CN101193052B - 在多协议标签交换中实现子网连接保护的方法和系统 - Google Patents

在多协议标签交换中实现子网连接保护的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种在多协议标签交换网络中实现子网连接保护的方法和系统，该方法主要包括：多协议标签交换网络中的子网的始节点在子网工作路径和保护路径上发送OAM(运营、管理和维护)报文；所述子网的末节点根据接收到的所述OAM报文，确定所述子网工作路径和保护路径的工作状态，选择从所述子网工作路径或保护路径上接收业务。该系统包括：子网始节点和子网末节点。利用本发明，从而在T-MPLS(传送多协议标签交换)等多协议标签交换网络中实现了SNCP(子网连接保护)。

Description

在多协议标签交换中实现子网连接保护的方法和系统
技术领域
本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种在多协议标签交换中实现子网连接保护的方法和系统。
背景技术
SNCP(SubNetwork Connention Protection，子网连接保护)是传送网络的重要保护类型，子网连接可以是传送网络的一部分连接，也可以扩展到整个传送网络端到端的连接。根据对故障的不同监视方式，SNCP通常分为三类：SNC/I(Inherently monitored SNCP，固有监视子网连接保护)、SNC/N(Non-intrusively monitored SNCP，非介入式监视子网连接保护)和SNC/S(SNCP with SubIayer monitoring，子层监视子网连接保护)。
T-MPLS(Transport Multi-ProtocoI LabeI Switching，传送多协议标签交换)是一种分组传送网络，SNCP同样可以用来保证在T-MPLS发生故障时，业务可以快速地倒换到备份路径上。
ITU-T(I nternational Telecommunication Union-TelecommunicationStandardization Sector，国际电信联盟-电信标准化部门)标准G.808.1描述了通用的线性保护倒换机制。目前，G.8131也在针对T-MPLS制定相应的保护标准。但是，关于如何在T-MPLS中实现SNCP，现有技术中还没有具体的实现方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种在多协议标签交换中实现子网连接保护的方法和系统，从而在T-MPLS等MPLS(Multi-ProtocoI Label Switching，多协议标签交换)网络中实现了SNCP。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种在多协议标签交换网络中实现子网连接保护的方法，包括步骤：
A、多协议标签交换MPLS网络中的子网的始节点生成子网的子层OAM，对所述子层OAM和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文进行分层处理；在所述子网工作路径发送所述子网工作路径子层OAM报文和所述端到端的OAM报文，在所述子网保护路径上发送所述子网保护路径子层OAM报文和所述端到端的OAM报文；
B、所述子网的末节点从所述子网工作路径上接收到的所有报文中提取出所述子网工作路径子层OAM报文；利用所述子网工作路径子层OAM报文根据设定的故障检测方法，检测所述子网工作路径的工作状态；
所述子网的末节点从所述子网保护路径上接收到的所有报文中提取出所述子网保护路径子层OAM报文；利用所述子网保护路径子层OAM报文根据设定的故障检测方法，检测所述子网保护路径的工作状态；
所述子网的末节点根据所述检测出的所述子网工作路径和保护路径的工作状态，选择从所述子网工作路径或保护路径上接收业务。
一种在多协议标签交换网络中实现子网连接保护的系统，包括：
子网始节点：设置在多协议标签交换MPLS网络中的子网的边缘，
所述子网始节点具体包括：业务生成和处理单元：用于在传送数据报文和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文的同时生成所述子网的子层OAM；对所述子层OAM和其它管理域的端到端的OAM报文进行分层处理；在所述子网工作路径发送所述子网工作路径子层OAM报文和所述端到端的OAM报文，在所述子网保护路径上发送所述子网保护路径子层OAM报文和所述端到端的OAM报文；
子网末节点：设置在MPLS网络中的子网的边缘，
所述子网末节点具体包括：OAM判断单元：用于从所述子网工作路径上接收到的所有报文中提取出所述子网工作路径子层OAM报文；利用所述子网工作路径子层OAM报文根据设定的故障检测方法，检测所述子网工作路径的工作状态；
从所述子网保护路径上接收到的所有报文中提取出所述子网保护路径子层OAM报文；利用所述子网保护路径子层OAM报文根据设定的故障检测方法，检测所述子网保护路径的工作状态；
业务选择单元：用于根据OAM判断单元确定的所述子网工作路径和保护路径的工作状态，选择从所述子网工作路径或保护路径上接收业务。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过子网的始节点在子网工作路径和保护路径上发送OAM(Operation，Administration andMaintenance，运营，管理和维护)报文，子网的末节点根据接收到的所述OAM报文，确定所述子网工作路径和保护路径的工作状态，并作为保护倒换的依据。从而可以在T-MPLS等MPLS网络中实现基于OAM的SNCP，提高T-MPLS等MPLS网络的可靠性。
附图说明
图1为本发明所述方法的实施例1的基本组网结构图；
图2为本发明所述方法的实施例1的具体处理流程图；
图3为本发明所述方法的实施例1的双向路径的实现方案的组网示意图；
图4为本发明所述方法的实施例2的基本组网结构图；
图5为本发明所述方法的实施例2的具体处理流程图；
图6为本发明所述系统的实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种在多协议标签交换中实现子网连接保护的方法和系统，本发明的主要技术特点为：子网的始节点在子网工作路径和保护路径上发送OAM报文，子网的末节点根据接收到的所述OAM报文，确定所述子网工作路径和保护路径的工作状态。
下面结合附图来详细描述本发明，本发明所述方法和系统适用于MPLS网络，该MPLS网络包括：T-MPLS网络。以T-MPLS网络为例，本发明提供了本发明所述方法的两个实施例，实施例1以SNC/N模型为基础，其基本组网结构图如图1所示，具体处理流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤2-1、T-MPLS网络的源端节点发送数据报文和端到端的OAM报文。
实施1的基本原理是在不影响现有业务的前提下，对T-MPLS网络中已有的OAM进行监视和判断，判断子网的工作状况，并将判断结果作为子网保护倒换的依据，不增加额外的OAM。上述已有的OAM可以是不属于该子网并且跨越该子网的其它管理域的OAM，比如，端到端的OAM。该其它管理域的OAM并不是专门针对某个待保护的子网而特殊生成的，其所辖区域往往大于待保护的子网范围，这是实施例1的方案与SNC/S方案的主要区别。下面以端到端的OAM报文为例来说明本实施例的流程。
在图1所示的传送网络组网中，一条LSP(Label Switch Path，标记交换路径)从源端节点A经过中间节点B和C到达宿端节点D，节点B和C之间形成子网并且支持子网保护。节点B为子网的始节点，节点C为子网的末节点。在子网的边缘配置保护倒换功能模块；在子网的始节点配置桥接器，该桥接器用于将业务连接到子网工作路径和保护路径上；在子网的末节点配置选择器，该选择器用于从子网工作路径或者保护路径上选择一路业务。另外，在选择器前配置非介入监视模块，用于监视端到端的OAM报文。
首先，源端节点A向宿端节点D发送数据报文和端到端的OAM报文。
步骤2-2、子网边缘桥接器复制数据报文和端到端的OAM报文，并同时发送到子网工作路径和保护路径上。
上述源端节点A发送的数据报文和端到端的OAM报文沿LSP转发，到达子网边缘节点B，上述在子网的始节点配置的桥接器接收到该数据报文和端到端的OAM报文。
上述在子网的始节点配置的桥接器对接收到的上述数据报文和端到端的OAM报文进行复制后，同时发送到子网工作路径和保护路径上，即进行双发。
步骤2-3、子网工作和保护路径上的非介入监视模块根据接收到的端到端的OAM报文，判断子网工作路径和保护路径的工作状况。
上述桥接器在子网工作路径和保护路径上发送的数据报文和端到端的OAM报文沿LSP到达子网边缘节点C，上述在选择器前配置的子网工作路径和保护路径上的非介入监视模块接收到该数据报文和端到端的OAM报文。
子网工作路径和保护路径上的非介入监视模块首先对接收的业务(包括数据和OAM报文)进行识别，并提取出相应的端到端OAM报文。非介入监视模块识别OAM和数据报文的方法类似LSP宿端的操作，具体操作方法可以为：检查报文的栈底标签是否为表示OAM报文的特殊标签(如用14标签表示OAM报文)。如果不是，则为普通的数据报文，非介入监视模块不需要处理数据报文，可以丢弃该普通的数据报文；如果是，则为OAM报文，非介入监视模块进一步对该OAM报文进行故障检测，根据故障检测结果确定子网工作路径和保护路径是否发生故障。
非介入监视模块检测OAM报文故障的方法包括：连通性检测、连接性检测和性能检测等。以连通性检测为例，子网工作路径或保护路径上的非介入监视模块如果在连续三倍的OAM报文发送周期内没有接收到OAM报文，就认为子网工作路径或保护路径发生了连通性故障；如果在非介入监视模块配置了待检测LSP的信息(如LSP ID和源LSR ID)，非介入监视模块可以进一步判断子网工作路径或保护路径是否发生了连接性故障。
如图1所示，子网工作路径的非介入监视模块实际监视的是从A到B经子网工作路径到C的故障状况；子网保护路径的非介入监视模块实际监视的是从A到B经子网保护路径到C的故障状况。
总之，子网工作路径或保护路径上的非介入监视模块可以根据保护倒换的触发条件作相应的故障检测，确定子网工作路径或保护路径的工作状况。
步骤2-4、选择器根据非介入监视模块确定的子网工作路径和保护路径的工作状况，选择从子网工作路径或保护路径中接收业务。
在非介入监视模块确定了子网工作路径或保护路径的工作状况后，选择器根据子网工作路径和保护路径的工作状况信息，选择从子网工作路径或保护路径中接收业务，并继续将业务沿着LSP向下游传输，直至到达LSP宿端节点。
选择器选择接收业务的路径的原则为：
选择器默认从子网工作路径上接收业务；
如果子网工作路径的非介入监视模块检测子网工作路径无故障发生，则业务不倒换，选择器从子网工作路径上接收业务；
如果子网工作路径的非介入监视模块检测子网工作路径有故障发生，子网保护路径的非介入监视模块检测子网保护路径无故障发生，则业务发生倒换，选择器从子网保护路径上接收业务。
如果子网工作路径和保护路径的非介入监视模块都检测到有故障发生，则业务不倒换，但此时业务无法正常传输。
如果子网工作路径是双向的，那么在两个方向上子网边缘都需要配置上述非介入监视模块。双向路径的实现方案的组网示意图如图3所示，在B和C处都引入非介入监视模块，分别监视两个方向的端到端OAM。桥接器、非介入监视模块和选择器的工作原理与单向路径的实现方案相同。
实施例2以SNC/S模型为基础，其基本组网结构图如图4所示，具体处理流程如图5所示，包括如下步骤：
步骤5-1、T-MPLS网络的源端节点发送数据报文和端到端的OAM报文。
实施2的基本原理是借助子层OAM来实现子网的保护，即针对待保护的子网构建专门的保护子层，并生成检测子网故障的子层OAM。由于子层OAM相对独立于端到端OAM等其它管理域的OAM，可以根据需要实现更多复杂的检测，如：实现故障检测、故障定位和性能检测等。下面以端到端的OAM报文为例来说明本实施例的流程。
在图4所示的传送网络组网中，一条LSP从源端节点A经过中间节点B和C到达宿端节点D，节点B和C之间形成子网并且支持子网保护。在子网的边缘配置保护倒换功能模块；节点B为子网的始节点，节点C为子网的末节点。在子网的始节点配置桥接器，该桥接器用于将业务连接到子网工作路径和保护路径上；在子网的末节点配置选择器，该选择器用于从子网工作路径或者保护路径上选择一路业务。另外，在桥接器后以及选择器前配置子层终端(图4中用标有字母S的方框表示)，用于生成子层OAM，并检测子层OAM报文。
首先，源端节点A向宿端节点D发送数据报文和端到端的OAM报文(OAMe)。
步骤5-2、桥接器侧子层终端生成子层OAM，将数据报文、端到端的OAM报文和子层OAM报文分别发送到子网工作和保护路径上。
上述源端节点A发送的数据报文和端到端的OAM报文沿LSP转发，到达子网边缘节点B，上述在桥接器侧配置的子层终端接收到该数据报文和端到端的OAM报文。
上述在桥接器侧配置的子层终端根据接收到的端到端的OAM报文生成子层OAM报文，或者独立于端到端的OAM报文生成子层OAM，该子层OAM报文包括：OAMw(子网工作路径的OAM)和OAMp(子网保护路径的OAM)。并对生成的子层OAM和端到端的OAM进行分层处理。该分层处理的实现方案包括如下几种：
1、通过标签堆栈(LabeI stack)实现分层的方案。
在图4所示的传送网络组网中，在子网的边界节点B侧配置的子层终端按照现有的层OAM规则生成子层OAM，该层OAM规则包括：用置底的14标签表示OAM报文。在子层的末端按照端到端终点处理OAM报文的规则处理子层OAM报文，即弹掉外层转发标签，根据14标签判断为OAM报文，再根据OAM报文的内容判断是否发生故障。
为了保证端到端的OAM(OAMe)透明穿过子网，可以通过标签堆栈的方式进行屏蔽。当OAMe报文在进入子网时，可以为其增加一层新的标签用于表示该OAMe报文并不属于本子网，即对子网屏蔽；离开子网时，子网边缘节点根据这层新的标签判定报文不属于本子网，不作OAM处理，但出子网时要去掉这层新引入的标签，并继续转发报文。新引入的标签旨在区分子层OAM和不属于该子层的其他OAM。该新的标签可以是一个特殊的标签放在外层转发标签下，或者直接作为子层的转发标签。
2、通过OAM报文净荷的参数域实现分层的方案。
该方案在OAM报文净荷中引入一个参数域，用不同的值表示不同的OAM层次关系，同时需要在相应的层端点配置相关的层次关系信息。比如，可以用参数值7表示端到端的OAM(OAMe)，并在LSP的端节点A和D配置该端到端的OAM层次信息；用参数值3表示子层OAM(OAMw和OAMp)，并在子层终端上配置该子层OAM信息。端节点A和子层终端只有在其配置信息与接收到的OAM报文中的参数匹配时，才处理接收到的OAM报文，否则；透明传输接收到的OAM报文。
比如，当端到端的OAMe(参数值为7)报文经过子网时，由于子层终端上配置的参数值是3(不等于7)，子层终端不处理该OAMe报文，对该OAMe报文进行透明传输。当子层OAM报文(参数值为3)经过子网时，该子层OAM报文和子层终端上配置的参数值相同，子层端点对该子层OAM报文进行相应的处理。
3、通过报文头中一个特殊域实现分层的方案。如标签域的TTL(TimeTo Live，生存时间)，或者用于试验的EXP域。设置有该特殊域的报文头格式如下述表1所示。
表1：报文头格式示意表
  Label(20bits)   EXP(3bits)   S(1bit)   TTL(8bits)
比如，通过设定报文头的TTL值来区分端到端和子层OAM。在图4所示的网络中，假设节点B经过子网工作路径到节点C需要4跳；节点B经过子网保护路径到节点C需要5跳；端到端的OAM报文经过子网工作路径需要10跳，端到端的OAM报文经过子网保护路径需要11跳，端到端OAMe的TTL取值应该大于或等于经过所述子网工作路径和保护路径到达宿端的跳数的最大值，以保证OAMe可以到达LSP的宿端。
于是，设定端到端OAMe的TTL取大于或等于11的值，保证OAMe可以到达LSP的宿端D；子网工作路径OAMw的TTL设为4，子网保护路径OAMp的TTL设为5，这样可以保证子层OAM在子网边界终结。
上述OAMe、OAMw和OAMp可以仅是-TTL不同，即对OAMe进行复制，仅修改TTL获得OAMw和OAMp，其他报文内容相同；也可以是完全独立，即OAMe、OAMw和OAMp报文内容也不同，OAMw和OAMp完全不依赖于端到端OAMe，独立生成。
这种方案要求网络中的每个节点了解与其他节点的位置关系，如二者之间需要经过的跳数。在T-MPLS中这个要求是可以实现的。
另外，也可以通过设置EXP取不同的值来区分子层OAM和端到端的OAM报文。
桥接器侧子层终端生成了子层OAM并进行了上述分层处理后，将数据报文、端到端的OAM报文和OAMw报文发送到子网工作路径上；将数据报文、端到端的OAM报文和OAMp报文发送到子网保护路径上。
步骤5-3、选择器侧子层终端根据接收到的子层OAM报文，判断子网工作路径和保护路径的工作状况。
上述桥接器侧子层终端在子网工作路径或保护路径上发送的数据报文、端到端的OAM报文和子层OAM报文沿LSP到达子网边缘节点C，上述在选择器侧配置的子网工作路径或保护路径上的子层终端接收到该数据报文、端到端的OAM报文和子层OAM报文。
在选择器侧配置的子网工作路径或保护路径上的子层终端根据上述不同的分层处理方法，比如，根据标签堆栈的情况，对接收的各种报文进行识别，提取出相应的子层OAM报文，如OAMw或OAMp报文。然后，再对OAMw或OAMp报文进行故障检测，根据故障检测结果确定子网工作路径或保护路径是否发生故障。
子层终端判断检测子层OAM报文故障的方法和上述实施例1中非介入监视模块检测OAM报文故障的方法相同。
步骤5-4、选择器根据子层终端确定的子网工作路径和保护路径的工作状况，选择从子网工作路径或保护路径中接收业务。
在选择器侧配置的子网工作路径或保护路径上的子层终端确定了子网工作路径或保护路径的工作状况后，选择器根据子网工作路径和保护路径的工作状况信息，选择从子网工作路径或保护路径中接收业务，并继续将业务沿着LSP向下游传输，直至到达LSP宿端节点。
在该实施例2中，选择器选择接收业务的方法和上述实施例1中选择器选择接收业务的方法相同。
如果工作路径是双向的，可以通过在两个方向上分别采用单向路径的方案来实现。
以T-MPLS网络为例，本发明所述系统的实施例的结构示意图如图6所示，包括如下模块：
子网始节点：设置在T-MPLS网络中的子网的边缘，在子网工作路径和保护路径上发送OAM报文和数据报文。包括：业务复制单元或业务生成和处理单元。
其中，业务复制单元：对应上述图1中的桥接器。用于对接收到的数据报文和跨越所述子网的其它管理域的OAM报文进行复制后，在子网工作路径和保护路径上同时发送所述数据报文和其它管理域的OAM报文；
其中，业务生成和处理单元：对应上述图4中的子层终端。用于在传送数据报文和跨越所述子网的其它管理域的OAM报文的同时生成子层OAM；对所述子层OAM和其它管理域的OAM报文进行分层处理；在子网工作路径发送所述子网工作路径子层OAM报文，在子网保护路径上发送所述子网保护路径子层OAM报文。
子网末节点：设置在T-MPLS网络中的子网的边缘，根据接收到的所述子网始节点发送的所述OAM报文，确定所述子网工作路径和保护路径的工作状态，选择从子网工作路径或保护路径上接收业务。包括：OAM判断单元和业务选择单元。
其中，OAM判断单元：用于从子网工作路径和保护路径上接收到的报文中提取出所述其它管理域的OAM报文或子层OAM报文，根据提取出的所述其它管理域的OAM报文或子层OAM报文确定子网工作路径和保护路径的工作状态；
其中，业务选择单元：用于根据OAM判断单元确定的子网工作路径和保护路径的工作状态，选择从子网工作路径或保护路径上接收业务。
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 (6)

1.一种在多协议标签交换网络中实现子网连接保护的方法，其特征在于，包括步骤：
A、多协议标签交换MPLS网络中的子网的始节点生成子网的子层OAM，对所述子层OAM和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文进行分层处理；在所述子网工作路径发送所述子网工作路径子层OAM报文和所述端到端的OAM报文，在所述子网保护路径上发送所述子网保护路径子层OAM报文和所述端到端的OAM报文；
B、所述子网的末节点从所述子网工作路径上接收到的所有报文中提取出所述子网工作路径子层OAM报文；利用所述子网工作路径子层OAM报文根据设定的故障检测方法，检测所述子网工作路径的工作状态；
所述子网的末节点从所述子网保护路径上接收到的所有报文中提取出所述子网保护路径子层OAM报文；利用所述子网保护路径子层OAM报文根据设定的故障检测方法，检测所述子网保护路径的工作状态；
所述子网的末节点根据所述检测出的所述子网工作路径和保护路径的工作状态，选择从所述子网工作路径或保护路径上接收业务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的对所述子层OAM和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文进行分层处理具体包括：
在所述跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文头设置标签堆栈，通过该标签堆栈来对所述子层OAM和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文进行识别；
或者，
在所述子层OAM和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文净荷中设置参数域并分别设置不同的值，通过该参数域中不同的值来对所述子层OAM和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文进行识别；
或者，
通过所述子层OAM和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文头中特殊域的不同取值来对所述子层OAM和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文进行识别。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的设定的故障检测方法包括：连通性检测、连接性检测或性能检测。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的MPLS网络包括：传送多协议标签交换T-MPLS传送网络。
5.一种在多协议标签交换网络中实现子网连接保护的系统，其特征在于，包括：
子网始节点：设置在多协议标签交换MPLS网络中的子网的边缘，
所述子网始节点具体包括：业务生成和处理单元：用于在传送数据报文和跨越所述子网的其它管理域的端到端的OAM报文的同时生成所述子网的子层OAM；对所述子层OAM和其它管理域的端到端的OAM报文进行分层处理；在所述子网工作路径发送所述子网工作路径子层OAM报文和所述端到端的OAM报文，在所述子网保护路径上发送所述子网保护路径子层OAM报文和所述端到端的OAM报文；
子网末节点：设置在MPLS网络中的子网的边缘，
所述子网末节点具体包括：OAM判断单元：用于从所述子网工作路径上接收到的所有报文中提取出所述子网工作路径子层OAM报文；利用所述子网工作路径子层OAM报文根据设定的故障检测方法，检测所述子网工作路径的工作状态；
从所述子网保护路径上接收到的所有报文中提取出所述子网保护路径子层OAM报文；利用所述子网保护路径子层OAM报文根据设定的故障检测方法，检测所述子网保护路径的工作状态；
业务选择单元：用于根据OAM判断单元确定的所述子网工作路径和保护路径的工作状态，选择从所述子网工作路径或保护路径上接收业务。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的MPLS网络包括：T-MPLS传送网络。
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