CN101325599A - 一种网络节点的保护协议装置及其保护倒换处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络节点的保护协议装置及其保护倒换处理方法，所述保护协议装置在现有网元节点的基础上增加了一分别与所述保护信令检测单元和所述保护信令发送单元相连的保护信令预传递处理单元，该单元用于对所述保护信令检测单元接收的第一保护信令进行预传递判断，并通过所述保护信令发送单元将需要预传递的所述第一保护信令向其他网元节点进行转发。本发明在环型网络的保护倒换的建立过程中，在出现问题的网络节点之外的中间节点，采用先发送保护信令，再进行保护协议的计算，使得中间节点的协议计算可以并行进行，这样可以节约在中间节点的保护倒换协议单元的处理时间，从而提高保护倒换的处理效率。

Description

一种网络节点的保护协议装置及其保护倒换处理方法

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种可以提高环网保护倒换处理时间的网络节点的保护协议装置及其保护倒换处理方法。

背景技术

随着光网络技术的发展，采用光纤承载网络业务传输应用越来越广泛。在光纤的传输过程中，难免会出现断纤、设备断电等影响业务传输的异常情况，为了提高传输的可靠性和安全性，I-TUT(国际电联)针对影响业务传输的情况提供了标准的保护倒换机制(比如G.841、G.783、G.808等)，以保证当网络的光纤或者设备等资源出现异常的时候能够将业务自动切换到备用资源进行正常传输。

目前比较普遍的一种保护组网方式是采用环型组网结构，通过将多个网络设备通过光纤互连组成环型网络，当环网中某一段光纤或者设备出现异常的时候，通过在其余设备间传递一套标准的保护信令来完成保护倒换的建立。为了保证保护倒换的及时性，标准还对保护倒换的时间进行了规定，要求对于环型网络结构，在环上没有额外业务的情况下，所有节点处于空闲状态(即没有检测到故障、没有活动的自动或外部命令、只收到空保护信令)且光纤长度少于1200km情况下，单个区段故障时，倒换完成时间应少于50ms。

对于一个如附图1所示的环型网络组网结构，当网络节点D、E之间出现故障时，保护倒换处理的过程如下：节点D点先检测到故障，并向两个方向发送倒换请求的保护信令给节点E点，节点E点收到节点D点短径方向(与发生故障相近的方向)发送来的保护信令请求后，也会从两个方向发送桥接倒换或者反向请求的保护信令给节点D点，节点E点收到节点D从长径方向(与发生故障相反的方向)发送的桥接倒换请求的保护信令后，完成本节点的桥接倒换，节点D点收到节点E点从长径发送的倒换信令后，完成本点的桥接倒换，其余中间节点在收到长径的保护信息后，即进入双向穿通状态如附图2所示。从上述倒换过程可以看出，保护倒换处理时间主要受T1(即，从节点D点发出的长径倒换信令-节点E点完成桥接倒换的处理时间)和T2(即，从节点D点发出短径倒换信令-节点E点发出长径倒换信令-节点D点完成桥接倒换的处理时间)影响，由于向两个方向的两条路径一般可以并行进行，因此，倒换时间主要由T2决定。

单个网络节点的保护协议器的模型如附图3所示，其主要包含：(1)故障信息检测单元，用于检测网元节点两侧是否有新的告警产生，如果有，发送给保护倒换协议单元进行协议计算；(2)保护信令检测单元，用于检测网元节点两侧是否有新的保护信令字节产生，如果有，发送给保护倒换协议单元进行协议计算；(3)保护倒换协议单元，用于根据输入的告警和保护信令信息，用标准的保护协议算法对当前的网络情况进行计算，并输出本节点状态和需要发送的保护信令字节；(4)保护信令发送单元，用于根据保护协议单元输出的保护信令字节向其他网元节点传递；(5)交叉配置单元，用于根据保护倒换协议单元输出的本网元节点的状态进行具体的业务交叉的配置。假设每个网元节点的上述单元的处理时间差别不大，上述的T2时间可以细分为：1×故障信息检测单元处理时间+6×保护信令检测单元处理时间+7×保护协议单元处理时间+6×保护信令发送单元处理时间+1×交叉配置单元处理时间，扩展到N个节点的情况，可以推导出：

N个节点的倒换处理时间＝1×故障信息检测单元处理时间+N×(保护信令检测单元处理时间+保护信令发送单元处理时间)+(N+1)×保护倒换协议单元处理时间+1×交叉配置单元处理时间。

目前，一般保护协议单元处理时间一般在3毫秒左右，在硬件配置(如CPU主频)不高的情况下甚至在3～6毫秒左右。保护信令的检测和发送单元的处理比较简单，处理时间一般远低于1毫秒。因此，在网络节点数目很多的情况下(目前的标准要求最大可支持到16个节点)，其保护倒换时间仅保护协议单元处理时间就在(16+1)×(3～6)＝51～102毫秒，存在很大的处理瓶颈。再考虑到硬件传输的因素，比如：1200km光纤传输信令信息就至少需要6毫秒，倒换时间基本不能满足标准要求。

可见，现有技术中存在一定的问题，需要进一步地改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网络节点的保护协议装置及其保护倒换处理方法，其提高了保护倒换的处理效率，并可以保证环网保护倒换的时间满足标准规定的要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种网络节点的保护协议装置，所述保护协议装置包括：用于进行保护协议计算的保护倒换协议单元，用于检测网元节点两侧产生的告警信息的故障信息检测单元，用于检测网元节点两侧产生的第一保护信令的保护信令检测单元，用于向其他网元节点传递保护信令的保护信令发送单元；及用于根据本网元节点的状态信息进行业务交叉配置的交叉配置单元；所述保护协议装置还包括：一分别与所述保护信令检测单元和所述保护信令发送单元相连的保护信令预传递处理单元，该单元用于对所述保护信令检测单元接收的第一保护信令进行预传递判断，并通过所述保护信令发送单元将需要预传递的所述第一保护信令向其他网元节点进行转发。

所述的装置，其中，所述需要预传递的第一保护信令满足的转发条件包括：第一保护信令为有效信令，第一保护信令指示的长/短径标识为长径，第一保护信令指示的源节点标识或者目的节点标识不是本节点，第一保护信令指示的桥接倒换请求为有效的桥接倒换请求，第一保护信令指示的桥接倒换请求的优先级高于本节点在转发时发送的保护信令中指示的桥接倒换请求的优先级。

所述的装置，其中，所述本节点在转发时发送的保护信令的发送方向与接收所述第一保护信令的方向相反。

本发明还提供了一种网络节点保护倒换的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：

A、本节点检测网元节点两侧产生的第一保护信令，并接收该第一保护信令；

B、将接收到的第一保护信令进行预传递判断，若该第一保护信令需要预传递，则将该第一保护信令发送至本节点的保护信令发送单元，由所述保护信令发送单元向其他网元节点进行转发；

C、将接收到的第一保护信令发送至本节点的保护倒换协议单元进行协议计算，产生本节点的状态信息及本节点需要发送的第二保护信令；

D、所述第二保护信令由所述保护信令发送单元向其他网元节点传递，本节点的状态信息发送至交叉配置单元进行业务交叉配置。

所述的方法，其中，所述步骤B中，所述接收到的第一保护信令将作为接收方向的反方向要发送的保护信令，由所述保护信令发送单元向其他网元节点进行转发。

所述的方法，其中，所述步骤B中，所述需要预传递的第一保护信令满足的转发条件包括：所述第一保护信令为有效信令，所述第一保护信令指示的长/短径标识为长径，所述第一保护信令指示的源节点标识或者目的节点标识不是本节点，所述第一保护信令指示的桥接倒换请求为有效的桥接倒换请求，第一保护信令指示的桥接倒换请求的优先级高于本节点在转发时发送的保护信令中指示的桥接倒换请求的优先级。

所述的方法，其中，所述本节点在转发时发送的保护信令的发送方向与接收所述第一保护信令的方向相反。

有益效果：本发明在环型网络的保护倒换的建立过程中，在出现问题的网络节点之外的中间节点，采用先发送保护信令，再进行保护协议的计算，使得中间节点的协议计算可以并行进行，这样可以节约在中间节点的保护倒换协议单元的处理时间，从而提高保护倒换的处理效率。

附图说明

图1为典型的环型组网结构；

图2为环网保护倒换的一般处理过程示意图；

图3为现有网络节点的保护协议器的模型结构示意图；

图4为本发明网络节点的保护协议装置的结构示意图；

图5为本发明环网保护倒换的改进处理过程示意图；

图6为本发明的保护倒换处理流程图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的技术方案。

基于在中间节点采用先发送保护信令，后进行保护协议计算的改进思想，如图4所示，本发明提供了一种网络节点的保护协议装置，所述保护协议装置包括几个部分：

(1)保护倒换协议单元，用于根据输入本节点的告警信息和第一保护信令，用保护协议算法对当前的网络情况进行计算，并输出本节点的状态信息及本节点需要发送的第二保护信令；

(2)故障信息检测单元，用于检测网元节点两侧产生的告警信息，并将该告警信息发送至保护倒换协议单元进行协议计算；

(3)保护信令检测单元，用于检测网元节点两侧产生的所述第一保护信令，并将该保护信令发送至所述保护倒换协议单元进行协议计算；

(4)保护信令发送单元，用于将保护倒换协议单元输出的第二保护信令向其他网元节点传递；

(5)交叉配置单元，用于根据保护倒换协议单元输出的本网元节点的状态信息进行业务交叉配置；

(6)保护信令预传递处理单元，该单元分别与保护信令检测单元和保护信令发送单元相连，该单元用于对所述保护信令检测单元接收的第一保护信令进行预传递判断，并通过所述保护信令发送单元将需要预传递的所述第一保护信令向其他网元节点进行转发。

上述为了区别不同的保护信令，特在名称添加不同的标示，如“第一保护信令”是本节点接收的保护信令，“第二保护信令”是指本节点的保护倒换协议单元根据第一保护信令进行协议计算后的结果之一，以下将统一使用该名称以示区别。本发明主要是针对第一保护信令来设计的，从图4中可以看出，本发明在现有网络节点的保护协议器模型结构的基础上增加了一个保护信令预传递处理单元，保护信令检测单元检测到信令变化的时候，先将接收到的第一保护信令发送给保护信令预传递处理单元进行处理，保护信令预传递处理单元判断如果需要预传递保护信令，则直接发送给保护信令发送单元发送此保护信令，否则不处理。经保护信令预传递处理单元处理后，保护信令检测单元再将接收到的第一保护信令发送给保护协议单元按原有的流程进行处理，生成第二保护信令并通过保护信令发送单元向其他网元节点传递。

基于图4所示的结构特点，本发明特进行相应的保护倒换处理方法的修改，如图6所示。

步骤100，环网中节点的故障信息检测单元检测网元节点两侧是否产生有告警信息，当环网中某节点的故障信息检测单元检测到故障时，将该故障的告警信息发送给本节点的保护倒换协议单元，否则，结束此次检测；

步骤110，保护倒换协议单元根据故障信息和当前节点的状态进行协议计算，输出新的保护信令信息给保护信令发送单元；

步骤120，保护信令发送单元根据上述产生的新的保护信令，同时向长径和短径方向发送含有保护倒换请求的信令信息。

步骤130，网络中其他节点的保护信令检测单元检测网元节点两侧产生的保护信令。当某一中间节点的保护信令检测单元检测到上述节点发出的保护信令时，接收该保护信令，并将其作为前述定义的第一保护信令，首先发送给本节点的保护信令预传递处理单元，由保护信令预传递处理单元判断此第一保护信令是否需要预发送或传递，如果需要预发送或传递，则执行步骤140；如果不需要，则不处理，并直接执行步骤150。

步骤140，通过本节点的保护信令发送单元将本节点接收到的第一保护信令向其他网元节点进行预传递，即进行转发。在此步骤中，在保护信令进行预传递时，本节点接收到的第一保护信令将作为接收方向的反方向要发送的保护信令，由本节点的保护信令发送单元向其他网元节点进行转发。

步骤150，保护信令检测单元将检测到的第一保护信令发送给保护倒换协议模块进行保护协议计算，并产生本节点的状态信息及本节点需要发送的第二保护信令，然后，将该第二保护信令发送给本节点的保护信令发送单元进行保护信令的发送，将本点的状态信息发送给本节点的交叉配置单元进行交叉关系的配置。

从上述过程可见，上述步骤100至步骤120以及步骤150属于常规的处理流程，并且步骤100至步骤120指出了含有保护倒换请求的初始保护信令的产生过程，也就是产生保护信令源节点的工作过程。而本发明的目的在于在上述步骤120与步骤150之间增加一个保护信令的预处理判断步骤，这个判断步骤主要是由环网中的中间节点完成的。预处理判断步骤用于判断中间节点接收的保护信令是否需要预处理，即判断本节点接收到的保护信令是否满足转发条件，如果需要，即满足转发条件，则可以先向其他网元节点发送含有保护倒换请求的第一保护信令，然后再在本节点内针对接收的第一保护信令进行保护协议计算，实现本节点的桥接倒换，从而使保护倒换请求与节点的协议计算能并行进行，节约了中间节点的保护协议处理时间，整体上提高了环网保护倒换的处理效率。针对不同的网络故障情况，某一节点既可能是保护信令的源节点，也可能是中间节点，所以环网中的每一个节点均应该具有上述图4所示的结构。

上述均提到一个预传递的判断过程，即对本节点接收到的第一保护信令判断是否满足转发条件，这里的转发条件包括以下几点：

条件一：接收到的保护信令为有效信令；

条件二：接收到的保护信令指示的长/短径标识为长径；

条件三：接收到的保护信令指示的源节点标识或者目的节点标识不是本节点；

条件四：接收到的保护信令指示的桥接倒换请求为有效的桥接倒换请求，且其优先级高于本节点在转发时发送的保护信令中指示的桥接倒换请求的优先级。上述四个条件均满足要求，才被判定为需要预发送的保护信令。从上述步骤140的说明可以看出，这里所指的本节点在转发时发送的保护信令的发送方向应与接收所述第一保护信令的方向相反。

下面以SDH(同步数字序列)领域的复用段共享保护环为例，来详细说明本发明所述解决方案的具体实现方式。

I-TUT发布的G.841和G.842标准建议对SDH的复用段2纤/4纤共享保护环的协议算法进行了规定。其中，对于复用段2纤共享保护环，环的每个跨段有两根光纤。每根光纤即承载工作信道，又承载保护信道。每根光纤的一半信道定义为工作信道，另一半定义为保护信道。一根光纤的工作信道承载的正常业务由环上相反方向传送的保护信道进行保护；对于复用段4纤共享保护环，环上的每个跨段有四根光纤，工作和保护信道由不同的光纤承载：互为反向的两个复用段承载工作信道，而互为反向的另外两个复用段承载保护信道。保护信令采用SDH帧结构中K1和K2字节来传递，K1字节包含保护倒换请求和目的节点标识ID，K2包含源节点标识ID和节点状态，对于4纤环，K1/K2信息只在保护信道中传输，其中，节点的状态有：空闲状态(即Idle状态，没有产生或收到任何倒换请求或桥接请求状态、并且它从两个反向收到空码或ET码)、穿通状态(即Pass状态，当一个节点的最高优先级的倒换请求是不以本点为目的也非本点发送的桥接请求或桥接请求状态时，它就是处于穿通状态)、倒换状态(即Switch状态，一个节点没有处于空状态或穿通状态就处于倒换状态)。

应用本发明后，每个节点采用如图4所示的结构，对于复用段2纤/4纤共享保护环的跨环倒换，结合图5详细说明实现步骤如下：

步骤一：复用段2纤/4纤共享保护环网络中某网络节点D检测到故障信息，发送给节点D的保护倒换协议单元；

步骤二：节点D的保护倒换协议单元根据故障信息和当前状态进行协议计算，输出包含有当前桥接倒换请求的K1/K2字节给本节点的保护信令发送单元；

步骤三：节点D的保护信令发送单元根据K1/K2字节向长径和短径方向发送保护倒换请求的K字节信息；

步骤四：当网络中的其他节点，如节点E、F等等中间节点收到此K字节信息时，首先将此K字节信息发送给本节点的保护信令预传递处理单元；

保护信令预传递处理单元判断此K字节保护信令是否需要预发送，也就是判断是否满足上述转发条件，如果需要预发送，则把此接收到的K字节保护信令作为接收方向的反方向要发送的K字节，发送给本节点的保护信令发送单元进行发送到相应的光纤中，用以向其他网元节点实现转发功能；如果不需要预发送，则不处理。

这一步骤中，具体的判断含有K1/K2字节信息的K字节保护信令是否需要提前发送的条件为：

条件1：接收的K1/K2信息为有效信息，具体的有效信息包括：非全零信息、非全1信息、K1指示的目的网元标识在此复用段保护组内、K2指示的源网元标识在此复用段保护组内、对于4纤环此K1/K2是通过保护光纤接收到的信息。

条件2：接收的K2字节的bit5指示为长径1。

条件3：接收的K1字节的目的节点标识ID不是本网元的节点E的标识ID，接收的K2字节的源网元的节点标识ID不是本网元的节点E的标识ID。

条件4：接收的K1字节所指示的桥接倒换请求为练习倒换请求以上的桥接倒换请求，且其优先级比接收此K1字节方向的反方向发送的K1字节的桥接倒换请求的优先级高。

上述四个条件均满足要求，才被判定为需要预发送的保护信令。

步骤五：上述中间节点的保护信令检测单元将检测到的变化的K字节信息发送给本节点的保护倒换协议模块进行计算，并根据计算结果(如本点状态以及发送的K1/K2字节)，将新的K1/K2字节信息发送给本节点的保护信令发送单元进行新的K1/K2字节的发送，把本点状态(如穿通/空闲/倒换等)发送给交叉配置单元完成本节点的交叉关系的配置。

如图5所示，当节点D和节点E之间出现故障时，从上述倒换过程可以看出，本发明倒换处理时间主要受T1′和T2′的影响，该T1′是从节点D发出的长径倒换信令到节点E完成桥接倒换的处理时间，该T2′是从节点D发出的短径倒换信令，到节点E发出长径倒换信令，再到节点D完成桥接倒换的处理时间。相比现有技术而言，明显地，图5中的T1′小于图2中的T1，图5中的T2′下于图2中的T2，可见，本发明的方法及其装置确实提高了环网倒换处理效率，缩短了处理时间。

综上所述，本发明在不改变现有网络节点模型的基础上仅增加一个保护信令预传递处理单元，使其可以有效的缩短光网络中环型网络的保护倒换处理时间，极大提高了光网络设备环网保护倒换的处理效率。本发明可以通过软件编程的方式在现有网元节点的硬件基础上构建上述实现方法及其装置结构。本发明特别适用于环网保护的技术领域，也可以扩展到其他类似环型网络的保护处理领域。

上述各具体步骤的举例说明较为具体，并不能因此而认为是对本发明的专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1、一种网络节点的保护协议装置，所述保护协议装置包括：用于进行保护协议计算的保护倒换协议单元，用于检测网元节点两侧产生的告警信息的故障信息检测单元，用于检测网元节点两侧产生的第一保护信令的保护信令检测单元，用于向其他网元节点传递保护信令的保护信令发送单元；及用于根据本网元节点的状态信息进行业务交叉配置的交叉配置单元；其特征在于，所述保护协议装置还包括：

一分别与所述保护信令检测单元和所述保护信令发送单元相连的保护信令预传递处理单元，该单元用于对所述保护信令检测单元接收的第一保护信令进行预传递判断，并通过所述保护信令发送单元将需要预传递的所述第一保护信令向其他网元节点进行转发。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述需要预传递的第一保护信令满足的转发条件包括：

第一保护信令为有效信令，第一保护信令指示的长/短径标识为长径，第一保护信令指示的源节点标识或者目的节点标识不是本节点，第一保护信令指示的桥接倒换请求为有效的桥接倒换请求，第一保护信令指示的桥接倒换请求的优先级高于本节点在转发时发送的保护信令中指示的桥接倒换请求的优先级。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述本节点在转发时发送的保护信令的发送方向与接收所述第一保护信令的方向相反。

4、一种网络节点保护倒换的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：

A、本节点检测网元节点两侧产生的第一保护信令，并接收该第一保护信令；

B、将接收到的第一保护信令进行预传递判断，若该第一保护信令需要预传递，则将该第一保护信令发送至本节点的保护信令发送单元，由所述保护信令发送单元向其他网元节点进行转发；

C、将接收到的第一保护信令发送至本节点的保护倒换协议单元进行协议计算，产生本节点的状态信息及本节点需要发送的第二保护信令；

D、所述第二保护信令由所述保护信令发送单元向其他网元节点传递，本节点的状态信息发送至交叉配置单元进行业务交叉配置。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述接收到的第一保护信令将作为接收方向的反方向要发送的保护信令，由所述保护信令发送单元向其他网元节点进行转发。

6、根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述需要预传递的第一保护信令满足的转发条件包括：

所述第一保护信令为有效信令，所述第一保护信令指示的长/短径标识为长径，所述第一保护信令指示的源节点标识或者目的节点标识不是本节点，所述第一保护信令指示的桥接倒换请求为有效的桥接倒换请求，第一保护信令指示的桥接倒换请求的优先级高于本节点在转发时发送的保护信令中指示的桥接倒换请求的优先级。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述本节点在转发时发送的保护信令的发送方向与接收所述第一保护信令的方向相反。

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