CN101183982A - 一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法。每个节点周期性沿环路发送拓扑自动发现帧；接收到拓扑自动发现帧，更新本节点网络拓扑链表中源发送节点的记录，并将环网节点数变化值和环稳定标志更新后记录到拓扑帧中，并转发到下一个节点；当所述的拓扑自动发现帧回到源节点时，则根据环网节点数变化值和环稳定标志进行本地拓扑稳定性判断；在拓扑稳定之后每个节点形成一个拓扑结构图保存在本节点上。

Description

一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法

技术领域

本发明涉及网络管理领域，尤其涉及网络管理中一种基于多业务传输环网动拓扑结构自动发现的方法。

背景技术

随着以包交换为传送机制的IP数据业务的高速发展，SDH(Synchronous DigitalHierarchy同步数字体系)网络很难既能满足话音业务需要，同时高效率的承载IP业务。于是MSTP的概念出现了，MSTP(Multi-Service Transport Platform多业务传输平台)是指基于SDH平台，同时实现TDM(Time Division Multiplexing时分多路技术)、ATM(Asynchronous Transfer Mode异步传输模式)、以太网等多种业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点，还有人称其为新一代的SDH。MSTP可以应用在城域网各层，对于骨干层：主要进行中心节点之间大容量高速SDH、IP、ATM业务的承载、调度并提供保护；对于汇聚层：主要完成接入层到骨干层的SDH、IP、ATM多业务汇聚；对于接入层：MSTP则完成用户需求业务的接入。

基于GFP(Generic Framing Procedure通用成帧规程)、VCAT(Virtual Concatenation虚级联)和LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme链路容量调整方案)的MSTP平台，实现了在SDH网络中灵活高效地传输各种数据业务，充分挖掘了现有网络的传输能力。LCAS技术也是有缺陷的。它不能很好的满足以太网业务突发性质的需求，只能手动根据用户需求增减带宽，并不具备根据突发流量自动进行调整成员带宽的能力。据此，我们已经找到一种方法，使LCAS成员能够根据接入的以太网业务流量进行动态增减，实现LCAS成员的空间可重用，最大程度地保证带宽利用率。这种带宽调整基于LCAS虚级联组成员的增减，对于这样的成员组，我们需要控制节点能够记录下来，表述为网络级的链路。建立这样的链路，需要知道单个节点的链路状态以及网络各节点的连结顺序，即拓扑结构。这样就需要如RPR(Resilient Packet Ring弹性分组环)环网一样具备相应的自动拓扑发现技术，来增加环路的自愈能力。

所谓自动拓扑发现技术，就是指每个节点都知道在环的两个方向上的线路质量情况，从而迅速正确地决定应该在哪个方向(外环或内环)上传输或转发数据所采取的一种拓扑状态发现技术。拓扑自动发现增加了环路的自愈能力，并且减少了人工配置所带来的人为错误。从而让环网工作在一种“可见”的状态中，大大提高了数据传输的效率和质量。

在IEEE标准草案P802.17中有详细的RPR环网自动发现技术方案：

每隔一段固定的时间或者当RPR光纤环在初始化过程中以及光纤环中加入或者删除节点时、某节点失效或光纤中断而引发环保护倒换时，环上的节点向单环或双环上发送拓扑发现分组来实现自动拓扑发现功能，其它节点接收到该拓扑发现分组后，把本节点的MAC(媒体接入层)地址以及节点状态(如是否处于倒换状态等)附在该分组后面，然后向下游节点转发，如果节点在倒换状态下，则分组被倒换到反向环上传输，当其它节点收到倒换的拓扑发现分组后，如果分组中的环标记和当前环标记不同时，不再进行附MAC操作。最后当发出拓扑发现分组的节点收到返回的分组时，把拓扑发现分组从环上剥离，同时根据分组中的信息计算更新本地的拓扑图。最终RPR环上每个节点详细掌握着网络的拓扑图和每条链路的状态。拓扑自动发现使得网络初始化配置变得极其简单，并避免了手工配置带来的错误。

但是该方案存在如下缺点：

1、从方案描述中可以看出，MAC地址需要参与到数据传输和拓扑计算，会直接导致网络拓扑计算的速度缓慢；

2、该方法对物理层和MAC层有一定的依赖性，在本地物理链路故障导致拓扑变化的情况下，不能得到拓扑保护帧，拓扑的稳定性不能得到有效检测；

3、并没有规定拓扑稳定性的过渡状态，也就是缺乏拓扑从不稳定到稳定状态的中间状态一亚稳定状态的界定，这样可能会使整个拓扑的稳定与否处于不可知的状态。

由于存在以上的缺点，在MSTP环网中完全照搬RPR环网的拓扑自动发现方案是不可行的，需要一种简单有效的自动拓扑发现的方法，对整个环网的拓扑结构做出快速的判断和识别，可以正确锁定环网的稳定状态情况，尤其是环网从闭环变为开环状态或本身就是开环的故障网络情况下的拓扑自动发现方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，该方法能满足MSTP环网自动查找和建立网络拓扑。

当系统完成初始化工作，网管为环网中每个节点分配的独立的节点号以标示该节点，并能通过环网支持拓扑网络识别系统，能自动识别网络中各节点的位置；网管为环网中每个节点设置了的主从节点标志，能标示该节点在网络中主从节点属性。

本发明涉及的一种基于MSTP多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，主要包括如下步骤：

A、MSTP环网中的各节点周期性地沿环路的默认方向发送与其一一对应的拓扑自动发现帧，所述拓扑自动发现帧承载着发送该拓扑自动发现帧的源节点的拓扑信息；

B、当MSTP环网上的其它节点接收到该拓扑自动发现帧时，所述其他节点根据所述拓扑自动发现帧中承载的内容更新本节点中发送该拓扑自动发现帧的源节点的拓扑信息的记录，并将该拓扑自动发现帧经过的节点计数和环稳定标志更新后记录到该拓扑自动发现帧中，并转发该拓扑自动发现帧；

C、当发送该拓扑自动发现帧的源节点重新收到所述拓扑自动发现帧时，根据所述拓扑自动发现帧中承载的环稳定标志进行本地拓扑稳定性判断，如果判断本地拓扑为稳定状态，则所述源节点生成所述MSTP环网的拓扑结构图并保存在本节点上；

D、环网上进入稳定状态的节点判断自己是否主节点，如果是，则所述主节点轮询环网的其他从节点是否进入稳定状态，如果其他从节点均进入稳定状态，则所述MSTP环网进入全网稳定状态；

E、在全网稳定状态下，主节点周期性轮询从节点的稳定状态，一旦发现有任意一个从节点处于非稳定状态，全网重新进入不稳定状态。

其中，步骤A中所述拓扑自动发现帧包括：

头字段、目的地址标识、源地址标识、拓扑内容域、尾内容域

所述的专用拓扑自动发现帧的头字段进一步包括：

内容识别字：用于指示、区分帧内容为拓扑发现帧或者普通数据业务；

协议代号：专用于本方法的协议类型代号；

帧长度：本帧所占字节总数。

所述拓扑自动发现帧的目的地址标识包括：拓扑自动发现帧广播的地址，默认为0XFF。

所述拓扑自动发现帧的源地址标识包括：发送拓扑自动发现帧的源节点节点号。

所述专用拓扑自动发现帧的拓扑内容域进一步包括：

源帧发送方向：标识源帧拓扑自动发现帧的发送方向；

环网节点变化记录值TTL：用于指示拓扑帧经过的节点数目；

总节点数：源节点记录的环上节点总数目；

全网重新拓扑标志：用于环网中出现故障通知其它节点重新进行拓扑自动发现；

环网稳定标志：用于记录环上其他节点与本节点的环总节点数是否一致；

本地稳定标志：指示目前本地拓扑是否进入稳定状态；

本地节点西向通路状态：指示目前本地西向通路是否处于正常状态；

本地节点东向通路状态：指示目前本地东向通路是否处于正常状态；

主节点号：源节点记录的主节点号；

主节点形成状态：源节点记录的主节点是网管指定还是协议指定的；

所述的拓扑自动发现帧的尾内容域进一步包括：

转义标志位：用于指示拓扑自动发现帧中是否作了转义处理；

CRC校验位：CRC校验值。

本发明方法的步骤B进一步包括如下步骤：

B1、比较所述拓扑自动发现帧上承载的原发送节点记录的环网总节点数与本节点记录的环网总节点数是否一致，如果一致则不修改该拓扑自动发现帧的环网稳定标志，否则，将该环网稳定标志置为不稳定；

B2、判断所述拓扑自动发现帧的接收方向与其原始发送方向是否对应，如果对应则执行步骤B3，如果不对应则执行步骤B4；

B3、将该拓扑自动发现帧的经过的节点计数加一，然后判断本节点在该原始发送方向的链路是否正常，如果正常则沿该原始发送方向转发所述拓扑自动发现帧，如果不正常则沿该原始发送方向的反方向转发所述拓扑自动发现帧；

B4：不修改该拓扑自动发现帧的经过的节点计数，然后判断本节点在该原始发送方向反方向的链路是否正常，如果正常则沿该原始发送方向反方向转发所述拓扑自动发现帧，否则，沿该原始发送方向转发所述拓扑自动发现帧。

本发明方法的步骤C进一步包括如下步骤：

C1、判断所述拓扑自动发现帧的接收方向与其原始发送方向是否对应，如果对应则进入步骤C2，如果不对应则进入步骤C3；

C2、提取所述拓扑自动发现帧中的环网节点数变化值以及环网稳定标志，更新本地记录的总节点数为该拓扑自动发现帧经过的节点计数，同时根据环网稳定标志更新本地环网稳定标志，剥离所述拓扑自动发现帧；

C3、判断本节点在该原始发送方向反方向的链路是否正常，如果正常则沿该原始发送方向反方向的链路重新发送所述拓扑自动发现帧，同时记录本地东向节点总数为该拓扑自动发现帧经过的节点计数；如果不正常，则剥离所述拓扑自动发现帧，并记录节点总数为该拓扑自动发现帧经过的节点计数。

上述步骤C中所述本地拓扑稳定性判断进一步包括如下步骤：

C4、环网系统启动时，所有节点均进入不稳定状态；

C5、进行本地拓扑稳定性判断的节点不断轮询本节点记录的环网节点总数以及环网稳定标志，如果环网稳定标志为稳定且环节点总数大于1，所述进行本地拓扑稳定性判断的节点进入亚稳定状态；

C6、如果在网管节点设定的周期内，亚稳定状态参数一直为稳定值，本地拓扑进入稳定状态；

C7、在稳定状态下，进行本地拓扑稳定性判断的节点循环检测稳定状态各项参数，只要有一项参数为不稳定，则该进行本地拓扑稳定性判断的节点进入不稳定状态。

在步骤D中进一步包括步骤：

本地拓扑稳定后，查询拓扑链表是否有网管指定的主节点，如果没有，则协商拓扑链表中节点号最小的节点为主节点，之后主节点进行全网稳定处理流程。

本发明方法还进一步包括步骤F：

MSTP环网各节点周期性进行链路状态检测，为整个网络拓扑结构的自动发现提供实际的链路状态信息。

其中，所述的步骤F进一步包括：

F1、进行链路状态检测的节点每隔一固定周期向其两侧相邻节点发送链路状态检测帧；

F2、所述相邻节点接收到所述链路状态检测帧后，获取所述链路状态检测帧的发送方向以及链路检测标志，将本节点的节点号以及链路检测响应标志写入一链路检测响应帧，沿接收所述链路状态检测帧相反的方向向所述进行链路状态检测的节点发送该链路检测响应帧；

F3、所述进行链路状态检测的节点接收到所述链路状态检测响应帧后，根据所述链路状态检测响应帧中承载的节点号以及链路检测响应标志判断本节点在链路状态检测响应帧接收方向的链路状态是否正常，根据判断结果更新链路状态信息；

F4、所述进行链路状态检测的节点在规定周期内未接收到所述链路状态检测响应帧，则设置相应链路状态为异常。

其中，所述链路状态检测帧包括：

头字段、目的地址标识、源地址标识、链路检测内容域、尾内容域。

所述的链路状态检测帧的头字段进一步包括：

内容识别字：用于指示、区分帧内容为链路状态检测帧或者普通数据业务；

协议代号：专用于本方法的协议类型代号；

帧长度：本帧所占字节总数。

所述链路状态检测帧的目的地址标识包括：链路状态检测帧的目的节点号。

所述链路状态检测帧的源地址标识包括：链路状态检测帧的源节点号。

所述链路状态检测帧的链路检测内容域进一步包括：

源帧发送方向：标识源帧链路状态检测帧的发送方向；

链路检测标志：指示进行链路检测；

链路检测保留位：链路检测保留字段。

所述的链路状态检测帧的尾内容域进一步包括：

转义标志位：用于指示链路状态检测帧中是否作了转义处理；

CRC校验位：CRC校验值。

本发明中，链路状态检测响应帧包括：

头字段、目的地址标识、源地址标识、链路状态检测响应内容域、尾内容域。

所述链路状态检测响应帧的头字段进一步包括：

内容识别字：用于指示、区分帧内容为链路状态响应帧或者普通数据业务；

协议代号：专用于本方法的协议类型代号；

帧长度：本帧所占字节总数。

所述链路状态检测响应帧的目的地址标识包括：链路状态检测响应帧的目的节点号。

所述链路状态检测响应帧的源地址标识包括：链路状态检测广播帧的源节点号。

所述链路状态检测响应帧的内容域进一步包括：

源帧发送方向：标识源帧链路状态检测响应帧的发送方向

链路检测响应标志：指示对链路状态检测帧的响应；

链路检测响应节点号：表明发出链路响应帧的节点号；

链路检测保留位：链路检测保留字段。

所述的链路状态检测响应帧的尾内容域进一步包括：

转义标志位：用于指示链路状态检测响应帧中是否作了转义处理；

CRC校验位：CRC校验值。

附图说明

图1是本发明的帧结构；

图2是正常环网的拓扑结构；

图3是故障环网的拓扑结构；

图4是拓扑接收模块接收并更新拓扑自动发现帧具体处理流程；

图5拓扑稳定判断流程图。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本发明涉及的帧结构，MSTP环网设备构成，以及所述拓扑结构自动发现方法步骤。

1.帧结构

本发明的通用帧结构如图1所示，包括：头字段、目的地址标识、源地址标识、特定帧内容域、尾内容域。

其中：

1.1拓扑发现帧

广播发送，本地东西向链路状态以及主节点通知，并确认节点总数以及网络拓扑结构发现，周期发送

本发明中，拓扑自动发现帧Station_topoloy_find包括头字段、目的地址标识、源地址标识、拓扑内容域和尾内容域。

所述拓扑自动发现帧的头字段进一步包括：

内容识别字：用于指示、区分帧内容为拓扑自动发现帧或者普通数据业务；

协议代号：专用于本方法的协议类型代号；

帧长度：本帧所占字节总数；

所述拓扑自动发现帧的目的地址标识包括：拓扑自动发现帧广播的地址，默认为0XFF。

所述拓扑自动发现帧的源地址标识包括：发送拓扑自动发现帧的源节点节点号。

所述拓扑自动发现帧的拓扑内容域进一步包括：

源帧发送方向WE_ind：标识拓扑自动发现帧的原始发送方向；

环网节点变化记录值TTL：用于指示拓扑帧经过的节点数目；

总节点数：源帧节点记录的环上节点总数目；

全网重新拓扑标志ring_topo_restart：用于环网中出现故障通知其它节点重新拓扑；

环网稳定标志Local_ring_station：用于记录环上其他节点与本节点的环总节点数是否一致；

本地稳定标志Local_stable_flag：指示目前本地拓扑是否进入稳定状态；

本地节点西向通路状态W_FAIL：指示目前本地西向通路是否处于正常状态；

本地节点东向通路状态E_FAIL：指示目前本地东向通路是否处于正常状态；

主节点号Master_station：源节点记录的主节点号；

主节点形成状态Master_status：源节点记录的主节点是网管指定还是协议指定的。

所述的拓扑自动发现帧的尾内容域进一步包括：

转义标志位：用于指示拓扑自动发现帧中是否作了转义处理；

CRC校验位：CRC校验值。

1.2链路状态检测帧

本发明中，链路状态检测帧包括：

头字段、目的地址标识、源地址标识、链路检测内容域、尾内容域。

所述的链路状态检测帧的头字段进一步包括：

内容识别字：用于指示、区分帧内容为链路状态检测帧或者普通数据业务；

协议代号：专用于本方法的协议类型代号；

帧长度：本帧所占字节总数。

所述链路状态检测帧的目的地址标识包括：链路状态检测广播帧的地址，默认为0XFF。

所述链路状态检测帧的源地址标识：链路状态检测广播帧的源节点节点号。

所述链路状态检测帧的内容域进一步包括：

源帧发送方向WE_ind：标识源帧链路状态检测帧的发送方向；

链路检测标志：指示进行链路检测；

链路检测保留位：链路检测保留字段；

所述的链路状态检测帧的尾内容域进一步包括：

转义标志位：用于指示链路状态检测帧中是否作了转义处理；

CRC校验位：CRC校验值。

1.3链路状态检测响应帧

本发明中，链路状态检测响应帧包括：

头字段、目的地址标识、源地址标识、链路检测响应内容域、尾内容域

所述链路状态检测响应帧的头字段进一步包括：

内容识别字：用于指示、区分帧内容为链路状态响应帧或者普通数据业务；

协议代号：专用于本方法的协议类型代号；

帧长度：本帧所占字节总数；

所述链路状态检测响应帧的目的地址标识包括：链路状态检测响应帧的目的节点号；

所述链路状态检测响应帧的源地址标识包括：链路状态检测响应帧的源节点节点号；

所述专用链路状态检测响应帧的内容域进一步包括：

源帧发送方向WE_ind：标识链路状态检测响应帧的发送方向；

链路检测响应标志：指示对链路状态检测帧的响应；

链路检测响应节点号：表明发出链路状态检测响应帧的节点号；

链路检测保留位：链路检测响应保留字段。

所述的链路状态检测响应帧的尾内容域进一步包括：

转义标志位：用于指示链路状态检测响应帧中是否作了转义处理；

CRC校验位：CRC校验值。

2.环网节点的构成

本发明涉及的具有MSTP环网拓扑自动发现能力的环网节点包括如下模块：链路状态检测帧接收处理模块、拓扑自动发现帧接收处理模块、拓扑稳定管理模块、主节点指定及处理模块、拓扑故障处理模块、拓扑定时模块和用于维护拓扑信息的本地存储设备。

3.拓扑维护的数据链表

3.1临时拓扑链表：定义每个发送拓扑帧节点的基本信息列表

其包括如下成员：本节点标号；

本节点东西向帧通路状态；

主从节点状态；

接收帧发送节点位于西向间隔位数；

接收帧发送节点位于西向间隔位数；

在本节点前一个节点经过的指针；

在本节点后一个节点经过的指针。

3.2拓扑链表：定义拓扑结构

其包括如下成员：本节点标号；

本节点东西向帧通路状态；

主从节点状态；

本节点西向节点号指针；

本节点东向节点号指针。

4.拓扑自动发现的机理

本发明支持环形拓扑结构，采用动态拓扑发现机制，可以根据光路状况或者光方向进行拓扑自动改变。每个节点都保存全网的拓扑结构图信息。

网上每个节点都周期性广播发送拓扑自动发现帧，并当所述拓扑帧环回到本节点对其进行剥离；

下面结合图2说明正常环网的拓扑发现过程，以3号节点为源头说明拓扑自动发现帧的转送过程以及拓扑发现过程。

3号节点原始发送的图谱自动发现帧的TTL初始值为255，在本实施例中，默认方向为东向，即当东西向光路正常时，拓扑发现帧沿东向光路发送，也就是拓扑发现帧走内环，并设置原始发送方向WE_ind为0，表示该拓扑发现帧由东向通路发出，即内环通路。4号节点西向通路接收到该拓扑自动发现帧，判断帧源头为内环，将该拓扑自动发现帧的拓扑内容域中的TTL值减1，刷新西向邻居为3号节点的拓扑信息，并比较本地记录的环上节点总数与3号节点帧中的ring_station_number值，如果不一致则将该拓扑自动发现帧的本地稳定标志ring_stable_flag置为1，以表示环上拓扑发现未稳定；如果以前没有3号节点的拓扑信息，则在本地环网拓扑链表中增加3号节点；之后4号节点转发更新后的Station_topoloy_find帧，5号节点收到4号节点转发过来的帧，进行同样的操作，只不过发现TTL值已经被减1，所以增加拓扑结构3号节点为5号节点的西向第2跳邻居。以此类推，最后该拓扑自动发现帧环沿内环通路转发回到3号节点，发现源地址与自己相同，并且接收端口同在内环，则从环上剥离该拓扑自动发现帧，并取得环拓扑稳定标志和环网节点总数。

这样帧经过环上一周后，每个节点都有了3号节点与本节点的位置关系拓扑信息。

其他节点的拓扑发现操作相同，这样每个节点都能记录下整网的拓扑信息。每个节点也能知道环上拓扑是否稳定。

下面结合图3说明故障环网的拓扑发现过程。

故障环网帧处理方式稍有不同，在故障节点处，拓扑自动发现帧会沿有效通路进行发送。另外，故障节点会环回其他节点由本节点发送的帧，也就是说故障点对非由本节点发送的拓扑自动发现帧要进行内外环的切换。

本协议对广播帧的剥离，正常环网情况下，是内环收发，当故障情况下，由于故障点的内外环切换，所以，环回源节点后收发就会出现不同环的现象，此时应切换源帧环到外环，再发送一次。

另外对于广播帧，和源帧不再同一环上的非源节点的接收对帧只转发，不做处理。

除了以上不同外，其它拓扑发现处理跟正常环网情况下处理相同。

5.拓扑自动发现帧的发送和接收处理

如默认方向(东向)通路状态是正常，拓扑定时模块每隔一定周期向默认方向(东向)发送拓扑自动发现广播帧，否则向相反方向发送，当拓扑自动发现广播帧沿着环状网络发送回本节点时，更新环稳定标志，并判断接收和发送方向是否对应，如果对应更新环网总节点数，如果不对应则向反方向重新发送拓扑自动发现帧。

拓扑消息处理模块接收到其它节点的拓扑自动发现帧后，首先解析该其他节点的拓扑自动发现帧，判断本节点是否有该其它节点的信息记录并更新本地拓扑链表，比较源发送节点和本节点的总节点数来设置环稳定标志位，并根据发送和接收方向设置环网节点数变化记录值TTL，相应地更新拓扑自动发现帧，并将其转发到下一节点。

接收拓扑自动发现帧的具体处理步骤如图4所示：

(1)通过消息队列判断帧的接收方向(东向或西向消息队列)recvDirect，1为西，0为东；

(2)根据帧中源地址的通道状况获得源地址的发送方向sendDirect，1为东，0为西；

(3)判断sendDirect与recvDirect是否一致，如果一致则transDirect＝1，否则transDirect＝0

(4)比较源地址与本身地址是否一致，如果一致转(5)，不一致转(7)

(5)是本节点发出拓扑帧，则首先判断transDirect，如等于1即接收发送方向对应，环网正常，则取出TTL值，stationNum＝255-TTL，提取帧拓扑帧中ring_stable_falg重新设置本地的环稳定标志位，剥离该本广播帧，转(12)；

(6)若是本节点发出拓扑帧同时transDirect为0，取出TTL值，当sendDirect为东向时，同时西向通路为正常时，向西向重新发送拓扑自动发现帧，同时记录本地东向节点总数eastStationNum＝255-TTL；若西向通路为不正常，stationNum＝255-TTL。当sendDirect为西向时，stationNum＝(255-TTL)+eastStationNum。提取拓扑自动发现帧中ring_stable_falg重新设置本地的环稳定标志位，转(12)；

(7)从拓扑自动发现帧中取出总节点数ring_station_Num值，如和本节点的环节点总数不相等，且拓扑自动发现帧中ring_satble_flag为0，则重置拓扑帧中的ring_satble_flag为1；

(8)从拓扑自动发现帧中主从节点标示，如是主节点发出则将本地变量主节点号masterStation设置为该节点号；

(9)记录发送帧的节点号、通路状态、是否主节点、距离本节点的距离(255-TTL)，更新临时拓扑表和本节点需记录的全部基本信息；

(10)如本节点为主节点且本节点处于稳定状态，从帧中取出该拓扑自动发现帧节点稳定标志位，并将其保存在本地全网节点稳定状态信息数组中。

若该拓扑自动发现帧原始发送方向与接收方向对应，则源帧中的TTL减一更新，如不对应则TTL不变

如所述原始发送方向与接收方向对应且本节点该原始发送方向正常，向该方向转发拓扑帧，如本节点该方向不正常，向反方向转发；如原始发送方向与接收方向不对应，即环网处于开环状态，且原始发送方向反方向正常，向反方向转发拓扑帧，如原始发送方向反方向不正常，向原始发送方向转发。

6.拓扑稳定的判断方法

以下结合图5说明拓扑稳定的判断方法：拓扑维护模块在系统启动时，本地拓扑结构的初始状态为不稳定状态，主模块不断轮询本节点记录的环网节点总数local_station_num以及环稳定标志位ring_stable_flag，当local_station_num大于1(即至少收到一次本节点发出的拓扑发现帧)、ring_stable_flag为0(即环网上其他节点记录的环网总节点数与本节点记录的相同)时，本节点拓扑进入亚稳定状态，程序自动转入亚稳定处理程序；

在亚稳定状态时，每隔一个亚稳定检测周期meta_check_cycle，检测亚稳定状态参数包括：环稳定标志位ring_stable_flag、环网节点总数local_station_num、经过本节点的其他节点总数pass_station_num，如果ring_stable_flag等于1(即环网上有某些其他节点记录的环网总节点数与本节点记录的不相同)或者local_station_num不等于pass_station_num加一时(表明环网上其他节点的拓扑帧是否都传送到本节点)，本地拓扑重新进入不稳定状态，相反则继续保持亚稳定状态；

经过一个亚稳定周期meta_state_cycle后，亚稳定检测通过，本地拓扑进入稳定状态，同时生成全网的拓扑结构图，并保存在本节点。

每经过一个稳定状态检测周期local_stable_cycle，检测稳定状态参数：环稳定标志位ring_stable_flag、环网节点总数local_station_num、经过本节点的其他节点总数pass_station_num、拓扑链表总长度topoListLength，如果ring_stable_flag等于1或者local_station_num不等于pass_station_num加一时，或者local_station_num不等于topoListLength，本地拓扑重新进入不稳定状态，重新开始拓扑稳定过程，相反则继续保持稳定状态正常工作。

同时每隔一个接收检测周期local_recvcheck_cycle后，如本地拓扑帧接收标志为未收到，不管是在亚稳定还是稳定状态时，本地拓扑都将自动进入不稳定状态，并开始重新拓扑自动发现。

本地拓扑自动发现过程稳定后即进入判断主节点状态，如果没有网管指定节点作为主节点，则自动根据拓扑结构图选择节点号最小的节点作为主节点，主节点定期进行主节点通知帧发送，如各节点在网管配置的时间内无法收到主节点通知帧，则自动指定节点号最小的为主节点。

如本地是主节点并进入稳定状态后，则轮询环网其他从节点的稳定状态，如环网内其他节点都进入稳定状态，则本网进入全网稳定状态，主节点开始进入全网稳定状态时的处理流程，对全网进行管理，此后，主节点不断轮询从节点的稳定状态，一经发现有任意一个从节点处于非稳定状态(不稳定或亚稳定状态)，全网重新进入不稳定状态，直到所有节点进入稳定状态，本网才会重新进入全网稳定状态。

7.链路状态检测及链路状态检测响应

链路检测定时模块每隔一定周期link_check_cycle向两侧相邻节点发送链路状态检测帧Link_Status_Monitor_Command，其中帧的目的地址为0XFF，链路检测标志置为0XCC。

相邻的节点接收到该Link_Status_Monitor_Command帧后，获取其原始发送方向WE_ind、链路检测标志后，将本节点号、链路检测相应标志组帧，由该原始发送方向的反方向向源帧节点发送链路检测响应帧Link_Status_Monitor_Command_Response，其中链路检测响应标志置为0X33，链路检测响应节点号置为该接相邻的节点号。

本节点接收到链路检测响应帧Link_Status_Monitor_Command_Response后，判断接收方向和链路检测响应节点，确定本节点在链路检测响应帧接收方向的通路状态是正常的，且此方向相邻节点为发送该链路检测帧的源节点，同时设置通路状态接收标志位，更新通路状态信息。

链路状态超时模块每隔一定周期link_check_timeout_cycle检测两侧通路状态接收标志，如果接收标志为未收到，则通路状态为异常并进行相应设置。

8.拓扑结构自动发现中故障处理

环网中，拓扑稳定后可能会出现如断纤、某些节点故障或网管重新配置本地拓扑基本数据等情况，这一类情况，我们都将其归入故障的范畴，主要分两种情况分别处理。

(1)需要重新拓扑发现的故障

当某些节点故障或网管重新配置本地拓扑基本数据时，故障节点设置拓扑自动发现帧中的全网重新拓扑标志，并向环网发送该拓扑自动发现帧，同时释放所占用的所有内存空间，重新构造本地的全部数据结构并初始化，重新本地拓扑发现过程。

其他节点接收到拓扑发现帧后，检测重新拓扑标志位，如为0XCC，则释放所占用的所有内存空间，重新构造本地的全部数据结构并初始化，重新本地拓扑发现过程，并将原拓扑自动发现帧转发给别的节点，全网都重新开始拓扑发现过程。

(2)拓扑帧接收处理模块处理的故障

在接收拓扑帧时，如发现源帧发送方向与接收方向不对应，即环网处于开环状态，这种时候也属于故障。

如是本节点发出的拓扑帧，当源帧发送方向为东向，且西向通路为正常时，向西向重新发送拓扑自动发现帧，同时记录本地东向节点总数为255-TTL；若发送方向为东向，西向通路不正常时，总节点数为255-TTL，剥离本节点的广播帧。当发送方向为西向时，总节点数为(255-TTL)加上本地东向节点总数。

如是其他节点发送的拓扑帧，且源发送方向反方向正常，向反方向转发拓扑帧，如源发送方向反方向不正常，向源发送方向转发，同时保持节点数变化值TTL不变。

这样的处理保证了故障的网络可以节点也可以正确的拓扑。

以上所述，仅为本发明较佳的一种具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何本技术领域的技术人员在本发明披露的技术基础上，可以显而易见地得到的任何变化或替换，均应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，其特征在于包括以下步骤：

A、MSTP环网中的各节点周期性地沿环路的默认方向发送与其一一对应的拓扑自动发现帧，所述拓扑自动发现帧承载着发送该拓扑自动发现帧的源节点的拓扑信息；

B、当MSTP环网上的其它节点接收到该拓扑自动发现帧时，所述其他节点根据所述拓扑自动发现帧中承载的内容更新本节点中对发送该拓扑自动发现帧的源节点的拓扑信息的记录，并更新该拓扑自动发现帧经过的节点计数和环稳定标志，然后转发该拓扑自动发现帧；

C、当发送该拓扑自动发现帧的源节点重新收到所述拓扑自动发现帧时，根据该拓扑自动发现帧中承载的环稳定标志进行本地拓扑稳定性判断，如果判断本地拓扑为稳定状态，则所述源节点生成所述MSTP环网的拓扑结构图并保存在本节点上；

D、环网上进入稳定状态的节点判断自己是否主节点，如果是，则所述主节点轮询环网的其他从节点是否进入稳定状态，如果其他从节点均进入稳定状态，则所述MSTP环网进入全网稳定状态；

E、在全网稳定状态下，主节点周期性轮询从节点的稳定状态，一旦发现有任意一个从节点处于非稳定状态，全网重新进入不稳定状态。

2.如权利要求1所述的一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，其特征在于所述步骤B进一步包括如下步骤：

B1、比较所述拓扑自动发现帧上承载的原发送节点记录的环网总节点数与本节点记录的环网总节点数是否一致，如果一致则不修改该拓扑自动发现帧的环网稳定标志，否则，将该环网稳定标志置为不稳定；

B2、判断所述拓扑自动发现帧的接收方向与其原始发送方向是否对应，如果对应则执行步骤B3，如果不对应则执行步骤B4；

B3、将该拓扑自动发现帧的经过的节点计数加一，然后判断本节点在该原始发送方向的链路是否正常，如果正常则沿该原始发送方向转发所述拓扑自动发现帧，如果不正常则沿该原始发送方向的反方向转发所述拓扑自动发现帧；

B4、不修改该拓扑自动发现帧的经过的节点计数，然后判断本节点在该原始发送方向反方向的链路是否正常，如果正常则沿该原始发送方向反方向转发所述拓扑自动发现帧，否则，沿该原始发送方向转发所述拓扑自动发现帧。

3.如权利要求1所述的一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，其特征在于步骤A中所述拓扑自动发现帧包括：头字段、目的地址标识、源地址标识、拓扑内容域、尾内容域；

其中，所述拓扑自动发现帧的头字段进一步包括：

内容识别字：用于指示、区分帧内容为拓扑自动发现帧或者普通数据业务；

协议代号：专用于本方法的协议类型代号；

帧长度：本帧所占字节总数；

所述拓扑自动发现帧的目的地址标识包括：拓扑自动发现帧广播的地址，默认为0XFF；

所述拓扑自动发现帧的源地址标识包括：发送拓扑自动发现帧的源节点节点号；

所述拓扑自动发现帧的拓扑内容域进一步包括：

源帧发送方向：标识拓扑自动发现帧的原始发送方向；

环网节点变化记录值TTL：用于指示拓扑自动发现帧经过的节点数目；

总节点数：节点记录的环上节点总数目；

全网重新拓扑标志：用于环网中出现故障时通知其它节点重新进行拓扑自动发现；

环网稳定标志：用于记录环上其他节点与本节点的环总节点数是否一致；

本地稳定标志：指示目前本地拓扑是否进入稳定状态；

本地节点西向通路状态：指示目前本地西向通路是否处于正常状态；

本地节点东向通路状态：指示目前本地东向通路是否处于正常状态；

主节点号：源节点记录的主节点号；

主节点形成状态：源节点记录的主节点是网管指定还是协议指定的；

所述的拓扑自动发现帧的尾内容域进一步包括：

转义标志位：用于指示拓扑自动发现帧中是否作了转义处理；

CRC校验位：CRC校验值。

4.如权利要求1所述的一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，其特征在于所述步骤C进一步包括：

C1、判断所述拓扑自动发现帧的接收方向与其原始发送方向是否对应，如果对应则执行步骤C2，如果不对应则执行步骤C3；

C2、提取所述拓扑自动发现帧中的环网节点数变化值以及环网稳定标志，更新本地记录的总节点数为该拓扑自动发现帧经过的节点计数，同时根据环网稳定标志更新本地环网稳定标志，剥离所述拓扑自动发现帧；

C3、判断本节点在该原始发送方向反方向的链路是否正常，如果正常则沿该原始发送方向反方向的链路重新发送所述拓扑自动发现帧，同时记录本地东向节点总数为该拓扑自动发现帧经过的节点计数；如果不正常，则剥离所述拓扑自动发现帧，并记录节点总数为该拓扑自动发现帧经过的节点计数。

5.如权利要求1所述的一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，其特征在于所述步骤C中所述本地拓扑稳定性判断进一步包括如下步骤：

C4、环网系统启动时，所有节点均进入不稳定状态；

C5、进行本地拓扑稳定性判断的节点不断轮询本节点记录的环网节点总数以及环网稳定标志，如果环网稳定标志为稳定且环节点总数大于1，所述进行本地拓扑稳定性判断的节点进入亚稳定状态；

C6、如果在网管节点设定的周期内，亚稳定状态参数一直为稳定值，本地拓扑进入稳定状态；

C7、在稳定状态下，进行本地拓扑稳定性判断的节点循环检测稳定状态各项参数，只要有一项参数为不稳定，则该进行本地拓扑稳定性判断的节点进入不稳定状态。

6.如权利要求5所述的一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，其特征在于：当环网上某节点出现故障时，故障节点设置拓扑自动发现帧中的全网重新拓扑标志，并向环网发送拓扑自动发现帧，同时释放所有内存空间，重新开始本地拓扑发现过程；

环网上的其他节点接收到所述拓扑自动发现帧后，检测所述全网重新拓扑标志是否被设置，如果是，则释放所有内存空间，重新开始本地拓扑发现过程。

7.如权利要求1所述的一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，其特征在于还包括如下步骤：

F：MSTP环网各节点周期性进行链路状态检测，为整个网络拓扑结构的自动发现提供实际的链路状态信息。

8.如权利要求7所述的一种基于多业务传输环网拓扑结构自动发现的方法，其特征在于所述步骤F进一步包括如下步骤：

F1、进行链路状态检测的节点每隔一固定周期向其两侧相邻节点发送链路状态检测帧；

F2、所述相邻节点接收到所述链路状态检测帧后，获取所述链路状态检测帧的发送方向以及链路检测标志，将本节点的节点号以及链路检测响应标志写入一链路检测响应帧，沿接收所述链路状态检测帧相反的方向向所述进行链路状态检测的节点发送该链路检测响应帧；

F3、所述进行链路状态检测的节点接收到所述链路状态检测响应帧后，根据所述链路状态检测响应帧中承载的节点号以及链路检测响应标志判断本节点在链路状态检测响应帧接收方向的链路状态是否正常，根据判断结果更新链路状态信息；

F4、所述进行链路状态检测的节点在规定周期内未接收到所述链路状态检测响应帧，则设置相应链路状态为异常。

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