CN102546206B - 以太网端口保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网端口保护方法及装置，上述以太网端口保护方法包括：设置与构建该以太网端口的主用网元相连接的备用网元；监测该主用网元的工作状态；当该主用网元发生故障时，使用上述备用网元构建该以太网端口。通过本发明提供的技术方案，解决了现有技术中在整个网元发生故障情况不能进行业务保护的问题，把保护的深度扩展到网元的层面上，增加了业务的保护级别。

Description

以太网端口保护方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种以太网端口保护方法及装置。

背景技术

MSTP(Multi-Service Transfer Platform，多业务传送平台)以其成熟的技术，在多数电信运营商中有广泛的应用。而随着3G(3rd-generation，第三代移动通信技术)时代的来临，SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)技术的发展，数据业务越来越成为主流业务，MSTP侧和RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)/BSC(Base StationController，基站控制器)侧以太网端口直接对接互连的需求也越来越多，从而对MSTP中的EOS(Ethernet over SDH)提出更高的要求，特别是对以太网用户端口的保护安全性要求。

对于以太网端口的保护，目前已经有不少设备厂商能做到在一个网元节点内，跨板卡的以太网端口保护。该技术是使用网元节点内的一块数据板的用户口作为备用端口保护另外一块数据板用户口的主用端口。这项技术除了端口连接失效能进行保护以外，在工作端口的板卡失效或板卡不在位的情况下也能实现保护。

但是，由于工作端口和备用端口都在同一个网元节点上，当该节点发生故障时，则备用端口和工作端口都会失效，这时业务将完全中断。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种以太网端口保护方法及装置，以至少解决上述问题之一。

根据本发明的一个方面，提供了一种以太网端口保护方法，包括：设置与构建该以太网端口的主用网元相连接的备用网元；监测该主用网元的工作状态；当该主用网元发生故障时，使用上述备用网元构建该以太网端口。

根据本发明的另一个方面，提供了一种以太网端口保护装置，包括：主用网元，用于构建该以太网端口；备用网元，与该主用网元连接，用于监测该主用网元的工作状态，在该主用网元发生故障时，构建该以太网端口。

通过本发明，采用设置备用网元，在主用网元发生故障时使用备用网元构建以太网端口的方案，解决了现有技术中在整个网元发生故障情况不能进行业务保护的问题，把保护的深度扩展到网元的层面上，增加了业务的保护级别。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的以太网端口保护方法的流程图；

图2是根据本发明实例的主动模式处理流程图；

图3是根据本发明实例的被动模式处理流程图；

图4是根据本发明实施例的以太网端口保护装置的结构框图；

图5是根据本发明实例的以太网端口保护装置的组网示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本发明实施例的以太网端口保护方法的流程图。如图1所示，根据本发明实施例的以太网端口保护方法包括：

步骤S102，设置与构建该以太网端口的主用网元相连接的备用网元。

步骤S104，监测上述主用网元的工作状态；

步骤S106，当该主用网元发生故障时，使用备用网元构建该以太网端口。

上述方法，将把以太网端口的保护深度扩展到了网元的层面上，解决了现有技术中在整个网元发生故障情况不能进行业务保护的问题，增加了业务的保护级别和地理冗余能力。

优选地，备用网元可以通过NNI(Network Node Interface，网络节点接口)端口与主用网元相连接，以传递用于监测主用网元工作状态的心跳报文。

优选地，备用网元可以通过NNI端口中的VCG(Virtual Concatenation Group，虚级联)端口与主用网元相连接，以传递上述心跳报文。

对于单网元内部跨单板的以太网端口保护，所有故障信息对于网元来说，都是公开的，所以网元可以通过自身的信息来完成保护倒换。而对于跨网元的以太网端口保护，一个网元的故障信息对于另外一个网元来说，完全是未知的，所以跨网元的以太网端口保护的关键技术在于，如何完成网元之间的信息共享，从而使网元之间能够根据这些故障信息来完成保护倒换。

在本发明中，两个网元通过数据板的NNI端口建立工作网元(主用网元)和保护网元(备用网元)之间的连接(本发明中称该连接为心跳线)用于监测工作网元和保护网元的状态(本发明中称该动作为传递心跳)，通过心跳来实现跨网元的保护倒换。NNI端口为逻辑端口，在具体实施过程中，可以采用NNI端口中的VCG端口、以太网端口等端口建立该连接。

本发明中，优先选用NNI端口物理上包括的数据单板的VCG端口建立该连接，本发明中称该NNI端口为“心跳端口”。

优选地，步骤S104，主用网元发生故障的情况可以包括以下处理：

(1)主用网元通过上述连接(心跳线)向备用网元发送用于监测主用网元工作状态的心跳报文。

(2)当备用网元在预定时间内没有接收到主用网元发送的心跳报文时，判定主用网元发生故障。

在具体实施过程中，需要使用备用网元构建以太网端口的情况，即会造成备用网元在预定时间内接收不到主用网元发送的心跳报文的情况，实际上包含两种，第一就是主用网元确实发生了故障，此时必然要使用备用网元构建以太网端口，以承载业务。同时，也可能出现心跳NNI端口通道故障而主用网元正常的情况，称这种情况为“假故障”。考虑到发生这种情况后，备用网元不能获得主用端口的信息，为了预防万一主用网元出现故障，在这种情况下，备用网元也认为主用网元发生故障，如果这时备用网元正常，备用网元就会再构建一个以太网端口，这时2个以太网端口都可以承载业务。

优选地，当备用网元在预定时间内没有接收到主用网元发送的心跳报文是由于主用网元与备用网元之间的连接发生故障时，在该连接恢复正常后，关闭使用备用网元构建的以太网端口。

由上述分析可知，当“假故障”发生后，会造成同时出现两个可以承载业务的以太端口的情况，即“双主”状态(出现了两个主用端口)。在“双主”状态下，2个端口都会发送业务，对于某些对接设备，会对备用端口(即备用网元构建的以太网端口)接收的业务进行屏蔽，但对于某些对接设备，会对备用端口的业务进行转发，这样可能会影响业务。因此，在心跳NNI端口通道故障恢复后，需要关闭其中一个端口以避免出现问题，本发明中优先关闭使用备用网元构建的以太网端口。

在具体实现上，可以预先为主备用网元配置的心跳优先级，优先级高的网元不变，优先级低的网元关闭其构建的以太网端口。也可以预先为主备用网元编号，在“双主”状态下，使用预定编号网元构建的以太网端，关闭另一以太网端口。

进一步的，为了防止“双主”的发生，可以对心跳NNI端口通道进行保护，可以是SNCP(Subnetwork Connection Protection，子网连接保护)保护或是复用段保护。同时，考虑到SNCP保护或复用段保护的倒换时间在50ms之内，故需要要求主备网元传送心跳的周期(心跳周期)大于50ms。

下面结合实例及图2、图3对上述优选实施例进行详细说明。

对于心跳的定义，可以包括心跳模式和心跳报文。

心跳模式：有主动模式和被动模式两种，处于主用网元的单板心跳模式为主动模式，处于备用网元的单板的心跳模式为被动模式。处于被动模式的数据板将会停用业务NNI端口，并向业务NNI端口所绑定的背板时隙下发AIS(Alarm Indication Signal，告警指示信号)告警。

心跳报文：有主动检测报文、被动响应报文和普通信息报文三种。主动检测报文只有处于主动模式才能发送，被动响应报文只有处于被动模式才能发送，这两种报文用于心跳握手，其中包含有网元的心跳优先级。普通信息报文则用于向对端发送包括心跳周期、端口状态、心跳模式在内的信息。

如图2所示，上述的心跳主动模式的处理流程如下：

步骤S202：主动模式开始，进入心跳握手阶段，发送心跳检测报文；

步骤S204：如果没有收到心跳响应报文，返回步骤S202；如果收到心跳报文，往下执行；

步骤S206：收到的是心跳响应报文，进入步骤S208；收到的是心跳检测报文，进入步骤S210；

步骤S208：完成心跳握手，停止发送心跳检测报文，进入正常心跳阶段，开始发送并接收普通心跳报文；

步骤S210：如果检测报文的心跳优先级低于本端心跳优先级，返回步骤S202；如果检测报文的心跳优先级高于本端心跳优先级，进入步骤S218；

步骤S212：在正常心跳阶段如果在规定周期内收不到心跳报文，则返回步骤S202；如果能持续收到周期报文，往下执行；

步骤S214：检测本端端口是否正常，如果正常，返回步骤S208；如果发现本端端口故障，往下执行；

步骤S216：通过接收到普通心跳报文检测对端端口是否正常，如果对端端口也不正常，则返回步骤S208；如果对端端口正常，往下执行；

步骤S218：进入模式改变阶段，停用业务NNI端口，向业务NNI端口所绑定的时隙发送AIS告警；

步骤S220：改变本端心跳模式为被动模式。

如图3所示，上述的心跳被动模式的处理流程如下：

步骤S302：被动模式开始，进入心跳握手阶段，检测是否收到心跳检测报文；

步骤S304：如果在预定个心跳周期后还未收到检测报文，跳到步骤S310；如果在预定个心跳周期内收到检测报文，往下执行；

步骤S306：发送心跳响应报文，和对端完成心跳握手，进入正常心跳阶段，开始发送并接收普通心跳报文；

步骤S308：在正常心跳阶段如果在规定心跳周期内能持续收到普通心跳报文，返回步骤S306，如果在规定心跳周期内收不到普通心跳报文，往下执行；

步骤S310：检测本端口是否正常，如果本端口有故障，返回步骤S302，如果本端口正常，往下执行；

步骤S312：进入模式改变阶段，启用业务NNI端口，停止向业务NNI端口所绑定的时隙发送AIS告警；

步骤S314：改变心跳模式为主动模式。

利用心跳，可以按照以下步骤实现跨网元的以太网端口业务保护。

步骤A：将对接网络设备的主用端口连接到一个网元上的一块数据板的一个以太网端口，该网元称为主用网元，再将对接网络设备的备用端口连接到另外一个网元的一块数据板上，该网元称为备用网元，主用网元和备用网元的数据板配置一致的业务信息。

步骤B：再分别启用主用网元和备用网元数据板的一个NNI端口，NNI端口包含数据板的一个VCG端口，并互相连接，用以传送心跳，建立保护组。

步骤C：在业务经过的下一个网元上配置SNCP 1+1，主用通道到主用网元数据板背板时隙，备用通道到备用网元数据板背板时隙。

步骤D：当主用网元数据板端口发生故障时，通过心跳触发通道保护进行倒换，从而将业务倒换到备用网元的数据板上。

步骤E：当主用端口所在的板卡发生故障或主用网元发生故障的情况时，备用网元检测到心跳通道故障，启用备用端口，并触发通道保护进行倒换，从而将业务倒换到备用网元的数据板上。

图4是根据本发明实施例的以太网端口保护装置的结构框图。如图4所示，根据本发明实施例的以太网端口保护装置包括：

主用网元42，用于构建上述以太网端口。

备用网元44，与主用网元42连接，用于监测主用网元42的工作状态，在主用网元42发生故障时，构建上述以太网端口。

上述装置，将把以太网端口的保护深度扩展到了网元的层面上，解决了现有技术中在整个网元发生故障情况不能进行业务保护的问题，增加了业务的保护级别和地理冗余能力。

优选地，备用网元44可以通过NNI端口与主用网元42相连接，以传递用于监测主用网元42工作状态的心跳报文。

优选地，备用网元44可以通过NNI端口中的VCG端口与主用网元42相连接，以传递上述心跳报文。

上述两个网元通过数据板的NNI端口(其中包括VCG端口、以太网端口等端口)建立工作网元(主用网元)和保护网元(备用网元)之间的连接(心跳线)用于监测工作网元和保护网元的状态(传递心跳)，通过心跳来实现跨网元的保护倒换。可以优先选用VCG端口建立上述连接(心跳线)。

优选地，主用网元42，还可以用于通过上述连接(心跳线)向备用网元44发送用于监测所述主用网元工作状态的心跳报文。

备用网元44，还可以用于在预定时间内没有接收到主用网元42发送的心跳报文时，判定主用网元44发生故障。

在具体实施过程中，需要使用备用网元44构建以太网端口的情况，即会造成备用网元44在预定时间内接收不到主用网元42发送的心跳报文的情况，实际上包含两种，第一就是主用网元42确实发生了故障，此时必然要使用备用网元44构建以太网端口，以承载业务。同时，也可能出现心跳NNI端口通道故障而主用网元42正常的情况，称这种情况为“假故障”。考虑到发生这种情况后，备用网元44不能获得主用端口的信息，为了预防万一主用网元42出现故障，在这种情况下，备用网元44也认为主用网元42发生故障，如果这时备用网元44正常，备用网元44就会再构建一个以太网端口，这时2个以太网端口都可以承载业务。

优选地，主用网元42，还可以用于在备用网元44在预定时间内没有接收到主用网元42发送的心跳报文是由于主用网元42与备用网元44之间的连接发生故障时，在该连接恢复正常后，关闭使用备用网元44构建的以太网端口。

由上述分析可知，当“假故障”发生后，会造成同时出现两个可以承载业务的以太端口的情况，即“双主”状态(出现了两个主用端口)。因此，在心跳NNI端口通道故障恢复后，需要关闭其中一个端口以避免出现问题，本发明中优先关闭使用备用网元44构建的以太网端口。

下面结合实例及附图5对上述优选实施例进行详细说明。

图5是根据本发明实例的以太网端口保护装置的组网示意图，如图5所示，主用端口板卡所在网元为网元W，备用端口板卡所在网元为网元P，业务所经过的下一个网元为网元C。

首先，网元W和网元P的数据板业务配置一致，业务NNI端口所绑定的时隙通过光线路板卡1到网元C，如图5中网元W和网元P中的线路1所示。

然后，两个网元分别启用一个NNI端口作为心跳NNI端口，NNI中的VCG端口绑定1个VC12(SDH中的2M速率虚容器)的带宽，并通过光线路板卡2互连起来，如图5中网元W和网元P线路2所示。

接着，在网元C，配置SNCP保护，工作通道通过光线路板卡和网元W连接，保护通道通过另一个光线路板卡和网元P连接。

最后，配置保护组，设置主备以太网用户端口，设置业务NNI端口，设置心跳NNI端口，设置心跳优先级，原则上，主端口所在的板卡的心跳优先级高于备端口所在的心跳优先级，设置心跳周期，完成保护配置。

业务发生的故障可能有：主用端口链接故障、主用端口板卡故障或网元W故障。

当主用端口链接故障，网元W通过心跳通知网元P主用端口有故障，同时停用业务NNI端口，向业务NNI端口绑定的时隙下发AIS告警；网元P在收到网元W的通知后，在备用端口正常的情况下，启用业务NNI端口，停止向业务NNI端口绑定的时隙下发AIS告警，而网元C的SNCP保护检测到工作通道有AIS告警，在保护通道正常的情况下，业务倒换到保护通道接收，从而完成了业务从主用端口到备用端口的倒换。

主用端口所在数据板故障或网元W故障，由于网元W自身故障，网元P在规定的心跳周期内没有接收到心跳报文，在备用端口正常的情况下，启用业务NNI端口，停止向业务NNI端口绑定的时隙下发AIS告警，而网元C的SNCP保护由于网元W故障，检测到工作通道有AIS告警，在保护通道正常的情况下，业务倒换到保护通道接收，从而完成了业务从主用端口到备用端口的倒换。

从以上的描述中，可以看出，与现有技术相比较，本发明解决了现有技术在整个网元发生故障情况不能进行业务保护的问题，把保护的深度扩展到网元的层面上，增加了业务的保护级别和地理冗余能力。本发明在网元间的数据板引入心跳NNI端口直接互连，使得网元间的能够快速获得信息，并进行快速响应，保证了业务的快速倒换，减少业务的损伤。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种以太网端口保护方法，其特征在于，包括：

设置与构建所述以太网端口的主用网元相连接的备用网元；

监测所述主用网元的工作状态；

当所述主用网元发生故障时，使用所述备用网元构建所述以太网端口；其中，

所述备用网元通过网络节点接口NNI端口中的虚级联VCG端口与所述主用网元相连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控所述主用网元的工作状态包括：

所述主用网元通过所述连接向所述备用网元发送用于监测所述主用网元工作状态的心跳报文；

当所述备用网元在预定时间内没有接收到所述主用网元发送的所述心跳报文时，判定所述主用网元发生故障。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述备用网元在预定时间内没有接收到所述主用网元发送的所述心跳报文是由于所述主用网元与所述备用网元之间的连接发生故障时，在该连接恢复正常后，关闭使用所述备用网元构建的以太网端口。

4.一种以太网端口保护装置，其特征在于，包括：

主用网元，用于构建所述以太网端口；

备用网元，与所述主用网元连接，用于监测所述主用网元的工作状态，在所述主用网元发生故障时，构建所述以太网端口；其中，

所述备用网元通过网络节点接口NNI端口中的虚级联VCG端口与所述主用网元相连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述主用网元，还用于通过所述连接向所述备用网元发送用于监测所述主用网元工作状态的心跳报文；

所述备用网元，用于在预定时间内没有接收到所述主用网元发送的所述心跳报文时，判定所述主用网元发生故障。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主用网元，还用于在所述备用网元在预定时间内没有接收到所述主用网元发送的所述心跳报文是由于所述主用网元与所述备用网元之间的连接发生故障时，在该连接恢复正常后，关闭使用所述备用网元构建的以太网端口。