CN101247354B - 针对t-mpls网络组播的快速恢复重路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种可用于T-MPLS网络中对组播树进行保护恢复的重路由策略，该策略提供一种T-MPLS网络中针对组播业务的重路由保护恢复方法，单播业务在故障下游临节点的快速重路由被应用于T-MPLS组播，根据组播的点到多点及多点到多点的拓扑结构，实行相应的转发策略，实现T-MPLS网络组播业务的快速重路由，实现故障发生后业务的快速保护恢复。采用本发明的方法，网络发生故障后组播业务能够快速的寻找有效节点并建立保护路径，节省了网络中用于备份的网络资源，大大降低了业务流的中断时间，提高了业务流恢复速度，实现了组播业务的快速保护恢复。

Description

针对T-MPLS网络组播的快速恢复重路由方法

所属领域

本发明总体上涉及一种快速恢复在T-MPLS网络上出现故障时的实现技术，更具体地，涉及在T-MPLS网络传送组播业务时所发生故障的快速寻找备份路径的重路由保护恢复方法。

背景技术

随着IPTV等视频传输业务的兴起，要求网络能够有效传输视频数据。为适应广播视频内容的分发，网络需要满足在性能、QoS、恢复和复制的要求。传统的传送网络都使用独立的ATM或者SONET/SDH来传送视频数据，而IP网络的无连接性和故障恢复能力被认为不适合视频业务的传送。

目前，T-MPLS被定位为城域网，已经包括RSVP-TE、QOS(包括DS-TE)、环网保护等技术，其已经能够涵盖和满足性能、QoS、恢复的需求。但是目前为止，在T-MPLS上开展组播业务还存在很多问题，尤其是组播业务的保护恢复问题还有待解决，以保证视频等组播业务的可靠传送。

网络的生存性机制可以从不同角度进行分类，主要包括以下几种分类方式：根据恢复粒度大小，分为基于链路的和基于通道的保护/恢复机制；根据保护资源能否共享，分为专用和共享的保护机制；根据恢复路径的计算方式，分为预计算与实时计算的恢复；根据路由计算机制和恢复实现的控制机制，分为集中式和分布式控制恢复。

在下一代分组传送网络中，随着流媒体、视频会议等应用的开展，组播在分组传送网络中将得到普及。提供生存性得到保障的分组传送网络组播通信相比于现在的传送网络通信显得尤为重要和迫切，研究下一代分组传送网络中组播的生存性机制具有重要的意义。

现有的保护恢复方案主要有两种方式，源端重路由及本地修复两种。源端重路由是从源端开始建立备份路径，对整个树进行备份，故障发生时，故障信息传送至源端进行源端切换，这种方式必须等告警信息传送至源端进行保护，恢复时间长，消耗资源多，且不容易寻找备份路径；本地修复是工作路径上的节点为下游邻节点和链路建立备分路径，故障发生时本地节点进行保护恢复，这种方式保护恢复时间短，但需要预先建立备份路径，消耗大量的网络资源。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种T-MPLS网络发生故障时快速寻找备份路由以对组播业务进行重路由的快速保护恢复策略。针对现有技术中存在的问题，及已有的相关技术，提出了针对组播业务的快速寻找备份路径的方法，实现故障发生时能快速找到备份路径，避免路径重复及资源浪费，并实现业务的快速保护恢复。

已申请发明专利200810056070.3公布了一种T-MPLS网络中单播LSP故障时快速寻找新的路径的快速保护恢复策略。该方法针对单播LSP进行保护恢复，利用泛洪探测消息包达到快速寻找新路径来实现业务的保护恢复。该发明并没有针对组播业务的点到多点及多点到多点的拓扑特点，因此将该发明应用于组播业务的快速重路由时会出现多个节点同时泛洪数据包及备份路径重复的情况。本发明要解决的问题则正是如何处理组播业务下的快速重路由，即本发明提出组播业务下探测消息包的处理，实现组播业务下快速寻找新的路径的快速重路由。

为了实现该目的，根据本发明的方案，提出了用于T-MPLS网络组播业务的快速保护恢复方法，包括两方面：链路故障及节点故障。链路故障时，故障下游临节点泛洪探测消息包；节点故障时，由于组播业务为点到多点模式，故障下游可能具有多个受影响临节点，这个时候这些节点都泛洪探测消息包。

根据本发明的方案，提出了故障下游具有多个受影响节点时这些节点对探测消息包的处理方式。所述方式主要包括以下步骤：1.故障发生时，当故障下游具有多个受影响节点时，这些节点均向相邻泛洪探测消息包；2.同时，这些节点各自维护泛洪源信息表，记录本节点为组播业务泛洪探测消息包，表明本节点也是受影响节点并已经开始寻找重路由；3.节点接受探测消息包，如果本节点为受影响节点并已经泛洪以寻找新的路径，则保存刚接收到的探测消息包及其中的路由记录对象，并等待本节点寻找的新的路由路径；4.节点返回新的路由路径时，结合保存的路由记录对象，作为新的路由路径发送至保存的探测消息包的源节点，作为该节点的重路由路径。

根据本发明的方案，提出了判断节点是否是受影响节点并已经开始寻找新的路径的方法。包括：第一步骤，故障下游节点泛洪探测消息包，同时维护泛洪源信息表，该表用以标识本节点是否是受影响节点及是否已经为某个组播业务泛洪以寻找新的路径；第二步骤，当节点接收到探测消息包时，根据消息中的P2MP ID及节点中的泛洪源信息表，判断本节点是否为受影响节点；第三步骤，如果该节点是受影响节点，则等待本节点的寻找路径结果；如果不是，则按一般节点处理。

根据本发明的方案，提出了泛洪源信息表以帮助受故障影响节点对探测消息包进行处理，其中，泛洪源信息表中应包括组播业务号，以判定组播业务；标志位，表明本节点是否为受故障影响节点。

本发明在已申请的发明专利的基础上针对组播业务的拓扑结构，将存在多个受故障影响节点作为重点，扩展了节点对探测消息包的处理，避免节点重复泛洪及备份路径的重复，实现组播业务的快速寻找路径，建立组播业务路径的备份恢复路径，达到组播业务的快速恢复。

附图说明

通过参考结合附图所考虑的以下详细描述，本发明的更完整的目的和许多优点将变得明显，其会得到更好地理解，在附图中，相同的参考符号表示相同或相似的组件，其中：

图1示出了T-MPLS网络中对单播业务的快速重路由。

图2示出了MPLS组播的信令过程。

图3示出了T-MPLS组播分组的传输。

图4示出了采用T-MPLS单播的快速重路由技术的组播重路由。

图5示出了T-MPLS组播业务的链路故障下的快速重路由。

图6示出了T-MPLS组播业务的非分支节点故障下的快速重路由。

图7所示为T-MPLS组播业务的分支节点故障下的快速重路由。

具体实施方案

下面将参考附图来详细描述本发明的典型实施例，为避免可能不必要地使本发明的主题变得不清，省略对这里所包括或附图中所示的已知功能或配置的详细描述。

下面所述的本发明适合于扩展应用于T-MPLS(传送级多协议标签交换)单播的快速重路由，从而将其应用于T-MPLS组播。为了帮助理解本发明，将首先描述应用于T-MPLS单播的快速重路由。

通过将路由过程和信令过程的结合，在故障发生时，通过泛洪重路由探测消息包来快速寻找新的路径，并将分组重定向到所建立的备份LSP上，实现单播业务的快速重路由。

图1示出了T-MPLS网络中对单播业务的快速重路由。

对于T-MPLS快速重路由，故障发生后采用泛洪探测包的方式寻找新的路由路径。故障下游节点发送探测消息包，计时并等待返回消息。当该节点收到重路由路径消息时，按先到先处理的原则，对属于同一欲重路由的LSP的重路由路径消息，取最先到达的消息，以该重路由路径消息中的RRO对象作为新的路径，沿其发送RESV消息，分配资源和分发标签。如果在规定的时间内没有收到重路由的路径消息，则新的路径寻找失败，故障恢复失败。

其他节点在收到探测消息包时，根据节点中的路径信息表和收到消息中的LSP ID判断该节点是否为欲重路由LSP上的节点，再根据节点中的ERO及接收到的探测消息包中的RRO来确定该节点是否不受故障影响。如果为不受故障影响节点，则该节点发送重路由的路径消息来申请新的路径的建立。否则，继续进行泛洪源探测消息包直到生存时间用尽或者找到不受故障影响节点。

如图1所示，业务LSP为LSR1→LSR2→LSR3→LSR4→LSR5→LSR6；如图1所示，R3和R4之间发生故障，R4立即向与之相邻的所有LSR标签交换路由器泛洪重路由探测包(reroute paeket)，即R4向R11，R5，R8发送重路由探测包，并开始计时等待回应的重路由路径消息，如果在规定时间内没有收到该LSP的重路由路径消息则判断重路由失败。

当R11、R5、R8收到重路由探测包时，根据节点中的路径信息表和reroute paeket探测包中的LSP ID，判断该节点是否为欲重路由LSP上的节点，再根据每个节点中的ERO及接收到的reroute packet泛洪消息中的RRO，判断该节点是否为受故障影响节点，

在图1中，R5，R11，R8节点收到从R4发送的重路由探测包，R5为欲重路由LSP上的节点，但是在LSP上为R4的下游节点，为受故障影响节点，则R5继续泛洪探测包。R8、R11不是欲重路由LSP上的节点，均继续向相邻节点泛洪reroute paeket数据报。如此方式直到找到LSP上不受故障影响的节点R2、R3。其中R2接收到的探测包中RRO对象为R4-R8-R7-R2，R3接收到的探测包中RRO对象为R4-R11-R10-R9-R3。

R2和R3均以RRO对象的逆向路径作为ERO对象，发送重路由路径消息至R4来申请资源及标签。其中重路由路径消息为RSVP-TE中的重路由信令，其中包括Fast-Reroute对象来标记重路由路径的属性。

R4如果先收到从R2发送的重路由路径消息，该路径消息中的RRO对象为R2-R7-R8-R4，则R4沿着R4-R8-R7-R2的路径发送RESV消息，建立重路由路径。而R3发送的重路由路径消息后到达则丢弃。

如果R4在规定时间内并未收到重路由路径消息，则判定为寻找路径失败，恢复失败。

按照上述方式，通过扩展信令，定义新的消息格式，采用适当的判决规则能够快速的寻找到重路由路径并实现重路由。同时假定应用于T-MPLS单播的该快速重路由被应用于T-MPLS组播业务。

首先，将参考附图来描述一般T-MPLS组播。

图2示出了MPLS组播的信令过程，而图3示出了T-MPLS组播分组的传输。

在T-MPLS组播中，在其中一个或多个下游路由器加入组播组的分支路由器处复制路径消息，然后传送到相应的路由器，并且应该在分支路由器处合并Resv消息，然后传送到上游路由器。在图2中，R3为分支路由器，R3接收PATH消息并根据其中的ERO对象将PATH消息复制发送到相应的下游路由器R4，R5并向叶节点转发，而当R3接收到从R4、R5发送的Resv消息时，R3合并Resv消息并向源节点转发，最终建立标签交换路径。如图3，数据从源节点R1经过R2至分支节点，复制并分别携带各自标签向叶节点转发。

当接收到T-MPLS组播时，T-MPLS组播分组经过了参考组播标签传输表的标签操作，然后被传送到下一路由器。必须在分支路由器处对T-MPLS组播分组进行复制，并传送到针对其设置了T-MPLS组播LSP的所有路由器。

作为该T-MPLS组播的快速重路由方法，可以首先考虑应用T-MPLS单播的快速重路由方法。然而，如果将T-MPLS单播的快速重路由应用于该T-MPLS组播，则会出现故障下游节点泛洪多次并造成新的路径上将分组传送两次或更多次的情况，图4示出了该问题。

图4是采用T-MPLS单播的快速重路由技术的组播重路由。

在图4中，为了应付LSR1的节点故障，故障下游节点LSR3和LSR4都泛洪重路由的探测消息包reroute paeket。当LSR4接收到LSR3发送的探测消息包时，也向周围节点泛洪消息包，最终R4处寻找的新的路径为LSR5—LSR7—LSR4，而R3处寻找的新路径为LSR5—LSR7—LSR4—LSR2—LSR3，可以看到LSR4处泛洪了多次，而且寻找的新的恢复路径中LSR5—LSR7—LSR4重复，当故障发生时LSR5处将组播业务切换至上面寻找到的两条保护路径上，这样在LSR5—LSR7—LSR4路径组播业务会被发送2次。

因此，为了避免上诉问题，更有效的对T-MPLS组播业务进行快速重路由，必须针对组播业务的点到多点和多点到多点的拓扑结构，在分支节点故障时，多个受影响节点进行相应的处理。之后，将描述T-MPLS组播的快速重路由。

按照节点故障和链路故障来执行T-MPLS组播业务的快速重路由。在链路故障时，受故障影响的下游临节点为单一节点，此时按照单播方式来进行快速重路由。

图5所示为T-MPLS组播业务的链路故障下的快速重路由。

按照单播时重路由方式进行新的路径的寻找，故障发生时LSR3开始向其他邻节点泛洪探测消息包，并等待寻找返回结果，邻节点接收到探测消息包，判断是否组播业务的有效节点，直到找到存在组播业务的有效节点。在图中，LSR10，LSR12，LSR11等节点均收到探测消息包，但都不是组播业务的有效节点，则这些节点继续向邻节点泛洪探测消息包，LSR2接收到探测消息包时，LSR2为组播业务的有效节点，则停止泛洪并沿LSR10至LSR3发送重路由路径消息建立重路由路径。

节点故障时，如果该节点不是分支节点时，受故障影响的下游临节点也为单一节点，此时也按照单播方式进行快速重路由；如果该节点是分支节点时，受故障影响的下游临节点有多个节点，这时多个节点都泛洪探测消息包。

图6所示为T-MPLS组播业务的非分支节点故障下的快速重路由。

非分支节点故障时的处理和上述链路故障时的处理一样，都是采用单播时重路由方式进行重路由。在图中，LSR4为非分支节点，当LSR4发生故障时，故障下游邻节点LSR6向四周邻节点泛洪探测消息包(reroute packet)，LSR8、LSR9收到探测消息包，但两节点都不是重路由的有效节点，则继续向邻节点泛洪，LSR5收到探测消息包且LSR5为重路由的有效节点，则LSR5沿探测包路径回送重路由的路径消息建立重路由。最终建立重路由路径LSR5—LSR8—LSR6

图7所示为T-MPLS组播业务的分支节点故障下的快速重路由。

在图7中，分支节点LSR1出现故障，下游临节点LSR3，LSR4都需要重新寻找路由路径。因此发现故障后LSR3和LSR4各自泛洪reroute packet重路由探测包。探测消息包经过网络中的节点不断转发。LSR3和LSR4会各自收到对方发送出来的探测消息包。当LSR4接收到reroute packet消息数据报时，根据reroute packet探测消息包中携带的信息(LSP ID，RRO等)获取须重路由业务及重路由节点信息，判断为不同节点的reroute packet探测消息包，而LSR4作为故障下游临节点也已经泛洪数据报以寻找新的重路由路径，这时LSR4需要暂时保存该reroute packet重路由消息，并等待本节点的路由寻找结果(即重路由的路径消息)，如果重路由路径消息返回，即表明新的路由路径已经找到，LSR4处建立新的路由路径，同时，将LSR3作为LSR4的下游分支节点，LSR4节点沿保存的reroute pakcet消息中的RECORE_ROUTE路径发送PATH消息至LSR3，从而形成以LSR4为分支节点，LSR4—LSR2—LSR3为组播业务的支路链路作为新的恢复路径。

在LSR3处，如果接收到的LSR4发送的重路由PATH消息为同一组播中最早到达的PATH消息，则选择LSR4—LSR2—LSR3作为备份路径，即以LSR4为分支节点，LSR4—LSR2—LSR3为组播业务的支路链路。这时LSR3向LSR4发送Resv消息来分配标签。而在LSR4处，进行标签映射，完成LSR4为分支节点的支路链路的路径恢复，如图7；如果不是最早到达的，则放弃这条路径，根据最早到达的重路由PATH消息来建立路径。

网络拓扑结构变化复杂，但故障发生时均分为链路故障，节点故障，而节点故障又分为非分支节点故障及分支节点故障，对故障的处理也如上述实例中所述方法，其他网络拓扑结构的组播业务的保护恢复和本发明实例中所述处理完全一致，这里就不赘述。

以上所述的，仅为本发明的可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡应用本发明说明书或附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的范围内，以保障发明者的权益，于此声明。

Claims (5)

1.一种用于传送级多协议标签交换(T-MPLS)针对组播业务的快速保护恢复方法，包括两方面：链路故障和节点故障；

链路故障时，以单播的快速重路由方式寻找重路由恢复路径，主要步骤如下：故障下游邻节点泛洪探测消息包，计时并等待重路由路径消息，当该节点收到重路由路径消息时，按先到先处理的原则，对属于同一欲重路由的LSP的重路由路径消息，取最先到达的消息，以该重路由路径消息中的RRO对象作为新的路径，沿其发送RESV消息，分配资源和分发标签以建立重路由恢复路径；如果在规定的时间内没有收到重路由路径消息，则重路由恢复路径寻找失败，故障恢复失败；网络中其他节点在收到探测消息包时，根据节点中的路径信息表和收到消息中的LSP ID判断该节点是否为欲重路由LSP上的节点，再根据节点中的ERO及接收到的探测消息包中的RRO来确定该节点是否不受故障影响；如果该节点为欲重路由的LSP上不受故障影响节点，则该节点发送重路由路径消息来申请重路由恢复路径的建立；否则，继续进行泛洪源探测消息包直到生存时间用尽或者找到不受故障影响节点；

节点故障包括非分支节点故障和分支节点故障，非分支节点故障时，方法与链路故障的一致；分支节点故障时，由于组播业务的点到多点及多点到多点的拓扑，故障下游具有多个受影响的邻节点，这些节点进行如下的处理步骤：

第一步骤，故障发生时，这些节点均向相邻节点泛洪探测消息包；同时各自维护泛洪源信息表； 

第二步骤，这些节点接收到探测消息包，保存刚接收到的探测消息包及其中的路由记录对象，并等待本节点寻找的重路由恢复路径；

第三步骤，这些节点接收到重路由恢复路径的路径消息时，根据RSVP-TE协议发送Resv消息来建立重路由恢复路径，同时沿着保存的探测消息包中的路由记录对象(RRO)，向保存的探测消息包的发送源节点发送重路由恢复路径的路径消息，为该发送源节点建立恢复路径；

第四步骤，这些节点接收到Resv消息后，根据泛洪源信息表，进行标签映射，即以该节点为分支节点建立支路路径进行保护恢复。

2.根据权利要求1所述的快速保护恢复方法，其特征在于所述的泛洪源信息表记录本节点为哪个组播业务泛洪探测消息包，表明本节点也是该组播业务受影响节点并已经开始寻找重路由恢复路径。

3.根据权利要求1所述的快速保护恢复方法，其特征在于所述的标签映射，将故障下游邻节点作为分支节点，入标签和Resv消息携带的出标签映射，这样组播业务能够根据标签映射复制转发到支路链路。

4.根据权利要求1所述的快速保护恢复方法，其特征在于所述的保存刚接收到的探测消息包，根据消息中的P2MP ID和LSP ID及泛洪源信息表来判断是否要保存探测消息包，如果收到的探测消息包是同一业务的受故障影响节点发送的，则保存消息包；否则按一般探测消息包处理。

5.根据权利要求1所述的快速保护恢复方法，其特征在于泛洪源 信息表中应包括组播业务号即P2MP ID和LSP ID，以判定组播业务；标志位，表明本节点是否为受故障影响节点。 

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