CN102036129A - 一种基于路径计算单元的路径保护方法及系统 - Google Patents

一种基于路径计算单元的路径保护方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于路径计算单元的路径保护方法，用于解决现有路径保护方法不能做到路径最优的技术问题。本发明在网络发生故障时，故障资源的检测节点将网络故障信息通知给PCE，PCE找出受资源故障影响的路径并对需保护的路径计算恢复路径，然后将计算出来的恢复路径通知给故障资源的检测节点；故障资源的检测节点依据所述恢复路径恢复相关的路径。本发明采用PCE进行路径保护计算，由于PCE知道域内和域间流量工程信息，因而有利于实现路径的最优化，提高网络资源的利用率。

Description

一种基于路径计算单元的路径保护方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及在自动交换光网络中使用路径计算单元的实现业务保护的方法及系统。
背景技术
在基于路径计算单元(PCE，Path Computation Element)的MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多协议标记切换)/GMPLS(Generalized Multi-Protocol Label Switching，通用多协议标记切换)网络结构中，PCE是网络中专门负责路径计算的功能实体，它基于已知的网络拓扑结构和约束条件，根据路径计算客户(PCC，Path Computation Clients)的请求计算出一条满足约束条件的最佳路径。PCE可以位于网络中的任何地方，可以集成在网络设备内部，如集成在标记交换路由器(Label Switching Route，LSR)内部，或者集成在电信运营支撑系统(Operation Support Systems，OSS)内部，也可以是一个独立的设备。PCC和PCE之间以及PCE与PCE之间通过专门的路径计算协议(PCECP，PCE Communication Protocol)通信，提交路径计算请求并获得路径计算结果。PCC可以是MPLS/GMPLS网络中的标记交换路由器LSR或者是网络管理系统NMS。
当前自动交换光网络中适用MPLS/GMPS的保护恢复方法，都不能做到路径的最优化，特别是对于跨域LSP保护。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于路径计算单元的路径保护方法，用于解决现有路径保护方法不能做到路径最优、及跨域LSP保护的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于路径计算单元的路径保护方法，包括：
在网络发生故障时，故障资源的检测节点将网络故障信息通知给路径计算单元(PCE)，所述PCE找出受资源故障影响的路径并对需保护的路径计算恢复路径，然后将计算出来的恢复路径通知给所述故障资源的检测节点；所述故障资源的检测节点依据所述恢复路径恢复相关的路径。
进一步地，所述故障资源的检测节点通过PCE参与内部网关协议(IGP)域内洪泛、或边界网关协议(BGP)域间洪泛、或通过信令消息的方式将网络故障信息通知给所述PCE。
进一步地，所述PCE通过扩展的路径计算单元通信协议(PCEP)中的路径响应(PCRep)消息或路径计算通知(PCNtf)消息将计算出来的恢复路径保护路径通知给所述故障资源的检测节点。
进一步地，所述PCRep消息中的标记切换路径属性(LSPA)对象中包含用于标识路径是否更新的扩展U标志位；
所述PCE将恢复路径对应的节点的IP地址填入所述PCRep消息中的显式路由对象(ERO)中。
进一步地，所述PCNtf消息的通知(NOTIFICATION)对象体中的标志域中包含用于标识是否在NOTIFICATION对象中的可选路由类长值集(Optional TLVs)中携带有路由类长值(Route TLV)对象的扩展P标志位；
所述PCE将所述恢复路径对应的节点的IP地址填入所述Route TLV对象中对应的IP地址位置，并将填好的Route TLV对象填入NOTIFICATION对象体中的Optional TLVs中。
本发明还提出一种基于路径计算单元的路径保护系统，包括：
路径计算单元(PCE)，用于在网络发生故障时，接收故障资源的检测节点发送的网络故障信息，找出受资源故障影响的路径并对需保护的路径计算恢复路径，将计算出来的恢复路径通知给所述故障资源的检测节点；
故障资源的检测节点，用于检测网络是否发生故障，在网络发生故障时将网络故障信息通知给所述PCE；以及接收所述PCE发送的恢复路径，并依据所述恢复路径恢复相关的路径。
进一步地，所述故障资源的检测节点通过PCE参与内部网关协议(IGP)域内洪泛、或边界网关协议(BGP)域间洪泛、或通过信令消息的方式将网络故障信息通知给所述PCE。
进一步地，所述PCE通过扩展的路径计算单元通信协议(PCEP)中的路径响应(PCRep)消息或路径计算通知(PCNtf)消息将计算出来的恢复路径保护路径通知给所述故障资源的检测节点。
进一步地，所述PCRep消息中的标记切换路径属性(LSPA)对象中包含用于标识路径是否更新的扩展U标志位；
所述PCE将恢复路径对应的节点的IP地址填入所述PCRep消息中的显式路由对象(ERO)中。
进一步地，所述PCNtf消息的通知(NOTIFICATION)对象体中的标志域中包含用于标识是否在NOTIFICATION对象中的可选路由类长值集(Optional TLVs)中携带有路由类长值(Route TLV)对象的扩展P标志位；
所述PCE将所述恢复路径对应的节点的IP地址填入所述Route TLV对象中对应的IP地址位置，并将填好的Route TLV对象填入NOTIFICATION对象体中的Optional TLVs中。
本发明中，采用PCE进行路径保护计算，由于PCE知道域内和域间流量工程信息，擅长于跨域流量工程LSP的计算，因而有利于实现路径的最优化，提高网络资源的利用率。采用本方法进行路径保护计算，缩短了处理环节，节省LSP的算路时间，提高了效率，增加算路成功的概率。
附图说明
图1为本发明实施例中基于PCE的组网示意图；
图2为本发明实施例中单处网络故障和恢复示意图；
图3为本发明实施例中两处网络故障示意图；
图4为本发明实施例中两处业务恢复示意图
图5为本发明实施例中多处网络故障和恢复示意图；
图6为本发明实施例中扩展后的LSPA对象体示意图；
图7为本发明实施例中扩展后的NOTIFICATION对象体示意图；
图8为本发明实施例中定义的Route TLV。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明实施例所采用的基于PCE的组网示意图。其中PCE负责该网络的路径计算。
实施例一：
图2为本发明网络中单处网络资源发生故障并恢复时的示意图。其中一条初始经过路由器A到Z的业务，对应的标记切换路径(LSP)为LSP1，路径为A-C-F-Z，对应图中的粗实线。虚线表示的路径F-G-Z为恢复路径。
结合图2，首先节点A用扩展PCEP协议中的路径计算响应PCRep(Path Computation Reply)消息请求PCE为A-Z的业务和A-Z业务请求路径。PCE将计算出来的路径返回给节点A，其中A-Z的业务对应LSP1，路径为A-C-F-Z。
在某一时刻网络发生故障，其中链路F-Z断纤。检测到资源故障的节点F将此信息报告给PCE。其中节点F可以用开放最短路径优先(Open Shortest Path First，OSPF)协议在域内洪泛，而PCE参与到域内洪泛，从而得知资源故障信息。本发明中故障资源的检测节点可通过PCE参与内部网关协议(Interior Gateway Protocol，IGP)域内洪泛、或边界网关协议(Border Gateway Protocol，BGP)域间洪泛、或信令消息的方式将网络故障信息通知给所述PCE。
PCE在得知链路F-Z发生故障后，首先检查出LSP1受到影响。接着PCE计算用于LSP1的恢复路径F-G-Z，计算的方式一般采用约束最短路径优先(Constrained Shortest Path First，CSPF)算法，图中用虚线表示。然后将恢复路径发送给节点F。最后节点F利用信令建立恢复路径，从而完成业务的恢复。
其中PCE可用扩展后的PCRep消息或PCNtf消息，将恢复路径发送给节点F。下面分别描述用这两个消息的用法：
一、使用扩展PCEP(Path Computation Element Communication Protocol，路径计算单元通信协议)协议中的路径计算响应PCRep(Path Computation Reply)消息：
(1)PCE首先设置标记切换路径属性(LSP Attributes，LSPA)对象体中的U标志位，如图6所示；
本发明中扩展后的LSPA对象如图6所示。其中在LSPA对象体中的Flags域中扩展了U(bit 22)标志位，该标志位用来标识路径是否需要更新。
(2)将恢复路径F-G-Z的对应的节点F、节点G、节点Z的IP地址填入PCRep消息中的显式路由对象(Explicit Route Object，ERO)中，ERO为PCE协议中定义的协议元素，详见RFC5440；
(3)PCE将上述构造好的PCRep消息发送给节点F。
(4)节点F收到上述PCRep消息后，取出恢复路径，并用信令完成对LSP1的恢复操作。
二、使用扩展PCEP协议中的路径计算通知消息PCNtf(Path Computation Notification)消息：
(1)PCE将恢复路径F-G-Z的对应的节点F、节点G、节点Z的IP地址填入路由类长值(Type Length Value，Route TLV)对象中对应的IP Address位置，本发明中Route TLV的对象定义如图8所示。
(2)PCE将填好的Route TLV填入通知(NOTIFICATION)对象体中的可选路由类长值集(Optional TLVs)中，如图7所示。
本发明中，扩展后的NOTIFICATION对象体如图7所示。其中在NOTIFICATION对象体中的标志(Flags)域中扩展了P(bit 15)标志位，用于标识是否在Optional TLVs中携带Route TLV。当设置了P标志位(即P位取值为1)后，表示在NOTIFICATION对象体的Optional TLVs中，携带图8中定义的Route TLV。图8中的Route TLV表示恢复路径，IP Address表示恢复路径经过的节点IP地址。
(3)PCE首先设置NOTIFICATION对象体中的P标志位(见图7)，并构造好PCNtf消息。
(4)PCE将上述构造好的PCNtf消息发送给节点F。
(5)节点F收到上述PCNtf消息后，取出恢复路径，并用信令完成LSP1的恢复操作。
实施例二：
图3为本发明网络中两处网络资源发生故障的示意图。其中一条A-H的业务，对应LSP1路径为A-C-F-G-H；另一条A-Z的业务，对应LSP2路径为A-C-F-Z。其中节点C检测到链路C-F断路后，将此信息发送给PCE。
结合图3，首先节点A用PCReq消息请求PCE为A-H的业务和A-Z业务请求路径。PCE将计算出来的路径返回给节点A，其中A-H的业务对应LSP1，路径为A-C-F-G-H；A-Z的业务对应LSP2，路径为A-C-F-Z。
若在某一时刻网络发生故障，其中链路C-F断纤，节点C将此信息报告给PCE。其中节点可以用OSPF协议在域内洪泛，而PCE参与到域内洪泛，从而得知资源故障信息。
图4为基于图3的业务恢复示意图。PCE在得知链路径C-F发生故障后，首先检查出LSP1和LSP2受到影响。接着PCE计算用于LSP1和LSP2的恢复路径。其中PCE将LSP1的恢复路径A-C-D-E-H和LSP2的恢复路径A-C-D-E-F-Z发送给节点C，最后节点C利用信令建立恢复路径，从而完成业务的恢复。
其中PCE可用扩展后的PCRep消息或PCNtf消息，将恢复路径发送给节点C。下面分别描述用这两个消息的用法：
一、使用扩展后的PCRep消息：
(1)PCE首先设置LSPA对象体中的U标志位(见图6)
(2)将恢复路径C-D-E-H的对应的节点C、节点D、节点E、节点H的IP地址填入PCRep消息中的ERO(Explicit Route Object，PCE协议中已经定义好的协议元素，详见RFC5440)对象中。
(3)PCE将上述构造好的PCRep消息发送给节点C。
(4)节点C收到上述PCRep消息后，取出恢复路径，并用信令完成对LSP1的恢复操作。
(5)使用上述同样的步骤，完成对LSP2的恢复操作，这里不再赘述。
二、使用扩展后的PCNtf消息：
(1)PCE将恢复路径C-D-E-H的对应的节点C、节点D、节点E、节点H的IP地址填入Route TLV(见图8)中对应的IP Address位置。
(2)PCE将填好的Route TLV填入NOTIFICATION对象体中的Optional TLVs(见图7)部分。
(3)PCE首先设置NOTIFICATION对象体中的P标志位(见图7)，并构造好PCNtf消息。
(4)PCE将上述构造好的PCNtf消息发送给节点C。
(5)节点C收到上述PCNtf消息后，取出恢复路径，并用信令完成LSP1的恢复操作。
(6)使用上述同样的步骤，完成对LSP2的恢复操作，这里不再赘述。
实施例三：
图5为网络中多处故障并恢复的示意图。其中初始时有三条LSP，分别对应图中的粗实线LSP1(路径为A-B-D-E-H)、LSP2(路径为A-C-F-G-Z)、LSP3(路径为A-C-F-Z)。在某一时刻链路B-D、G-H、F-Z发生故障，其对应的恢复路径分别为图中的虚线段B-C-D、G-Z-H、F-G-Z。
结合图5，首先网络中存在两条A-H，一条A-Z的业务。其中一条A-H的业务对应LSP1，路径为A-C-F-G-H；另一条A-H的业务对应LSP2，路径为A-C-F-G-H；A-Z的业务对应LSP2，路径为A-C-F-Z。
在某一时刻网络发生故障，其中链路B-D、F-Z、G-H断纤。节点B、F、G将此信息报告给PCE。
PCE在得知链路B-D、F-Z、G-H断纤发生故障后，首先检查出LSP1、LSP2和LSP3受到影响。接着PCE计算出用于LSP1、LSP2、LSP3的恢复路径，它们分别是路径B-C-D、G-Z-H、F-G-Z。然后将恢复路径发送给节点B、F、G。最后节点B、F、G利用信令建立恢复路径，从而完成业务的恢复。
其中PCE可用扩展后的PCRep消息或PCNtf消息，将恢复路径发送给节点B、F、G。下面分别描述用这两个消息的用法：
一、使用扩展后的PCRep消息：
(1)PCE首先设置LSPA对象体中的U标志位(见图6)
将恢复路径B-C-D的对应的节点B、节点C、节点D的IP地址填入PCRep消息中的ERO(Explicit Route Object，PCE协议中已经定义好的协议元素，详见RFC5440)对象中。
(2)PCE将上述构造好的PCRep消息发送给节点B。
(3)节点B收到上述PCRep消息后，取出恢复路径，并用信令完成对LSP1的恢复操作。
(4)使用上述同样的步骤，完成对LSP2、LSP3的恢复操作。
二、使用扩展后的PCNtf消息：
(1)PCE将恢复路径B-C-D的对应的节点B、节点C、节点D的IP地址填入Route TLV(见图8)中对应的IPAddress位置。
(2)PCE将填好的Route TLV填入NOTIFICATION对象体中的Optional TLVs(见图7)部分。
(3)PCE首先设置NOTIFICATION对象体中的P标志位(见图7)，并构造好PCNtf消息。
(4)PCE将上述构造好的PCNtf消息发送给节点B。
(5)节点B收到上述PCNtf消息后，取出恢复路径，并用信令完成LSP1的恢复操作。
使用上述同样的步骤，完成对LSP2、LSP3的恢复操作，这里不再赘述。
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保护范围。

Claims (10)

1.一种基于路径计算单元的路径保护方法，其特征在于，包括：
在网络发生故障时，故障资源的检测节点将网络故障信息通知给路径计算单元(PCE)，所述PCE找出受资源故障影响的路径并对需保护的路径计算恢复路径，然后将计算出来的恢复路径通知给所述故障资源的检测节点；所述故障资源的检测节点依据所述恢复路径恢复相关的路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障资源的检测节点通过PCE参与内部网关协议(IGP)域内洪泛、或边界网关协议(BGP)域间洪泛、或通过信令消息的方式将网络故障信息通知给所述PCE。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PCE通过扩展的路径计算单元通信协议(PCEP)中的路径响应(PCRep)消息或路径计算通知(PCNtf)消息将计算出来的恢复路径保护路径通知给所述故障资源的检测节点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述PCRep消息中的标记切换路径属性(LSPA)对象中包含用于标识路径是否更新的扩展U标志位；
所述PCE将恢复路径对应的节点的IP地址填入所述PCRep消息中的显式路由对象(ERO)中。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述PCNtf消息的通知(NOTIFICATION)对象体中的标志域中包含用于标识是否在NOTIFICATION对象中的可选路由类长值集(Optional TLVs)中携带有路由类长值(Route TLV)对象的扩展P标志位；
所述PCE将所述恢复路径对应的节点的IP地址填入所述Route TLV对象中对应的IP地址位置，并将填好的Route TLV对象填入NOTIFICATION对象体中的Optional TLVs中。
6.一种基于路径计算单元的路径保护系统，其特征在于，包括：
路径计算单元(PCE)，用于在网络发生故障时，接收故障资源的检测节点发送的网络故障信息，找出受资源故障影响的路径并对需保护的路径计算恢复路径，将计算出来的恢复路径通知给所述故障资源的检测节点；
故障资源的检测节点，用于检测网络是否发生故障，在网络发生故障时将网络故障信息通知给所述PCE；以及接收所述PCE发送的恢复路径，并依据所述恢复路径恢复相关的路径。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述故障资源的检测节点通过PCE参与内部网关协议(IGP)域内洪泛、或边界网关协议(BGP)域间洪泛、或通过信令消息的方式将网络故障信息通知给所述PCE。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述PCE通过扩展的路径计算单元通信协议(PCEP)中的路径响应(PCRep)消息或路径计算通知(PCNtf)消息将计算出来的恢复路径保护路径通知给所述故障资源的检测节点。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述PCRep消息中的标记切换路径属性(LSPA)对象中包含用于标识路径是否更新的扩展U标志位；
所述PCE将恢复路径对应的节点的IP地址填入所述PCRep消息中的显式路由对象(ERO)中。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述PCNtf消息的通知(NOTIFICATION)对象体中的标志域中包含用于标识是否在NOTIFICATION对象中的可选路由类长值集(Optional TLVs)中携带有路由类长值(Route TLV)对象的扩展P标志位；
所述PCE将所述恢复路径对应的节点的IP地址填入所述Route TLV对象中对应的IP地址位置，并将填好的Route TLV对象填入NOTIFICATION对象体中的Optional TLVs中。
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