CN101447849B - 网络恢复 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在故障发生后恢复传输网的两个节点之间的活动通道的方法，包括以下步骤：确定一条通过网络的替代通道；和建立一种涉及出故障的活动通道和替代通道的通道保护。如果在分层网络中，在较低层和较高层并发恢复故障通道，则能很容易地回复较高网络层中的恢复动作。

Description

网络恢复
本案是申请日为2004年7月15日、名称为“网络恢复”、申请号为第200410069284.6号的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电信领域，尤其涉及一种用于在故障发生后恢复经过传输网的通道(path)的方法及相关网络管理系统。
背景技术
传输网用于高比特率支路信号的物理层传输。特别地，对传输网上传输的信号进行编码并复用成为连续的比特流，此比特流被构造成为相同长度的帧。在这个恒定比特率的比特流中，以典型8kHz的帧重复率周期性地重复这些帧，并按照多路复用体系将其进行基本构造。这样一个多路复用分层结构的示例是SDH(同步数字体系，参见ITU-TG.70710/2000)，其中这些帧被称为尺寸为N的同步传输模块(STM-N，其中N＝1、4、16、64或者256)。这些帧有一个段开销并包含至少一个称为虚容器VC-4的较高阶多路复用单元，其能够直接携带一个支路信号或者若干个类似VC-12或VC-3这样的较低阶多路复用单元，这些较低阶多路复用单元携带支路信号。
虚容器通过SDH网络从信源传输到信宿，并因此表示一条通过该网络的“逻辑”通道。在后续帧中，具有同一相对位置的相同VC的序列沿着那条通道形成一个业务流。每个VC包含一个通道开销(POH)和一个称为容器(C)的有效载荷部分。SDH的美国等同体系是SONET(同步光网络)。
具有类似多路复用单元的另一种熟知的传输网是新近定义的光传输网OTN；参见ITU-T G.70，02/2001。在OTN中，传输信号是有色波长多路复用信号，并且定义一条通道的多路复用单元是它的单个波长信道。OTN的设计允许它也担当SDH传输网的服务器层。
传输网本身由诸如交叉连接、分插多路复用器和终端多路复用器之类的若干物理互连的网络单元组成。传统的传输网是中央式管理的。这意味着中央网络管理器了解网络拓扑结构和状态的概况，并且如果客户需要一个支路信号的新连接时，网络操作员经由他的网络管理系统手动建立一条通过传输网的相应通道。因此，在中央网络管理系统的控制下，创建了通过中央式管理网络的通道，中央网络管理系统命令所有受影响的网络单元(潜在地使用中间较低级网络管理设备)建立相应的交叉连接以便建立新的通道。
然而，最近的进展导致引入一种分布式控制平面和定义一种称为GMPLS(通用多协议标签交换)的相关协议。基础原理是每个网络单元有它自己的GMPLS控制器。网络中的GMPLS控制器通过一个专用数据网(称为控制平面)彼此通信，以便找到一条通过网络的可用路由，协调通道建立并相应地配置其相应的网络单元从而自动地建立动态协商的通道。因此，每个GMPLS控制器必须具有关于其网络域的拓扑结构和状态的完整知识以及关于到其他域的网关节点的完整知识。为GMPLS控制的传输网的特定需要而稍微扩展的OSPF协议(开放最短通道优先)，用于把传输网的状态从一个GMPLS控制器传送(或“广告”)给其他控制器。每个控制器有一个数据库，其中根据其最新的知识来存储网络的拓扑结构数据。
在所有类型的传输网中一个很基本的方面是服务的可用性和可靠性。换言之，传输网对于任何种类的故障必须非常健壮，并且平均中断时间必须非常低。因此，传输网需要提供确保足够可用性的手段和设备。典型地，确保此可用性的网络机制按照保护和恢复来区分。二者的共同原理是在备用资源上重定向故障物理链路或逻辑通道的业务。
恢复和保护之间的微小区别，是基于恢复状态期间实行的资源分配产生的。资源分配在这里是指资源的现行使用，即，资源携带业务。恢复状态是当通过备用通道恢复业务时的状态。对于保护机制，在任何故障之前赋予资源，而对于恢复，只是在发生故障之后才赋予资源。
保护是这样一种机制，其中已经建立的保护通道或链路被赋给一个选定的高优先权通道或链路(通常所说的1+1或1:1保护，取决于在保护资源上是否有低优先级的额外业务)或者一组n个此类选定的通道或链路(通常所说的1:n保护)。在故障情况下，一般能够在少于50ms的时间内，在受影响的网络单元的唯一控制下，在预先建立的保护资源上极快地恢复业务。然而，这需要受影响的节点之间有一种协议，以便对交换进行信令操作和同步。
保护是限于少数选定的高级连接的高质量服务，通常按较高价格计费。而且，与受保护资源数量相比，保护需要大量的备用资源，即，在1+1保护的情况下需要100％的备用容量。
恢复是这样一种机制，其中网络搜索恢复容量并只在服务通道故障之后才建立恢复通道。一般地，在故障发生后，通过建立一条新通道并删除故障通道来恢复连接。在故障之后，不计算恢复通道，相反可以使用预先计算出的恢复路由，但是使用交叉连接，建立故障之后执行的预先计算出的通道。恢复机制在备用容量的使用方面更为严格，然而以较低的速度提供故障屏蔽，一般在几秒的范围内，因为必须建立通过网络的全新通道。
在一个自动倒换的光传输网中，恢复动作分布在整个网络中。受影响的网络单元的GMPLS控制器需要从它们的路由选择信息中确定可能的替代路由，并沿着那条通道与对等控制器协商通道建立。
当并发恢复动作彼此干扰时，在GMPLS控制的传输网中或者在多层传输网中，可能出现一个问题。换言之，在较低网络层中已经发生的故障可能触发较高层中的恢复动作以及较低层本身中的并发恢复动作。这可能导致不必要的以及不想要的重新配置步骤并可能延迟恢复。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于传输网的改进的恢复方法和相关的网络管理平面。
这些以及以下出现的其他目的，由一种方法实现，所述方法在故障情况下建立一种涉及故障通道和替代恢复通道的临时1+1通道保护。特别地，此方法确定一条通过网络的替代恢复通道，并利用保护故障通道的恢复通道建立通道保护。在第一终结节点把业务从故障通道复制到替代通道，并且第二终结节点倒换为在替代通道上接收业务，但是继续监视故障通道。如果故障状况持续，则第二节点继续从替代通道接收业务信号。否则，如果故障状况消失，则第二节点倒换回原始通道，并再次去除通道保护。如果预定时间周期之后，故障仍然持续，该方法可以停止临时保护并删除故障通道。
根据本发明的恢复可以是可逆的或不可逆的，这意味着某些时间后故障已被修复之后，可以重新建立原始配置或者可以保持在替代通道上配置。
已经观察到，根据本发明的恢复，将在与不用临时防护电路的传统恢复大约相同的时间内执行，并且因此在两种机制没有性能上的区别。它还有一个优势是：它甚至将在两个单向故障的情况下工作。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。
图1示出了用于SDH网络的光传输网中的一个故障以及弥补该故障的恢复通道；以及
图2示出了具有第一活动通道和恢复通道的网络。
具体实施方式
图1通过非限制示例示出了一个分层传输网，它包含由网络单元ON1到ON5构成的第一较低层网络OTN，和由网络单元SN1到SN7构成的第二较高层网络SDH。较低层网络是在ITU-T G.709中定义的光传输网OTN。ON1物理上连接到ON2和ON4，ON2连接到ON3，ON5连接到ON4和ON3。这些互连是光纤并携带波长多路复用信号，其中每个波长代表OTN中的一个多路复用单元。
较高层网络是在ITU-T G.707中定义的SDH网络。SN1连接到SN2和SN5，SN6连接到SN5和SN7，SN4连接到SN3和SN7。在SN2和SN3之间存在一条连接，它使用一条通过在下面的OTN(从ON1经ON2到ON3)的波长信道。在OTN中，因此对于SDH客户层存在一条通过ON2的、在ON1和ON3之间的通道。
网络OTN和SDH二者每一个都有一个分布式控制平面，并且按照GMPLS协议得以控制。因此，每个网络单元有它自己的GMPLS控制器GC，GC在这张图中由每个网络单元顶上的带箭头圆盘或“光圈”表示。一个网络层内的GMPLS控制器，通过数据通信网(图中未示出)彼此通信，并根据本地控制器的判断控制网络单元。
在所选定的示例中，外部业务信号(经由网络节点接口NNI馈送给SN1和SN4)的一条通道P1，经由网络单元SN2和SN3存在于网络单元SN1和SN4之间。可是，OTN中的ON1和ON2之间的物理连接受到一个故障F，例如光纤中断。因此，在SDH网络中，SN2和SN3之间的连接受到同一故障F的影响，因为该连接使用OTN中沿故障链路的前述波长信道。因此需要恢复动作，以便恢复来自通道P1的出故障的业务信号。
在此情形下，理论上两种替代方案可用于恢复故障通道P。或者可能在客户层网络SDH中从SN1经SN5、SN6和SN7到SN4恢复通道；或者可能从ON1经ON4和ON5到ON3恢复OTN中中断通道上的业务。因为两个网络层SDH和OTN彼此完全不同，并且一个网络层的控制平面没有与另一个网络层的存在或者结构有关的知识，所以在两个网络中可能发生并发恢复动作，并且成功恢复并首先恢复故障或多或少将是偶然的。也可能发生，在可能完成SDH网络中的恢复之前OTN恢复故障，并且SDH网络的控制平面及时地识别到这个事实，从而在完成之前停止它的恢复动作，或者可能发生，SDH层首先成功并且OTN中的恢复稍晚，使得通道P1实际上最终将被恢复但是却不再需要。然而，SDH层不能等待由它不知道的较低网络层来恢复业务，因为如果不发生这种情况，则恢复将被不必要地延迟并且外部业务的中断时间延长。
本发明认识到这种不足，本发明的基本思想是在SDH网络中为故障通道建立一个临时1+1通道保护，如果稍后时间由于OTN中的恢复动作使故障消失，该故障通道有可能被恢复。这样一种通道保护也被称为子网络连接保护(SNCP)。
在第一实施例中，控制平面(即，SN1和SN4的GMPLS路由器)确定故障通道P1的恢复通道P2。然后，控制平面配置一个涉及故障通道P1和第二通道P2的保护线路。因为通道保护总是在最低硬件级执行并终结以便实现快速的恢复时间(通常50ns)，终结网络单元SN1和SN4需要由它们的GMPLS控制器为该保护进行配置。然后，这涉及：第一终结网络SN1把业务信号从故障通道P1复制到备用通道P2。第二终结网络单元SN4监视因此创建的1+1SNCP的两条通道并自动选择两个信号中的较佳者。在目前情况中，SN4将选择来自P2的业务信号，这意味着故障通道被恢复。通道保护被配置为可逆的，即，通道P1优选用于接收业务。如果通道P1偶而被恢复，则SN4自动倒换回P1以接收该业务信号。因此，如果故障由于较低网络层中的恢复动作而被屏蔽时，恢复的连接的确将被SDH网络再一次使用。
然而，1+1SNCP仅仅是临时的。如果故障通道返回，则可再一次去除通道保护并且再一次从P1接收业务。反过来，如果故障持续并且P1在一定时间段(例如几秒)内保持为受到破坏，那么通道保护还可以和故障通道P1一起被删除并且永久地从P2接收业务。在后一种情况中，SDH层中的恢复结果是永久的。
应当指出，网络单元SN2和ON1以及网络单元SN3和ON3可以实现为单个个网络单元，被配备为向SDH和OTN层两者提供服务。
所述的1+1SNCP，在能够在不同层上独立进行恢复动作的多层网络中，具有最大的优点，例如，在使用OTH网络互连SDH网络单元的SDH网络情形下，可以在SDH层(客户层)中和在OTH层(服务器层)中执行恢复。如果在OTH层(服务器层)中已经发生故障，这也影响在OTH轨迹(trail)上传输的SDH通道，则恢复动作可以主要在两个层中独立地触发。如果恢复正在两个层中进行，并且服务器层早于客户层完成恢复动作，则客户层中的业务在1+1SNCP的情况下比没有1+1SNCP的情况下恢复得更快。一旦故障持续消失，并且能够释放在客户层中沿着备份路由(SNCP的第二支线)的资源，就可以取消客户层中的SNCP。在另外一种情况中，当服务器层不能成功恢复服务器层轨迹时，则客户层的SNCP可以通过倒换到第二支线成功地恢复该通道。
然而；所建议的基于1+1SNCP的机制甚至允许协调在同一层内的多个(一般为两个)并发恢复动作：例如本地恢复和入口到出口的恢复。
这在图2中示出，其中网络单元N1到N9连接成一个传输网。特别地，N1连接到N2和N7，N3连接到N2和N4，N5连接到N4和N6，N9连接到N6和N8，N8反过来连接到N7。第一活动通道P1在N1和N6之间沿着网络单元N2、N3、N4和N5建立。然而，在N3和N4之间的链路受到故障F的影响并且通道P1因此被中断。由N3通过故障通知N向N1通知该故障。该通知可以在控制平面级上发送或者使用通道级上的串联监控功能(TCM)发送。
因为网络有一个分布式控制平面，所以在本地修复的情况下，可以通过与故障毗连的节点，即N3和N4，启动恢复，或者在端对端恢复的情况下，由终结故障通道的远端节点，即N1和N6，启动恢复。取决于网络中被激活的恢复机制，可以在网络中同时进行多个恢复动作。
本发明在这里提供一种解决方案。特别地，N1的GMPLS控制器搜索一条沿着N7、N8和N9引导到N6的替代通道P2，然后建立此通道。N1和N6的控制器配置一个涉及P1和P2的1+1SNCP。一旦建立SNCP，则只要故障F持续，N6就自动地选择来自恢复通道P2中的业务；如果故障消失，则返回到通道P1。
在GMPLS控制的网络的情况下，1+1SNCP是利用信令消息建立的，这些信令消息沿着将形成SNCP的新的第二支线的备份通道、从入口到出口节点逐跳地发送。虽然通道消息沿着替代通道穿过网络，但是入口侧(节点N1)上的SNCP保护组以及中间节点(节点N2，N3，N4，N5)上的互连可被立刻创建以使整个恢复时间最小。
当出口节点(节点N6)已经接收到通道消息时，可以创建SNCP保护组，并且一个“Resv”消息以相同的方式传回来。选择器将选择来自任一支线(最可能是第二支线，替代通道)的有效信号。如果另一恢复动作在第一支线以更快的方式(例如利用本地修复)传递一个有效信号，则选择器不倒换到第二支线。
虽然在上面的示例中，只考虑了一个传输方向，但是本领域技术人员应该清楚，通道和连接一般是双向的。
本发明的一个次要优点是，1+1SNCP甚至在两个单向故障的情况下工作：在两个不同方向上的任一支线上有一个。
备份路由，即，SNCP的第二支线，可以预先计算，或者在收到故障通知后计算。
如果恢复是不可逆的并且恢复的通道变成所谓的‘标称’通道，则当通道已经被成功恢复时，可以去除1+1SNCP。如果它在SNCP的第二支线上工作稳定，则这导致相同结果，好像故障通道被删除，并且使用传统机制建立新的通道。
如果恢复应是可逆的，则SNCP可以保持沿着标称通道(第一支线)的资源并且能够被配置为在可逆模式包括等待恢复时间内工作，在短时间内故障消失的情况下，防止通道来回倒换—-一旦已经完成逆转(故障得以修复并且等待恢复时间到期)，则可以去除SNCP(释放第二支线，保持标称通道)。
然而，如果应临时释放沿着(出故障的)标称通道的资源而由于故障该通道正在使用备份资源，并且恢复应当是可逆的时，一旦该通道在第二支线上已经达到稳态就可去除1+1SNCP。这导致释放沿着标称通道的资源。
也可通过中央网络管理系统(示例中未示出)按传统方式建立1+1SNCP，而不通过分布式控制平面。
应当指出，两个示例的网路拓扑被简化和减少了，事实上可以存在多个另外的节点和互连。为了给出一个更逼真的图，诸如交叉连接之类的大型网络单元具有一个处理数百个多路复用信号的典型容量。
虽然已经描述了本发明的两个优选实施例，但是本领域技术人员应该理解，可以不偏离本发明的实质和概念进行各种改变、修改和替换。

Claims (7)

1.一种在故障(F)发生后恢复传输网(SDH)的两个节点(SN1，SN4)之间的活动通道(P1)的方法，包括以下步骤：
-由分布式控制平面或者由中央式网络管理确定一条通过网络(SDH)的、从该两个节点中的第一节点(SN1)到第二节点(SN2)的替代通道(P2)；
-在该网络(SDH)中建立该替代通道(P2)；
-配置该两个节点(SN1，SN4)以建立涉及故障的活动通道(P1)以及该替代通道(P2)的子网络连接保护(1+1SNCP)，其中所述子网络连接保护只是临时的，
所述子网络连接保护(1+1SNCP)包括：
在两个节点的第一节点(SN1)中，从故障的活动通路(P1)向该替代通道(P2)复制业务，以及
在两个节点的第二节点(SN4)中，检测该故障的活动通道(P1)的信号故障，并且响应于检测到信号故障自动地从该故障的活动通道(P1)切换到该替代通道(P2)，从而恢复该故障的活动通道(P1)的业务。
2.根据权利要求1的方法，其中，通道保护优先选择出故障的活动通道，并且一旦活动通道上的信号返回，就自动回复选择。
3.根据权利要求1的方法，其中，通道保护在预确定时间段后去除。
4.根据权利要求1的方法，其中网络是由分布式控制平面控制的，并且通道保护是利用信令消息建立的，信令消息从终结故障通道的第一节点到第二节点、沿着替代通道逐跳发送。
5.一种用于在故障(F)发生后恢复传输网(SDH)两个节点(SN1，SN4)之间的活动通道(P1)的传输网(SDH)控制平面，所述控制平面被配置为：
-由分布式控制平面或者由中央式网络管理确定一条通过网络(SDH)的、从该两个节点中的第一节点(SN1)到第二节点(SN2)的替代通道(P2)；
-在该网络(SDH)中建立该替代通道(P2)；
-配置该两个节点(SN1，SN4)以建立涉及故障的活动通道(P1)以及该替代通道(P2)的子网络连接保护(1+1SNCP)，其中所述子网络连接保护只是临时的，所述子网络连接保护(1+1SNCP)包括：
在两个节点的第一节点(SN1)中，从故障的活动通路(P1)向该替代通道(P2)复制业务，以及
在两个节点的第二节点(SN4)中，检测该故障的活动通道(P1)的信号故障，并且响应于检测到信号故障自动地从该故障的活动通道(P1)切换到该替代通道(P2)，从而恢复该故障的活动通道(P1)的业务。
6.根据权利要求5的控制平面，包括：若干控制器，每个控制器被分配给传输网的网络单元之一，这些控制器通过控制网络通信，并且包括本地路由信息，以便确定通过网络的替代通道。
7.根据权利要求5的控制平面，是一个被配置为中央式控制并配置整个传输网的中央网络管理系统。
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