CN101316225B

CN101316225B - 一种故障检测方法、通信系统和标签交换路由器

Info

Publication number: CN101316225B
Application number: CN200710105810.3A
Authority: CN
Inventors: 刘光涛
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-05-30
Also published as: US8144601B2; WO2008148296A1; US20090262651A1; CN101316225A

Abstract

本发明公开了一种故障检测方法、通信系统和标签交换路由器，用以克服现有技术中无法实现对多个节点进行BFD报文解析故障检测的问题。在本发明中，确定主LSP上的第一节点与第二节点间的跳数，第二节点位于第一节点的下游；将BFD报文封装成MPLS报文，MPLS报文携带第一节点与第二节点间的跳数；将该MPLS报文从第一节点沿主LSP发出；接收到该MPLS报文的节点根据该跳数判断本节点是否该第二节点，如果是，提取该BFD报文进行检测得到故障检测结果；否则转发该MPLS报文。采用本发明技术方案，可以使得MPLS中的故障检测更加灵活。

Description

一种故障检测方法、通信系统和标签交换路由器

技术领域

本发明涉及网络通信领域的路由交换技术，尤其涉及一种故障检测方法、通信系统和标签交换路由器。

背景技术

MPLS(Multiprotocol Label Switching，多协议标签交换)TE(Traffic Engineering，流量工程)FRR(Fast ReRoute，快速重路由)是实现网络局部保护的技术之一。在应用了MPLS TE的网络中，当某处出现链路或节点失效时，配置有快速重路由保护的LSP可以自动地将数据切换到保护链路上去。迅速响应、及时切换是MPLS快速重路由的特点，它可以保证业务数据的平滑过渡，不会导致业务中断。同时，LSP的源节点会尝试寻找新的路径来重新建立LSP，并将数据切换到新路径上。在新的LSP建立成功之前，业务数据会一直通过保护路径转发。

MPLS TE FRR是基于RSVP(Resource ReSerVation Protocol，资源预留协议)TE的实现，实现快速重路由有两种方式：One-to-one Backup(一对一备份)方式和Facility Backup方式，其中，Facility Backup方式用一条保护路径保护多条LSP，该保护路径称为Bypass LSP(旁路LSP)。如图1所示，其中，RTA至RTE为节点，实线为主LSP，虚线为Bypass LSP，当链路RTB-RTC或节点RTC失效的时候，主LSP上的数据会切换到Bypass LSP上来，即FRR。从RTB出去的报文头会使用RTF为RTB分配的标签，同时RTC的出标签也同时会被压入标签栈中。在RTB-RTF-RTD这条路径上，LSP使用两层标签。RTD收到的报文，弹出RTD为RTF分配的标签以后，继续用RTD为RTC分配的标签进行转发。Facility Backup方式又称为Bypass方式。

网络设备一个越来越重要的特征是，要求对相邻系统之间通信故障进行快速检测，这样在出现故障时可以更快的建立起替代通道或倒换到其他链路。BFD(Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测)能够在系统之间的任何类型通道上进行故障检测，这些通道包括直接的物理链路，虚电路，隧道，MPLS LSP，多跳路由通道，以及非直接的通道。同时正是由于BFD实现故障检测的简单、单一性，致使BFD能够专注于转发故障的快速检测，帮助网络以良好QoS(Quality of Service，业务质量)实现语音、视频及其它点播业务的传输，从而帮助服务提供商基于IP网的实现，为客户提供所需的高可靠性、高适用性VoIP(Voice over IP，基于IP的语音呼叫)及其它实时业务。

目前，在应用了MPLS TE的网络中进行故障检测的机制中包括链路中断故障检测和BFD报文解析故障检测，其中：

链路中断故障检测为网络中的各LSR检测在设定时间内是否接收到报文(由于BFD报文通常都是周期性发送的，因此可以根据BFD报文的发送周期来确定该设定时间)，如果接收到则不需做任何处理，而如果在设定时间内未接收到报文，则通过备份路径通知源节点主LSP出现故障；

BFD报文解析故障检测为各LSR在接收到包括BFD报文的MPLS报文时，解析出该BFD报文，进行该BFD报文的检测，以获知发送该MPLS报文的节点与本节点之间是否出现节点或者链路故障，但是由于LSR在接收到包括BFD报文的MPLS报文时会直接将其解析并进行后续处理，因此，一个节点只能对其当前的相邻下游节点及两者之间的链路进行检测，例如图2所示的环形拓扑中，节点A只能对其当前的下游节点B以及节点AB间的链路进行检测，显然，目前的这种BFD报文解析故障检测方式在实用的灵活性上有所欠缺。并且，假设在图2所示的环形拓扑中建立主LSP，节点A为Ingress(源节点)，方向为A-＞B-＞K-＞C-＞J；建立Bypass隧道A-＞F-＞E-＞D-＞C-＞K-＞B用于保护主LSP上A-＞B方向上的链路(形成链路保护)。当主LSP上A-＞B方向链路发生故障后，在PLR(Point of Local Repair，局部修复点，即备份隧道的首端LSR)节点A进行FRR切换处理，切换后流量路径为A-＞F-＞E-＞D-＞C-＞K-＞B-＞K-＞C-＞J，完成快速重路由保护。根据上述FRR过程可以发现，根据切换后的流量路径，由于其中一段流量路径为C-＞K-＞B-＞K-＞C，因此，用户流量在链路B-K-C上为双份流量，即流量走向为C-＞K-＞B-＞K-＞C需要占用用户流量所需带宽的2倍，极大浪费了链路带宽，相对也会浪费一些时间。

发明内容

本发明实施例提供一种故障检测方法、通信系统和标签交换路由器，用以克服现有技术中无法实现对多个节点进行BFD报文解析故障检测的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种故障检测方法，包括以下步骤：

确定主标签交换路径LSP上的第一节点与第二节点间的跳数，所述第二节点为位于所述第一节点下游的任意节点，所述第一节点为除主LSP上的目的节点外的任意节点，所述跳数不小于2；

将双向转发检测BFD报文封装成多协议标签交换MPLS报文，所述MPLS报文携带所述第一节点与所述第二节点间的跳数；

将所述MPLS报文从所述第一节点沿所述主LSP发出；

接收到所述MPLS报文的节点将记录在MPLS标签头中的跳数减1，并判断该跳数当前是否为0，如果是，提取所述BFD报文进行检测得到故障检测结果；否则转发所述MPLS报文；

当网络中的各标签交换路由器在设定时间内未接收到报文时，则确定所述主LSP出现故障。

本发明实施例还提供了一种通信系统所述通信系统，所述通信系统至少包括主标签交换路径LSP上的第一节点与第二节点，所述第二节点为位于所述第一节点下游的任意节点，所述第一节点为除主LSP上的目的节点外的任意节点，其中：

所述第一节点，用于确定其到所述第二节点的跳数，并将双向转发检测BFD报文封装成多协议标签交换MPLS报文，所述MPLS报文携带所述跳数，并将所述MPLS报文沿主LSP发出，所述跳数不小于2；

接收到所述MPLS报文的节点，用于在接收到所述MPLS报文后将记录在MPLS标签头中的跳数减1，并判断该跳数当前是否为0，如果是，提取所述BFD报文进行检测得到故障检测结果；否则转发所述MPLS报文；并在设定时间内未接收到报文时，确定所述主LSP出现故障。

本发明实施例还提供了一种标签交换路由器，所述标签交换路由器包括：

接收模块，用于接收信息；

判断处理模块，用于在所述接收模块接收到包括双向转发检测BFD报文的多协议标签交换MPLS报文后，将记录在MPLS标签头中的跳数减1，并判断该跳数当前是否为0，如果是，提取所述BFD报文进行检测得到故障检测结果；否则转发所述MPLS报文；并且当在设定时间内未接收到报文时，则确定所述主LSP出现故障，所述MPLS报文封装时携带的跳数不小于2。

采用本发明实施例技术方案，由于在MPLS报文中携带了第一节点与第二节点间的跳数，且接收到该MPLS报文的节点根据该跳数判断本节点是否该第二节点，并根据判断结果进行相应处理，而不是直接对包括BFD报文的MPLS报文进行解析，因此，可以实现对多个节点进行BFD报文解析故障检测以获知该多个节点及其间链路是否出现故障，使得MPLS中的故障检测更加灵活。

附图说明

图1为现有技术中采用Facility Backup方式的拓扑结构示意图；

图2为两个环形拓扑的示意图；

图3为本发明一个实施例中进行的故障检测的流程图；

图4为本发明一个实施例中的标签交换路由器；

图5为本发明另一个实施例中的标签交换路由器。

具体实施方式

本发明实施例中，针对在应用了MPLS TE的网络中的BFD报文解析故障检测进行改进，其中，确定主LSP上的第一节点与第二节点间的跳数，第二节点位于第一节点的下游；

将BFD报文封装成MPLS报文，MPLS报文携带第一节点与第二节点间的跳数；

将该MPLS报文从第一节点沿主LSP发出；

接收到该MPLS报文的节点根据该跳数判断本节点是否该第二节点，如果是，提取该BFD报文进行检测得到故障检测结果；否则转发该MPLS报文。

下面结合附图对本发明实施例做进一步地描述。

本实施例中进行故障检测的流程如图3所示，包括以下步骤：

步骤S101，获得本次检测的第一节点和第二节点；

其中，第一节点可能是一条主LSP中除egress(目的节点)外的任意节点，第二节点为该主LSP上位于第一节点的下游，具体的第一节点和第二节点可以根据实际需要指定。

步骤S102，获得该第一节点到第二节点的跳数(Hop Count)；

该跳数可以为1跳或者多跳，当该跳数不小于2时，为对多个节点进行的故障检测。

由于在建立主LSP时，各LSR会通过交互信令可以获得链路中其它LSR的地址，因此，在确定第一节点和第二节点的位置后，该第一节点获得的地址信息中当然包括其下游各节点的地址信息，RSVP-TE可以根据相应的地址计算出从第一节点到第二节点所需要的跳数。

步骤S103，构造BFD报文，并将该BFD报文封装为MPLS报文；

在第一节点构造BFD报文的方法可以与IETF(Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)定义的BFD检测机制相同。

在将该BFD报文封装为MPLS报文时，需要获取主LSP在第一节点的出标签(即指明在第一节点时应该选择的路径为该主LSP)，对BFD报文进行MPLS封装(即为BFD报文加一个MPLS报文头)。

在具体实现时，步骤S102和步骤S103没有一定的先后顺序。

步骤S104，将获得的跳数记录在该MPLS报文的MPLS标签头中；

在具体实现时，可以将获得的跳数作为封装的MPLS报文的TTL(Time To Live，生存时间)值设置在该MPLS报文的MPLS标签头中。

步骤S105，将该MPLS报文在第一节点沿主LSP路径方向发出；

将封装完成的MPLS报文在第一节点沿主LSP路径方向发出，即该封装报文的出标签为主LSP在第一节点的出标签。

步骤S106，接收到该MPLS报文的当前节点将记录在MPLS标签头中的跳数减1；

步骤S107，该当前节点判断该跳数是否为0，如果是，进行步骤S109，否则进行步骤S108；

步骤S108，该当前节点将该MPLS报文发送给其下游节点，返回步骤S106；

步骤S109，确定该当前节点为第二节点，该当前节点去除MPLS封装，提取BFD报文，通过识别BFD报文进行故障检测得到故障结果。

提取BFD报文进行检测即去处MPLS报文头，获得BFD报文。

在具体实现时，可以指定第一节点为该主LSP的PLR或者PLR的上游节点，那么若本步骤中得到的故障检测结果为存在故障时，则第二节点向第一节点发送故障通知，第一节点可以根据该故障通知进行FRR切换处理，将转发路径切换为保护LSP。

可见，在本流程中，根据第一节点和第二节点间的跳数来判断本节点是否第二节点的具体方法为：将记录在MPLS标签头中的跳数减1，判断该跳数当前是否为0，如果是，确定本节点为第二节点，否则，确定本节点非第二节点。

本发明实施例中针对在应用了MPLS TE的网络中的BFD报文解析故障检测进行了改进，在应用了本发明实施例的情况下，可以同时应用链路中断故障检测，链路中断故障检测的实现方法可以为：为网络中的各LSR检测在设定时间内是否接收到报文(由于BFD报文通常都是周期性发送的，因此可以根据BFD报文的发送周期来确定该设定时间)，如果接收到则不需做任何处理，而如果在设定时间内未接收到报文，则认为是由于出现链路中断故障而导致报文无法传输，并通过备份路径通知源节点或者第一节点主LSP出现故障，第一节点在接收到故障通知时，无论该故障通知是由BFD报文解析故障检测得到的故障结果还是链路中断故障检测到的故障结果，都可以根据相应故障通知进行FRR切换处理，将转发路径切换为保护LSP。

可见，采用本实施例提供的技术方案，可以对多个节点进行故障检测，增加在MPLS中进行BDF检测的灵活性。并且，基于对多个节点进行的故障检测，还可以进一步解决两个环状拓扑重叠部分承担双份流量的问题。

仍然以图2所示的两个环形拓扑为例，在本实施例的一个实例中，指定对多个节点进行故障检测的第一节点为节点A，第二节点为节点C，在本实例中，节点C为MP(Merge Point，合并节点)节点，即两个环形拓扑重叠部分沿主LSP路径方向的末节点。图2所示的实例中为两个环形拓扑，在具体实现时，可能为两个或者两个以上环形拓扑。可知，第一节点到第二节点的跳数为3，则，该检测的具体流程为：在节点A构造BFD报文，并将该BFD报文封装为MPLS报文，将该MPLS报文沿主LSP路径方向(即A-＞B-＞K-＞C-＞J)从节点A发出，则该MPLS报文会在经过3跳后，在节点C去除MPLS封装，提取BFD报文进行检测。如果检测出A至C的链路或者节点故障，则通过其他路径通知节点A，节点A根据该通知进行FRR切换处理。

由于在上述检测过程中，进行的是对多个节点的故障检测，而一旦A至C的链路或者节点中的任意一段链路或者任意一个节点发生故障，都会导致节点 A进行FRR切换处理，因此，在建立Bypass隧道时，应当建立Bypass隧道为A-＞F-＞E-＞D-＞C-＞J，可见，在节点A进行FRR切换处理后，切换后的转发路径为A-＞F-＞E-＞D-＞C-＞J。可见，在这种情况下，两个环状拓扑重叠的部分不需要承担双份流量，从而节省了该重叠部分的带宽资源。

然而，为了节省了该重叠部分的带宽资源，即使指定的第二节点不是节点C，也可以配置切换后的转发路径为A-＞F-＞E-＞D-＞C-＞J，例如，图2所示的两个环形拓扑中，指定第一节点为节点A，第二节点为节点K，那么，一旦检测出故障，即可知主LSP不可用，应当进行FRR切换处理。则节点K在获知故障时会通知节点A，节点A进行FRR切换处理后，转发路径为A-＞F-＞E-＞D-＞C-＞J，同样使得两个环状拓扑重叠的部分不需要承担双份流量，从而节省了该重叠部分的带宽资源。

可见，在本实施例中，当egress节点不属于多个环形拓扑的重叠部分时，通过配置Bypass LSP不经过该重叠部分链路来使得多个环状拓扑重叠的部分不需要承担双份流量。当egress节点属于多个环形拓扑的重叠部分时，例如，图2所示的两个环形拓扑中，egress节点为节点K，那么，在FRR切换处理后，转发路径为A-＞F-＞E-＞D-＞C-＞K，同样不存在两个环状拓扑重叠的部分承担双份流量的问题。

本发明实施例中的通信系统至少包括主LSP上的第一节点和第二节点，第二节点位于所述第一节点的下游，其中：

第一节点，用于确定其到第二节点的跳数，并将BFD报文封装成MPLS报文，该MPLS报文携带该跳数，并将该MPLS报文沿主LSP发出；

接收到该MPLS报文的节点，用于在接收到该MPLS报文后根据该跳数判断本节点是否该第二节点，如果是，提取该BFD报文进行检测得到故障检测结果；否则转发该MPLS报文。

在上述通信系统中，第二节点还可以用于在上述故障检测结果为存在故障时发送故障通知；

第一节点为主LSP的PLR或者PLR的上游节点，还可以用于根据该故障通知进行快速重路由切换处理，将转发路径切换为保护LSP。

该通信系统中的各个节点可以为标签交换路由器。

上述各节点的具体功能可以参见本实施例中对方法技术方案的描述。

本发明一个实施例中的标签交换路由器，位于主LSP上，如图4所示，该标签交换路由器包括：

发送模块，用于发送信息；

跳数获得模块，用于确定该标签交换路由器与第二节点间的跳数并输出，第二节点在主LSP上，且位于该标签交换路由器的下游；

处理模块，用于将BFD报文封装成MPLS报文，该MPLS报文携带该跳数，并指示该发送模块将该MPLS报文沿主LSP发出。

该标签交换路由器还可以包括切换模块，用于在接收到故障通知时，进行快速重路由切换处理，将转发路径切换为保护LSP。

本发明另一个实施例中的标签交换路由器，如图5所示，包括：

接收模块，用于接收信息；

判断处理模块，用于在该接收模块接收到包括BFD报文的MPLS报文后，根据该MPLS报文携带的跳数判断本节点是否应当提取所述BFD报文，如果是，提取该BFD报文进行检测得到故障检测结果；否则转发该MPLS报文。

该标签交换路由器还可以包括通知模块，用于在该故障检测结果为存在故障时，指示该发送模块发送故障通知。

综上所述，采用本发明实施例中的技术方案，可以简单有效地实现对多个节点进行的故障检测，从而增加故障检测的灵活性，并且，还可以进一步在建立Bypass隧道时，避免多个环状拓扑重叠的部分承担双份流量，从而节省了该重叠部分的带宽资源。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述MPLS报文从所述第一节点沿所述主LSP发出；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述跳数的具体方法包括：

获得所述第一节点的下游各节点的地址信息；

在确定所述第二节点后，根据所述第二节点的地址信息确定所述跳数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一节点为所述主LSP的局部修复点PLR或者所述PLR的上游节点；

若所述故障检测结果为存在故障则通知所述第一节点，所述第一节点进行快速重路由切换处理，将转发路径切换为保护LSP。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述携带所述第一节点与所述第二节点间的跳数的具体方法为：将所述第一节点与所述第二节点间的跳数作为所述MPLS报文的生存时间TTL值设置在所述MPLS报文的MPLS标签头中。

5.一种通信系统，其特征在于，所述通信系统至少包括主标签交换路径LSP上的第一节点与第二节点，所述第二节点为位于所述第一节点下游的任意节点，所述第一节点为除主LSP上的目的节点外的任意节点；其中：

6.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，

所述第二节点，还用于在所述故障检测结果为存在故障时发送故障通知；

所述第一节点为所述主LSP的局部修复点PLR或者所述PLR的上游节点，还用于根据所述故障通知进行快速重路由切换处理，将转发路径切换为保护LSP。

7.如权利要求5至6中任一权利要求所述的通信系统，其特征在于，所述第一节点和所述第二节点为标签交换路由器。

8.一种标签交换路由器，其特征在于，所述标签交换路由器包括：

接收模块，用于接收信息；

9.如权利要求8所述的标签交换路由器，其特征在于，所述标签交换路由器还包括通知模块，用于在所述故障检测结果为存在故障时，指示发送模块发送故障通知。