CN102546352B - 一种实现点到多点标签交换路径保护的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现点到多点标签交换路径保护的方法及系统，包括根节点为需要进行分支保护的各叶子节点，分别创建保护分支和工作分支；根节点在工作分支和保护分支上向叶子节点发送业务；正常情况下，叶子节点从工作分支上接收业务，在发生故障时，叶子节点从保护分支上接收业务。通过本发明实现点到多点标签交换路径保护的方法，针对分支进行的，可以选择对所有的分支或部分分支进行端到端保护，使得点到多点标签交换路径保护的实现更具灵活性，也节省了网络资源；进一步地，对某些分支进行重用，更加节省了网络资源。

Description

一种实现点到多点标签交换路径保护的方法及系统

技术领域

本发明涉及多协议标签交换传输框架(MPLS-TP，TransportProfileforMulti-ProtocolLabelSwitching)技术，尤指一种实现点到多点标签交换路径保护的方法及系统。

背景技术

在电信业务IP化趋势的推动下，传送网承载的业务从以时分复用(TDM，TimeDivisionMultiplexing)为主向以IP为主转变，这就需要一种能够有效传输分组业务，并提供电信级操作管理维护(OAM，OperationsAdministrationandMaintain)和保护的分组传输技术。在这种需求下，业界提出了分组传送网(PTN，PacketTransportNetwork)的概念，多协议标签交换传输框架(MPLS-TP，TransportProfileforMulti-ProtocolLabelSwitching)就是一种PTN的技术。

MPLS-TP技术是由IETF和ITU-T联合开发的，在RFC5654(MPLS-TP需求)中指出，MPLS-TP需要支持点到点(P2P)和点到多点(P2MP)的传送路径，支持任意的拓扑结构，并且能够对上述传送路径进行保护，即对生存性提出了详细的需求。网络生存性是指由于网络发生故障而导致流量传输中断或者性能衰减时，提供恢复流量传输的一种能力，这种恢复能力称为Recovery。在传送网中，生存性对业务的可靠传输起着至关重要的作用，并且服务等级协议(SLAs，ServiceLevelAgreements)提供的有保证服务也要求网络能快速检测到设备故障、并能在规定的时间内完成保护操作即恢复业务的传输。

目前定义的Recovery包括两种机制：保护(Protection)和恢复Restoration。Protection是一种预先为一条或多条工作路径建立一条或多条保护路径，并已为保护路径分配好资源的机制，最简单的机制是一条保护路径用来保护一条工作路径(也就是1+1保护)。而Restoration则可以使用任何可用的资源，一般指通过重路由机制在工作路径失效后触发建立一条新的传送路径来代替失效的工作路径。可见，Protection能够快速完成业务恢复，通常，分组网络要求保护倒换能在50ms的时间内完成；而Restoration恢复业务的时间相对较长。

MPLS-TP需求和保护框架中指出，对点到多点(P2MP，Point-to-multipoint，定义可参见RFC4875)标签交换路径(LSP，LabelSwitchedPath，RFC3209)需要提供1+1保护，同时工作路径和保护路径的建立及绑定支持静态或动态(如果存在控制平面的情况下，通过控制平面协议创建和绑定)的方式。

RFC4872和RFC4873是基于控制平面的保护机制，可以实现对P2PLSP和P2MPLSP的端到端保护和段保护。但是，当该基于控制平面的保护机制用于P2MPLSP保护时，是基于整棵P2MP树创建保护P2MPLSP的，且要求工作P2MPLSP和保护P2MPLSP最好是不同路的，以避免单个故障导致工作LSP和保护LSP都不可用的情况，如图1所示，图1为现有P2MPLSP保护的实现示意图，S为根节点，L为叶子节点，实线表示的路径为工作P2MPLSP，虚线表示的路径为保护P2MPLSP，如果是1+1保护结构的话，根节点会将接收到的业务流量同时发送到工作P2MPLSP和保护P2MPLSP上，而叶子节点只会选择接收工作LSP或保护LSP上的一份流量，即会丢弃从另外一条路径上接收到的流，这样就导致了所需带宽为实际业务所需带宽的两倍，存在了50％网络资源的浪费。而且，这种基于控制平面的保护机制是针对整棵P2MP树进行的，即工作P2MPLSP和保护P2MPLSP的根节点和叶子节点是完全相同的，而不能选择只对其中的某些分支进行保护，因此缺少了一定的灵活性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现点到多点标签交换路径保护的方法及系统，能够基于分支灵活进行端到端的保护，并节省网络带宽资源。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现点到多点标签交换路径保护的方法，包括：

根节点为需要进行分支保护的各叶子节点，分别创建保护分支和工作分支；

根节点在工作分支和保护分支上向叶子节点发送业务；正常情况下，叶子节点从工作分支上接收业务，在发生故障时，叶子节点从保护分支上接收业务。

所述根节点创建保护分支和工作分支包括：

所述根节点接收到点到多点标签交换路径P2MPLSP建立请求后，按照预先配置，为所有的叶子节点或部分叶子节点分别计算出两条不同的路由并创建两个分支，其中一个作为工作分支，一个作为保护分支。

所述工作分支和保护分支是不同路由。

所述根节点创建保护分支和工作分支还包括：

所述根节点在基于流量工程的资源预留路径RSVP-TEPath消息中，向叶子节点指明具体的保护类型、以及每个分支的类型；

所述叶子节点接收到RSVP-TEPath消息，识别出所述保护类型、以及每个分支的类型，向上游节点发送预留Resv消息；在所述Resv消息中指明所述叶子节点将使用工作分支接收业务；

所述根节点接收到来自所有叶子节点的工作和/或保护分支的所述Resv消息后，完成点到多点标签交换路径P2MPLSP的创建过程。

所述在发生故障时，叶子节点在保护分支上接收业务包括：

当所述叶子节点检测到其工作分支上发生故障时，切换到从保护分支上接收业务；并且，在后续发送的Resv刷新消息中指明所述叶子节点使用保护分支接收业务数据。

所述在Resv刷新消息中指明该叶子节点目前使用保护分支接收业务数据为：将所述Resv刷新消息的保护子对象中的O字段设置为1。

一种实现点到多点标签交换路径保护的系统，包括根节点、及一个或一个以上叶子节点，其中，

根节点，用于为需要进行分支保护的各叶子节点，分别创建工作分支和保护分支；在工作分支和保护分支上向叶子节点发送业务；

所述叶子节点，用于正常情况下，从工作分支上接收业务，在发生故障时，从保护分支上接收业务。

所述工作分支和保护分支是不同路由。

一种实现点到多点标签交换路径保护的方法，包括：

为需要进行分支保护的各叶子节点，配置工作分支和保护分支；

根节点在所述工作分支和保护分支上向叶子节点发送业务；正常情况下，所述叶子节点从工作分支上接收业务，在发生故障时，所述叶子节点从保护分支上接收业务。

从上述本发明提供的技术方案可以看出，包括根节点为需要进行分支保护的各叶子节点，分别创建保护分支和工作分支；根节点在工作分支和保护分支上向叶子节点发送业务；正常情况下，叶子节点在工作分支上接收业务，在发生故障时，叶子节点在保护分支上接收业务。通过本发明实现点到多点标签交换路径保护的方法，针对分支进行的，可以选择对所有的分支或部分分支进行端到端保护，使得多点标签交换路径保护的实现更具灵活性，也节省了网络资源；进一步地，对某些分支进行重用，更加节省了网络资源。

附图说明

图1为现有P2MPLSP保护的实现示意图；

图2为本发明实现点到多点标签交换路径保护的方法的流程图；

图3为本发明实现点到多点标签交换路径保护的方法的第一实施例的示意图；

图4为本发明实现点到多点标签交换路径保护的方法的第二实施例的示意图。

具体实施方式

图2为本发明实现点到多点标签交换路径保护的方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：

步骤200：根节点为需要进行分支保护的各叶子节点，分别创建保护分支和工作分支。本步骤具体包括：

首先，根节点接收到P2MPLSP建立请求后，按照预先配置，为所有的叶子节点或部分叶子节点分别计算出两条不同的路由并创建两个分支，其中一个作为工作分支，一个作为保护分支。这里，如果预先配置指示不指明具体的哪个或哪些叶子节点对应的分支被保护，则默认所有的分支都被保护；如果预先配置指示出某一个或者某些叶子节点需要分支保护，则对这些指明需要分支保护的叶子节点创建保护分支，而其余的叶子节点不需要创建保护分支，或者建立请求中已经显式指定了各个分支的路由信息的情况下根节点就不需要去计算路由了。其中，对路由的选择以及保护分支和工作分支的创建具体实现属于本领域技术人员的惯用技术手段，这里不再赘述。特别地，工作分支和保护分支是不同路由的；但是，根节点到某个叶子节点的保护分支，可以与根节点到其它叶子节点的工作分支或保护分支部分共路。

接着，根节点在P2MP的基于流量工程的资源预留路径消息即RSVP-TEPath消息中，向叶子节点指明具体的保护类型(如保护类型为1+1保护)、以及每个分支的类型如是工作分支还是保护分支、哪个分支将被用作转发/接收数据；叶子节点接收到流量工程的资源预留协议的路径(RSVP-TEPath)消息，识别出保护类型、工作分支和保护分支，保存获得的信息后，向上游节点按照现有方式发送预留(Resv)消息，进行标签分配和资源预留等。

最后，根节点接收到来自所有叶子节点的工作和/或保护分支的Resv消息后，成功完成P2MPLSP的创建过程。在Resv消息中指明该叶子节点将使用工作分支接收业务。

需要说明的事，上述三个步骤适用于基于RSVP-TE协议的创建方式。各叶子节点的工作分支和保护分支也可以采用静态的配置方式。具体实现可参见第三实施例。

步骤201：根节点在工作分支和保护分支上向叶子节点发送业务；正常情况下，叶子节点从工作分支上接收业务，在发生故障时，叶子节点从保护分支上接收业务。

本步骤中，正常情况下，P2MP业务在P2MPLSP的根节点上双发到每个工作分支和保护分支上，而叶子节点选择从工作分支上接收业务。并在P2MPLSP上运行端到端的P2MP连通性检查/连接确认(CC/CV，ContinuityCheck/ConnectivityVerification)进行故障检测。

叶子节点虽然会从工作分支和保护分支上接收到两份流，但是，由于叶子节点在Resv消息中指明了从工作分支上接收，因此，叶子节点从保护分支上接收到的流会被丢弃。

当某个叶子节点检测到其工作分支上发生故障时，立即切换到从保护分支上接收业务；并且，如果该LSP是动态创建的，那么在下次发送的Resv刷新消息中指明该叶子节点目前使用保护分支接收业务数据。这里，如果叶子节点在一定时间内(通常是3.5倍的CC/CV发送间隔)接收不到其对应的工作分支上的连通性检测报文，即认为在工作分支上发生故障。

在本发明实现点到多点标签交换路径保护的方法中，针对分支进行的，可以选择对所有的分支或部分分支进行端到端保护，使得多点标签交换路径保护的实现更具灵活性，也节省了网络资源；进一步地，对某些分支进行重用，更加节省了网络资源。

本发明还提供一种实现点到多点标签交换路径保护的系统，包括根节点、及叶子节点，其中，

根节点，用于为需要进行分支保护的各叶子节点，分别创建保护分支和工作分支；在工作分支和保护分支上向叶子节点发送业务。其中，工作分支和保护分支是不同路由的；但是，根节点到某个叶子节点的保护分支可以与，根节点到其它叶子节点的工作分支或保护分支部分共路。

叶子节点，用于正常情况下，在工作分支上接收业务，在发生故障时，在保护分支上接收业务。

下面结合具体实施例对本发明方法进行详细描述。

图3为本发明实现点到多点标签交换路径保护的方法的第一实施例的示意图，如图3所示，假设根节点(S节点)接收到一个具有1+1保护属性的P2MPLSP的建立请求，该请求中指明根节点的地址、叶子节点的地址、该叶子节点对应的工作分支是否需要保护的指示，以及1+1保护属性等。第一实施例中，假设指示所有叶子节点对应的工作分支都需要保护。

首先，S节点计算出到每个叶子节点的路由。对于有分支保护的叶子节点，这里需要计算出两条不同的路由，其中一条作为工作分支，另一条作为保护分支，且这两条分支路由除了根节点和叶子节点之外，不能经过相同的节点或者链路，但是，某个叶子节点的保护分支路由可以和其它叶子节点的工作分支或保护分支路由经过某一个或某些相同的节点或链路。而对于没有分支保护的叶子节点，只计算出一条路由作为工作分支。表1是第一实施例计算出的到各个叶子节点的工作和保护分支的路径信息。对应于图3中，工作分支采用实线表示，保护分支采用非实线表示。

叶子节点	工作分支路由	保护分支路由
			L1	S-P1-P3-L1	S-P2-P4-L1
L2	S-P1-P3-L2	S-P6-P4-L2
			L3	S-P1-P4-L3	S-P6-P5-L3
L4	S-P1-P4-L4	S-P6-P5-L4
			L5	S-P2-P5-L5	S-P1-P4-L5
L6	S-P2-P5-L6	S-P1-P4-L6

表1

接着，S节点根据计算出的各个分支的路由，由根节点构造RSVP-TEPath消息开始创建这条P2MPLSP。第一实施例中，由于每个叶子节点有两个分支，其中一个是工作分支，另一个是保护分支，所以需要在RSVP-TEPath消息中指明哪个是工作分支、哪个是保护分支，以及每个叶子节点将使用工作分支接收。

这里，具体的保护类型(如保护类型为1+1保护)、以及工作分支/保护分支的属性如每个分支的类型如是工作分支还是保护分支、哪个分支将被用作转发/接收数据等相关保护信息，可以在保护(PROTECTION)子对象中指明。表2为现有标准(RFC4873)中定义的保护子对象的格式，其中，LSPFlags字段用于说明保护类型，目前定义的有：0x00(不保护(Unprotected))、0x01((完全)重路由((Full)Rerouting))、0x02(不支持额外流量的重路由(ReroutingwithoutExtra-Traffic))、0x04(支持额外流量的1:N保护(1:NProtectionwithExtra-Traffic))、0x08(表示1+1单向保护(1+1UnidirectionalProtection))、0x10(表示1+1双向保护(1+1BidirectionalProtection))。在第一实施例中，保护类型设置为0x08。对于PROTECTION子对象其余字段的含义可参考RFC4872和RFC4873，这里不再介绍。

第一实施例中，采用在一个RSVP-TEPath消息中携带所有分支的信息，包括每个分支的显式路由(通过ERO或SERO携带，其中ERO描述了一条路径经过的完全或部分节点信息，在点到点的路径中只有ERO，SERO是在点到多点的LSP协议中扩展的，因为点到多点的LSP有多个分支，选择其中的一个分支的显式路由信息放在ERO中，其他的分支信息分别承载在SERO中。)，并在每个分支的ERO或SERO对象中插入保护子对象，在该保护子对象中指明该分支是工作分支还是保护分支，以及保护类型(第一实施例中，每个分支的ERO或SERO中保护子对象中的LSPFlags都是相同的，即都是0x08)。对于第一实施例中各个分支的保护子对象中S、P、O字段的设置如表3所示，其中，P＝0表示是工作分支，P＝1表示是保护分支；其中，S是secondary的缩写，代表是辅助的意思；P是protecting的缩写，是保护的意思；O是operational的缩写，是运作的意思。S＝0表示是辅助LSP，S＝1表示是主要LSP；O＝1表示保护路径用来传送业务，O＝0表示其它情况。

分支	S	P	O
				L1工作分支	0	0	0
L1保护分支	0	1	0
				L2工作分支	0	0	0
L2保护分支	0	1	0
				L3工作分支	0	0	0
L3保护分支	0	1	0
				L4工作分支	0	0	0

L4保护分支	0	1	0
				L5工作分支	0	0	0
L5保护分支	0	1	0
				L6工作分支	0	0	0
L6保护分支	0	1	0

表3

然后，叶子节点接收到RSVP-TEPath消息，将保护类型、工作和保护分支等信息都保存在本地状态中，并向上游节点返回Resv消息以分配标签、预留资源。当S节点接收到所有下游节点的Resv消息，则整个P2MPLSP建立成功。

这里，Resv消息中的RRO或SRRO对象中继续携带保护子对象，保护子对象的内容从RSVP-TEPath消息中拷贝。

而S节点接收到所有叶子节点的Resv消息，则表明这条具备保护属性的P2MPLSP创建成功。

第一实施例中创建好的具有1+1保护属性的P2MPLSP如图3所示，其中实线所示的分支为工作分支，其余线型表示的分支为保护分支，并且在线旁边标注了分配的标签，这里采用的是下游标签分配。需要说明的是，标签的分配属于本领域技术人员惯用技术手段，这里不再赘述，而且其具体实现并不用于限定本发明的保护范围。

在正常情况下，P2MP业务在P2MPLSP的S节点上同时发送到工作分支和保护分支上，而叶子节点会选择从工作分支上接收，并运行端到端的P2MPCC/CV进行故障检测。对于有保护的叶子节点，根据接收到的流的标签来判断是从工作分支上还是保护分支上来的流，如果是工作分支上的流就接收，否则丢弃。如图3所示，叶子节点L1会收到标签分别为20和31的两份流，但是，叶子节点L1会丢弃标签为31的流，因为该流是从保护分支上接收到的；同样，L2、L3、L4、L5和L6会丢弃标签分别为32、37、38、35和36的流。

当某一个或多个工作分支发生故障时，如图3所示，假设当S---P2之间的链路发生故障时，到叶子节点L5和L6的工作分支都受到影响，这时L5和L6切换到从保护分支上接收。并在下次发送的Resv刷新消息中指明该分支对应的叶子节点目前使用保护分支进行接收。没有受到故障影响的叶子节点无需进行切换。

本实施例中，可以采用在P2MPLSP上运行端到端的proactiveP2MPCC/CV来进行故障检测。当S-P2之间的链路发生故障时，叶子节点L5和L6在规定的时间内接收不到来自S节点的CC/CV报文，则判断出L5和L6的工作分支上发生故障，因此，L5和L6选择切换到从保护分支上接收业务。除此之外，L5和L6在向上游发送的Resv消息中，指明目前该分支采用保护分支来接收业务，并通过在保护分支的Resv刷新消息的保护子对象中的O字段设置为1来实现，此时，各个分支的保护子对象中的S、P和O的设置如表4所示。

分支	S	P	O
				L1工作分支	0	0	0
L1保护分支	0	1	0
				L2工作分支	0	0	0
L2保护分支	0	1	0
				L3工作分支	0	0	0
L3保护分支	0	1	0
				L4工作分支	0	0	0
L4保护分支	0	1	0
				L5工作分支	0	0	0
L5保护分支	0	1	1
				L6工作分支	0	0	0
L6保护分支	0	1	1

表3

图4为本发明实现点到多点标签交换路径保护的方法的第二实施例的示意图，第二实施例中，S节点创建的是只到叶子节点L1、L2、L3和L4的分支具有保护的一条P2MPLSP。

第二实施例中，工作分支和保护分支可以采用显式指定的方式，即在P2MPLSP的S节点上配置各个分支的路由，并在配置时指明叶子节点L1、L2、L3和L4对应的工作分支具有保护，且指定了保护分支的路由。那么，S节点会根据所有的配置信息来构建RSVP-TE消息以创建这条P2MPLSP，具体的Path和Resv消息的创建方法与第一实施例中的一致，这里不再赘述，第二实施例中强调的是，只对需要分支保护的叶子节点创建保护分支，使得本发明基于分支的端到端的保护的实现更加灵活。

第三实施例，完全静态配置的方式，即不使用控制面协议。

本发明中具有保护的点到多点LSP除了像第一实施例和第二实施例中那样采用控制平面协议创建之外，还可以采用静态配置的方式，具体的分为根节点的配置、中间节点的配置，以及叶子节点的配置。

根节点的配置：在根节点的每个出接口上配置各个分支的信息，包括隧道标识、保护类型、分支信息、以及工作分支和保护分支的关联关系，这里的分支信息主要包括分支属性(即该分支是工作分支还是保护分支)、分支编号(在隧道下唯一)、分支的下一跳节点地址、分支的目的地址(即对应的叶子节点的地址)、出接口和出标签等。

中间节点的配置：因为是端到端的保护，中间节点无需知道工作分支和保护分支的信息，因此，与保护相关的信息无需在中间节点上配置。中间节点需要在每个入接口和出接口上配置的信息包括：{入接口、入标签、出接口、出标签}、下一跳节点的地址。这里，可能有多个这样的标签交换信息，因为中间节点可能有多个分支经过该节点。

叶子节点的配置，在每个叶子节点的每个入接口上配置：隧道标识、根节点的地址、叶子节点的地址、保护类型、分支的信息、工作分支和保护分支的关联关系。这里分支的信息主要包括分支属性(即该分支是工作分支还是保护分支)、分支编号(在隧道下唯一)、分支的下一跳节点地址、分支的目的地址(即对应的叶子节点的地址)、入接口和入标签等。

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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种实现点到多点标签交换路径保护的方法，其特征在于，包括：

根节点为需要进行分支保护的各叶子节点，分别创建保护分支和工作分支；

根节点在工作分支和保护分支上向叶子节点发送业务；正常情况下，叶子节点从工作分支上接收业务，在发生故障时，叶子节点从保护分支上接收业务；

其中，所述根节点创建保护分支和工作分支包括：

所述根节点接收到点到多点标签交换路径P2MPLSP建立请求后，按照预先配置，为所有的叶子节点或部分叶子节点分别计算出两条不同的路由并创建两个分支，其中一个作为工作分支，一个作为保护分支；

所述工作分支和保护分支是不同路由，且根节点到各叶子节点中的一个叶子节点的保护分支，与根节点到其它叶子节点的工作分支或保护分支部分共路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根节点创建保护分支和工作分支还包括：

所述根节点在基于流量工程的资源预留路径RSVP-TEPath消息中，向叶子节点指明具体的保护类型、以及每个分支的类型；

所述叶子节点接收到RSVP-TEPath消息，识别出所述保护类型、以及每个分支的类型，向上游节点发送预留Resv消息；在所述Resv消息中指明所述叶子节点将使用工作分支接收业务；

所述根节点接收到来自所有叶子节点的工作和/或保护分支的所述Resv消息后，完成点到多点标签交换路径P2MPLSP的创建过程。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在发生故障时，叶子节点在保护分支上接收业务包括：

当所述叶子节点检测到其工作分支上发生故障时，切换到从保护分支上接收业务；并且，在后续发送的Resv刷新消息中指明所述叶子节点使用保护分支接收业务数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在Resv刷新消息中指明该叶子节点目前使用保护分支接收业务数据为：将所述Resv刷新消息的保护子对象中的O字段设置为1。

5.一种实现点到多点标签交换路径保护的系统，其特征在于，包括根节点、及一个或一个以上叶子节点，其中，

根节点，用于为需要进行分支保护的各叶子节点，分别创建工作分支和保护分支；在工作分支和保护分支上向叶子节点发送业务；

所述叶子节点，用于正常情况下，从工作分支上接收业务，在发生故障时，从保护分支上接收业务；

其中，所述根节点创建工作分支和保护分支包括：

所述根节点接收到点到多点标签交换路径P2MPLSP建立请求后，按照预先配置，为所有的叶子节点或部分叶子节点分别计算出两条不同的路由并创建两个分支，其中一个作为工作分支，一个作为保护分支；

所述工作分支和保护分支是不同路由，且根节点到各叶子节点中的一个叶子节点的保护分支，与根节点到其它叶子节点的工作分支或保护分支部分共路。