CN101179451A - 传输路径连通性检测方法、系统、头端设备及尾端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输路径连通性检测方法，在该方法中，头端设备通过被检测传输路径向尾端设备发送检测报文；尾端设备将接收到的检测报文中的源地址与目的地址互换，并将地址互换后的检测报文反射给头端设备；头端设备在确定丢失尾端设备反射的报文时，判定该被检测传输路径上出现故障。本发明还公开了一种传输路径连通性检测系统、头端设备和尾端设备。本发明能够快速实现传输路径连通性检测。

Description

传输路径连通性检测方法、系统、头端设备及尾端设备

技术领域

本发明涉及通信系统中的故障检测技术，尤其涉及一种通信系统中传输路径连通性检测方法、系统、头端设备及尾端设备。

背景技术

在包含多个节点的通信系统中，只有建立了传输路径的两节点间才能够进行信息传输。由于传输路径的连通性是信息传输成功的关键因素之一，因此，为了降低因传输路径故障而导致的信息传输失败，目前通常在两节点间存在主备两种传输路径。系统周期性地检测主备传输路径的连通性，当主用传输路径中的任意方向的传输子路径出现故障时，判定主用传输路径发生故障，则信息流被倒换到备用传输路径上进行传输。为了便于描述，将信息流的发送方称为头端设备；将接收方称为尾端设备。

以以太网为例，以太网交换路径(ESP)是在两个运营商骨干网边缘桥(BEB)节点的客户端口(CBP)之间承载信息传输的点对点单向隧道，两端节点相同、但方向相反的一对ESP组成为一个干线(Trunk)，即一条传输路径。主用Trunk和备用Trunk的集合被称作为干线保护组(TPG)。为了便于识别，目前使用<源节点媒体接入控制(MAC)地址，目的节点MAC地址，虚拟局域网标识(VLAN ID)>的形式来表示Trunk。图1示出了主用Trunk与备用Trunk的数目为1∶1的TPG示意图。参见图1，以太网中包括MAC地址分别为X和Y的两个BEB节点以及骨干网核心桥(BCB)节点，在两个BEB节点的CBP端口之间存在两条Trunk，一条为<X，Y，10>，另一条为<X，Y，200>，其中前者为主用Trunk，后者为备用Trunk，两个BEB节点为Trunk的端点，BCB节点为Trunk上的中间节点。

目前通过802.1ag协议中规定的连续性检测报文(CCM)实现Trunk连通性的检测。在检测过程中，头端设备周期性地通过主用Trunk和备用Trunk向尾端设备发送CCM报文；若尾端设备在同一Trunk上连续丢失的CCM报文达到预先设置的数目，则判定该Trunk出现故障，否则判定该Trunk正常。在确定主用Trunk出现故障、备用Trunk正常时，尾端设备倒换到备用Trunk，并且通过备用Trunk中通向尾端设备的ESP发送携带有远程故障指示(RDI)的桥请求(Bridge Request)消息，通知头端设备主用Trunk出现故障，完成连通性检测。此后，头端设备在收到桥请求消息后，确定主用Trunk无法承载正常的信息传输，则头端设备的线性保护倒换(LPS)模块将信息流量倒换到备用Trunk上。

采用上述方法进行传输路径连通性检测时，故障的检测操作主要由尾端设备执行，并且尾端设备在发现故障后必须执行故障请求报文的构造，再通过所构造的报文通知头端设备故障的存在。由于报文构造的执行，使得头端设备获知故障存在的时机较晚，连通性检测过程较长。这样，在尾端设备构造故障请求报文过程中，由于头端设备尚未获知主用Trunk不可用，则继续通过该主用Trunk向尾端设备传输信息，那么主用Trunk的故障就会导致信息的丢失。另一方面，尾端设备必须具有报文构造的功能，可见现有的传输路径连通性检测对设备的要求较高，那么实现成本也较高。

发明内容

本发明提供一种传输路径连通性的检测方法，能够快速完成连通性检测。

在本发明的传输路径连通性检测方法中，包括：头端设备通过被检测传输路径向尾端设备发送检测报文；尾端设备将接收到的检测报文中的源地址与目的地址互换，并将地址互换后的检测报文反射给头端设备；头端设备在确定丢失尾端设备反射的报文时，判定该被检测传输路径上出现故障。

本发明还提供一种传输路径连通性检测系统，能够快速完成连通性检测。在该系统中，包括：头端设备和尾端设备。其中，头端设备用于通过被检测传输路径向尾端设备发送检测报文，在确定丢失尾端设备反射的报文时，判定该被检测传输路径出现故障；尾端设备将接收到的检测报文中的源地址与目的地址互换，并将地址互换后的检测报文反射给头端设备。

本发明的头端设备包括：报文生成模块、传输模块和检测模块。报文生成模块用于生成检测报文，并将所生成的检测报文发送给传输模块。传输模块用于在被检测传输路径上将检测报文发送给尾端设备，接收该尾端设备反射的检测报文，并将接收到的检测报文发送给检测模块。检测模块在确定丢失尾端设备反射的检测报文时，判定该被检测传输路径出现故障。

本发明中的尾端设备包括：传输模块和报文处理模块。传输模块用于在被检测传输路径上接收来自于头端设备的检测报文，将该检测报文发送给报文处理模块，并且接收来自于报文处理模块的检测报文并在被检测传输路径上反射给头端设备。报文处理模块用于将传输模块发来的检测报文中的源地址和目的地址互换，并将地址互换后的检测报文发送给传输模块。

由上述方案可见，本发明在进行传输路径连通性检测时，尾端设备不再执行故障发现操作，并且省略了报文构造过程，仅通过源地址与目的地址互换来反射报文，头端设备根据尾端设备反射的报文确定传输路径上是否存在故障。与报文构造过程相比，尾端设备进行地址互换以及反射报文所需的时间大大减少，因此本发明能够缩短检测过程，即较为快速地实现传输路径连通性检测。

同时，本发明中快速的连通性检测以及连通性检测的主要操作集中于作为信息传输发送方的头端设备，与现有技术中尾端设备执行主要检测并构造故障通知报文的方案相比，本发明可以有效地避免头端设备由于尚未获知故障存在而导致信息丢失的情况，从而提高信息传输的成功率。

再有，本发明中尾端设备仅对报文进行地址互换操作，而无需执行报文构造，对尾端设备的性能要求较低，因此传输路径连通性检测的实现成本可以有效地降低。

附图说明

图1为主用Trunk与备用Trunk的数目为1∶1的TPG示意图。

图2为本发明传输路径连通性检测方法的示例性流程图。

图3为本发明传输路径连通性检测系统的结构示意图。

图4为本发明实施例中传输路径连通性检测的方法流程图。

图5为本发明实施例中传输路径连通性检测的示意图。

图6为本发明实施例中传输路径连通性检测系统的结构细化图。

具体实施方式

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

本发明在传输路径连通性检测过程中，尾端设备接收到头端设备发来的检测报文后，将该报文中的源地址与目的地址互换，并将地址互换后的报文向头端设备反射，头端设备根据连续丢失的来自尾端设备的报文数量，进行故障检测。

这里检测报文中的源地址和目的地址可以分别是源MAC地址和目的MAC地址，也可以是其他形式的地址。并且，该检测报文中的内容可以为空，这样，为了检测连通性而占用的网络资源较少。

图2示出了本发明中传输路径连通性检测方法的示例性流程图。参见图2，该方法包括：

在步骤201中，头端设备通过被检测传输路径向尾端设备发送检测报文；

在步骤202中，尾端设备将接收到的检测报文中的源地址与目的地址互换，并将地址互换后的检测报文反射给头端设备；

在步骤203中，头端设备在确定丢失尾端设备反射的报文时，判定该被检测传输路径上出现故障。

由上述流程可见，本发明在进行传输路径连通性检测时，尾端设备不再执行故障发现操作，并且省略了报文构造过程，仅通过源地址与目的地址互换来反射报文，头端设备根据尾端设备反射的报文确定传输路径上是否存在故障。与报文构造过程相比，尾端设备进行地址互换以及反射报文所需的时间大大减少，因此本发明能够缩短检测过程，即较为快速地实现传输路径连通性检测；同时，本发明中快速的连通性检测以及连通性检测的主要操作集中于作为信息传输发送方的头端设备，与现有技术中尾端设备执行主要检测并构造故障通知报文的方案相比，本发明可以有效地避免头端设备由于尚未获知故障存在而导致信息丢失的情况，从而提高信息传输的成功率。再有，本发明中尾端设备仅对报文进行地址互换操作，而无需执行报文构造，对尾端设备的性能要求较低，因此传输路径连通性检测的实现成本可以有效地降低。

图3示出了本发明中传输路径连通性检测系统的结构示意图。参见图3，该系统包括：头端设备和尾端设备。其中，头端设备用于通过被检测传输路径向尾端设备发送检测报文，在确定丢失尾端设备反射的报文时，判定该被检测传输路径出现故障；尾端设备将接收到的检测报文中的源地址与目的地址互换，并将地址互换后的检测报文反射给头端设备。

当上述系统应用于以太网中时，被检测传输路径包括：BEB节点之间的正向ESP和逆向ESP；那么头端设备通过被检测传输路径的正向ESP向尾端设备发送检测报文；尾端设备在该正向ESP对应的逆向ESP上将地址互换后的检测报文反射给头端设备。

本发明中头端设备可以按照预先设置的周期向尾端设备发送检测报文，并且在确定丢失尾端设备反射的报文时，可以对一条传输路径上连续丢失的报文数目进行统计。此外，在头端设备检测出主用传输路径上存在故障后，可以进一步将待传输的信息流倒换到连通性正常的备用传输路径上。

上述方案可以应用于各种类型的网络中，下面以以太网为例，详细说明本发明的传输路径连通性检测方案。

在以太网中，每条Trunk都是一条传输路径，当Trunk中的任意一条ESP出现影响连通性的故障时，均判定该Trunk出现故障。

图4示出了本发明实施例中传输路径连通性检测的方法流程图。参见图4，本实施例中的传输路径连通性检测方法包括：

在步骤401中，头端设备通过被检测Trunk的正向ESP周期性地向尾端设备发送检测报文。

这里的被检测Trunk可以是主用Trunk，也可以是备用Trunk，并且主用Trunk可以是指建立以太网系统时设置的优先使用的一对ESP，也可以是指当前用于传输信息的一对ESP。本实施例中可以并行执行主用Trunk和备用Trunk连通性的检测。

本步骤中用来发送检测报文的正向ESP是指从头端设备到尾端设备的ESP，相应地，可以将从尾端设备到头端设备的ESP称作为逆向ESP。

由于本实施例中对传输路径连通性的检测属于MAC层的操作，因此本步骤头端设备发出的检测报文中，源MAC地址为该头端设备自身的MAC地址，目的MAC地址为尾端设备的MAC地址；并且，该检测报文可以是采用适用于以太网的任何协议来构造的简单报文。这样，头端设备和尾端设备无需支持诸如802.1ag等专门协议，也可以实现传输路径连通性检测，可见这种检测方法在实际应用中的普遍性较强，并且对设备的要求也较低。并且在检测报文内容为空的情况下，用以传输该检测报文的网络资源较少。

在步骤402中，尾端设备对接收到的检测报文进行源MAC地址和目的MAC地址的互换，并通过对应的逆向ESP将地址互换后的检测报文反射给头端设备。

尾端设备从正向ESP上接收来头端设备发送的检测报文后，读取该检测报文中的源MAC地址和目的MAC地址；然后，尾端设备将读取到的源MAC地址和目的MAC地址交换位置，即此时的源MAC地址为尾端设备自身的MAC地址，目的MAC地址为头端设备的MAC地址，以便将该报文返回给头端设备。在完成地址互换后，尾端设备在收到检测报文的正向ESP对应的逆向ESP上，向头端设备发送检测报文。如果本实施例应用于双向隧道，则尾端设备通过接收到检测报文的路径向头端反射地址互换后的检测报文。

可见检测报文在到达尾端设备后，并未被进行任何实质性处理，只是仅仅为了便于返回给头端设备而调整了源MAC地址和目的MAC地址；并且尾端设备也未构造新的报文，而是仅仅将接收到的检测报文回传给头端设备。这样，尾端设备在传输路径连通性检测过程中的操作大大简化，从而可以采用低性能的设备实现该尾端设备，可以有效地降低实现成本。

在步骤403～404中，头端设备判断是否丢失尾端设备在该逆向ESP上反射的检测报文，如果是，则执行步骤405；否则，判定被检测Trunk的连通性正常，并返回执行步骤401。

在本实施例执行传输路径连通性检测之前，头端设备预先对检测报文在正向ESP和逆向ESP上的传输时间、尾端设备互换地址操作的消耗时间进行估计，得到报文返回时间间隔。当然，报文返回时间间隔中还可以考虑所在系统允许的延迟时间。头端设备在发出检测报文后进行计时，如果在报文返回时间间隔到达时或者到达之前，接收到了与发出的检测报文相对应的尾端设备反射回来的检测报文，则判定可以利用被检测Trunk进行正常的信息传输；反之，如果在报文返回时间间隔到达时未接收到尾端设备反射的检测报文，则判定丢失了检测报文。进一步，在判定丢失了检测报文后，头端设备统计在该Trunk上连续丢失的报文数目。

在步骤405～406中，判断被检测Trunk上连续丢失的报文数目是否达到预设数目，如果是，则判定被检测Trunk存在故障，并执行步骤407；否则，返回执行步骤401。

若头端设备连续未接收到尾端设备在被检测Trunk上反射的报文数量已达到预设数目，则表示头端设备与尾端设备之间的被检测Trunk上出现了影响信息传输的故障，即该Trunk的连通性异常，这种异常的出现可以是网络拥塞、该Trunk上各节点设备软件或者硬件故障等问题所导致的。这里可以在判定被检测Trunk存在故障后，头端设备发出传输路径故障告警，以提醒维护人员排除故障。

在步骤407中，判断出现故障的被检测Trunk是否为主用Trunk，如果是，则执行步骤408；否则，返回执行步骤401。

如果主用Trunk上出现故障，那么该Trunk已无法支持正常的信息传输，那么将在后续步骤中启动连通性检测后的主备倒换，以保证头端设备和尾端设备之间畅通的信息传输。

在步骤408～410中，判断是否存在连通性正常的备用Trunk，如果是，则头端设备将待传输的信息流量倒换到连通性正常的一个备用Trunk上，并结束本流程；否则，停止头端设备与尾端设备间的信息传输，并发出信息传输停止告警。

本实施例中的主用Trunk可以具有多个备用Trunk，那么当确定存在不止一个连通性正常的备用Trunk时，可以从中任选一个备用Trunk承载倒换过来的信息流量；或者，本实施例中可以预先为头端设备和尾端设备之间的各Trunk设置优先级，那么在倒换时则可以选择连通性正常且优先级最高的备用Trunk承载倒换过来的信息流量。

在主备倒换完成后，可以继续执行对主用Trunk和备用Trunk连通性的检测。如果以太网系统采用的是普通模式，则当检测出当前用于信息传输的备用Trunk连通性异常时，再将信息流量倒换至该备用Trunk的备用Trunk上。这里，备用Trunk的备用Trunk可以是主用Trunk，也可以是头端设备与尾端设备之间连通性正常且优先级最高的Trunk。如果以太网系统采用抢占模式，则当检测出主用Trunk恢复到连通性正常时，无论此时承载信息流量的备用Trunk的连通性如何，均将待传输信息流量倒换回到主用Trunk上。

至此，结束本实施例中传输路径连通性检测过程。

图5示出了本实施例中传输路径连通性检测的示意图。参见图5，在主备Trunk数量为1∶1的以太网系统中，以字母W表示的是主用Trunk，以字母P表示的是备用Trunk，初始时头端设备和尾端设备在主用Trunk上进行信息流量的传输。在进行连通性检测时，头端设备并行地周期性在主用Trunk和备用Trunk上向尾端设备发送检测报文，尾端设备在进行地址互换后，分别通过主用Trunk和备用Trunk反射检测报文。头端设备分别根据主用Trunk和备用Trunk上连续丢失的报文数目进行两条传输路径连通性的检测。如果主用Trunk和备用Trunk的连通性均正常，或者主用Trunk正常而备用Trunk异常，则继续执行连通性检测，而不执行信息流量的倒换；如果主用Trunk异常而备用Trunk正常，则将主用Trunk上的信息流量倒换到备用Trunk上；如果主用Trunk和备用Trunk均异常，则停止信息流量的传输，并发出信息传输停止告警。

从上述描述可见，本实施例在进行传输路径连通性检测时，头端设备构造包含源地址和目的地址的简单报文并发送给尾端设备，尾端设备执行地址互换和报文反射，头端设备再根据报文的丢失情况确定是否存在故障，操作简单，并且不局限于专门的协议，易于实现；由于省略了尾端设备构造故障通知报文的操作，本实施例中的故障更加迅速。并且，由于负责信息流量倒换的LPS模块位于头端设备中，则由头端设备执行检测中的主要操作并最先获得检测结果，能够快速通知LPS模块执行倒换，从而保证信息流量的不间断传输，避免现有技术中检测出故障与倒换开始的间隔较长以及接收不到尾端设备发送的故障通知报文而导致的信息丢失，并且这对于在信息传输中处于被动位置的尾端设备而言并无任何不利影响。此外，检测过程中检测报文的构造和解析均在头端设备上执行，使得各种厂商生产的尾端设备均无需进行较大改动即可接入到通信系统中作为信息流量的接收方，即与头端设备的对接更加容易。

图6示出了本实施例中传输路径连通性检测系统的结构细化图，该图在图3的基础上对头端设备和尾端设备进行了细化。参见图6，头端设备包括：报文生成模块、传输模块和检测模块；尾端设备包括传输模块和报文处理模块。

对于头端设备，报文生成模块用于生成检测报文，并将所生成的检测报文发送给传输模块。传输模块用于在被检测传输路径上将检测报文发送给尾端设备，接收该尾端设备反射的检测报文，并将接收到的检测报文发送给检测模块。检测模块在确定丢失尾端设备反射的检测报文时，判定该被检测传输路径出现故障。

对于应用于以太网的情况，这里头端设备的传输模块通过被检测传输路径的正向ESP向尾端设备发送检测报文。

进一步，头端设备中将还可以包括LPS模块，用于在被检测传输路径出现故障时，将待传输的信息流量倒换到该被检测传输路径的备用传输路径上。LPS模块还会从检测模块中获取备用传输路径连通性的检测结果，在存在连通性正常的备用传输路径时，从所述被检测传输路径对应的连通性正常的备用传输路径中选择任意一个备用传输路径，并将待传输的信息流量倒换至被选择的备用传输路径上；或者LPS模块保存有各传输路径连通性的优先级，在所述被检测传输路径出现故障时，从所述被检测传输路径对应的连通性正常的备用传输路径中选择优先级最高的一个备用传输路径，并将待传输的信息流量倒换至被选择的备用传输路径上。此外，LPS模块可以在不存在连通性正常的备用传输路径时，发出信息传输停止告警。

还有，本实施例头端设备中的检测模块还可以在判定被检测路径出现故障后，发出传输路径告警。

对于尾端设备，传输模块用于在被检测传输路径上接收来自于头端设备的检测报文，将该检测报文发送给报文处理模块，并且接收来自于报文处理模块的检测报文并在被检测传输路径上反射给头端设备。报文处理模块用于将传输模块发来的检测报文中的源地址和目的地址互换，并将地址互换后的检测报文发送给传输模块。

对于应用于以太网的情况，尾端设备的传输模块在被检测传输路径的正向ESP对应的逆向ESP上将地址互换后的检测报文反射给头端设备。

上述的传输路径连通性检测方法、系统、头端设备以及尾端设备适用于各种通信网络，并且能够有效地提高连通性检测的速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种传输路径连通性检测方法，其特征在于，该方法包括：

头端设备通过被检测传输路径向尾端设备发送检测报文；

尾端设备将接收到的检测报文中的源地址与目的地址互换，并将地址互换后的检测报文反射给头端设备；

头端设备在确定丢失尾端设备反射的所述检测报文时，判定该被检测传输路径上出现故障。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被检测传输路径包括：运营商骨干网边缘桥BEB节点之间的正向以太网交换路径ESP和逆向ESP；

所述头端设备通过被检测传输路径向尾端设备发送检测报文为：头端设备通过所述被检测传输路径的正向ESP向尾端设备发送检测报文；

所述将地址互换后的检测报文反射给头端设备为：尾端设备在所述正向ESP对应的逆向ESP上将地址互换后的检测报文反射给头端设备。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述头端设备通过所述被检测传输路径的正向ESP向尾端设备发送检测报文为：头端设备按照预先设置的周期，在所述被检测传输路径的正向ESP上向尾端设备发送检测报文；

所述确定丢失尾端设备反射的所述检测报文之后，进一步包括：判断连续丢失的所述检测报文的数目是否达到预设数目，如果是，则执行所述判定该被检测传输路径上出现故障。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述头端设备向尾端设备发送的检测报文为：源地址为头端设备的媒体接入控制MAC地址、目的地址为尾端设备的MAC地址并且内容为空的检测报文；

所述将接收到的检测报文中的源地址与目的地址互换为：将所述尾端设备的MAC地址作为地址互换后的检测报文的源地址，将所述头端设备的MAC地址作为地址互换后的检测报文的目的地址。

5.一种传输路径连通性检测系统，其特征在于，该系统包括：头端设备和尾端设备，其中，

所述头端设备用于通过被检测传输路径向尾端设备发送检测报文，在确定丢失尾端设备反射的报文时，判定该被检测传输路径出现故障；

所述尾端设备用于将接收到的检测报文中的源地址与目的地址互换，并将地址互换后的检测报文反射给头端设备。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述被检测传输路径包括：运营商骨干网边缘桥BEB节点之间的正向以太网交换路径ESP和逆向ESP；

所述头端设备通过所述被检测传输路径的正向ESP向尾端设备发送检测报文；

所述尾端设备在所述正向ESP对应的逆向ESP上将地址互换后的检测报文反射给头端设备。

7.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述头端设备向尾端设备发送的检测报文为：源地址为头端设备的媒体接入控制MAC地址、目的地址为尾端设备的MAC地址并且内容为空的检测报文。

8.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述头端设备进一步用于在出现故障的被检测传输路径为主用传输路径时，将待传输的信息流量倒换至该被检测传输路径对应的连通性正常的备用传输路径上。

9.一种头端设备，其特征在于，该头端设备包括：报文生成模块、传输模块和检测模块，其中，

所述报文生成模块用于生成检测报文，并将所生成的检测报文发送给传输模块；

所述传输模块用于在被检测传输路径上将检测报文发送给尾端设备，接收该尾端设备反射的检测报文，并将接收到的检测报文发送给检测模块；

所述检测模块在确定丢失尾端设备反射的所述检测报文时，判定该被检测传输路径出现故障。

10.如权利要求9所述的头端设备，其特征在于，所述被检测传输路径包括：运营商骨干网边缘桥BEB节点之间的正向以太网交换路径ESP和逆向ESP；

所述传输模块通过所述被检测传输路径的正向ESP向尾端设备发送检测报文。

11.如权利要求9或10所述的头端设备，其特征在于，该头端设备中进一步包括：LPS模块，用于在所述被检测传输路径出现故障时，将待传输的信息流量倒换到该被检测传输路径的备用传输路径上。

12.一种尾端设备，其特征在于，该尾端设备包括：传输模块和报文处理模块，其中，

所述传输模块用于在被检测传输路径上接收来自于头端设备的检测报文，将该检测报文发送给报文处理模块，并且接收来自于报文处理模块的检测报文并在被检测传输路径上反射给头端设备；

所述报文处理模块用于将传输模块发来的检测报文中的源地址和目的地址互换，并将地址互换后的检测报文发送给传输模块。

13.如权利要求12所述的尾端设备，其特征在于，所述被检测传输路径包括：运营商骨干网边缘桥BEB节点之间的正向以太网交换路径ESP和逆向ESP；

所述传输模块在所述被检测传输路径的正向ESP对应的逆向ESP上将地址互换后的检测报文反射给头端设备。

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