CN102025541A - 一种实现组播保护的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种实现组播保护的方法，包括：为上行运营商边缘设备(PE)和下行PE间的伪线(PW)配置主链路和备用链路；下行PE和上行PE分别建立传送多协议标记交换(T-MPLS)组播转发表；上行PE将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE，下行PE根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的用户边缘设备(CE)，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃；当主链路出现故障时，将主备链路进行切换，下行PE将从备用链路收到的组播数据报文转发给所述CE；本发明还提供一种实现组播保护的系统。根据本发明的技术方案，当T-MPLS网络中的链路发生故障时，能够保证组播业务的正常传送。

Description

一种实现组播保护的方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域的传送多协议标记交换(T-MPLS，Transmission-Multiprotocol Label Switching)网络，尤其涉及一种实现组播保护的方法及系统。
背景技术
T-MPLS是国际电信联盟远程通信标准化组织(ITU-T，ITUTelecommunication Standardization Sector)定义的一种基于多协议标记交换(MPLS，Multiprotocol Label Switching)的、面向连接的分组传送技术，T-MPLS的数据转发面是MPLS的一个子集，其数据是基于T-MPLS标签进行转发的。T-MPLS是MPLS在传送网中的应用，是对MPLS的数据转发面的某些复杂功能的简化，并增加了面向连接的操作、管理、维护(OAM，Operation Administrationand Maintenance)和保护恢复等功能。
T-MPLS网络的组播技术有效的解决了单点发送多点接收的问题，实现了网络中点到多点的高效的数据传送，能够节约大量的网络带宽，降低网络负载，因此可以利用网络的组播技术的特性可以方便地为用户提供一些新的增值业务。
随着组播技术在T-MPLS网络中应用越来越广泛，组播技术的要求越来越高，例如当网络发生故障时，组播业务的可靠性保护等方面提出了更高要求。现有技术中，比较常用的在T-MPLS网络中实现组播保护的方法是：正常情况下只有一条工作链路作为组播用户中的有效链路，通过OAM或双向转发检测(BFD，Bidirectional Forwarding Detection)或链路故障管理(CFM，ConnectivityFault Management)等检测技术检测到工作链路出现故障后，再将备用链路变成有效链路，将原来的工作链路从组播用户中删除，将新的工作链路加入到组播组用户中。但是，这样的保护方法存在的一个问题是，主备链路切换的时间加上组播协议交互的过程，会使得这种保护方法的性能不能满足日益增长的高性能需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现组播保护的方法及系统，当T-MPLS网络中的链路发生故障时，能够保证组播业务的正常传送。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种实现组播保护的方法，包括：
为上行运营商边缘设备(PE)和下行PE间的伪线(PW)配置主链路和备用链路；
下行PE和上行PE分别建立传送多协议标记交换(T-MPLS)组播转发表；上行PE将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE，下行PE根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的用户边缘设备(CE)，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃；
当主链路出现故障时，将主备链路进行切换，下行PE将从备用链路收到的组播数据报文转发给所述CE。
上述方法中，所述下行PE和上行PE分别建立T-MPLS组播转发表为：
下行PE根据CE发送的因特网组管理协议(IGMP)组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，并将IGMP组播加入报文通过主备两条链路转发给上行PE；上行PE根据下行PE转发的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表。
上述方法中，所述下行PE根据CE发送的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表为：
CE发送IGMP组播加入报文给下行PE，下行PE根据所述IGMP组播加入报文其中携带的组播地址和与PW对应的T-MPLS实例号，为所述IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，所述T-MPLS组播转发表用于保存CE需要的组播数据报文的组播地址、PW对应的T-MPLS实例号、CE对应的端口、以及它们的一一对应关系，下行PE为CE建立用于保存CE和与该CE对应的封装方式的封装表项。
上述方法中，所述上行PE根据下行PE转发的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表为：
上行PE通过主备两条链路接收下行PE转发的IGMP组播加入报文，并根据所述IGMP组播加入报文中携带的组播地址和与PW对应的T-MPLS实例号，为所述IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，所述T-MPLS组播转发表用于保存CE需要的组播数据报文的组播地址、PW对应的T-MPLS实例号、主备两条链路对应的端口、以及它们的对应关系，上行PE为主备两条链路建立用于保存主备两条链路和分别对应的封装方式的封装表项。
上述方法中，所述上行PE将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE为：
上行PE从与IGMP组播加入报文中的组播地址对应的组播源获取组播数据报文，并进行复制，根据该组播地址和PW对应的T-MPLS实例号，在T-MPLS组播转发表中找到对应的主备两条链路对应的端口；上行PE根据封装表项中保存的主备两条链路对应的封装方式，将复制后的两个组播数据报文分别进行二层标签头封装，并将封装后的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE。
上述方法中，所述下行PE根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的CE，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃为：
下行PE分别对从主备两条链路收到的封装后的组播数据报文进行二层标签头的剥离，根据二层标签头的封装方式，在预先建立的端口状态表中找到与该封装方式对应的端口状态；对于端口状态是转发状态的主链路，下行PE根据T-MPLS组播转发表和封装表项对组播数据报文进行封装，将封装后的组播数据报文发送给对应的CE；对于端口状态是阻塞状态的备用链路，下行PE将从该链路收到的组播数据报文丢弃。
上述方法中，所述当主链路出现故障时，将主备链路进行切换为：
当下行PE在检测时间内没有从主链路收到检测报文时，确定主链路出现故障，将主链路的端口状态由转发状态修改为阻塞状态，将备用链路的端口状态由阻塞状态修改为转发状态，实现将主链路切换到备用链路。
上述方法中，该方法还包括：
当下行PE在检测时间内从主链路收到检测报文时，确定主链路恢复正常，下行PE将主链路的端口状态修改为转发状态，将备用链路的端口状态修改为阻塞状态，实现由备用链路回切到主链路。
本发明还提供一种实现组播保护的系统，包括：配置模块、上行PE、下行PE；其中，
配置模块，用于为上行PE和下行PE间的PW配置主链路和备用链路；
上行PE，用于建立T-MPLS组播转发表，将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE；
下行PE，用于建立T-MPLS组播转发表，并根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的CE，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃；还用于，当主链路出现故障时，将主备链路进行切换，将从备用链路收到的组播数据报文转发给所述CE。
上述系统中，
所述下行PE还用于，当在检测时间内从主链路收到检测报文时，确定主链路恢复正常，将主链路的端口状态修改为转发状态，将备用链路的端口状态修改为阻塞状态。
本发明提供的实现组播保护的方法及系统，为上行PE和下行PE间的PW配置主链路和备用链路；下行PE和上行PE分别建立T-MPLS组播转发表；上行PE将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE，下行PE根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的CE，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃；当主链路出现故障时，将主备链路进行切换，下行PE将从备用链路收到的组播数据报文转发给所述CE，因此，当T-MPLS网络中的链路发生故障时，能够实现主备链路的快速切换，保证组播业务的正常传送，满足T-MPLS网络中高效的保护切换需求，具有节省带宽、网络安全性高的特点。
附图说明
图1是本发明实现组播保护的方法的流程示意图；
图2是本发明实现组播保护的方法的IGMP组播加入报文的流向示意图；
图3是本发明实现组播保护的系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：为上行运营商边缘设备(PE)和下行PE间的伪线(PW)配置主链路和备用链路；下行PE和上行PE分别建立传送多协议标记交换(T-MPLS)组播转发表；上行PE将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE，下行PE根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的用户边缘设备(CE)，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃；当主链路出现故障时，将主备链路进行切换，下行PE将从备用链路收到的组播数据报文转发给所述CE。
下面通过附图及具体实施例对本发明再做进一步的详细说明。
本发明提供一种实现组播保护的方法，图1是本发明实现组播保护的方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤101，为上行PE和下行PE间的PW配置主链路和备用链路；
具体的，在上行运营商边缘设备(PE，Provide Edge)(如图2中的PE1)和下行PE(如图2中的PE2)上分别配置伪线(PW，Pseudo Wire)信息，从而建立起上行PE和下行PE之间的PW；为该PW配置两条链路，即主链路和备用链路；这里，将主链路的端口状态设置为转发状态，将备用链路的端口状态设置为阻塞状态；同时在主备链路上分别配置检测机制，例如操作、管理和维护(OAM，Operation Administration and Maintenance)机制、双向转发检测(BFD，Bidirectional Forwarding Detection)机制或连接性故障管理(CFM，Connectivity Fault Management)机制等。
步骤102，下行PE根据CE发送的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，并将IGMP组播加入报文通过主备两条链路转发给上行PE；
具体的，用户实例接口(CIP，Customer Instance Port)侧的用户边缘设备(CE，Customer Edge)(如图2中的CE2或CE3)发送因特网组管理协议(IGMP，Internet Group Management Protocol)组播加入报文给下行PE，该IGMP组播加入报文中携带CE需要的组播数据报文的组播地址，该组播地址可以是组播数据报文所属的组播组的地址或组播组的地址加上组播源的地址；
下行PE收到IGMP组播加入报文后，根据其中携带的组播地址和与PW对应的T-MPLS实例号，为该IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，并将CE添加到该T-MPLS组播转发表中，因此该T-MPLS组播转发表包括CE需要的组播数据报文的组播地址、PW对应的T-MPLS实例号、CE对应的端口、以及它们的一一对应关系；同时，下行PE为CE建立对应封装表项，该封装表项用于保存CE和与该CE对应的封装方式，如图2所示，下行PE可以保存CE2和与CE2对应的封装方式，以及CE3和与该CE3对应的封装方式；其中，PW对应的T-MPLS实例号是在建立PW时为PW分配的，可以在PW的端口获取该PW对应的T-MPLS实例号；
在下行PE完成T-MPLS组播转发表的建立后，将从CE收到的IGMP组播加入报文同时通过主备两条链路转发给上行PE。
步骤103，上行PE根据下行PE转发的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表；
具体的，预先在上行PE上配置IGMP组播查询器，利用该IGMP组播查询器，上行PE可以通过主备两条链路都能接收到下行PE转发的IGMP组播加入报文；上行PE收到IGMP组播加入报文后，根据其中携带的组播地址和与PW对应的T-MPLS实例号为，该IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，并将主备两条链路对应的端口作为组播用户添加到该T-MPLS组播转发表中，因此该T-MPLS组播转发表包括CE需要的组播数据报文的组播地址、PW对应的T-MPLS实例号、主备两条链路对应的端口、以及它们的对应关系；同时，上行PE为主备两条链路建立对应的封装表项，该封装表项用于保存主备两条链路和分别对应的封装方式。
步骤104，上行PE获取组播数据报文，并同时通过主备两条链路发送给下行PE；
具体的，上行PE根据IGMP组播加入报文中的组播地址，从与该组播地址对应的组播源获取组播数据报文，并对组播数据报文进行复制；上行PE根据该组播地址和PW对应的T-MPLS实例号，在T-MPLS组播转发表中找到对应的主备两条链路对应的端口，上行PE根据封装表项中保存的主备两条链路对应的封装方式，将复制后的两个组播数据报文分别进行二层标签头封装，并将封装后的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE；这里，主备两条链路上的对组播数据报文封装后的格式是一样的，内层的组播数据报文也是一样的，只是由于主备链路的配置不同，使得二层标签头稍有不同；例如，进行二层标签头封装后的组播数据报文的格式如表1所示：
Figure BDA0000036760170000071
表1
其中，DMAC是目的MAC地址，即下一跳设备的设备MAC，SMAC是源MAC地址，即所述PE的设备MAC，0×8100是VLAN类型头标识，表示该标识后的数据是VLAN ID，0×8847是标签标识，表示该标识后的数据是组播数据报文中的标签，Tunnel Label是链路标签，PW Label是伪线标签，组播数据报文中携带组播地址。
步骤105，下行PE根据T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的CE，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃；
具体的，在下行PE上预先建立端口状态表，用于保存主备两条链路、封装方式及端口状态的一一对应关系；当下行PE从主备两条链路收到封装后的组播数据报文后，分别对该组播数据报文进行二层标签头的剥离，根据二层标签头的封装方式，在端口状态表中找到与该封装方式对应的端口状态；如果端口状态是转发状态(如主链路)，则下行PE根据组播数据报文中携带的组播地址，在T-MPLS组播转发表中找到与该组播地址对应的CE对应的端口，然后在封装表项中找到与该CE对应的封装方式，根据该封装方式对组播数据报文进行封装，将封装后的组播数据报文通过找到的CE对应的端口发送给CE；如果端口状态是阻塞状态(如备用链路)，则下行PE将从该链路收到的组播数据报文丢弃，从而确保在下行PE上只能收到一份有效的组播数据报文。
步骤106，当主链路出现故障时，将主备链路进行切换，下行PE将从备用链路收到的组播数据报文转发给CE；
具体的，由于在主备链路上分别配置了OAM/BFD/CFM等检测机制，基于该检测机制上行PE会周期的通过主备两条链路发送OAM/BFD/CFM等检测报文给下行PE，如果下行PE在检测时间内没有从主链路收到检测报文，则确定主链路出现故障；其中，用户可以根据需求预先设置周期和检测时间；
由于上行PE是同时分别通过主备两条链路发送同样的组播数据报文，因此当下行PE确定主链路出现故障时，直接将主链路的端口状态由转发状态修改为阻塞状态，同时将备用链路的端口状态由阻塞状态修改为转发状态，实现将主链路切换到备用链路；将主备链路进行切换后，由于主链路存在故障，下行PE无法从主链路收到组播数据报文，因此下行PE将从备用链路收到的组播数据报文转发给CE，从而实现通过修改端口状态能够实现主备链路的快速切换，实际应用中能够满足50ms的切换性能的要求。
如果下行PE在检测时间内从主链路收到多个检测报文，则确定主链路恢复正常，下行PE将主链路的端口状态修改为转发状态，将备用链路的端口状态修改为阻塞状态，实现由备用链路回切到主链路。
为实现上述方法，本发明还提供一种实现组播保护的系统，图3是本发明实现组播保护的系统的结构示意图，如图3所示，该系统包括：配置模块31、上行PE32、下行PE33；其中，
配置模块31，用于为上行PE32和下行PE33间的PW配置主链路和备用链路；
上行PE32，用于建立T-MPLS组播转发表，将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE32；
下行PE33，用于建立T-MPLS组播转发表，并根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的CE，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃；还用于，当主链路出现故障时，将主备链路进行切换，将从备用链路收到的组播数据报文转发给所述CE。
所述下行PE33还用于，当在检测时间内从主链路收到检测报文时，确定主链路恢复正常，将主链路的端口状态修改为转发状态，将备用链路的端口状态修改为阻塞状态。
所述下行PE33和上行PE32分别建立T-MPLS组播转发表为：下行PE33根据CE发送的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，并将IGMP组播加入报文通过主备两条链路转发给上行PE32；上行PE32根据下行PE33转发的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表。
所述上行PE32将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE33为：上行PE32从与IGMP组播加入报文中的组播地址对应的组播源获取组播数据报文，并进行复制，根据该组播地址和PW对应的T-MPLS实例号，在T-MPLS组播转发表中找到对应的主备两条链路对应的端口；上行PE根据封装表项中保存的主备两条链路对应的封装方式，将复制后的两个组播数据报文分别进行二层标签头封装，并将封装后的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE33。
所述下行PE33根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的CE，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃为：下行PE33分别对从主备两条链路收到的封装后的组播数据报文进行二层标签头的剥离，根据二层标签头的封装方式，在预先建立的端口状态表中找到与该封装方式对应的端口状态；对于端口状态是转发状态的主链路，下行PE33根据T-MPLS组播转发表和封装表项对组播数据报文进行封装，将封装后的组播数据报文发送给对应的CE；对于端口状态是阻塞状态的备用链路，下行PE33将从该链路收到的组播数据报文丢弃。
所述当主链路出现故障时，将主备链路进行切换为：当下行PE33在检测时间内没有从主链路收到检测报文时，确定主链路出现故障，将主链路的端口状态由转发状态修改为阻塞状态，将备用链路的端口状态由阻塞状态修改为转发状态，实现将主链路切换到备用链路。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实现组播保护的方法，其特征在于，该方法包括：
为上行运营商边缘设备(PE)和下行PE间的伪线(PW)配置主链路和备用链路；
下行PE和上行PE分别建立传送多协议标记交换(T-MPLS)组播转发表；上行PE将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE，下行PE根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的用户边缘设备(CE)，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃；
当主链路出现故障时，将主备链路进行切换，下行PE将从备用链路收到的组播数据报文转发给所述CE。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行PE和上行PE分别建立T-MPLS组播转发表为：
下行PE根据CE发送的因特网组管理协议(IGMP)组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，并将IGMP组播加入报文通过主备两条链路转发给上行PE；上行PE根据下行PE转发的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述下行PE根据CE发送的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表为：
CE发送IGMP组播加入报文给下行PE，下行PE根据所述IGMP组播加入报文其中携带的组播地址和与PW对应的T-MPLS实例号，为所述IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，所述T-MPLS组播转发表用于保存CE需要的组播数据报文的组播地址、PW对应的T-MPLS实例号、CE对应的端口、以及它们的一一对应关系，下行PE为CE建立用于保存CE和与该CE对应的封装方式的封装表项。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述上行PE根据下行PE转发的IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表为：
上行PE通过主备两条链路接收下行PE转发的IGMP组播加入报文，并根据所述IGMP组播加入报文中携带的组播地址和与PW对应的T-MPLS实例号，为所述IGMP组播加入报文建立T-MPLS组播转发表，所述T-MPLS组播转发表用于保存CE需要的组播数据报文的组播地址、PW对应的T-MPLS实例号、主备两条链路对应的端口、以及它们的对应关系，上行PE为主备两条链路建立用于保存主备两条链路和分别对应的封装方式的封装表项。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行PE将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE为：
上行PE从与IGMP组播加入报文中的组播地址对应的组播源获取组播数据报文，并进行复制，根据该组播地址和PW对应的T-MPLS实例号，在T-MPLS组播转发表中找到对应的主备两条链路对应的端口；上行PE根据封装表项中保存的主备两条链路对应的封装方式，将复制后的两个组播数据报文分别进行二层标签头封装，并将封装后的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行PE根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的CE，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃为：
下行PE分别对从主备两条链路收到的封装后的组播数据报文进行二层标签头的剥离，根据二层标签头的封装方式，在预先建立的端口状态表中找到与该封装方式对应的端口状态；对于端口状态是转发状态的主链路，下行PE根据T-MPLS组播转发表和封装表项对组播数据报文进行封装，将封装后的组播数据报文发送给对应的CE；对于端口状态是阻塞状态的备用链路，下行PE将从该链路收到的组播数据报文丢弃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当主链路出现故障时，将主备链路进行切换为：
当下行PE在检测时间内没有从主链路收到检测报文时，确定主链路出现故障，将主链路的端口状态由转发状态修改为阻塞状态，将备用链路的端口状态由阻塞状态修改为转发状态，实现将主链路切换到备用链路。
8.根据权利要求1至7中任一所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
当下行PE在检测时间内从主链路收到检测报文时，确定主链路恢复正常，下行PE将主链路的端口状态修改为转发状态，将备用链路的端口状态修改为阻塞状态，实现由备用链路回切到主链路。
9.一种实现组播保护的系统，其特征在于，该系统包括：配置模块、上行PE、下行PE；其中，
配置模块，用于为上行PE和下行PE间的PW配置主链路和备用链路；
上行PE，用于建立T-MPLS组播转发表，将获取的组播数据报文同时通过主备两条链路发送给下行PE；
下行PE，用于建立T-MPLS组播转发表，并根据所述T-MPLS组播转发表将从主链路收到的组播数据报文转发给对应的CE，将从备用链路收到的组播数据报文丢弃；还用于，当主链路出现故障时，将主备链路进行切换，将从备用链路收到的组播数据报文转发给所述CE。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，
所述下行PE还用于，当在检测时间内从主链路收到检测报文时，确定主链路恢复正常，将主链路的端口状态修改为转发状态，将备用链路的端口状态修改为阻塞状态。
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