CN102204223A - 具有路由备份的供应的提供商链路状态桥接（plsb） - Google Patents

Abstract

一种管理分组网络中的业务流量的方法。提供了一种工作子网，其包括在网络中的至少一个源节点与一个或多个目的地节点之间的一个或多个供应的静态工作路径，以及工作子网具有服务实例。提供了一种备份子网，其包括在所述至少一个源节点与所述一个或多个目的地节点之间的一个或多个动态保护路径，以及该备份子网与服务实例相关联。在网络的正常操作期间，使用工作子网通过网络来转送与服务实例相关联的订户业务。在检测到影响服务实例的网络故障之后，切换与服务实例相关联的订户业务以便使用备份子网通过网络来转送。

Description

具有路由备份的供应的提供商链路状态桥接(PLSB)

相关申请的交叉引用 

这是为本发明提交的第一申请。

缩微胶片附录

不适用。

技术领域

本发明涉及分组网络中的业务转送的管理，并且特别地涉及具有路由备份的供应的提供商链路状态桥接（PLSB）。

背景技术

网络运营商和承载商正在部署分组交换通信网络来代替电路交换网络。在诸如网际协议（IP）网络的分组交换网络中，根据存储在网络中的每个IP路由器处的路由状态来路由IP分组。同样地，在以太网络中，根据存储在网络中的每个以太网交换机处的转送状态来转送以太网帧。本发明适用于采用任何基于协议数据单元（PDU）的网络的通信网络，并且在本文中，术语“分组”和“分组交换网络”、“路由”、“帧”和“基于帧的网络”、“转送”和同族术语意图涵盖任何PDU、使用PDU的通信网络和从网络节点到网络节点的PDU的选择性传输。

数据分组的多播转送（其中，或多或少同时地从源节点向多个目的地节点发送分组）随着对诸如PTV和视频点播（VoD）之类的服务的需求的增长而具有日益增加的重要性。

在以太网络中，如在申请人的英国专利号GB 2422508中描述的也称为提供商骨干桥接—业务工程（PBB-TE）的提供商骨干传输（PBT）用来提供单播以太网传输技术。如申请人的共同待决美国专利申请序号11/537,775中所述的提供商链路状态桥接（PLSB）可以用来提供用于以太网络使用IS-IS来在网络中建立单播路径和多播树的多播传输能力。两个上述专利文献均在此引入以供参考。

提供商链路状态桥接（PLSB）通常使用诸如中间系统-中间系统（IS-IS）或开放式最短路径优先（OSPF）的协议来交换拓扑结构、寻址和服务信息以使得能够计算用于将分组从任何给定源节点转送到一个或多个目的地节点的路径，并安装实现那些路径所需要的转送状态。OSPF和IS-IS跨越网络的节点以分布式方式运行，使得每个节点将基于被路由系统共享的网络拓扑结构的视图来本地地计算路径。

如本领域中已知的，IS-IS和OSPF是“路由”协议，其中，使用“Dijkstra”或类似算法来计算网络中的任何两个节点之间的最短路径。一经计算，然后可以使用这些最短路径来导出单播路径和多播树，并确定必须在每个节点中安装的转送状态以便实现所导出的路径和树。可以使用诸如反向路径转送检查（RPFC）的技术来缓解可能在多个分布式对端节点独立地计算路径并安装转送状态时的时段期间瞬时地形成的任何环路的效应。

上述系统的优点是可以在请求新的服务实例时和从网络故障恢复时使用相同的算法。例如，当客户端请求在给定源节点与一组目的地节点之间提供多播树时，经由IS-IS共享的信息可以被每个节点用来计算多播树，并在被该树横穿的每个节点中安装适当的转送状态。如果在网络中发生拓扑结构变化，诸如节点或链路故障，则此信息将被协议的操作洪泛到所有节点，并且每个节点将基于变化的网络拓扑结构的一致视图根据需要来本地地重新计算路径。

虽然这种方法提供了用于从网络故障恢复的灵活方法，但其遭受缺点，即不存在在适当地（即，在不存在网络故障的情况下）操作的网络中实现业务工程的容易方式。其基于可用容量而不是供应负载来计算路径。基于供应负载的路径的最优化是通常要求离线规划工具的基本上更加计算密集的问题。

克服上述问题中的至少某些的分组网络中的用于管理业务流量、尤其是多播业务流量的技术仍是高度期望的。

发明内容

因此，本发明的方法提供了一种管理分组网络中的业务流量的方法。提供了一种工作子网，其包括在网络中的至少一个源节点与一个或多个目的地节点之间的一个或多个供应的静态工作路径，并且服务实例与工作子网相关联。提供了备份子网，其包括在所述至少一个源节点与所述一个或多个目的地节点之间的一个或多个动态保护路径，并且服务实例与备份子网相关联。在网络的正常操作期间，使用工作子网通过网络来转送与服务实例相关联的订户业务。在检测影响服务实例的网络故障之后，切换与服务实例相关联的订户业务并使用备份子网通过网络来转送。

可以在公共物理网络基础设施上对工作和备份子网进行虚拟化。

附图说明

通过结合附图进行的以下详细说明，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是示意性地举例说明其中可以实现依照本发明的方法的提供商链路状态桥接（PLSB）域的方框图。

将注意的是遍及附图，由相似的附图标记来识别相似的特征。

具体实施方式

本发明提供了一种管理分组网络中的业务转送的方法，特别地可适用于具有路由备份的供应的提供商链路状态桥接（PLSB）。下面参考图1仅以示例的方式来描述本发明的实施例。

一般而言，本发明提供了用于基于分组网络的状态来管理分组网络中的业务流量的方法，其中实现了路径计算和故障恢复的不同方法。更具体地，在网络的正常操作状态期间，通过在源与目的地节点之间供应的静态路径来转送订户业务。因此，如离线规划工具所确定的，可以沿着使可用容量与提供的负载最佳匹配的路径来路由订户业务。通过网络边缘处的路径切换来实现故障恢复。当影响故障的服务发生时，通过动态地计算的路径来转送订户业务，并且使用动态路径重新计算来实现后续故障恢复以绕开其它故障点的影响。

特别地如经由PBB-TE和PLSB扩展的以太网桥接技术促进此模型。人们可以设想骨干VLAN标识符（B-VID）作为涵盖一组的一个或多个路径的子网的标识符。可以任意地向B-VID分配服务实例，使得能够通过由分配的一个（或多个）B-VID识别的一个（或多个）子网来转送服务实例的订户业务。最终，不同的操作行为可以归于不同的B-VID识别的子网。用此布置，路径切换的动作被概括为“网络切换”的概念；也就是说，将服务关联从供应的“工作”子网（B-VID）变成预定“备份”子网（B-VID），其可以是多样化供应的子网（B-VID）或动态路由的子网（B-VID）。此外，可以预期许多服务可以共享与B-VID相关联的网络连接，并且人们可以设想其中给定B-VID对于某些服务而言是工作B-VID且对于其它的而言是备份B-VID的方案。

本发明同样地可适用于安装在网络中的单播路径和多播树。为了描述方便起见，将对“路径”进行特定参考，应理解的是此类参考应同样地适用于单播路径和多播树。

出于理解本公开的目的，应将“静态”路径理解为在通过该路径的订户业务流量的实例化之前供应的单播路径和/或多播树，并且至少在订户通信会话或订阅服务实例的持续时间内仍是“固定的（nailed-up）”。如果需要，可以使用“Dijkstra”算法来计算被静态路径横穿的路线。在路线计算中还可以使用附加考虑（诸如，例如网络业务工程目标和服务水平协议—SLA）。一旦已经计算了静态路径的路线，则在每个适当节点中安装实现该路径的转送状态，使得能够通过该路径来适当地转送订户业务。可以预期正常地将“离线地”（例如由操作、管理和维护OAM服务器）而不是借助于诸如IS-IS或OSPF的分布式计算过程来计算静态路径（虽然该服务器可能利用基本上相同的算法）。这使得能够预先并使用比简单地最短路径更宽的一组标准来完全计算静态路径。计算静态路径的服务器或其它手段将保证不形成持久性环路，并且中央控制的“供应”过程将保证不存在在路径的安装期间无意地生成环路的可能性。

由于“供应”静态路径，所以分布式路径计算过程（例如IS-IS）将不会在发生网络故障时尝试将其修改。相反，供应的路径的故障恢复取决于每个所涉及的边缘节点处的保护切换功能。例如，如果在网络中发生拓扑结构变化，诸如影响一个或多个供应的路径的节点或链路故障，则此信息将借助于常规链路状态分组（LSP）被洪泛到网络中的所有节点。当LSP到达对于其来说供应的路径越过故障路径（或节点）的服务的边缘节点（即源节点或目的地节点）时，针对受影响的服务触发保护切换功能以将订户业务从供应的路径切换至预定的备份路径。

在PLSB网络中，可以通过将服务与两个B-VID相关联来实现上述保护切换功能，其中的一个被指定为工作B-VID，另一个是用于该特定服务实例的备份B-VID。在这种情况下，通过改变用于该服务的缺省B-VID来执行实际切换功能。所涉及的B-VID两者还可以被其它服务实例利用，并且不需要必要地复制用于那些服务实例的相同工作/保护关系。虽然许多服务实例可以共享在给定B-VID中实例化的连接性，但可以设想要求一个服务实例执行保护切换但不影响共享该B-VID的其它服务的故障方案。

在常规PLSB网络中，为用于每个订户的业务流量组分配识别该订户的虚拟网络的各自服务实例标识符（I-SID），并且主控与给定I-SID（该虚拟网络上的单独端口）相关联的I组件的骨干边缘桥将该I-SID广告到IS-IS中。在本发明的实施例中，情况仍是如此，然而，用于给定服务的状态在工作和备份B-VID两者中被复制。在动态维护的备份B-VID的情况下，与该B-VID相关联的任何服务以正常方式将状态注入IS-IS中，并且边缘功能选择哪个B-VID将在任何给定时间被服务实例使用。利用此布置，在网络的正常操作期间，可以使工作B-VID与订户业务流量的I-SID相关联，使得可以用工作路径的B-VID来封装到达边缘节点处的进入订户业务，将FDB条目用于与工作B-VID相关联的网络连接并因此经由供应的连接来适当地转送。如果边缘节点变得意识到影响用于服务的任何工作路径的网络拓扑结构变化，则边缘节点中的保护切换功能将简单地用指定备份B-VID来替换工作B-VID。一旦已经进行了此切换，则订户业务将（在与备份B-VID一起封装之后）自动地使用与备份B-VID相关联的FDB条目，并且将经由保护路径来转送业务。

本领域的普通技术人员将认识到，预定保护路径的使用和边缘节点处的相关保护切换功能是众所周知的。然而，在常规系统中，以基本上相同的方式并使用基本上相同的标准来供应工作和保护路径。因此，例如，如果工作路径被供应为满足服务水平协议（SLA）中的所选服务质量（QoS）保证，则相应的保护路径将正常地还被配置为满足相同的QoS要求或在SLA中指定的某种其它QoS要求。另外，以单独路径的粒度来实现常规保护切换方案。也就是说，当检测到网络故障时，横穿故障网络元件的路径内的订户业务被切换到相应的保护（备份）路径。通常，在不考虑与受影响的订户业务相关联的服务的情况下实现此切换功能。这具有相对于多播弹性、单播和多播的一致性以及针对多个同时故障的弹性的限制。

相反，本发明将按路径（per-path）保护切换的概念扩展至子网的粒度，并且意识到受影响的服务。因此，用工作和备份子网来替换工作和保护路径的常规概念，其中的每个涵盖一个或多个路径。此外，如果网络故障（或其它拓扑结构变化）影响服务，则该服务的所有业务被切换至预定备份子网，即使故障仅影响工作子网的（可能多个）路径中的一个。

在本发明中，工作子网（B-VID）的路径是供应的静态路径，同时优选地使用诸如IS-IS或OSPF的分布式路径计算算法来动态地路由备份子网（B-VID）的路径，并因此始终被路由系统保持为完整的“网孔（mesh）”解决方案。用此布置，动态路由备份B-VID的QoS始终是“尽力而为”，无论可以适用于供应的工作B-VID的任何SLA的QoS规范如何。

如果需要的话，当计算工作B-VID的一个或多个供应的工作路径同时可以考虑对于给定网络状态而言网络将使用的一个或多个保护路径。如果需要的话，工作路径计算可以受到一个或多个预定约束。例如，可以将工作路径的网孔约束为使得相对于将由路由系统在无故障条件下保持的保护路径的网孔而言的分集最大化，其在工作和保护路径之间施加物理分集。类似地，PLSB还可以使用相等成本的路经计算来实现任何两个点之间的路径的至少部分但不一定是绝对分集。所设想的正常操作模式是拓扑结构约束的操纵的组合和用于给定约束集的等价平分（equal cost tie breaking）的顺序的使用将产生一组完整的供应的网孔变化，并且还将对动态路由系统将产生的一组变化进行建模。每个被分配B-VID，并且将使用用于给定服务的供应的工作B-VID和动态备份B-VID的明智选择来使同时扰乱用于那些服务的工作B-VID和动态备份VID两者上的服务的一组可能故障。最终结果是在许多情况下，动态备份VID是显著多样化的路径，其连续地被更新以反映网络中的幸存资源的当前状态，但是是稳定的，并且在工作路径中的故障时被会聚，并且同样地将始终恢复最少的尽力而为连接，并且通过使用与对网络超额订阅的限制组合的按类别分组标记和排队纪律将使停电期间的服务降级最小化。

由于使用分布式路径计算算法来动态地计算备份B-VID的每个保护路径，所以当发生影响任何保护路径的网络故障时，将自动地重新计算和更新保护网孔解决方案的该部分。因此，虽然供应的工作路径是静态的，但其相应的保护路径是动态的，因为其将响应于当前网络状态被动态地保持。因此，如上所述，当发生不影响被受影响的服务利用的保护路径的工作路径故障时，结果是路由系统已保持最佳可能回退解决方案，并且因此，切换对于每个受影响的多点服务而言将是按照通知和保护切换时间的顺序。

如可以认识到的，此布置使得能够将供应的路径的计划和确定性益处和快速故障恢复与将在分组网络中实现的动态路径的多重故障容错合并。特别地，供应的路径使得能够实现业务工程，服务质量（QoS）保证和网络内的服务水平分化，除非经由巨大的带宽过度供应，否则保证动态计算的路径是困难或不可能的。另一方面，动态计算的路径使得能够实现用于从网络故障恢复的高度灵活的机制，并且相对于网络中的多重故障而言是健壮的。对于某些网络服务提供商而言，这些益处对于证明保持两个不同路径计算算法的增加的OAM复杂性和网络域中的两个不同的故障恢复机制正确而言是足够重要的。

根据本发明，在网络的正常操作期间，通过供应的工作路径来路由订户业务，使得能够实现业务工程QoS保证等等的益处。然而，如果发生网络故障，则用于所述故障影响的服务的业务被切换到已经由动态路由系统计算的保护路径。被切换的业务是用于给定服务的全部端点，包括未受故障影响的路径。该概念是所供应的多点全网孔已经由于故障而变成部分网孔，并因此适当地保持服务连接的所有方面，特别是多播方面，用于受影响服务的所有端点被从工作切换到保护B-VID。

因此，如果同时的网络故障影响工作路径和其保护路径两者，则服务恢复将被延迟，直至动态路径重新会聚，保护路径通过切换不是稳定的。不同于其中保护切换功能将由于保护路径不起作用而出故障的常规系统，在本发明中，分布式路径计算算法（例如IS-IS或OSPF）将重新计算保护路径以绕开一个或多个故障，并因此保证订户业务流量能够被恢复。

此外，还将看到如果在工作路径的正常操作期间，将发生仅影响相应保护路径的网络故障，则分布式路径计算算法（例如IS-IS或OSPF）将自动地重新计算保护路径以避开该故障。结果，在影响工作路径的网络故障的情况下，始终保证保护路径是可用的。

如在本公开中先前提到的，还可以设想对于动态备份B-VID而言一种切换分级结构将是默认的，由此，初始切换将是交替的供应的B-VID和另外的故障，使得在一组的所有供应的B-VID中，服务连接将是不完整的。然而，应注意的是对用于每个B-VID中的每个服务的完整网孔解决方案的要求意味着为了实现这一点，网络中所需的状态的量相应地上升。

类似地，还可以设想在网络上实例化的某些服务根本不使用供应的路径，并且简单地依赖于动态路径以获得弹性。这样，可以在公共基础设施上容纳不同QOS和弹性保证的服务提供的谱。

如上所述，在网络的正常操作期间，到达边缘节点的进入订户业务被与工作B-VID一起封装，将用于该帧的所有基础设施切换映射到FDB中的用于已识别工作B-VID的转送条目。如果边缘节点变得意识到影响工作B-VID的任何路径的网络故障，则边缘节点中的保护切换功能用备份B-VID来替换工作B-VID。一旦进行了此切换，则将订户业务与备份B-VID一起封装，并因此基于FDB中的用于已识别备份B-VID的转送条目通过保护路径来自动地转送。为了保持对称的一致性（symmetrical congruence），此保护切换功能必须在受工作路径的故障影响的每个I-SID的每个端点处执行。

这导致一个要求，即必须提供某些手段以保证每个边缘节点变得意识到受到网络拓扑结构变化的影响的供应的B-VID中的所有I-SID，包括使用与物理故障不相交的连接的端点（考虑实现公共服务的三个节点A、B和C；当连接B-C发生故障时，在此模型中，A、B和C全部需要执行切换操作，即使A-B和A-C连接可能仍然是完好的）。每个节点处的本地转送数据库包含信息，从该信息可以导出供应的B-VID中的给定I-SID与本地网络链路（从该节点到其直接邻居）之间的关联。然而，在没有定义附加程序的情况下，此信息通常不可用于网络中的所有节点以将供应的状态散布到路由系统。结果，当节点接收到链路状态变化的通知时，通常不可能确定供应的B-VID中的哪些I-SID可能已经受到该变化的影响，除非受影响的链路直接邻近于边缘节点。

在某些实施例中，能够在指向用于供应的B-VID的FDB中的给定链路的多播地址中直接地对横穿给定链路的那些I-SID进行编码。在其它实施例中，可以下载横穿给定链路的I-SID的列表作为“供应的”过程的一部分。这允许节点具有什么供应的服务连接经过给定链路的知识并能够将此类信息作为链路的属性广告到路由系统。最简单实施例是对仅用于故障链路（在宣布链路故障的LSP中）的此信息进行广播，以便使路由数据库中的总状态量最小化。

接收到指示链路故障的LSP的节点跨越I-SID组的LSP组简单地构造逻辑“或（OR）”，对于所述I-SID组而言，工作或供应的VID不再是可行的，确定那些I组件中的哪些被本地地实例化，并指示本地实现相应地使用工作或保护VID。将观察到的是此类技术对于设计的工作VID已经再次变得可用的业务而言自动地是可逆的。

本方法的优点是利用通常在路由分组网络中使用的常规转送数据库条目和链路状态广告过程还传送对于供应的路径的适当保护切换所需的信息。此外，这是在不修改常规业务转送和动态路线计算过程的情况下实现的，至少其中的后者是保护路径的路由所需的。然而，这种方法也遭受可能的缺点，即在其中用于多个I-SID的供应的路径横穿网络中的链路的情况下，广告该链路的状态变化的LSP将必要地包含受影响的所有I-SID的列表。在某些情况下，这能够代表繁重的数据量。

在某些实施例中，可以通过计算具有横穿给定链路的供应的FDB条目的I-SID的固定长度摘要（digest）（例如布隆过滤器）并在LSP中广告该摘要、宣布该链路的故障（而不是受影响I-SID的明示列表）来克服此缺点。每个边缘节点还可以生成其主控的I-SID的类似摘要。用此布置，当在边缘节点处接收到包含摘要的LSP时，可以提取该摘要并将其与本地摘要相比较以十分快速地确定由边缘节点主控的任何I-SID是否需要被切换到保护路径和如果是的话，其是那些。其结果是可能发生未受到给定故障影响的某些服务的切换，其为固定长度摘要中所固有的受影响服务的知识的有损压缩的结果。

上述本发明的一个或多个实施例仅仅意图是示例性的。因此，意图仅仅由所附权利要求的范围来限制本发明的范围。

Claims (12)

1. 一种管理分组网络中的业务流量的方法，该方法包括： 

提供包括在网络中的至少一个源节点与一个或多个目的地节点之间的一个或多个供应的静态工作路径的工作子网，并将服务实例与工作子网相关联； 

提供包括在所述至少一个源节点与所述一个或多个目的地节点之间的一个或多个动态保持的保护路径的动态备份子网，并将服务实例与动态备份子网相关联； 

在网络的正常操作期间，使用工作子网通过网络来转送与服务实例相关联的订户业务；以及 

在检测到影响服务实例的网络故障之后，切换与服务实例相关联的订户业务以便使用动态备份子网通过网络来转送。

2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述工作子网包括在各自组源和目的地节点之间供应的一组两个或更多静态工作路径，并且其中，在检测到网络故障之后，在所述组的两个或更多静态工作路径中的每一个中转送的订户业务被切换以便通过动态备份子网的相应动态保护路径来转送。

3. 如权利要求1所述的方法，其中，在网络的正常操作期间，在用于静态工作路径和动态保护路径的网络中安装各自转送状态。

4. 如权利要求3所述的方法，其中，使用供应的静态工作路径转送业务包括： 

向用于服务实例的订户业务分配工作子网的骨干VLAN标识符（B-VID）；以及

依照所分配的B-VID来转送订户业务。

5. 如权利要求4所述的方法，其中，切换服务实例的订户业务以便使用备份子网来转送包括：

向订户业务分配动态备份子网的B-VID；以及

依照所分配的B-VID来转送订户业务。

6. 如权利要求1所述的方法，其中，提供工作子网包括对于工作子网的每个供应的工作路径而言，在由供应的工作路径横穿的每个节点的数据库中安装用于供应的工作路径的各自状态，并且其中，所述状态包括服务的供应的服务实例标识符（I-SID）的信息。

7. 如权利要求6所述的方法，其中，所述信息包括在供应的工作路径的目的地地址内编码的I-SID信息。

8. 如权利要求6所述的方法，其中，所述信息包括在与供应的工作路径相关联的数据元件内编码的两个或更多I-SID的摘要。

9. 如权利要求8所述的方法，其中，所述摘要是布隆过滤器。

10. 如权利要求6所述的方法，还包括在由供应的工作路径横穿的节点处：

检测影响至少一个服务的网络故障；以及

对包含所述至少一个服务的供应的服务实例标识符（I-SID）的信息的链路状态分组（LSP）进行洪泛。

11. 如权利要求10所述的方法，还包括， 

在网络的边缘节点处：

接收由被供应的工作路径横穿的节点洪泛的LSP；以及 

将包含在接收到的LSP中的信息与由边缘节点主控的服务的服务实例标识符（I-SID）的信息相比较，以识别受到所检测的网络故障影响的边缘节点主控的任何服务。

12. 如权利要求1所述的方法，还包括提供包括在网络中的至少一个源节点与一个或多个目的地节点之间的一个或多个供应的保护路径的供应的备份子网，并将所述服务实例与供应的备份子网相关联；以及其中： 

在检测影响服务实例的第一网络故障之后，使用供应的备份子网来转送订户业务；以及

在检测影响服务实例的第二网络故障之后，使用动态备份子网来转送订户业务。

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