CN101160836B

CN101160836B - 一种桥模式弹性分组环冗余保护的方法

Info

Publication number: CN101160836B
Application number: CN2006800122873A
Authority: CN
Inventors: 李鉴; 张义龙; 何智峰
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: EP1768319B1; US20070104093A1; CN1941730A; DE602006001282D1; WO2007033563A1; CN101160836A; EP1768319A1; ATE396565T1; CA2622131A1

Abstract

本发明公开了一种桥模式弹性分组环冗余保护的方法，设置各跨环桥设备的优先级；由同时位于两个RPR桥环的跨环桥设备组成保护组，设置保护组内一跨环桥设备为主用跨环桥设备，负责转发报文，其他为备用跨环桥设备；当保护组发生变化时，执行以下步骤：A、确定具有跨环转发能力的优先级最高的跨环桥设备为主用跨环桥设备。通过利用本发明所提供的方法，能使RPR桥环发生变化后，实现了RPR桥环的快速恢复，保证RPR桥环上的业务正常使用，同时也减少了网络通信时延，减轻了网络通信的负荷。

Description

一种桥模式弹性分组环冗余保护的方法

技术领域

本发明涉及弹性分组数据环技术，尤指一种桥模式弹性分组环冗余保护的方法。

发明背景

在各种城域网技术不断快速发展的今天，弹性分组数据环(RPR)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越来越多的城域网所使用。RPR是为了满足基于分组城域网的需求而设计的新型网络体系结构和技术，是一种由分组交换设备组成的环形网络。

应用RPR技术组成的环形网络称为RPR环网络，可以简称为RPR环；环形网络上的分组交换设备称为RPR设备。当RPR设备采用以太网中用到的48位MAC地址作为地址标识用于唯一标识RPR设备，并通过Ethernet Over RPR的方式承载二层以太网报文时，则RPR环还可称为RPR桥环或桥模式RPR环。RPR桥环上的设备还可以称为RPR桥设备，RPR桥设备上的MAC地址又可称为RPR MAC地址。如图1所示，描述了两个RPR桥环相交于两个RPR桥设备的结构示意图。

在图1中存在两个RPR桥环，分别为RPR桥环1和RPR桥环2。在每个RPR桥环上都存在四个RPR桥设备，同时RPR桥环1和RPR桥环2相交于RPR跨环桥设备1和RPR跨环桥设备2。其中，所述RPR跨环桥设备为同时位于两个RPR桥环上的RPR桥设备，RPR跨环桥设备负责转发两个RPR桥环之间的数据报文。为了简化描述，在下面的描述中将RPR跨环桥设备简称为跨环桥设备，将RPR桥设备简称为桥设备。

在RPR桥环上，由于RPR桥环上承载的是二层以太网报文，并且RPR桥环之间的报文是通过地址解析协议(MAC)进行转发，因此在两个RPR桥环相交的RPR跨环桥设备就会产生回路，即在如图1所示的RPR跨环桥设备1和RPR跨环桥设备2之间产生回路，出现广播风暴现象。

为了避免回路的产生以及广播风暴的问题，现有技术中的方法是通过生成树协议(STP)、或者快速生成树协议(RSTP)进行链路裁减，生成无环路的最小生成树，然后依据最小生成树来转发在二层以太网上的报文，以防止二层网络通信形成环路。并且，在当二层网络上出现设备或者链路故障的时候，STP或者RSTP就会重新进行最小生成树的计算，获得一个新的转发树，从而确保故障发生后业务的正常工作。

采用STP、RSTP的方法虽然可以解决跨环节点之间出现环路的问题，但却因为STP、RSTP的收敛速度较慢，即使是RSTP也只能达到秒级的水平，因此造成了RPR桥环故障发生后业务的恢复时间增长，网络通信时间也随之延长，加重了网络通信的负荷。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种桥模式弹性分组环冗余保护的方法，应用该方法能够使RPR桥环发生故障后，RPR桥环能够快速恢复，从而保证RPR桥环上的业务正常使用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种桥模式弹性分组环冗余保护的方法，设置各跨环桥设备的优先级；由同时位于两个弹性分组数据环RPR桥环的两个以上跨环桥设备组成保护组，设置保护组内一跨环桥设备为主用跨环桥设备，负责转发报文，其他为备用跨环桥设备；设置控制报文，当保护组内跨环桥设备的保护组信息发生变化时，保护组信息发生变化的跨环桥设备向保护组内广播发送控制报文，其中携带自身的保护组信息；其他各跨环桥设备收到控制报文时，执行以下步骤：

A、确定具有跨环转发能力的优先级最高的跨环桥设备为主用跨环桥设备。

其中，各跨环桥设备分别设置，用于保存保护组内各跨环桥设备保护组信息的节点信息表。

其中，所述步骤A为：

当主用跨环桥设备不具备跨环转发能力、或保护组内存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备时，所述主用跨环桥设备退出主用状态；

同时，当备用跨环桥设备具备跨环转发能力、并且保护组内不存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备时，所述备用跨环桥设备升级为主用跨环桥设备。

其中，所述主用跨环桥设备退出主用状态，包括以下步骤：

A11、主用跨环桥设备判断自身是否具备跨环转发能力，如果是，则执行步骤A12；否则，退出主用状态；

A12、主用跨环桥设备判断保护组内是否存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备，当保护组内存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备，所述主用跨环桥设备退出主用状态。

其中，所述备用跨环桥设备升级为主用跨环桥设备，包括以下步骤：

A21、备用跨环桥设备判断自身是否具备跨环转发能力，当自身具备跨环转发能力时，则执行步骤A22；

A22、判断保护组内是否存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备，当保护组内不存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备时，所述备用跨环桥设备升级为主用跨环桥设备。

其中，所述判断自身的是否具备跨环转发能力为：

判断自身的两个RPR桥接口是否均正常工作，如果是，则自身具备跨环转发能力；否则，不具备跨环转发能力。

其中，步骤A12中，所述主用跨环桥设备判断保护组内是否存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备为：

A121、判断保护组内是否存在比自身优先级高的跨环桥设备，当保护组内存在比自身优先级高的跨环桥设备，执行步骤A122；

A122、判断比自身优先级高的跨环桥设备是否具备跨环转发能力，当比自身优先级高的跨环桥设备具备跨环转发能力，所述主用跨环桥设备退出主用状态。

其中，步骤A22中，所述备用跨环桥设备判断保护组内是否存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备为：

A221、判断保护组内是否存在比自身优先级高的跨环桥设备，如果存在，则执行步骤A222；否则，升级为主用跨环桥设备；

A222、判断比自身优先级高的跨环桥设备是否具备跨环转发能力，当比自身优先级高的跨环桥设备不具备跨环转发能力时，所述备用跨环转发设备升级为主用跨环桥设备。

其中，各跨环桥设备分别设置，用于至少保存保护组内各跨环桥设备优先级信息的节点信息表；

所述判断保护组内是否存在比自身优先级高的跨环桥设备为：查找自身设置的节点信息表，根据节点信息表的记录，执行所述判断保护组内是否存在比自身优先级高的跨环桥设备。

其中，判断比自身优先级高的跨环桥设备是否具备跨环转发能力为：判断比自身优先级高的跨环桥设备的两个RPR桥接口是否与自身的两个RPR桥接口分别在两个RPR桥环上连通，

如果是，则所述跨环桥设备具备跨环转发能力；否则，则所述跨环桥设备不具备跨环转发能力。

另外，该方法进一步包括，各跨环桥设备刷新自身的拓扑结构表；

所述判断比自身优先级高的跨环桥设备的两个RPR桥接口是否与自身的两个RPR桥接口分别在两个RPR桥环上连通为：判断比自身优先级高的跨环桥设备的两个RPR桥接口是否分别存在于对应的自身所属的两个RPR环的拓扑结构表中，

如果是，则所述比自身优先级高的跨环桥设备的两个RPR桥接口与自身的两个RPR桥接口分别在两个RPR桥环上连通；否则，所述比自身优先级高的跨环桥设备的两个RPR桥接口不与自身的两个RPR桥接口分别在两个RPR桥环上连通。

其中，所述保护组信息包括：跨环桥设备优先级信息和主备用状态。

其中，所述主用跨环桥设备负责转发报文为：负责转发全部报文、或转发具有共同特征的部分报文。

本发明所提供的一种桥模式弹性分组环冗余保护的方法，通过由跨环桥设备组成保护组，设置保护组内一跨环桥设备为主用跨环桥设备，负责转发报文；并同时设置各跨环桥设备的优先级；当保护组发生变化时，确定具有跨环转发能力的优先级最高的跨环桥设备为主用跨环桥设备。通过利用本发明所提供的方法，能使RPR桥环发生变化后，实现了RPR桥环的快速恢复，保证RPR桥环上的业务正常使用，同时也减少了网络通信时延，减轻了网络通信的负荷。

附图简要说明

图1为现有技术中两个RPR桥环相交的结构示意图；

图2为本发明中主用跨环桥设备冗余保护的流程图；

图3为本发明中备用跨环桥设备冗余保护的流程图。

实施本发明的方式

本发明的核心思想是：将两个RPR桥环相交的一个以上的跨环桥设备组成保护组，在保护组内确定一跨环桥设备为主用跨环桥设备，其余为备用跨环桥设备。主用跨环桥设备负责两个RPR桥环之间数据报文的转发；而备用跨环桥设备只是在主用跨环桥设备失效时，升级为主用跨环桥设备继续负责两个RPR桥环之间数据报文的转发。

这里，所述主用跨环桥设备负责两个RPR桥环之间数据报文的转发为：主用跨环桥设备根据具体的设置，负责全部报文的转发、或具有共同特征的部分数据报文的转发，备用跨环桥设备不负责这部分数据报文的转发。

由于主用跨环桥设备是否失效、是否需要重新选择确定，均可以通过RPR桥环的拓扑变化来反映。由于RPR桥环的拓扑发现以及拓扑收敛仅需50毫秒，因此在RPR桥环发生拓扑变化后，利用RPR桥环特有的拓扑发现重新确定新的主用跨环桥设备的时间将小于100毫秒。

因此，在本发明中主用跨环桥设备和备用跨环桥设备均可以利用RPR桥环特有的拓扑发现功能获知保护组内其他跨环桥设备的拓扑信息，使得在保护组发生拓扑变化时，能够及时重新确定保护组内的主用跨环桥设备。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步的详细说明。

在保护组的每个跨环桥设备中新设置节点信息表，节点信息表中至少包括：设备ID、设备优先级、设备当前状态、设备当前两个接口的RPR MAC信息。这里，跨环桥设备之所以存在两个接口是由于跨环桥设备连接了两个RPR桥环，因此跨环桥设备具有两个接口用于分别连接两个RPR桥环。

这里，设备优先级的设置可以根据需要自行配置，可以设置数值小的设备优先级高，当然也可以设置数值大的设备优先级高。另外，当设备优先级一致时，则可以设备ID的大小来确定设备优先级的高低。

如图2所示，当RPR桥环发生拓扑变化，保护组中的主用跨环桥设备收到拓扑报文时，执行以下步骤：

步骤201：主用跨环桥设备在收到拓扑报文之后，重新计算当前的拓扑结构，并在拓扑收敛之后，刷新自身存储的拓扑结构表。

具体来说，由于主用跨环桥设备是同时位于两个RPR桥环上，因此在主用跨环桥设备内同时存储了两个RPR桥环的拓扑结构表。如图1所示的网络拓扑结构中，如果主用跨环桥设备收到了来自于RPR桥环1的拓扑报文，则主用跨环桥设备则刷新自身存储的RPR桥环1的拓扑结构表；如果主用跨环桥设备收到了来自于RPR桥环2的拓扑报文，则主用跨环桥设备则刷新自身存储的RPR桥环2的拓扑结构表。

步骤202：主用跨环桥设备判断自身的两个RPR桥接口是否都具备跨环转发能力，如果是，则执行步骤203；否则，执行步骤206。

这里，判断自身的两个RPR桥接口是否都具备跨环转发能力，可以是如下的方法，判断两个RPR桥接口是否都可以正常转发报文，如果均可以正常转发报文，则自身具备跨环转发能力；否则，不具备跨环转发能力。

步骤203：查找自身存储的节点信息表，判断在保护组内是否存在优先级比自身高的跨环桥设备，如果存在，则执行步骤204；否则，执行步骤205。

本步骤的判断需要在保护组内的所有节点进行，不论该跨环桥设备在此之前的状态是否为失效。这样就可以保证不漏掉任何一个优先级高的跨环桥设备。某些跨环桥设备由于链路故障或其他原因在RPR桥环上失效，但由于链路恢复，优先级高的跨环桥设备会重现出现在RPR桥环上，具备充当主用跨环桥设备。

步骤204：判断比自身优先级高的跨环桥设备是否具备跨环转发的能力，如果具备，则执行步骤206；否则，执行步骤205。

这里，在保护组内比自身优先级高的跨环桥设备由于网络拓扑变化的原因，可能会存在一个以上比自身优先级高的跨环桥设备，但只要存在一个比自身优先级高的跨环桥设备具备跨环转发的能力，则执行步骤206。

其中，判断比自身优先级高的跨环桥设备是否具备跨环转发能力的方法可以采用如下方式。首先假设比自身优先级高的跨环桥设备为设备A，分别在两个RPR桥环上的RPR桥接口为RPR桥接口A1和RPR桥接口A2；当前主用跨环桥设备为设备B，设备B分别在两个RPR桥环上的接口分别为RPR桥接口B1和RPR桥接口B2。所述判断比自身优先级高的跨环桥设备是否具备跨环转发能力为：判断设备A的RPR桥接口A1是否在RPR桥环1上与设备B的RPR桥接口B1连通、同时设备A的RPR桥接口A2是否在RPR桥环2上与设备B的RPR桥接口B2连通，如果设备A的RPR桥接口A1与设备B的RPR桥接口B1连通，并且设备A的RPR桥接口A2与设备B的RPR桥接口B2连通，则设备A具有跨环转发能力。

这里，判断设备A的RPR桥接口A1是否在RPR桥环1上与设备B的RPR桥接口B1连通为：设备B在自身RPR桥环1的拓扑信息表中查找，判断是否存在设备A的RPR桥接口A1，如果存在，则设备A的RPR桥接口A1在RPR桥环1上与设备B的RPR桥接口B1连通；否则，设备A的RPR桥接口A1在RPR桥环1上与设备B的RPR桥接口B1不连通。判断设备A的RPR桥接口A2是否在RPR桥环2上与设备B的RPR桥接口B2连通，也可以与RPR桥接口A1采用相同的方法，在此不再详述。

步骤205：主用跨环桥设备结束当前处理。

本步骤表明，在当前保护组内，当前主用跨环桥设备仍处于良好的工作状态，并且也不存在优先级比当前主用跨环桥设备高的跨环桥设备具备跨环转发能力。

步骤206：主用跨环桥设备退出主用状态。

当主用跨环桥收到并处理拓扑报文的同时，保护组内的各备用跨环桥设备也会收到并处理拓扑报文，具体处理的流程如图3所示：

步骤301：备用跨环桥设备在收到拓扑报文之后，重新计算当前的拓扑结构，并在拓扑收敛之后，刷新自身存储的拓扑结构表。

具体刷新的方法，与步骤201中主用跨环桥设备刷新的方法相同，在此不再详述。

步骤302：备用跨环桥设备判断自身的两个RPR桥接口是否都具备跨环转发能力，如果是，则执行步骤303；否则，执行步骤306。

这里，具体判断的方法与步骤202中的相同，在此不再详述。

步骤303：查找自身存储的节点信息表，判断在保护组内是否存在优先级比自身高的跨环桥设备，如果存在，则执行步骤304；否则，执行步骤305。

本步骤的判断需要在保护组的所有节点内进行，不论跨环桥设备当前状态是否为失效。

步骤304：判断比自身优先级高的跨环桥设备是否具备跨环转发的能力，如果具备，则执行步骤306；否则，执行步骤305。

这里，在保护组内比自身优先级高的跨环桥设备由于网络拓扑变化的原因，可能存在一个以上，但只要存在一个比自身优先级高的跨环桥设备具备跨环转发的能力，则执行步骤306。

其中，所述判断比自身优先级高的跨环桥设备是否具备跨环转发能力的方法可以采用与步骤204中相同的方法。

步骤305：备用跨环桥设备升级为主用状态。

步骤306：备用跨环桥设备结束当前处理。

步骤306表明，在当前保护组内，由于已经存在了优先级比自身高的跨环桥设备具备跨环跨环转发能力，因此自身不具备成为主用跨环桥设备的条件。

总的来说，图2和图3所示的流程都是为了在当前保护组所属的两个RPR环在发生拓扑变化时，保证保护组内当前的主用跨环桥设备是保护组内优先级最高的跨环桥设备并且同时具备跨环转发能力。

在本发明所述的方法中还可以进一步设置等待时间，在主用跨环桥设备准备退出主用状态，即执行到步骤204和206之间，以及备用跨环桥设备准备升级为主用跨环桥设备，即执行到步骤304和305之间，主用跨环桥设备和备用跨环桥设备等待设置的等待时间，确定当前保护组内具备跨环转发能力、并且优先级最高的跨环桥设备状态稳定时，再执行对应的步骤206，步骤305；否则，执行对应的步骤205，步骤306。

主用跨环桥设备和备用跨环桥设备还可以设置等待拓扑报文数，即即将退出主用状态的主用跨环桥设备以及即将升级为主用状态的备用跨环桥设备在各自等待了设置的等待拓扑报文数后，当前保护组内具备跨环转发能力、并且优先级最高的跨环桥设备状态仍然稳定后，再执行相应的操作。

保护组中的各跨环桥设备通过接收拓扑报文，可以感知是否在保护组内增加了新的跨环桥设备、或者删除了跨环桥设备。但是，保护组中的跨环桥设备无法感知保护组内其他跨环桥设备优先级的变化。因此，可以通过在保护组内增加一种新的控制报文，用于在保护组内传递各跨环桥设备的状态。该控制报文中至少携带本跨环桥设备的设备ID、设备优先级、设备当前状态、设备当前两个接口的RPR MAC信息，这里，也将控制报文中携带的信息称为设备的保护组信息。当跨环桥设备保护组信息发生变化时，就通过在保护组内广播发送控制报文向保护组内的其他设备通知自身状态的改变。保护组内各跨环桥设备的节点信息表则可以根据接收到的其他跨环桥设备发送的控制报文、以及自身当前的状态进行更新，具体为：节点信息表非本节点的保护组信息根据收到的控制报文进行更新，而本节点自身的保护组信息则根据自身的配置，以及根据当前RPR桥环拓扑计算得到的当前自身的主备用状态进行更新。

例如，保护组内的一台跨环桥设备由于某些原因自身的优先级降低，如人为设置。则当该跨环桥设备优先级降低之后，立即向保护组内的其他跨环桥设备广播发送控制报文，其中携带变化后的保护组信息。保护组内的其他设备则会根据接收到的保护组信息更新自身的节点状态信息表，并进行相应处理。主用跨环桥设备具体处理过程与图2相同，备用跨环桥设备的处理过程与图3相同，在此不在详述。

控制报文不仅可以在跨环桥设备的优先级发生变化时，广播发送保护组内其他跨环桥设备；还可以在自身主备用状态发生广播发送至其他跨环桥设备。这里，主备用状态发生可以是由于拓扑变换而导致的主备用状态变化，也可以是由人为配置等其他因素而发生的变化。

另外，控制报文不仅可以在跨环桥设备的保护组信息发生变化时广播发送保护组内其他设备，还可以周期性的发送。在周期性发送的情况下，每当收到控制报文时，主用跨环桥设备均执行图2所示的流程；备用跨环桥设备均执行图3所示的流程。

在保护组内跨环桥设备周期性发送控制报文的情况下，还可以设置等待控制报文数，当即将退出主用状态的主用跨环桥设备以及即将升级为主用状态的备用跨环桥设备在各自等待了设置的等待控制报文数后，当前保护组内具备跨环转发能力、并且优先级最高的跨环桥设备状态仍然稳定时，在执行相应的操作。

在上面的介绍中，均是介绍由两个RPR桥环组成一个保护组的情况。在实际的组网中，通常的情况是一个跨环桥设备属于多个保护组。此时，则需要在各跨环桥设备的节点状态信息表中增加一项内容，即组ID，用于标示跨环桥设备属于哪两个RPR桥环组成的保护组；相应，在控制报文中也需增加相应的组ID内容。

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

1.一种桥模式弹性分组环冗余保护的方法，其特征在于，设置各跨环桥设备的优先级；由同时位于两个弹性分组数据环RPR桥环的两个以上跨环桥设备组成保护组，设置保护组内一跨环桥设备为主用跨环桥设备，负责转发报文，其他为备用跨环桥设备；设置控制报文，当保护组内跨环桥设备的保护组信息发生变化时，保护组信息发生变化的跨环桥设备向保护组内广播发送控制报文，其中携带自身的保护组信息；其他各跨环桥设备收到控制报文时，执行以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各跨环桥设备分别设置用于保存保护组内各跨环桥设备保护组信息的节点信息表。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主用跨环桥设备退出主用状态，包括以下步骤：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述备用跨环桥设备升级为主用跨环桥设备，包括以下步骤：

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述判断自身的是否具备跨环转发能力为：

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤A12中，所述主用跨环桥设备判断保护组内是否存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备为：

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A22中，所述备用跨环桥设备判断保护组内是否存在优先级比自身高的具备跨环转发能力的跨环桥设备为：

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，各跨环桥设备分别设置，用于至少保存保护组内各跨环桥设备优先级信息的节点信息表；

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，判断比自身优先级高的跨环桥设备是否具备跨环转发能力为：判断比自身优先级高的跨环桥设备的两个RPR桥接口是否与自身的两个RPR桥接口分别在两个RPR桥环上连通，

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括，各跨环桥设备刷新自身的拓扑结构表；

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述保护组信息包括：跨环桥设备优先级信息和主备用状态。

13.根据权利要求1、2、3、4、5、7或8所述的方法，其特征在于，所述主用跨环桥设备负责转发报文为：负责转发全部报文、或转发具有共同特征的部分报文。