CN101159653A - 弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种RPR网络节点进行工作模式切换的方法和系统。该方法主要包括：当RPR(弹性分组环)网络的节点或者链路故障得到恢复，受所述故障恢复影响的第一RPR节点将其工作模式切换为正常后，所述第一RPR节点进行临时选环处理，将其上环报文从非故障恢复环向发送出去；在所述第一RPR节点完成所述临时选环处理后，受所述故障恢复影响的与所述第一RPR节点相临的第二RPR节点将其工作模式切换为正常。利用本发明，实现了RPR环网在单点故障恢复后，节点在进行工作模式切换时，保证报文不在上环节点和两个环向的传输过程中丢包。

Description

弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法和系统

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种RPR(Resilient Packet Ring，弹性分组环)网络节点进行工作模式切换的方法和系统。

背景技术

RPR技术是一种二层环网技术，该技术为宽带IP城域网运营商提供了一个良好的组网方案，RPR和传统的以太网相比一个主要特点是：具有电信级的可靠性。该特点使RPR不仅仅可以处理面向数据的业务传送需求，同时还可以处理多业务的传送需求。

通过将SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列)的电信级特性与以太网的面向数据业务的高带宽分发、灵活性和可扩展能力有效地合并在一起，RPR基于环形拓扑提供了数据优化的带宽管理、高性价比多业务传输解决方案，可以用于组建以数据为中心的城域网络，可以为运营商提供弹性、快速保护恢复能力、性能监视能力。

RPR环网为如图1所示的互逆双环拓扑结构，RPR环网上的每个RPR接口形成双环，每个双环都能够传送数据，每个双环中的两个环被分别称为0环(Ringlet0)和1环(Ringlet1)。

一个RPR节点的结构如图2所示，一个RPR节点包括：西向(West)MAC(Media Access Control，介质访问控制)实体和东向(East)MAC实体，两个MAC实体之间通过MATE(配对)口相连。在实际应用中，西向MAC实体简称西向，东向MAC实体简称东向。

上述0环的数据传送方向为顺时针方向，1环的数据传送方向为逆时针方向。对于每个节点，在正常情况下，从0环的西向输入，0环的东向输出；从1环的东向输入，1环的西向输出。

RPR环网信息的维护通过拓扑发现协议来建立，拓扑协议可以收集环网节点的数目、每个节点的能力、节点之间的排列顺序，并生成拓扑数据库。每个节点中维护有一个拓扑数据库，该拓扑数据库中保存着整个RPR环网的拓扑信息，是节点生成选环表的主要依据。当RPR环网的拓扑稳定后，该RPR环网对应的上述拓扑数据库不再变化。

RPR环网的状态分两种：闭环与开环。如果RPR环网中的各个节点以及0环与1环中的任何链路都没有故障，或者没有手工的命令行倒换，则该RPR环网的状态为闭环；否则，该RPR环网的状态为开环。

现有技术中第一种RPR环网的故障恢复方法为：当RPR环网由于发生节点故障或链路故障等原因而处于开环状态下时，受上述节点故障或链路故障影响的节点的工作模式切换到wrap(环回)模式。当上述节点故障或链路故障恢复后，在上述RPR环网配置了回切模式情况下，受上述节点故障或链路故障影响的节点的工作模式将变化为normal(正常)模式。然后，处于normal模式的各个节点快速发送与处理拓扑协议报文，RPR环网中各个节点通过拓扑协议报文的交互，达到拓扑数据库的一致。为防止网络拓扑振荡，再等待一段时间(比如10ms到100ms)，等网络拓扑完全收敛后，再重新选环，整个RPR环网将回切到闭环状态。

在实现本发明的过程中，发明人发现上述RPR环网的故障恢复方法的缺点为：在网络故障恢复后，会出现报文在上环节点的MATE口丢失，以及报文无法下环的现象。

比如，下面以图3所示的故障恢复流量走向示意图来说明上述丢包的现象。

在图3中，节点B和C之间由于光纤断或者光模块故障，导致节点B和C之间的链路出现故障。从B到C的流量在节点B的0环的西向上环，由于节点B的0环的东向链路故障，所以节点B的工作模式为wrap。因此，上述流量在节点B被wrap到1环发送，经过A，F，E而达到节点D的1环的东向。

在上述节点B和C之间的链路故障修复后，节点B的工作模式会切换为Normal，在具体切换过程中，会按照一定的顺利分别切换两个方向的工作模式，比如先切换西向再切换东向，或者反之。比如，当节点B先切换0环的西向的工作模式为Normal，然后再切换0环的东向的工作模式为Normal后，在更新选环之前，流量从0环的西向上环，再从0环的东向发送出去。由于0环的西向与东向的工作模式切换存在时间差，并且西向比东向切换得早，即存在一个非常短的时间段，在该时间段内，西向的工作模式为Normal，而东向的工作模式仍然为wrap。此时，从0环的西向上环的报文会从0环向节点的MATE口发送，但由于节点B一边的工作模式为normal，另外一边为wrap，导致MATE口不是连通的。所以瞬间会丢失一部分报文，直到节点的东向工作模式也设置为normal。

在上述节点B的0环的西向和东向的工作模式都切换为Normal后，从0环的西向上环的报文将从节点B发送到节点C，该报文携带的环ID信息为0环。此时，节点C的工作模式可能为wrap，也可能为Normal，当节点C的工作模式为wrap时，目的地为节点D的报文将在节点C从0环wrap到1环，不改变该报文的环ID信息，然后经过A-＞F-＞E-＞D，到达节点D。由于该报文携带的环ID信息为0环，与该报文目前走的环向(即1环)的环ID信息不一致，因此，该报文虽然到达了目的节点D，但是仍然不会下环，继续向前走到节点C。如果这是节点C的工作模式已经切换为Normal了，则此时1环的转发路径已经处于闭环状态，由于该报文携带的环ID信息与报文走的环向的环ID信息不一致，将导致该报文永远无法从1环下环，也无法传输到0环，即导致该报文丢包。

现有技术中第二种RPR环网的故障恢复方法为：在网络故障恢复，节点的工作模式都设置为normal之后，需要等到拓扑收敛之后，才能重新选环。

比如，还是以图3所示的故障恢复流量走向示意图为例来说明，当节点B的东向的工作模式、西向的工作模式先后切换为normal后，到拓扑收敛之间，需要经过若干拓扑报文的交互。在这期间，仍然按照之前的选环方式上环。针对节点B，之前选择从西向上环，从0环发送出去。因此，在节点B的东向与西向都是normal后，从节点B西向上环的报文，会沿着0环的方向，发送到节点C。

在实现本发明的过程中，发明人发现上述第二种RPR环网的故障恢复方法的缺点为：在受故障恢复影响的两个相邻节点之间传递报文时，会出现报文丢失的现象。

比如，还是以上述图3所示的故障恢复流量走向示意图为例来说明，在节点B将报文发送到节点C后，此时节点C有几种情况：

情况1、西向与东向的工作模式都已经变化为normal，假如报文是发送到节点D的，则报文的转发路径为B-＞C-＞D，这种情况下，不会出现报文丢失的情况；

情况2、西向的工作模式为wrap，假如报文是发送到节点D的，报文在节点C会从0环环回到1环，则报文的转发路径为B-＞C-＞B-＞A-＞F-＞E-＞D，因为环ID不正确，报文不会下环，继续转发，转发到节点C，此时节点C的工作模式有如下几种情况：i、东向与西向都是normal，则报文会一直在错误的环向上打转，无法剥离，或者TTL(Time To Live，生存时间)超时剥离，但由于环向错误，节点D无法接收到该报文；ii、如果节点C的东向工作模式为wrap，则报文从1环环回到0环，然后转发给节点D，然后在D节点，报文从0环下环；iii、节点C东向工作模式为normal，西向为wrap，则该报文会在节点C的MATE口丢弃；

情况3、西向的工作模式为normal，东向为wrap，报文在节点C的MATE口处丢弃。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种RPR网络节点进行工作模式切换的方法和系统。从而可以在RPR网络在发生故障恢复，节点进行工作模式切换时，减少报文丢失的现象的发生。

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法，包括：

当弹性分组环RPR网络的节点或者链路故障得到恢复，受所述故障恢复影响的第一RPR节点将其工作模式切换为正常后，所述第一RPR节点进行临时选环处理，将其上环报文从非故障恢复环向介质访问控制MAC实体发送出去；

在所述第一RPR节点完成所述临时选环处理后，受所述故障恢复影响的与所述第一RPR节点相临的第二RPR节点将其工作模式切换为正常。

一种弹性分组环网络节点进行工作模式切换的系统，包括：

临时选环处理模块，用于当RPR网络发生故障恢复，受所述故障恢复影响的第一RPR节点将其工作模式切换为正常后，控制所述第一RPR节点进行临时选环处理，将其上环报文从非故障恢复环向MAC实体发送出去；

切换时间差控制模块，用于控制受所述故障恢复影响的与所述第一RPR节点相临的第二RPR节点在所述第一RPR节点完成所述临时选环处理后，将其工作模式切换为正常。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将两个相临的故障恢复节点的工作模式的切换时间错开一端预先设定的时间差，该时间差要保证在先进行工作模式切换的节点进行临时选环之后，后进行切换的节点才进行切换。从而可以在RPR环网发生单点故障恢复后，节点在进行工作模式切换时，减少报文在上环节点和两个环向的传输过程中丢包的现象的发生。

附图说明

图1为一种互逆双环拓扑结构的RPR环网示意图；

图2为一个RPR节点的结构示意图；

图3为图1所示的RPR环网中的一种故障恢复流量走向示意图；

图4为本发明实施例所述方法的处理流程图；

图5为本发明实施例所述弹性分组环网络节点进行工作模式切换的系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种RPR网络节点进行工作模式切换的方法和系统。

下面结合附图来详细描述本发明实施例，本发明实施例所述方法的处理流程如图4所示，包括如下步骤：

步骤4-1：当节点的工作模式从wrap切换为normal时，切换的顺序为先切换故障恢复环向MAC实体的工作模式，然后再切换另外一个环向MAC实体的工作模式。

当RPR环网由于节点故障、链路故障等而变成了开环状态时，受该节点故障、链路故障影响的RPR节点的两个环向MAC实体的工作模式都为wrap。当上述节点故障、链路故障恢复后，受该节点故障、链路故障影响的RPR节点的工作模式将切换为normal，并且该节点将按照一定的顺序将西向和东向两个方向的工作模式都切换为normal。

本发明实施例将上述一定的顺序设置为先切换故障恢复环向MAC实体的工作模式为normal，然后再切换另外一个环向(即非故障恢复环向)MAC实体的工作模式为normal。

比如，还是以图3所示的故障恢复流量走向示意图为例来说明，当节点B的东向链路发生故障恢复后，节点B的东向则为故障恢复环向。于是，节点B先切换其东向MAC实体的工作模式为normal，然后，再切换其西向MAC实体的工作模式为normal。

于是，在东向工作模式为normal，西向的工作模式仍然为wrap时，从0环西向上环的目的节点为节点D的报文直接从0环环回到1环，并且报文的环ID也修改为1，这样，报文转发的路径为B-＞A-＞F-＞E-＞D。

当节点的西向的工作模式也设置为normal之后，报文从西向上环，报文从0环发送，由于东向与西向的工作模式都是连通的，这时，报文可以通过MATE口从东向发送出去，并且在0环发送到节点C。

因此，经过上述处理后，就可以保证报文不在上环节点(即节点B)而丢包。

步骤4-2：当节点的工作模式切换为normal后，将该节点的所有上环流量从原来非故障恢复环向MAC实体发送出去。

当RPR节点的工作模式从wrap切换为normal时，临时修改该RPR节点的选环，确保该节点的所有上环流量都从该节点的非故障恢复环向MAC实体发送出去。待整个RPR环网的拓扑稳定和收敛，再根据最新的拓扑情况更新该RPR节点的选环。

比如，还是以图3所示的故障恢复流量走向示意图为例来说明，当节点B的东向的工作模式、西向的工作模式先后切换为normal后，需要对节点B进行临时选环，确保节点B的所有上环流量都从该节点的西向发送出去。

本发明实施例为解决报文丢失问题，在节点B的西向与东向工作模式都变化为normal后，在节点重新收敛之前，改变该节点B的选环：将节点B的所有上环流量从原来非故障恢复环向MAC实体发送出去。即将之前从西向上环，从0环发送出去，修改为从东向上环，从1环发送出去。

步骤4-3：将两个相临的故障恢复节点的工作模式的切换时间错开一段预先设定的时间差。

本发明实施例在故障恢复后，还需要将两个相临的故障恢复节点的工作模式的切换时间错开一段预先设定的时间差，该时间差要保证在先进行工作模式切换的节点进行临时选环之后，后进行切换的节点才进行切换。从而保证在先进行切换的节点临时选环之前，后进行切换的节点的东向与西向的工作模式都是wrap的。在先进行切换的节点临时选环之后，后进行切换的节点的东向与西向的工作模式再变化为normal。

该错开时间差功能的实现，可以显示的配置，也可以动态协商。

这里结合两个相临故障恢复节点B，C，并且报文从节点B到节点D为例进行说明。节点B，C的故障恢复后，节点的工作模式都会从wrap变化为normal的，由于节点B，C是两个独立的节点，谁先进行工作模式的改变是不确定的，为了达到不丢包的目的，就需要能够控制两个相临故障节点的工作模式切换的时间差，这里分别以节点C后切换工作模式和节点B后切换工作模式为例进行说明：

1、节点B先进行切换，节点C后进行切换。

节点B的西向和东向的工作模式都切换后，在节点B临时改变选环之前，会有部分报文从B-＞C，由于此时节点C的工作模式为wrap的，报文会在节点C从0环环回到1环，经过B-＞A-＞F-＞E-＞D，由于报文携带的环ID与环向ID不同，报文继续向前转发到C。由于通过上述时间差的控制，此时节点C的工作模式仍然为wrap，因此报文会从1环环回到0环，然后发送到D节点，由于报文携带的环ID与环向ID相同，报文会从节点D下环。

在节点B根据上述描述临时改变选环之后，原来从节点B西向上环的报文，现在修改为从东向上环，并且从1环发送出去，由于报文携带的环ID与环向ID相同，报文会从节点D下环，而不会跨越故障恢复区域。

之后，节点C的工作模式进行切换，西向与东向的工作模式变化为normal。由于此时从节点B到节点D的流量没有跨越故障恢复区域，因此节点C的工作模式切换对从节点B到节点D的流量没有任何影响。

2、节点C先进行切换，节点B后进行切换。

在节点B工作模式切换之前，节点C的工作模式已经切换为normal。此时，在节点B工作模式切换之前，从节点B上环的流量，会从0环环回到1环，并且直接修改报文的环向ID为1环，报文经过B-＞A-＞F-＞E-＞D，由于报文携带的环ID与环向ID相同，报文会从节点D下环，而不会跨越故障恢复区域。

之后，节点B先切换东向(故障恢复边)的工作模式为normal，在西向工作模式为wrap的情况下，报文从节点B上环的流量，会从0环环回到1环，并且直接修改报文的环向ID为1环，报文经过B-＞A-＞F-＞E-＞D，由于报文携带的环ID与环向ID相同，报文会从节点D下环，而不会跨越故障恢复区域。

在节点B的西向也切换为normal后，在节点B临时选环之前，报文从节点B西向上环，然后从0环发送出去。此时，报文会发送到节点C，由于节点C的工作模式为normal，报文的发送路径为B-＞C-＞D，由于报文携带的环ID与环向ID相同，报文会从节点D下环。

节点B工作模式都变化为normal后，会临时更新选环，报文从节点B东向上环，然后从1环发送出去，报文经过B-＞A-＞F-＞E-＞D，由于报文携带的环ID与环向ID相同，报文会从节点D下环，而不会跨越故障恢复区域。

在节点B拓扑收敛之后，会重新选环，如果选择0环，则报文流向为B-＞C-＞D，如果选择1环，则报文流向为B-＞A-＞F-＞E-＞D，无论选择哪个环向，都能直接达到节点D，由于报文携带的环ID与环向ID相同，报文会从节点D下环。

上述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差可以通过命令行输入、网管配置和第一RPR节点和所述第二RPR节点通过协议交互来控制。

本发明提供一种弹性分组环网络节点进行工作模式切换的系统的实施例的结构示意图如图5所示，包括如下模块：

临时选环处理模块，用于当RPR网络发生故障恢复，受所述故障恢复影响的第一RPR节点将其工作模式切换为正常后，控制所述第一RPR节点进行临时选环处理，将其上环报文从非故障恢复环向MAC实体发送出去；

切换时间差控制模块，用于控制受所述故障恢复影响的与所述第一RPR节点相临的第二RPR节点在所述第一RPR节点完成所述临时选环处理后，将其工作模式切换为正常。包括：命令行输入控制、网管配置控制和协议交互确定模块中的至少一项。

切换环向控制模块，用于当RPR网络发生故障恢复后，控制受所述故障恢复影响的RPR节点先将故障恢复环向MAC实体的工作模式切换为正常，然后再将非故障恢复环向MAC实体的工作模式切换为正常。

其中，上述切换时间差控制模块中的命令行输入控制，用于通过命令行输入控制所述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差；

其中，上述切换时间差控制模块中的网管配置控制模块，用于通过网管配置控制所述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差；

其中，上述切换时间差控制模块中的协议交互确定模块，用于控制所述第一RPR节点和所述第二RPR节点进行协议交互，确定所述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差。

综上所述，本发明实现了支持wrap保护模式的RPR环网在发生单点故障恢复后，RPR环网从开环变化为闭环的情况下，节点在进行工作模式切换时，保证报文不在上环节点和两个环向的传输过程中丢包。从而满足了运营商对网络的高要求。

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)

1.一种弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法，其特征在于，包括：

当弹性分组环RPR网络的节点或者链路故障得到恢复，受所述故障恢复影响的第一RPR节点将其工作模式切换为正常后，所述第一RPR节点进行临时选环处理，将其上环报文从非故障恢复环向介质访问控制MAC实体发送出去；

在所述第一RPR节点完成所述临时选环处理后，受所述故障恢复影响的与所述第一RPR节点相临的第二RPR节点将其工作模式切换为正常。

2.根据权利要求1所述的弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法，其特征在于，所述第一RPR节点和所述第二RPR节点在进行工作模式切换时，先将故障恢复环向MAC实体的工作模式切换为正常，然后再将非故障恢复环向MAC实体的工作模式切换为正常。

3.根据权利要求1或2所述的弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法，其特征在于，通过命令行输入控制所述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差，确定当所述第一RPR节点将其上环流量从非故障恢复环向MAC实体发送出去后，第二RPR节点才将其工作模式切换为正常。

4.根据权利要求1或2所述的弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法，其特征在于，通过网管配置控制所述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差，确定当所述第一RPR节点将其上环流量从非故障恢复环向MAC实体发送出去后，第二RPR节点才将其工作模式切换为正常。

5.根据权利要求1或2所述的弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法，其特征在于，所述第一RPR节点和所述第二RPR节点通过协议交互确定所述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差，确定当所述第一RPR节点将其上环流量从非故障恢复环向MAC实体发送出去后，第二RPR节点才将其工作模式切换为正常。

6.根据权利要求2所述的弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法，其特征在于：

当所述第一RPR节点或所述第二RPR节点的故障恢复环向MAC实体的工作模式为正常，非故障恢复环向MAC实体的工作模式为环回时，所述第一RPR节点或所述第二RPR节点将其从故障恢复环向MAC实体上环的报文进行环回处理，从故障恢复环向MAC实体将所述报文发送出去，并且将报文的环ID进行相应的修改。

7.根据权利要求2所述的弹性分组环网络节点进行工作模式切换的方法，其特征在于：

当所述第一RPR节点的故障恢复环向MAC实体和非故障恢复环向MAC实体的工作模式都为正常，所述第一RPR节点进行所述临时选环处理之前，所述第一RPR节点将其上环报文从故障恢复环向MAC实体发送给所述第二RPR节点，所述第二RPR节点对所述报文进行环回处理。

8.一种弹性分组环网络节点进行工作模式切换的系统，其特征在于，包括：

临时选环处理模块，用于当RPR网络发生故障恢复，受所述故障恢复影响的第一RPR节点将其工作模式切换为正常后，控制所述第一RPR节点进行临时选环处理，将其上环报文从非故障恢复环向MAC实体发送出去；

切换时间差控制模块，用于控制受所述故障恢复影响的与所述第一RPR节点相临的第二RPR节点在所述第一RPR节点完成所述临时选环处理后，将其工作模式切换为正常。

9.根据权利要求8所述的弹性分组环网络节点进行工作模式切换的系统，其特征在于，还包括：

切换环向控制模块，用于当RPR网络发生故障恢复后，控制受所述故障恢复影响的RPR节点先将故障恢复环向MAC实体的工作模式切换为正常，然后再将非故障恢复环向MAC实体的工作模式切换为正常。

10.根据权利要求8或9所述的弹性分组环网络节点进行工作模式切换的系统，其特征在于，所述切换时间差控制模块包括：命令行输入控制、网管配置控制和协议交互确定模块中的至少一项，其中，

命令行输入控制模块，用于通过命令行输入控制所述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差；

网管配置控制模块，用于通过网管配置控制所述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差；

协议交互确定模块，用于控制所述第一RPR节点和所述第二RPR节点进行协议交互，确定所述第一RPR节点和所述第二RPR节点的工作模式的切换时间差。

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