转发路径的系统,该系统包括通过VPLS网络相连的SR,
每个SR包括:检测模块、BFD报文收发模块、状态设置模块和业务处理模块;
检测模块,检测在一定时限内BFD报文收发模块是否接收到其它SR发送的BFD查询报文,并将检测结果发送给状态设置模块;
BFD报文收发模块,周期性发送BFD查询报文,接收其它SR发送来的BFD查询报文;
状态设置模块,根据检测模块发送的检测结果设置自身工作状态;
业务处理模块,状态设置模块将工作状态设置为主用状态时,发送业务数据。
该系统进一步包括多个UPE;
每一个UPE包括控制模块和业务处理模块;
所述控制模块,周期性发送检测报文给其它UPE;在一定时限内接收不到检测报文,则向业务处理模块发送停止通知;接收到检测报文后,向业务处理模块发送执行通知;
所述业务处理模块,接收到检测模块发送的停止通知后,停止发送业务数据;接收到检测模块发送的执行通知后,发送业务数据。
为了实现上述第三个目的,本发明实施例提供了一种SR,该SR包括:检测模块、BFD报文收发模块、状态设置模块和业务处理模块;
检测模块,检测在一定时限内BFD报文收发模块是否接收到其它SR发送的BFD查询报文,并将检测结果发送给状态设置模块;
BFD报文收发模块,周期性发送BFD查询报文,接收其它SR发送来的BFD查询报文;
状态设置模块,根据检测模块发送的检测结果设置自身工作状态;
业务处理模块,状态设置模块将工作状态设置为主用状态时,发送业务数据。
在本发明的实施例中,通过BFD快速检测VPLS网络的状态,如果网络出现故障,则将SR设置为主用状态,主用状态的SR发送业务数据,保障VPLS网络中组播业务的正常进行,因为采用BFD检测VPLS网络状态,检测的时间间隔缩短为毫秒级,极大程度上地降低了因网络故障导致组播业务中断的时间。
附图说明
图1为汇聚接入网的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的故障发生时的网络状态示意图;
图3为本发明实施例提供的保护组播转发路径的方法流程图;
图4为UPE之间链路双向LSP示意图;
图5为本发明实施例提供的单向LSP发生故障时的网络状态示意图;
图6为本发明实施例提供的链路保护方法具体流程图;
图7为本发明实施例提供的SR结构图;
图8为本发明实施例提供的UPE结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案与优点更加清楚,下面将结合具体实施例对本发明做详细地描述。
双向转发检测(BFD)是一套用来实现快速检测的国际标准协议,能够在系统之间的任何类型通道上进行故障检测。其中所述系统之间的通道包括:直接的物理链路、虚电路、隧道、多协议标签交换路径(MPLS LSP)、以及非直接的通道。BDF通过在两个节点之间互相定期快速发送BFD查询报文,在接收端检测,超出三个约定周期没有收到BFD查询报文,则判定为断路。BFD能够专注于转发故障的快速检测,帮助网络实现良好的组播业务传输。本发明实施例基于BFD检测技术提供了一种保护组播转发路径的方法和系统。
首先对本发明实施例所提供的保护组播转发路径的方法进行详细地描述。该方法主要为:通过BFD检测VPLS网络的状态,并根据VPLS网络的状态设置SR的工作状态,主用状态的SR发送业务数据。
所述BFD检测VPLS是周期性的,该时间周期间隔可以设定,一般为毫秒级的,所以与现有技术中利用发送PIM Hello报文的方法中秒级的时间间隔相比,降低了网络故障导致组播业务中断的时间。
如图2所示,在链路故障发生之前,SR1为主用状态,SR2为备用状态,SR1负责向UPE发送业务数据。SR1与SR2每隔毫秒级周期检测VLPS网络的状态,故障发生后,将SR2设置为主用状态,如图2所示,主用状态的SR1和SR2同时负责业务数据的发送,保证VPLS网络环路上的每一个UPE都能收到业务数据。
当检测到VPLS网络出现故障,则将备用状态的SR设置为主用状态;如果检测到VPLS网络没有故障,此时有两种情况:如果SR中有一个为主用状态,其它SR为备用状态,说明VPLS网络没有发生故障,则不需要发生改变;如果主用状态的SR多于一个时,说明此时是VPLS网络故障恢复的情况,将主用状态中优先级低的SR设置为备用状态,然后主用状态的SR向UPE发送业务数据。
上述通过BFD检测VPLS网络的状态是SR向其它SR发送BFD查询报文,SR接收到发送的BFD查询报文时向其它SR发送BFD响应报文来完成的。
判别网络出现故障有几种情况:
如果SR在一定时限内没有接收到其它SR发送的BFD查询报文,则说明该SR接收方向的网络出现故障;
如果发送BFD查询报文的SR在一定时限内没有接收到其它SR发送的响应报文,则可能在该SR接收方向上出现网络故障,也可能在该SR发送方向上出现网络故障。
判别网络没有故障为:发送BFD查询报文的SR在一定时限内接收到其它SR发送的BFD响应报文。
其中发送BFD查询报文可以是其中一个SR发送,也可以是所有SR都发送。当其中一个SR发送BFD查询报文进行检测网络状态时,发送BFD查询报文的SR如果接收到其它SR发送的BFD响应报文,且此时只有一个SR处于主用状态,则说明网络没有出现故障,不用改变各SR的状态;如果发送BFD查询报文的SR如果接收到其它SR发送的BFD响应报文,且此时有多于一个SR处于主用状态,说明此时网络故障恢复,对处于主用状态的SR的优先级进行比较,将优先级低的SR设置为备用状态,然后主用状态的SR发送业务数据。如果发送BFD查询报文的SR在一定时限内没有接收到其它SR发送的查询报文、和/或其它SR在一定时限内没有接收到所述BFD查询报文,说明网络出现故障,将处于备用状态的SR设置为主用状态。
下面以另一种情况:所有SR都发送BFD查询报文为例对本发明实施例所提供的方法进行描述,如图3所示,图3是本发明实施例提供的保护组播转发路径的方法流程图,包括以下步骤:
步骤301:每一个SR通过VPLS网络向其它SR发送BFD查询报文。
本步骤中所述每一个SR周期性地向其它SR发送BFD查询报文。VPLS网络中的两个SR均相互通过VPLS发送BFD查询报文。
步骤302:每一个SR判断是否接收到BFD查询报文,如果否,执行步骤303;如果是,则执行步骤304。
在一定时限内,如果SR没有接收到BFD报文,则判断VPLS网络出现故障。
该时限通常设定为三个BFD报文发送的周期,超出三个周期的时间SR没有接收到BFD报文,则判定VPLS网络断路。
步骤303:将所有的SR设置为主用状态,然后执行步骤306。
此时的VPLS网络中,两个SR都处于主用状态。
步骤304:判断接收到BFD查询报文的SR是否接收到其它SR发送的BFD响应报文,如果是,执行步骤305;如果否,执行步骤303。
每一个SR在接收到其它SR发送的BFD查询报文后,向其它SR发送BFD响应报文。
因为一条VPLS数据链路由两个方向的LSP构成。在本步骤中,如果SR接收到其它SR发送的BFD查询报文,但是却没有收到其它SR发送的BFD响应报文时,说明该SR接收方向的LSP正常,而该SR发送方向的LSP中有故障发生的情况。
步骤305:将优先级低的SR设置为备用状态。
本步骤中,能接收到BFD查询报文且能接收到BFD响应报文的SR判断自身的优先级是否较低,如果较低,则设置为备用状态,即当VPLS网络没有故障或者故障恢复后,将两SR中优先级较低的设置为备用状态。其中,SR优先级可以根据配置命令进行设定。所述配置命令可以是通过BFD查询报文中携带的,用于设定SR优先级的消息。
步骤306:主用状态的SR向UPE发送业务数据,然后执行步骤301。
如图4所示,一条VPLS双向数据链路由两条LSP构成,图中实线表示的是两个UPE之间的VPLS数据链路,每条VLPS数据链路由两个方向的LSP构成,图中虚线箭头表示的就是两个方向的LSP。那么某些情况下就可能出现一个方向的LSP发生故障,而另一个方向的LSP正常而导致UPE接收到双份业务数据的问题发生。如图5所示,图5是本发明实施例提供的单向LSP发生故障时的网络状态示意图。其中,虚线箭头表示LSP方向,实线箭头表示业务数据发送方向。当VPLS网络发生故障后,会发生网络收敛过程,在网络最终收敛稳定之前VPLS网络发生的故障可能会出现如下情况:单向的LSP发生故障,而另外一个方向的LSP正常,如图中的UPE 1到UPE2的单向LSP故障,而UPE 2到UPE 1的单向LSP正常时,SR2收不到SR1发送的BFD报文,将会被设置为主用状态,并开始发送业务数据,此时,UPE 1就会收到2份业务数据。
为了解决该问题,在UPE之间快速检查LSP的工作状态,如果一个方向的LSP发生故障后,另外一个方向的LSP也停止收发数据;只有当2个方向的LSP都正常时,2个方向的LSP才正常收发数据。
上述LSP的检测过程可以通过在UPE之间发送检测报文,如果UPE接收不到检测报文,则确定LSP故障,收不到检测报文的UPE停止转发业务数据给其他UPE。
其中,上述LSP检测过程也是周期性进行的,且该LSP检测过程的时间间隔比BFD过程的时间间隔更小,所需的操作时间也更短。
上述LSP的检测过程可以在每条单向LSP上运行MPLS操作管理维护技术(OAM,Operation Administration Maintenance),通过发送MPLS OAM报文来完成,也可以在UPE设备之间通过发送BFD查询报文来完成,此时UPE之间发送的BFD查询报文所设定的时间周期需要比在SR之间发送的BFD报文所设定的时间周期要短。
更进一步地,检测到故障恢复后,重新恢复LSP中业务数据的传输。即:UPE接收到检测报文后,接收到检测报文的UPE继续转发业务数据给其它UPE。
如图5中结构所示,在UPE之间发送检测报文时,UPE 1向UPE 2方向的LSP发生故障,UPE 2接收不到检测报文,此时,UPE 2停止向UPE转发业务数据,保证UPE 1只接收SR 1发送来的业务数据,从而使得接收到的业务数据正常。
下面以在UPE设备之间相互发送MPLS OAM报文来检测LSP链路的状态为例,对LSP链路保护的过程进行详细说明,图6为本发明实施例所提供的链路保护方法的具体流程图。如图6所示,包括以下步骤:
步骤601:UPE之间互相发送MPLS OAM报文。
本步骤中,UPE之间周期性发送MPLS OAM报文,来检测LSP链路的状态。
步骤602:判断UPE是否接收到MPLS OAM报文,如果是,执行步骤603;如果否,则执行步骤604。
步骤603:UPE继续向其它UPE转发业务数据,然后执行步骤601。
本步骤分为两种情况:其一为UPE接收方向的LSP没有故障发生,则接收到MPLS OAM报文的UPE继续向其它UPE转发业务数据;其二为,UPE接收方向的LSP故障恢复,则接收到MPLS OAM报文的UPE继续向其它UPE转发业务数据。
步骤604:接收不到MPLS OAM报文的UPE停止向其它UPE转发业务数据,然后执行步骤601。
UPE接收不到MPLS OAM报文说明LSP发生故障,通过本步骤来停止另一方向的LSP传送业务数据,保证UPE收到的业务数据正常。
该发明实施例对应的软件可以存储在一个计算机可读存储区介质中。
下面对本发明实施例所提供的保护组播转发路径的系统进行详细地描述。该系统的结构如图5中所示,主要包括:多个SR,SR之间通过VPLS网络相连。
SR通过向其它SR发送BFD查询报文检测VPLS网络的状态,判断网络出现故障后,将自身状态设置为主用状态,然后发送业务数据。
SR通过向其它SR发送BFD查询报文检测VPLS是周期性的,该时间周期间隔可以设定,一般为毫秒级的,所以与现有技术中利用发送PIM Hello报文的方法相比,降低了网络故障导致组播业务中断的时间。
其中,SR的具体结构如图7所示,主要包括以下几部分:
检测模块701:检测到在一定时限内BFD报文收发模块704是否接收到BFD查询报文,并将检测结果发送给状态设置模块702。
所述检测模块701在一定时限内接收不到BFD查询报文,则证明VPLS网络出现故障,该时限通常状况下设定为三个发送BFD查询报文周期的时长。
状态设置模块702:根据检测模块701发送来的检测结果设置自身工作状态。
业务处理模块703:状态设置模块702将工作状态设置为主用状态时,发送业务数据。
BFD报文收发模块704,周期性发送BFD查询报文,接收其它SR发送来的BFD查询报文。
更进一步地,BFD报文收发模块704,还用于接收到BFD查询报文后,向其它SR发送BFD响应报文;
检测模块701,如果检测到BFD报文收发模块704在一定时限内接收到BFD查询报文和BFD响应报文后,比较两个SR的优先级,如果自身优先级较低,则向状态设置模块702发送备用状态通知;如果检测到BFD报文在一定时限内没有接收到BFD查询报文、和/或在一定时限内没有接收到BFD响应报文,则向状态设置模块发送主用状态通知。
其中,所述接收的BFD报文中可以包含用于设定SR优先级的配置命令,接收到BFD报文的SR可以根据该配置命令中的优先级信息,对两个SR的优先级进行比较。
状态设置模块702,在收到检测模块702发来的备用状态通知后,将工作状态设置为备用状态,收到检测模块702发送来的主用状态通知后,将工作状态设置为主用状态。
业务处理模块703,状态设置模块702将工作状态设置为备用状态时,停止发送业务数据。
该系统还可以进一步包括UPE,在VPLS网络上接收业务数据,并将业务数据通过VPLS网络转发出去。UPE可以为一个,也可以为一个以上。
UPE结构如图8所示,主要包括业务处理模块801,接收SR发送的业务数据,并转发给VPLS网络上下一个UPE;接收SR发送的BFD报文,并转发给下一个UPE或SR。
当UPE为一个以上时,可能出现图5中所示情况发生。UPE之间一个方向的LSP发送故障,而另外一个方向的LSP正常,将会出现UPE接收到2份业务数据导致业务不正常的状况发生。
为了解决上述问题,所述UPE包括:控制模块802,周期性发送检测报文给其它UPE;接收检测报文,如果在一定时限内接不到检测报文,则向业务处理模块801发送停止通知;接收到检测报文后,向业务处理模块801发送执行通知。
业务处理模块801,接收到控制模块802的停止通知后,停止发送业务数据;接收到控制模块802的执行通知后,发送业务数据。
其中,所述检测报文可以是MPLS OAM报文,或者是时间间隔比SR之间BFD过程的时间间隔更小,且所需的操作时间更短的其它检测报文。
由以上可以看出,本发明实施例所提供的方法和系统,通过BFD快速检测VPLS网络的状态,如果网络出现故障,则将备用状态的SR设置为主用状态,然后主用状态的SR发送业务数据,以此来保护组播转发路径,因为通过BFD检测网络状态的时间间隔缩短到了毫秒级,所以极大程度上地降低了网络故障导致组播业务中断的时间。
更进一步地,在单向的LSP发生故障时,可以联动另一个方向的LSP,使另一个方向的LSP也停止数据的传输,防止单向LSP发生故障时带来的UPE收到两份业务数据。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施例方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内,可以轻易想到的变化或替代,都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1、一种保护组播转发路径的方法,其特征在于,通过双向转发检测技术BFD检测虚拟专用局域网服务VPLS网络的状态,并根据VPLS网络的状态设置业务路由器SR的工作状态,主用状态的SR发送业务数据。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过BFD检测VPLS网络的状态是周期性地。
3、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据VPLS网络的状态设置SR的工作状态为:如果检测到VPLS网络出现故障,则将备用状态的SR设置为主用状态;如果检测到VPLS网络没有故障,当主用状态的SR多于一个时,则将所述主用状态的SR中优先级低的设置为备用状态。
4、根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述通过BFD检测VPLS的网络状态包括:
SR通过VPLS网络向其它SR发送BFD查询报文,所述其它SR接收到所述BFD查询报文时返回BFD响应报文;
5、根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述检测到VPLS网络出现故障为:所述发送BFD查询报文的SR在一定时限内没有接收到所述BFD响应报文,和/或所述其它SR在一定时限内没有接收到所述BFD查询报文;
所述检测到VPLS网络没有故障为:所述发送BFD查询报文的SR在一定时限内接收到BFD响应报文。
6、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法进一步包括:检测边缘路由器UPE之间两个方向的标签交换路径LSP的工作状态,如果一个方向的LSP发生故障,则另一个方向的LSP停止传送业务数据。
7、根据权利要求6所述的方法,其特征在于,该方法进一步包括:发生故障的LSP恢复正常后继续传送业务数据。
8、根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述检测UPE之间两个方向的LSP的工作状态为:所有UPE向与其相邻的UPE发送检测报文;
如果任意一个UPE接收不到其相邻的UPE发来的检测报文,则确定从其相邻的UPE到自身方向的LSP发生故障。
9、根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述检测报文为多协议标签交换操作管理维护MPLS OAM报文、或者BFD查询报文。
10、一种SR,其特征在于,该SR包括:检测模块、BFD报文收发模块、状态设置模块和业务处理模块;
检测模块,检测在一定时限内BFD报文收发模块是否接收到其它SR发送的BFD查询报文,并将检测结果发送给状态设置模块;
BFD报文收发模块,周期性发送BFD查询报文,接收其它SR发送来的BFD查询报文;
状态设置模块,根据检测模块发送的检测结果设置自身工作状态;
业务处理模块,状态设置模块将工作状态设置为主用状态时,发送业务数据。
11、根据权利要求10所述的SR,其特征在于,所述BFD报文收发模块接收到其它SR发送的BFD查询报文后,向所述其它SR发送BFD响应报文,并接收其它SR发来的BFD响应报文;
检测模块,如果检测到BFD报文收发模块在一定时限内接收到BFD响应报文后,比较其它SR的优先级和自身的优先级,如果自身优先级较低,则向状态设置模块发送备用状态通知;如果检测到BFD报文收发模块在一定时限内没有接收到所述其他SR发送的BFD查询报文、和/或在一定时限内没有接收到所述其他SR发来的BFD响应报文,则向状态设置模块发送主用状态通知;
所述状态设置模块,收到检测模块发来的备用状态通知后,将工作状态设置为备用状态,收到检测模块发来的主用状态通知后,将工作状态设置为主用状态;
所述业务处理模块,状态设置模块将工作状态设置为备用状态时,停止发送业务数据。
12、一种保护组播转发路径的系统,其特征在于,该系统包括通过VPLS网络相连的多个SR;
每个SR包括:检测模块、BFD报文收发模块、状态设置模块和业务处理模块;
检测模块,检测在一定时限内BFD报文收发模块是否接收到其它SR发送的BFD查询报文,并将检测结果发送给状态设置模块;
BFD报文收发模块,周期性发送BFD查询报文,接收其它SR发送来的BFD查询报文;
状态设置模块,根据检测模块发送的检测结果设置自身工作状态;
业务处理模块,状态设置模块将工作状态设置为主用状态时,发送业务数据。
13、根据权利要求11所述的系统,其特征在于,该系统进一步包括多个UPE;
每一个UPE包括控制模块和业务处理模块;
所述控制模块,周期性发送检测报文给其它UPE;如果在一定时限内接收不到检测报文,则向业务处理模块发送停止通知;如果接收到检测报文后,向业务处理模块发送执行通知;
所述业务处理模块,如果接收到检测模块发送的停止通知后,停止发送业务数据;如果接收到检测模块发送的执行通知后,发送业务数据。
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