CN102474446A - 用于点对多点业务的恢复机制 - Google Patents

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Abstract

面向连接的网络(5)具有源节点(A)与多个目的节点(B-F)之间点对多点工作路径(10)。在检测到工作路径中的故障时，向第一节点(例如节点A)发送标识故障点的故障指示。该指示经由网络的控制平面发送。第一节点基于故障点选择多个点对多点备用路径(21-25)之一。每个备用路径将第一节点连接到多个目的节点。对于沿工作路径的多个可能故障点中的每个故障点都存在点对多点备用路径(21-25)。备用路径(21-25)可预先配置成在检测到故障之前携带业务。备选地，在需要时，第一节点可发信号通知所选备用路径的节点完全建立备用路径。

Description

用于点对多点业务的恢复机制
技术领域
本发明涉及用于面向连接的网络中点对多点(P2MP)业务路径的恢复机制，诸如通用多协议标签切换(GMPLS)、多协议标签切换(MPLS)或多协议标签切换传输简档(MPLS-TP)网络。
背景技术
多协议标签切换传输简档(MPLS-TP)是联合国际电信联盟(ITU-T)/因特网工程任务组(IETF)努力以在IETF MPLS架构内包含MPLS传输简档从而支持由ITU-T所定义的分组传输网络的能力和功能性。
许多运营商具有同步数字体系(SDH)网络。MPLS-TP的一个目标是允许从现有SDH网络平滑过渡到分组网络，由此对于运营商最小化的成本。现有SDH网络经常基于环形拓扑，并且期望MPLS-TP解决方案与这种网络拓扑一起工作。现有运营商网络具有检测网络中的故障并从中恢复的恢复机制，并且期望MPLS-TP网络也具有对故障的还原能力。然而，在现有SDH网络中使用的恢复机制不能直接应用于使用标签切换路径的网络。
RFC4872描述了支持端到端GMPLS恢复的信令，但这个文档的范围被限于点对点(P2P)路径。
WO 2008/080418A1描述了用于具有环形拓扑的MPLS网络的保护方案。主路径将入口节点连接到多个出口节点。预先配置的辅助路径也将入口节点连接到多个出口节点。在故障的情况下，沿主路径和辅助路径发送业务，由此确保每个出口节点经由主路径或辅助路径接收到业务。
IETF因特网草案“P2MP traffic protection in MPLS-TP ring topology”(draft-ceccarelli-mpls-tp-p2mp-ring-00，D.Ceccarelli等人，2009年1月)描述了用于环形拓扑网络上P2MP业务的分布和恢复的数据平面驱动的解决方案。
本发明设法提供了业务恢复的备选方法。
发明内容
本发明的一个方面提供了根据权利要求1的操作面向连接的网络中的第一节点以提供业务恢复的方法。
第一节点可选择匹配故障位置的备用路径，由此当发生故障时有效地重新路由业务。这最小化或避免了在通信链路上在正向和反向方向上发送业务的需要，这可能在网络的数据平面级实现的MPLS快速重新路由(FRR)技术中经常发生。代替工作路径使用并连接到工作路径目的节点的备用路径的使用避免了节点经由工作路径和备用路径接收相同数据分组的情形。
有利地，在某一时间仅使用多个备用路径之一。这允许一组备用路径共享所保留资源的公共集合，特别是在环形拓扑的情况下。点对多点备用路径与使用点对点(P2P)路径集合相比使网络资源使用有效。
第一节点可以是所述点对多点工作路径的所述源节点或头节点。这是最有效的布置，因为它最小化了当沿备用路径发送业务时在正向和反向方向上行进的通信链路数量。然而，在备选布置中，第一节点可沿工作路径位于源节点的下游。
本发明的另一方面提供了根据权利要求11的面向连接的网络中的业务恢复的方法。
所述方法可应用于不同网络拓扑范围，诸如网状网络，但当应用于环形拓扑时特别有利。
有利地，在具有通用多协议标签切换(GMPLS)或多协议标签切换(MPLS)控制平面的网络内使用恢复方案。数据平面连接可以是基于分组的，或者可使用其它数据平面技术范围内的任一个，诸如：波分复用业务(lambda)；或者时分复用(TDM)业务，诸如同步数字体系(SDH)。数据平面可以是MPLS或MPLS-TP数据平面。恢复方案还可应用于其它面向连接的技术，诸如面向连接的以太网或提供商骨干桥接业务工程(PBB-TE)，IEEE 802.1Qay。
本发明的另外方面提供了用于执行所述方法的设备。
这里描述的功能性可以用软件、硬件或它们的组合实现。所述功能性可通过包括多个不同元件的硬件并通过适当编程的处理设备实现。处理设备可包括计算机、处理器、状态机、逻辑阵列或任何其它适当的处理设备。处理器设备可以是通用处理器，其运行软件以使通用处理器执行所需任务，或者处理设备可专用于执行所需功能。本发明的另一方面提供了当由处理器运行时执行任何所述方法的机器可读指令(软件)。机器可读指令可存储在电子存储装置、硬盘、光盘或其它机器可读存储介质上。机器可读指令可经由网络连接下载到处理设备。
附图说明
将参照附图仅通过示例来描述本发明的实施例，附图中：
图1示出了具有环形拓扑和点对多点(P2MP)工作路径的网络；
图2示出了网络和P2MP备用路径中的故障；
图3A-3E示出了用于网络中不同故障点的一组备用路径；
图4示出了网络节点处的互连接功能；
图5示出了在网络节点处的设备；
图6示出了在网络管理系统处的设备；
图7示出了配置网络中恢复的方法步骤；
图8示出了节点处的备用切换的方法步骤；
图9到11示出了具有网状拓扑和点对多点(P2MP)工作路径的网络；
图12和13示出了具有环形拓扑的网络的P2MP工作路径和备用路径的另一示例。
具体实施方式
图1示出了具有环形拓扑的通信网络5。节点A-F通过通信链路11连接，这些链路可使用光学、电学、无线或其它技术。有利地，网络支持多协议标签切换(MPLS)或多协议标签切换传输简档(MPLS-TP)。这些是在网络上建立标签切换路径(LSP)的面向连接的技术。在每个节点A-F，存在标签切换路由器(LSR)，其通过检查所接收传输单元标题内携带的标签进行传输单元的转发判定。将认识到，图1示出的环可形成具有更精致拓扑的整个网络的一部分。传输单元可以是分组或非分组化数字信号。
图1示出了源节点A与目的节点B、C、D、E、F之间点对多点(P2MP)标签切换路径10的示例。如下是已知的：标签切换路径(LSP)由管理平面或控制平面配置。为了由管理平面配置LSP，网络管理系统(NMS)指令沿该路径的每个节点A-F实现所需转发行为。为了由控制平面配置LSP，头节点发信号通知沿预计路径的其它节点，并且每个节点配置所需转发行为以支持LSP。P2MP路径10将业务从入口节点A传递到每一个出口节点B-F。P2MP LSP可以是单向的，并且在需要向多个目的地传送相同数据的情况下(诸如因特网协议电视(IPTV))特别有用。P2MP LSP可以是双向的，例如，同一P2MP路径10还在返回方向上将业务从任何节点B-F传递到节点A。
节点A被称为环的头节点，并且是P2MP LSP 10的根节点。监视路径的通信链路11以检测通信链路或节点中的故障。可使用由MPLS-TP提供的操作、运营和管理(OAM)工具或通过任何其它适当机制来执行故障检测。一种形式的故障检测机制周期地在节点对之间交换连续性检验消息。如果在预定时段内未接收到应答，则发起报警。
现在，考虑故障影响节点C与D之间的链路。这个故障影响P2MP LSP10，因为它阻止业务到达节点D、E、F。图2示出了复原到原始LSP 10服务的节点的连接的方式。备用路径LSP包括将入口节点A连接到节点B-F的P2MP LSP 20。
节点A提供有一组预先计算并预先发信号通知的备用P2MP LSP，网络中每个可能的故障点一个备用P2MP LSP。下面描述配置备用路径的范围，并且该范围需要根据是“恢复”还是“保护”发生变化。图3A-3E中示出了图1的工作路径LSP的可能备用LSP全集。每个备用LSP具有匹配到网络中可能故障位置的连接性。图3A示出了链路A-B中故障的备用LSP。备用LSP经由节点F、E、D、C和B绕环在逆时针方向上延伸。节点F、E、D和C配置成丢弃和继续业务，而节点B配置成丢弃业务。图3B示出了用于链路B-C中故障的备用LSP，其中第一支路绕环顺时针延伸以到达节点B，并且第二支路经由节点F、E、D和C绕环逆时针延伸。一般而言，在包括N个节点的环形网络中，需要N-1个备用LSP。在配置时可使用携带“PROTECTION”(保护)对象的RSVP-TE路径消息发信号通知备用LSP。
在节点故障或链路故障的情况下，将信令消息从检测到故障的节点(在图2中检测到故障的节点将是节点C)发送到入口节点A以便激活恢复机制。节点A选择用于链路C-D上的故障位置的备用LSP。这个备用LSP是具有作为根的节点A、丢弃并继续业务的节点B、E和F、只丢弃业务的节点C和D的P2MP LSP。
备用LSP可保护环免于链路故障(例如链路C-D)和节点故障(例如节点D)。可使用用于链路检测的相同机制(例如OAM、RSVP-TE hello)检测节点故障。在节点故障的情况下，不可能向故障节点路由业务或通过故障节点路由业务。
从检测到故障的节点发送的信令消息可以是资源保留协议业务工程(RSVP-TE)通知消息。可经由网络的控制平面来发送该消息。
存在两种可能的操作方式：(i)复原和(ii)保护。
(i)复原方案
在复原方案中，备用路径21-25所需的资源在故障之前不在数据平面级互连接。这允许其它LSP使用备用路径的带宽，直到需要它们为止。这个方案在故障检测之后需要一些附加时间，以发信号通知沿备用路径的节点互连接资源。通过在每个节点互连接在数据平面级的资源来激活所选备用LSP。业务然后从工作LSP 10切换到正好已经准备使用的备用LSP20。可使用在PROTECTION对象中S位设置成0的修改路径消息激活备用LSP。在这点，对于变成主LSP(准备携带正常业务)的这个LSP必须分配链路和节点资源。
在设置备用路径的初始阶段(预先故障)，发信号通知备用LSP，但在数据平面级不承诺资源。仅在控制平面级预先保留资源。通过在路径消息中(在PROTECTION对象中)指示LSP分别为“工作”和“保护”类型来执行发信号通知。为了使为备用(未激活的)LSP预先保留的带宽可用于额外业务，这个带宽可包含在广告的未保留带宽中，优先级低于(意味着在数值上高于)保护LSP的保持优先级。此外，接口切换能力描述符sub-TLV中的最大LSP带宽字段应该反映如下事实：为保护LSP预先保留的带宽可用于额外业务。然后可使用为保护LSP预先保留的带宽，通过(在路径消息中)将SESSION_ATTRIBUTE对象的设置优先级字段设置成X(其中X是保护LSP的设置优先级)并将保持优先级字段至少设置成X+1，建立用于额外业务的LSP。还有，如果为保护LSP预先保留的资源由较低优先级LSP使用，则当激活保护LSP时，这些LSP应该被取代(preempt)。
(ii)保护方案
在保护方案中，备用路径所需的资源在故障之前在数据平面级互连接。这允许快速切换到这些备用路径中的所需路径，但它招致了在带宽方面的惩罚，因为保留了备用路径的资源。保留的备用路径的资源可用于携带其它业务，诸如“最努力(best efforts)”业务，直到需要保留的资源沿备用路径携带业务的时间为止。
在备用LSP具有与工作路径LSP 10相同带宽的情况下，图3A-3E中示出的那组备用路径仅需要等于工作路径的资源量。例如，假设工作路径LSP 10在链路A-B上具有X的带宽。备用工作路径也具有带宽X。图3B-3E中示出的不同备用路径都使用带宽X的链路A-B。因为在任何时间都仅使用图3B-3E中示出的备用路径之一，所以仅需要进行带宽为X的一个保留，即图3B-3E中示出的4个路径不需要保留4X。在工作路径和一个或多个备用路径都具有相同路由的情形下，它们可共享相同资源，因为在任何时间都仅使用工作路径或那组备用路径之一。作为一个示例，在图3B-3E中示出的备用路径中还使用工作路径25中的链路A-B。所有这些路径都可共享相同资源。
当工作路径已经从最初引起的故障恢复时，保护切换业务被返回到工作路径LSP 10。节点以它们检测故障的相同方式(例如OAM-CC、RSVP-TEhello)检测工作路径在运行。当节点检测到故障结束时，它可使用RSVP-TE通知消息向入口节点通知该信息。
现在将更详细描述网络中节点的操作。图4示意性示出了在节点之一处的互连接功能60。节点具有连接到入口或出口通信链路的端口61、62、63。当需要该节点向下一节点转发业务时，互连接功能60会将从环上前一节点接收业务的入口端口61连接到出口端口62，该出口端口62连接到环上的下一节点。所得到的互连接64显示为连接端口61和62的实线。当需要该节点向离开环的支线转发业务时，互连接会将从环上前一节点接收业务的入口端口61连接到出口端口63，该出口端口63连接到离开环的支线。所得到的互连接65显示为连接端口61和63的虚线。节点还可执行沿反向路径转发。
图5示意性示出了在网络节点处的LSR 40。LSR 40具有用于从其它LSR接收传输单元(例如数据帧或分组)的网络接口41。网络接口41还可接收控制平面信令消息和管理平面消息。系统总线42将网络接口41连接到存储装置50和控制器52。存储装置50提供在转发所接收分组之前用于所接收分组的临时存储功能。存储装置50还存储控制LSR 40的转发行为的控制数据51。在IETF术语中，转发数据51称为标签转发信息库(LFIB)。
控制器52包括控制LSR操作的一组功能模块53-57。控制平面模块53与其它网络节点交换信令和路由消息，并且能合并用于IP路由和标签分布协议的功能。控制平面模块53可支持RSVP-TE信令，允许LSR 40通过发信号通知发生故障并激活所需的备用LSP来发信号通知其它节点实现业务恢复操作。管理平面模块54(如果存在的话)执行与网络管理系统的信令，允许设置LSP。OAM模块55支持OAM信令，诸如连续性检验信令，以检测链路故障或节点故障的发生。数据平面转发模块56执行标签查找并切换到支持转发所接收传输单元(分组)。数据平面转发模块56使用在LFIB 51中存储的转发数据。数据平面转发模块56和LFIB 51的组合执行图4中示出的互连接功能。恢复模块57执行选择适当备用路径和控制业务切换到所选备用路径的功能。该组模块可实现为机器可执行代码块，它们由通用处理器或一个或多个专用处理器或处理设备执行。该模块可显示为硬件或硬件和软件的组合。尽管设备的功能性显示为单独模块集合，但将认识到更小或更大的模块集合可执行该功能性。
尽管图2中示出了单个存储实体50，但将认识到，可以提供多个存储实体用于存储不同类型的数据。类似地，尽管示出了单个控制器52，但将认识到，可提供多个控制器用于执行各种控制功能。例如，可由专用高性能处理器执行分组转发，而可由单独的处理器执行其它功能。
图6示意性示出了在网络管理实体30处形成网络的部分管理平面的设备。实体30具有用于向网络中的节点发送和接收信令消息的网络接口31。系统总线32将网络接口31连接到存储装置33和控制器36。存储装置33存储网络的控制数据34、35。控制器36包括计算工作路径和备选路径的路由的路径计算模块38。信令模块39与节点交互以指令它们存储转发指令以实现工作路径和备用路径。
图7概括了用于配置网络中恢复的方法步骤。在步骤71，在源节点与目的节点之间建立P2MP工作路径。在步骤72，对于网络中的可能故障点配置一组P2MP备用路径。每个P2MP备用路径将工作路径的节点(例如头节点)连接到P2MP工作路径的目的节点。下一步骤取决于需要复原方案还是保护方案。
对于复原方案，方法继续到步骤73并发信号通知节点。信令可包含指令节点保留适当资源(诸如带宽)，以支持备用路径。然而，不指令节点互连接在数据平面级的资源。这意味着，备用路径未完全建立，并且在故障检测时还需要信令以完全建立备用路径。
对于保护方案，方法继续到步骤74并发信号通知节点。信令指令节点完全建立准备就绪以便使用的备用路径。这包含保留适当资源(诸如带宽)，以支持备用路径。还指令节点互连接在数据平面级的资源。这意味着，备用路径未完全建立，并且可能不需要在故障检测时的任何另外的信令来携带业务。
图8概括了在网络节点处执行的用于实现备用切换方法的步骤。有利的是，节点是工作路径的入口节点或头节点，但也可以是头节点的节点下游。在步骤81，节点配置成形成P2MP工作路径的一部分。在步骤82，配置一组P2MP备用路径。每个备用路径涉及网络中的可能故障点。在步骤83，节点接收关于在工作路径中已经发生故障的指示，并且标识故障位置(例如链路或节点)。节点然后选择适合于刚刚已经发生故障的位置的备用路径，并发信号通知沿备用路径的节点设置备用路径。有利的是，节点指令沿备用路径的节点互连接在数据平面的资源以支持所需的备用路径。当节点接收到关于设置了备用路径的指示时，在步骤84将业务切换到备用路径。在步骤85，这有时在步骤84之后发生，节点接收关于工作路径在起作用的指示。在步骤86，节点将业务复原回到工作路径。
图1中示出的示例P2MP工作路径LSP 10具有在节点A的头节点和经由节点B-F绕环在顺时针方向上延伸的单个支路。将认识到，工作路径LSP 10可具有不同的路由，并且备用路径将各具有路由以提供适当的备用路径来支持工作路径LSP的路由。
图9和10示出了应用于具有网状拓扑的网络的P2MP工作路径91的示例。P2MP工作路径91具有在节点A的根和目的节点F、H、I和M。与前面的示例一样，为工作路径中的每个可能故障点都提供备用路径。如图10中所示，考虑链路A-B上的故障。图10中示出了用于这个故障点的可能备用LSP 92。它提供了经由路径A-C-B-F到目的节点F的连接。图11示出了用于这个故障点的另一个可能备用LSP 93，其提供经由路径A-C-H-G-F到目的节点F的连接，其中节点H是工作路径的另一个目的节点。将基于诸如路径长度、路径容量和路径成本等因素计划备用路径。
备用路径仅需要连接到工作路径的目的节点和必须被转接以到达目的节点的节点。在图1、2和3A-3E中示出的示例中，工作路径将节点A连接到都是目的节点的一组节点B-F，即，业务必须到达每一个节点B-F，因为它在那些节点处从环出去。因此，图3A-3E中示出的那组备用LSP将节点A连接到每一个节点B-E。图12示出了图1的相同环形拓扑和具有节点A作为根节点并且仅节点B、C和F作为目的节点的工作路径26。工作路径26经过节点D和E，但这些仅是“转接”节点，因为业务不是预定送往那些节点的。图13示出了在链路C-D中存在故障时的备用路径27。备用路径27仅将节点A连接到节点B、C和F。没有必要连接到节点D或E。类似地，图9到11的网状网络示例也显示了备用路径如何仅连接到工作路径的目的节点和需要转接以便到达目的节点的节点。在图13中，备用路径93不经过节点B，因为这不是工作路径的目的节点。
所公开发明的修改和其它实施例将让本领域技术人员想到具有在前面说明书和相关联附图中给出的示教的益处。因此，要理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改和其它实施例意图包含在本公开的范围内。尽管本文可采用特定术语，但是它们仅用于一般且描述的意义，而非限制的目的。

Claims (22)

1.一种操作面向连接的网络中的第一节点以提供业务恢复的方法，其中在源节点与多个目的节点之间建立点对多点工作路径，所述第一节点位于所述工作路径上，所述方法包括：
在所述第一节点接收关于在所述工作路径中已经发生故障的指示，所述指示标识故障点；
基于所述故障点选择多个点对多点备用路径之一，其中所述多个点对多点备用路径将所述第一节点连接到所述多个目的节点，对于沿所述工作路径的多个可能故障点中的每个故障点都存在点对多点备用路径；以及
沿所选的点对多点备用路径发送业务。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述指示是经由所述网络的控制平面接收的信令消息。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述信令消息是RSVP-TE消息。
4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一节点是所述点对多点工作路径的所述源节点。
5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中选择所述多个点对多点备用路径之一的步骤包括发信号通知沿所选备用路径的节点互连接在数据平面级的资源以实现所选备用路径。
6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在接收关于已经发生故障的指示的步骤之前将所述多个点对多点备用路径配置到它们能够转发业务的状态。
7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述面向连接的网络具有环形拓扑。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述工作路径配置成绕所述环在第一方向上行进，并且所述备用路径包括绕所述环在相反方向上行进的支路。
9.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个备用路径共享资源的公共集合。
10.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述工作路径和备用路径是多协议标签切换(MPLS)或多协议标签切换传输简档(MPLS-TP)连接。
11.一种在面向连接的网络中的业务恢复的方法，所述方法包括：
在所述网络的源节点与多个目的节点之间配置点对多点工作路径，
在检测故障之前，在所述工作路径上的第一节点与所述工作路径的所述多个目的节点之间计划多个点对多点备用路径，对于沿所述工作路径的多个可能故障点中的每个故障点都存在点对多点备用路径。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一节点是所述源节点。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中所述点对多点备用路径仅连接到所述工作路径的目的节点和必须被转接以到达所述工作路径的所述目的节点的节点。
14.如权利要求11或12所述的方法，其中所述计划步骤包括发信号通知节点在检测故障之前配置所述多个点对多点备用路径，所述发信号通知指令所述节点互连接在数据平面级的资源，使得配置的路径处于它们能够转发业务的状态。
15.如权利要求11-14中任一项所述的方法，其中所述面向连接的网络具有环形拓扑。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述工作路径配置成绕所述环在第一方向上行进，并且所述备用路径包括绕所述环在相反方向上行进的支路。
17.如权利要求11-16中任一项所述的方法，其中所述多个备用路径共享资源的公共集合。
18.如权利要求11-17中任一项所述的方法，其中所述工作路径和备用路径是多协议标签切换(MPLS)或多协议标签切换传输简档(MPLS-TP)连接。
19.一种用在面向连接的网络的第一节点的设备，所述设备包括：
第一模块，其布置成接收指令以将所述第一节点配置成形成源节点与多个目的节点之间的点对多点工作路径的一部分；
第二模块，其布置成接收指令以将所述第一节点配置成形成将所述第一节点连接到所述工作路径的目的节点的点对多点备用路径的一部分，其中所述多个点对多点备用路径将所述第一节点连接到所述多个目的节点，对于沿所述工作路径的多个可能故障点中的每个故障点都存在点对多点备用路径；
第三模块，其布置成接收关于所述工作路径中的故障的指示；
第四模块，其布置成基于所述故障点选择多个点对多点备用路径之一，并将业务切换到所选点对多点备用路径。
20.如权利要求19所述的设备，其中所述第一节点是所述工作路径的所述源节点。
21.一种用于包括多个节点的面向连接的网络的控制实体，所述控制实体布置成：
在所述网络的源节点与多个目的节点之间配置点对多点工作路径，
在检测故障之前，在所述工作路径上的所述第一节点与所述工作路径的所述多个目的节点之间计划多个点对多点备用路径，对于沿所述工作路径的多个可能故障点中的每个故障点都存在点对多点备用路径。
22.机器可读指令，用于使处理器执行如权利要求1至18中任一项所述的方法。
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