CN102064998B - 一种以太网路径的保护切换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网路径的保护切换方法，该方法包括：当保护切换被触发时，将一组流量工程服务实例(TESI)从活跃实体切换到备用实体上。本发明还公开了一种以太网路径的保护切换系统，该系统包括：保护切换单元，用于当保护切换被触发时，将一组TESI从活跃实体切换到备用实体上。采用本发明的方法及系统，将路径保护与端到端TESI的线性保护相结合。

Description

一种以太网路径的保护切换方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种数据通信中以太网路径的保护切换方法及系统。

背景技术

随着电信级以太网(CE，Carrier Ethernet)概念的提出，满足电信网络需求，面向连接的以太网技术——运营商骨干传送(PBT，Provider BackboneTransport)也在2005年10月浮出水面。此后，国内外均有运营商采用PBT技术组网，为PBT技术在城域网内的发展提供了很好的开端。

PBT技术的基础是IEEE 802.1ah标准定义的运营商骨干桥接(PBB，Provider Backbone Bridge)技术，IEEE把PBT技术称为支持流量工程的运营商骨干桥接技术(PBB-TE，Provider Backbone Bridge Traffic Engineering)。PBB-TE技术基于PBB技术，其核心是对PBB技术进行改进，它采用外层的媒体接入控制(MAC)地址，并同时结合外层的虚拟局域网(VLAN)标识，比如骨干目的MAC地址(B-DA，Backbone Destination MAC address)+骨干VLAN标识(B-VID，Backbone VLAN ID)进行业务转发，转发路径是预先配置的。这与传统以太网的地址学习方式进行数据报文的转发是有很大的不同的。通过网络管理和控制，使CE中的业务事实上具有连接性，以便实现保护切换、服务质量(QoS)、流量工程等电信网络的功能。PBB-TE技术兼容传统以太网桥的架构，不需要对网络中间节点进行更新即可基于B-DA+B-VID对数据帧进行转发，数据帧也不需要修改，转发效率高。

隧道的属性是通过<ESP-DA，ESP-SA，ESP-VID>这种三元组来表示的，三元组中，ESP为以太网交换路径，参数ESP-DA指以太网交换路径目的MAC地址，参数ESP-SA指以太网交换路径的源MAC地址，参数ESP-VID指B-VLAN的值。一个点到点的流量工程服务实例(TESI)由一对双向的点到点的ESP组成。有关三元组和TESI的具体描述可参见IEEE 802.1Qay标准。

图1所示为采用现有PBB-TE技术中以太网隧道保护的示意图，以图1从左往右的方向为例，端到端工作TESI即Y-B-C-D-X的ESP为<B-MAC2，B-MAC1，B-VLAN1>。其中，B-MAC2为X的MAC地址，是目的MAC地址；B-MAC1为Y的MAC地址，是源MAC地址；B-VLAN1是Y-B-C-D-X的B-VLAN的值。图1中的表示工作TESI的双向ESP；表示备份TESI的双向ESP。

现有技术实现了端到端TESI的1:1保护。如图1所示，在端到端工作TESIY-B-C-X中，Y和X为该TESI的端点；Y-D-X为该TESI的端到端备份TESI，Y-D-X即为Y-B-C-X的备份TESI。其中，Y-B-C-X为双向的端到端工作TESI，Y-D-X为双向的端到端备份TESI。工作TESI和备份TESI组成一个TE保护组。那么当Y-B-C-X检测到故障时，双方向上都可以切换到Y-D-X上。并且为了在报文转发时能区别出是在上述工作TESI还是上述备份TESI上转发，在预先配置时，为该工作TESI和该备份TESI分别指定TESI承载的虚拟局域网标识(B-VLAN)，比如为工作TESI指定B-VLAN1，为备份TESI指定B-VLAN2。

TESI的连通性通过在隧道中发送连通性检查消息(CCM，Continuity CheckMessage)来检测，CCM是在IEEE 802.1ag标准中定义的。TESI端点之间分别沿工作TESI和备份TESI互相发送CCM，工作TESI和备份TESI的CCM报文头分别封装B-VLAN1和B-VLAN2。可参见IEEE802.1Qay标准。

通常，组成PBB-TE网络的基础设施中必然承载大量的TESI，如果网络中的基础设施出现故障，则经过该基础设施的TESI的通信将全部中断。如果采用PBB-TE端到端TESI的线性保护，则需要分别为经过该基础设施的TESI进行检测并触发端到端的TESI保护切换。这种方法保护切换牵涉到的节点数量众多。又因为是分别进行故障检测，大量的检测报文必然会占用较多的网络资源，效率不高。因此，可以根据需要对承载TESI的路径进行保护，当路径出现故障时，将经过的所有TESI都切换到备用的路径上。这种方法称之为路径保护，它可以同时保护大量的TESI。如果将这种路径保护与端到端TESI的线性保护相结合，势必可以保障网络的可靠性，提高保护效率和可生存性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种以太网路径的保护切换方法及系统，将路径保护与端到端TESI的线性保护相结合。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种以太网路径的保护切换方法，该方法包括：当保护切换被触发时，将一组流量工程服务实例(TESI)从活跃实体切换到备用实体上。

其中，所述活跃实体具体为：所述保护切换被触发之前，传输所述TESI的工作实体或保护实体；此时，所述备用实体具体为保护组中的其他传输实体。

其中，所述保护组进一步由所述工作实体和所述保护实体组成；所述保护组与所述TESI相关联。

其中，所述工作实体具体为：正常情况下所述TESI所经过的路径；所述保护实体与所述工作实体相对应。

其中，所述工作实体和所述保护实体有相同的端点，且工作实体和保护实体在一个端点上各有一个关联端口。

其中，将所述TESI从所述活跃实体切换到所述备用实体，具体包括：对组成所述TESI的以太网交换路径分别进行重定向。

其中，对所述以太网交换路径进行重定向时，进一步包括：将以太网交换路径相应的过滤数据库条目的出端口更新为备份实体对应的端口。

其中，所述以太网交换路径具体为：在端点上，方向为进入保护组内的以太网交换路径。

其中，该方法进一步包括：在路径保护与端到端的TESI的保护结合起来进行保护的情况下，当发生所述保护切换时，保护组的端点通知相应的端到端的TESI的端点，抑制端到端的TESI的保护切换。

一种以太网路径的保护切换系统，该系统包括：保护切换单元，用于当保护切换被触发时，将一组TESI从活跃实体切换到备用实体上。

其中，所述保护切换单元包括重定向模块，用于对组成所述TESI的以太网交换路径分别进行重定向。

其中，所述重定向模块，进一步用于将以太网交换路径相应的过滤数据库条目的出端口更新为备份实体对应的端口。

其中，该系统还包括：通知单元，用于在路径保护与端到端的TESI的保护结合起来进行保护的情况下，当发生所述保护切换时，保护组的端点通知相应的端到端的TESI的端点，抑制端到端的TESI的保护切换。

本发明当保护切换被触发时，将关联的一组TESI从活跃实体切换到备用实体上。

采用本发明，能将路径保护与端到端TESI的线性保护相结合，当保护切换被触发时启用路径保护，将关联的一组TESI从活跃实体切换到备用实体上。

附图说明

图1为现有的PBB-TE 1:1的端到端TESI保护示意图；

图2为本发明方法一实施例的实现流程示意图；

图3为本发明PBB-TE的网络基础设施保护模型示意图；

图4为本发明方法一实例故障时的示意图；

图5为图4实例故障恢复时的示意图；

图6为本发明方法另一实例的示意图；

图7为本发明方法采用多备份实体时又一实例的示意图；

图8为本发明方法采用e2e保护与局部物理路径保护时又一实例的示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：当保护切换被触发时，将关联的一组TESI从活跃实体切换到备用实体上。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

如图2所示为一种以太网路径的保护切换方法的实施例，该实施例包括以下步骤：

步骤101、保护切换被触发之前，将当前传输一组TESI的工作实体或保护实体作为活跃实体；此时，将保护组中的其他传输实体作为备用实体。

这里，保护组进一步由工作实体和保护实体组成；保护组与一组TESI相关联。

这里，工作实体具体为：正常情况下这组TESI所经过的路径；保护实体与工作实体相对应。

这里，工作实体和保护实体有相同的端点，且工作实体和保护实体在一个端点上各有一个关联端口。

步骤102、保护组的保护切换被触发。

这里，触发保护切换的输入为保护切换请求，保护切换请求可以由故障检测结果、操作命令、状态以及一定优先级算法等信息产生。

步骤103、当保护切换被触发时，将关联的这组TESI从活跃实体切换到备用实体上。

这里，步骤103的具体处理过程包括：对组成TESI的以太网交换路径分别进行重定向。

这里，对以太网交换路径进行重定向时，进一步包括：将以太网交换路径相应的过滤数据库条目的出端口更新为备份实体对应的端口。

这里，执行重定向的该以太网交换路径具体为：在端点上，方向为进入保护组内的以太网交换路径。

步骤104、判断对保护组中的TESI是否同时启用了端到端的线性保护，如果是，则执行步骤105；否则，结束当前流程。

步骤105、保护组的端点通知相应的端到端的TESI的端点。

这里，也就是说，在路径保护与端到端的TESI的保护结合起来进行保护的情况下，当发生保护切换时，保护组的端点通知相应的端到端的TESI的端点。

步骤106、收到通知的端点，抑制相应TESI的端到端的保护切换。

综上所述，本发明主要包括以下内容：

当保护切换被触发时，将工作实体上的TESI切换到保护实体上，或将保护实体上的TESI恢复到工作实体上。这样，能够保护一组经过该路径的TESI，保障了网络的可靠性，提高了保护效率和可生存性。

工作实体和保护实体组成一个保护组，将保护组与一组TESI进行关联。工作实体为正常情况下这组TESI所经过的路径，保护实体与工作实体对应。工作实体和保护实体有相同的端点，且工作实体和保护实体在一个端点上各有一个关联端口。

当前，即：保护切换被触发之前传输这组TESI的工作实体或保护实体为活跃实体，此时，保护组中的其他传输实体为备用实体。

当保护切换被触发时，将关联的一组TESI从工作实体切换到保护实体，即：此时工作实体为活跃实体，保护实体为备用实体；或者，从保护实体恢复到工作实体上，即：此时保护实体为活跃实体，工作实体为备用实体。也就是说，当保护切换被触发时，将关联的一组TESI从活跃实体切换到备用实体上。

将TESI从活跃实体切换到备用实体的具体实现方法是分别对组成TESI的以太网交换路径进行重定向。

进一步的，对以太网交换路径进行重定向时，以太网交换路径相应的过滤数据库条目的出端口更新为备份实体对应的端口。

更具体的说，执行重定向的以太网交换路径是在端点上方向为进入保护组内的以太网交换路径。

对活跃实体上的所有TESI进行相同的操作，即完成一组TESI从活跃实体到备份实体的切换。

在与端到端的TESI的保护结合起来进行保护的情况下，在发生切换时，保护组的端点通知相应的端到端的TESI的端点抑制端到端的TESI的保护切换。

需要指出的是：

1、在本发明中，“从工作实体切换到保护实体”中的“切换”一词与“重定向”表达相同的意思，可互换使用。

2、在本发明中，“从保护实体恢复到工作实体中”的“恢复”一词，与“切换”、“恢复切换”、“重定向”、“恢复重定向”等词表达相同的意思，可互换使用。

3、本发明中，“保护组”也可称之为“保护域”。

4、本发明中“以太网路径保护”中所述的路径可以是端到端TESI所经过的部分路径，也可以是端到端TESI所经过的完整的路径。也就是说，与保护组关联的TESI可能终结在保护组的端点上，也可能不终结在保护组的端点上。

5、保护切换请求可以由故障检测结果、操作命令、状态以及一定优先级算法等信息产生，如ITU-T G.8031中定义的优先级算法。

以下对本发明进行举例阐述。

图3所示为本发明PBB-TE的网络基础设施保护模型示意图，A-B-C-E为端到端TESI：TESI-1、TESI-2、TESI-3所经过的网络基础设施。这里，所谓网络基础设施指：TESI经过的路径中的桥设备、交换线卡、线缆等。图3中，被保护对象分别为TESI-1、TESI-2；A-B-C-E为正常情况下被保护TESI所经过的网络基础设施；A-D-E为备用网络基础设施。即：A-B-C-E为工作实体，A-D-E为A-B-C-E的保护实体。工作实体和保护实体组成一个保护组。在端点A和E上分别配置该保护组的被保护对象为TESI-1和TESI-2。当端点检测到工作实体A-B-C-E发生故障或收到操作命令后，切换该保护组内工作实体上的TESI-1和TESI-2到保护实体A-D-E上。图3中，是组成保护组的网络基础设施；TESI-1、TESI-2、TESI-3分别以不同的粗实线表示，TESI-2最粗，TESI-1次之，TESI-3最细。桥设备以表示，表示桥设备上的端口。

图4为当工作实体A-B-C-E中B和C之间的链路出现故障后，被保护的TESI中双向ESP进行保护切换的实例。如图4所示，配置一个保护组，保护组的两个端点桥为A和E。工作实体为图4中TESI-1在正常情况下在A和E之间所经过的沿着A-B-C-E的网络基础设施。保护实体为沿着A-D-E的网络基础设施。TESI-1由ESP1和ESP2组成，ESP1的方向为Y→X，ESP-DA＝X，ESP-SA＝Y，ESP-VID＝1，其对应的三元组为<X，Y，1>；ESP2的方向为X→Y，ESP-DA＝Y，ESP-SA＝X，ESP-VID＝2，其对应的三元组为<Y，X，2>；X，Y为点到点TESI-1的终点。在保护组内为A、B、C、D、E上的ESP1和ESP2预置的相应转发数据库条目，如图4中节点上方或下方的表格所示。表格中的DA为目的MAC地址；VID是VLAN标示符VLAN Identifier；OutPort是指出端口。中间节点B、C、D上的条目在切换过程中是不变的。正常情况下，端点桥A上ESP1的出端口为P1，对应转发数据库条目为<X，1>→P1，端点桥E上ESP2的出端口为P4，对应转发数据库条目为<Y，2>→P4。假设运行过程中B和C之间的链路发生故障，A、E节点检测到该故障并触发自动保护切换，则端点桥A需将ESP1的出端口改为P2，对应转发数据库条目更新为<X，1>→P2；同理端点桥E需将ESP2的出端口改为P5，对应转发数据库条目更新为<Y，2>→P5。这样，TESI-1就被从工作实体上切换到了备份实体上。

图5所示，当工作实体上的故障消失以后。如果该保护组运行在反转模式下，则按照ITU-T G.8031线性保护切换的原理，被保护的TESI将会切换回工作实体；或者将被保护的TESI从保护实体手工切换到工作实体上时，端点桥A需将ESP1的出端口由P2改为P1，对应转发数据库条目更新为<X，1>→P1；同理端点桥E需将ESP2的出端口由P5改为P4，对应转发数据库条目更新为<Y，2>→P4。

图6所示为工作实体A-B-C-E中B设备出现故障，P7与P8无法通信。保护切换方法与图4和图5描述的实施方法相同。

图7所示为保护组中有多备份实体的一个实例，A-B-C-E为正常情况下被保护TESI所经过的网络基础设施，即工作网络基础设施；A-D-E为第一备用网络基础设施，A-E的P3和P6连接的部分是第二备用网络基础设施。正常情况下，被保护的TESI-1和TESI-2均运行在工作实体上。假设某一时刻，工作实体上的设备C发生故障(比如断电，死机等)，A，E检测到工作实体故障后触发自动保护切换，此时，备份实体1和备份实体2都无故障，可以根据一定的原则，选择其中一个备份实体，比如选择优先级高的备份实体或选择负载较轻的备份实体。假设选中了备份实体2，则，A将TESI-1和TESI-2都重定向到P3端口上，E将TESI-1和TESI-2都重定向到P6端口上

图8为终点到终点(e2e，end-to-end)TESI保护与局部物理路径保护的实例。工作路径A-B-C-E与保护路径A-D-E组成一个物理路径保护组，A和E是这个保护组的端点桥，P1和P3是工作路径在端点桥上的端口，即工作路径的终点，P2和P4是备份路径在端点桥上的端口，即备份路径的终点，该物理路径保护组与TESI-1和TESI-2关联，即TESI-1和TESI-2是该物理路径保护组的保护对象。表示物理路径；表示桥设备；表示桥设备上的端口。

在图8这个实例中，同时为TESI-1启用了end-to-end的1:1保护，TESI-1的end-to-end备份TESI是如图8所示Y-S-X上的TESI-1’。TESI-1和TESI-1’组成一个TE保护组

正常情况下，TESI-1和TESI-2从A-B-C-E经过。TESI-1的终点(endpoint)是X和Y。假设此时，设备E上的P3出现故障，物理路径保护组会将TESI-1和TESI-2从A-B-C-E切换到A-D-E上去。因为A-B-C-E可以看做Y-A-B-C-E-X的一个局部区域，因此，对于TESI-1来说，应优先在局部区域进行故障的局部修复，即在物理路径保护组内进行保护切换，TE保护组的切换不应被触发，这样牵涉的节点少，理论上的保护切换时间更短。为了防止出现物理路径保护组将TESI-1和TESI-2切换到备份路径A-D-E时，TE保护组又将TESI-1切换到Y-S-X上的TESI-1’，物理路径保护组的端点桥A和E分别发送通知消息给TE保护组的端点桥Y和X，抑制TE保护组的保护切换。

一种以太网路径的保护切换系统，该系统包括：保护切换单元，用于当保护切换被触发时，将一组TESI从活跃实体切换到备用实体上。

这里，保护切换单元包括重定向模块，用于对组成TESI的以太网交换路径分别进行重定向。

这里，重定向模块，进一步用于将以太网交换路径相应的过滤数据库条目的出端口更新为备份实体对应的端口。

这里，该系统还包括：通知单元，用于在路径保护与端到端的TESI的保护结合起来进行保护的情况下，当发生保护切换时，保护组的端点通知相应的端到端的TESI的端点，抑制端到端的TESI的保护切换。

这里，以上涉及到的活跃实体以active实体表示；备用实体以standby实体表示；转发数据库条目以FDB entry表示；目的MAC地址以destination MACAddress表示；VLAN标示符以VLAN Identifier表示；出端口以Outbound Port表示。

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。

Claims (9)

1.一种以太网路径的保护切换方法，其特征在于，将工作实体和保护实体组成保护组，保护组与一组流量工程服务实例（TESI）相关联；将保护切换被触发前传输一组TESI的工作实体或保护实体作为活跃实体，并将保护组中的其他传输实体作为备用实体；当保护切换被触发时，将关联的一组TESI从活跃实体切换到备用实体上；

其中，所述工作实体和/或保护实体为一组TESI所经过的路径，工作实体和保护实体有相同的端点，且工作实体和保护实体在一个端点上各有一个关联端口；

在路径保护与端到端的TESI的保护结合起来进行保护的情况下，当发生所述保护切换时，保护组的端点通知相应的端到端的TESI的端点，抑制端到端的TESI的保护切换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作实体具体为：正常情况下所述TESI所经过的路径；所述保护实体与所述工作实体相对应。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述工作实体和所述保护实体有相同的端点，且工作实体和保护实体在一个端点上各有一个关联端口。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述TESI从所述活跃实体切换到所述备用实体，具体包括：对组成所述TESI的以太网交换路径分别进行重定向。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述以太网交换路径进行重定向时，进一步包括：将以太网交换路径相应的过滤数据库条目的出端口更新为备份实体对应的端口。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述以太网交换路径具体为：在端点上，方向为进入保护组内的以太网交换路径。

7.一种以太网路径的保护切换系统，其特征在于，该系统包括：保护切换单元，用于当保护切换被触发时，将关联的一组TESI从活跃实体切换到备用实体上；

其中，保护组包括工作实体和保护实体，保护组与一组TESI相关联；保护切换被触发前传输一组TESI的工作实体或保护实体作为活跃实体，保护组中的其他传输实体作为备用实体；

其中，所述工作实体和/或保护实体为一组TESI所经过的路径，工作实体和保护实体有相同的端点，且工作实体和保护实体在一个端点上各有一个关联端口；

通知单元，用于在路径保护与端到端的TESI的保护结合起来进行保护的情况下，当发生所述保护切换时，通知相应的端到端的TESI的端点，抑制端到端的TESI的保护切换。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述保护切换单元包括重定向模块，用于对组成所述TESI的以太网交换路径分别进行重定向。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述重定向模块，进一步用于将以太网交换路径相应的过滤数据库条目的出端口更新为备份实体对应的端口。