CN103220201B - 一种环网故障检测保护方法和设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种环网故障检测保护方法，该方法包括，主节点分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测；当通过所述收发检测确定两个方向的环链路中至少有一条环链路连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口。基于同样的发明构思，本申请还提出一种设备，能够提供安全的环路故障切换保护，且不会发生环链路的某个方向的转发环路。

Description

一种环网故障检测保护方法和设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种环网故障检测保护方法和设备。

背景技术

在某段链路设备上没有专门部署链路故障检测特性的环形组网中，拓扑保护协议只能依靠自己定时收发hello报文的轮询检测（Polling）机制，来检测环的完好状态。并根据检测结果触发环形拓扑的流量保护切换。RFC3619定义的以太网自动保护交换（Ethernet Automatic Protection Switching，EAPS），以及一些网络设备厂商实现的私有快速环网保护协议（Rapid Ring Protection Protocol，RRPP）就是采用的Polling机制。

一台环形拓扑上的组网设备只配置两个端口接入到拓扑环上，形成环上的一个协议拓扑环节点。环节点接入环上的两个端口分别通过配置指定为主端口和副端口。其中，环上有且只有一个节点配置为主节点，负责环状态的统一保护控制，其余节点为传输节点。

参见图1，图1为环形拓扑组网示意图。图1中的设备A为主节点，负责完成环的保护切换。主节点的主端口Port1，会定时周期性地发送握手（hello）报文用于检测环的健康状态，而用主节点的副端口Port2接收并终止hello报文继续转发。如果主节点的副端口Port2在规定的一段时间，即接收超时时间内接收到hello报文，则表示环的状态完好；否则，表示环上某段链路出现了故障。当环完整时，主节点的副端口Port2会阻塞用户流量通过，这样就消除了环网上的用户流量转发环路。

参见图2，图2为环网中环链路故障组网示意图。当环上传输节点的直连链路出现了故障，如，图2中设备B和设备C之间的链路出现故障。那么从设备A的端口Port1发出的Hello报文只能转播到设备C。结果主节点设备A的副端口Port2将因接收不到hello报文而等待超时，表示主节点检测到环上出现故障。这时主节点设备A的副端口Port2会放开端口允许流量通过，进行一次流量转发路径的切换，以保证环上节点的最大连通性，各节点之间可以继续相互转发流量，让设备B与设备A之间仍旧能够连通；而设备B和设备C之间能够通过设备A连通。

其次，为了使主节点尽快感知环故障，需要引入专门的故障事件通知报文，把链路故障通告给环上的主节点。如设备B和设备C之间的连路故障后，故障的直链节点设备会从故障链路的反方向的另外一个端口上立即发送一个链路故障（Link down）故障通知报文。环的主节点设备A在收到Link down报文后，表明环已经不完整，就可以立即放开副端口Port2，这样就提升了换的故障保护切换性能。

但实际情况中，link down故障通知报文有可能在转发途中丢失。为了保证环网保护协议工作的可靠性，主节点定时收发hello报文的Polling检测机制还是要同时运行。

而当环上链路的故障不是简单的链路down，例如是链路上的光纤中继设备出现故障，或光纤链路出现收或发的某个单一方向的单通故障，光纤链路为有收、发两个相反方向的光纤，只有某一个方向的报文能通过。这类光纤故障，由于环的协议保护设备无法直接感知，也就不能发出Link down故障通知报文给环上的主节点。

而在链路出现单通故障下，Polling机制会存在问题。参见图3，图3为环网中链路单通故障检测失效组网示意图。图3中，如果是主节点主端口Port1的接收方向的光纤故障，而主端口的发送方向正常，那么主节点的副端口Port2是能正常收到hello报文的。这样环上的主节点也无法通过polling机制检测出此环的单通故障。

相反，参见图4，图4为环网中链路单通故障误检测组网示意图。如果链路只出现了主端口Port1的发送方向的单通故障，而主节点的主端口Port1的接收方向是正常的。这种情况下，主节点的副端口Port2会收不到hello报文而出现接收超时，结果进行保护切换放开副端口。

但这时的链路单通情况下，在故障链路的主节点主端口的接收方向上仍然是通的，结果就会出现此方向上流量转发的环路。接入的用户流量报文都会积聚在此环路上持续绕圈转发，不会终止。最终使链路出现拥塞，用户流量不通。

对于光纤链路的单通故障，依靠其它专门的链路状态检测机制，如以太网操作、管理与维护（Operation,Administration and Maintenance，OAM）、连通性故障管理（Connectivity Fault Management，CFM）、设备链路检测协议（Device Link DetectionProtocol，DLDP）等，来检测出某段链路故障。然后通过联动方式把链路故障传导给环网保护协议节点。由环网保护协议节点感知到故障后，再发送Link down故障通知报文给环上的主节点，最后触发主节点进行安全的保护切换，放开副端口。

要依赖于其它的链路状态检测协议，实现链路状态检测协议与环网保护协议的联动，就需要各协议之间能够互通。而且链路状态检测协议必须要在环网保护协议的主节点的hello报文接收超时之前，就能检测出链路故障。这样对于实际应用组网设备的统一性要求比较高，会增加运营商的组网应用投入和维护成本。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种环网故障检测保护方法和设备，能够提供安全的环路故障切换保护，且不会发生环链路的某个方向的转发环路。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种环网故障检测保护方法，应用于包括两个方向相反的环链路的环网中的设备上，包括：

该设备作为主节点，在环上的主、副端口都up时，分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测；

当通过所述收发检测确定两个方向相反的环链路中单通故障，或两条环链路均连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口。

一种设备，可应用于包括两个方向相反的环链路的环网中的节点，该设备包括：收发单元、确定单元和处理单元；

所述收发单元，用于本设备作为主节点，在环上的主、副端口都up时，分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测；

所述确定单元，用于通过所述收发单元的收发检测确定两条环链路是否故障；

所述处理单元，用于当所述确定单元确定所述两条环链路中单通故障，或两条环链路均连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口。

综上所述，本申请主节点分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测；当通过收发检测确定两个环链路中至少有一条环链路连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口。能够提供安全的环路故障切换保护，且不会发生环链路的某个方向的转发环路。

附图说明

图1为环形拓扑组网示意图；

图2为环网中环链路故障组网示意图；

图3为环网中链路单通故障检测失效组网示意图；

图4为环网中链路单通故障误检测组网示意图；

图5为本发明实施例一中环网故障检测保护方法流程示意图；

图6为本发明具体实施例中双向环网检测组网示意图；

图7为实施例二中通过接收超时端口发送hello报文的组网示意图；

图8为本发明实施例三中单通故障检测定位组网示意图；

图9为实施例四中传输节点单通故障检测组网示意图；

图10为本发明实施例四中主节点发起的单通故障组网示意图；

图11为本发明实施例五中传输节点单通故障检测组网示意图；

图12为本发明具体实施例中应用于上述技术的设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

本发明实施例中提出一种环网故障检测保护方法，应用于包括两个方向相反的环链路的环网中的设备上，该设备作为主节点，分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测。当确定两个环链路中至少有一条环链路连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口。能够提供安全的环路故障切换保护，且不会发生环链路的某个方向的转发环路。

本发明具体实施例中在现有实现的现有环网保护协议基础上，提供环形组网的双向Hello polling检测机制，即环上主节点通过主、副端口分别进行两个方向相反的hello报文定时收发检测。并仍然选择副端口作为阻塞端口，即在环链路状态完好时，阻塞副端口来实现环网故障的安全切换保护。

实施例一

参见图5，图5为本发明实施例一中环网故障检测保护方法流程示意图。具体步骤为：

步骤501，环网中的任一设备作为主节点，在环上的主、副端口都正常（up）时，分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测。

在环上主节点配置主、副两个端口，且该两个端口互为彼此的收发端口，在这里称为配对端口。两个端口都up就绪后，分别进行独立的hello报文的定时周期发送。发出的hello报文用于配对端口进行接收检测处理。主、副端口分别独立运行如下的端口发送状态机：

在配对端口up就绪后，就开始hello报文的定时发送。每当hello周期定时器超时后，就立即发送一次hello报文。

两个端口都up就绪后，每个端口负责检测自己接收方向的链路故障。主、副端口分别独立运行如下的端口接收状态机：

在配对端口up就绪后，开始端口链路的接收故障检测。只要端口能在超时时间内收到配对端口发出的hello报文，就表示该端口收方向链路状态是完好的；否则端口接收超时就表示该端口链路接收方向出现了故障。

由于两个端口的发送状态机分别独立运行，因此为各个端口配置的发送时间可以分别配置，可以一样也可以不一样。

参见图6，图6为本发明具体实施例中双向环网检测组网示意图。图6中将设备A配置为环的主节点，其端口Port1为主端口，端口Port2为副端口。Port1和Port2端口都定时发送hello报文，通过Port1发送的hello报文在图6中的内环传输，通过Port2发出的hello报文在图6中的外环传输。Port1负责接收副Port2发出的hello报文，而Port2则接收Port1发出的hello报文。

主节点通过Port1在定时时间内接收到通过Port2发送的hello报文时，确定Port2到Port1之间发送方向的链路，即外环链路连通；否则，确定外环链路故障。

主节点通过Port2在定时时间内接收到通过Port1发送的hello报文时，确定Port1到Port2之间发送方向的链路，即内环链路连通；否则，确定内环链路故障。

步骤502，该设备当通过所述收发检测确定两个方向相反的环链路中单通故障，或两条环链路均连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口。

当该主节点通过Port1在定时时间内接收到通过Port2发送的hello报文，且通过Port2在定时时间内接收到通过Port1发送的hello报文时，确定两条链路均连通，未发生故障。

当该主节点通过Port1在定时时间内接收到通过Port2发送的hello报文，且通过Port2未在定时时间内接收到通过Port1发送的hello报文时，确定Port1到Port2之间发送方向的链路故障，即内环链路故障，外环链路连通，称为单向链路故障。

当该主节点通过Port1未在定时时间内接收到通过Port2发送的hello报文，且通过Port2在定时时间内接收到通过Port1发送的hello报文时，确定Port2到Port1之间发送方向的链路故障，即外环链路故障，内环链路连通，称为单向链路故障。

当该主节点通过Port1未在定时时间内接收到通过Port2发送的hello报文，且通过Port2未在定时时间内接收到通过Port1发送的hello报文时，确定Port2到Port1之间发送方向的链路故障，且Port1到Port2之间发送方向的链路故障，即外环链路故障，内环链路故障，称为两条链路均故障。

具体实现时，可以通过端口状态实现，具体如下：

当该主节点通过Port1在定时时间内接收到通过Port2发送的hello报文时，Port1的端口状态为ok状态；否则，端口状态为fail状态。同样道理，对Port2的端口状态也如此确定。

主节点在环上的两个端口的端口状态都为fail状态时，主节点才认为检测到环链路双向故障，而开始切换保护，放开原先阻塞的副端口；当其中一个端口的端口状态为ok状态，或两个端口的端口状态均为ok状态时，即两个端口的端口状态至少有一个端口的端口状态为ok时，保持阻塞端口的阻塞状态，以消除数据报文的转发环路。

如果是主、副端口本身的up、down状态变化，则按现有环网拓扑协议的保护原则：主端口down，而副端口up，则放开原来阻塞的副端口。另外为确保故障切换性能，如果主节点在双向检测期间，收到了传输节点发出的link down故障报文，则也按原有机制触发切换保护放开阻塞的副端口。即link down故障报文在光纤链路中仍然表示整个链路级的故障，主节点可以进行安全的保护切换。

实施例二

该设备作为主节点，确定两个方向相反的环链路中单通故障，包括：

当该设备通过主端口接收hello报文超时后，且通过副端口在定时时间内接收到了hello报文时，确定两个方向相反的环链路中副端口到主端口的环链路故障。

当该设备通过副端口接收hello报文超时后，且通过主端口在定时时间内接收到了hello报文时，确定两个方向相反的环链路中主端口到副端口的环链路故障。在具体实现时，主节点通过主、副端口发送hello报文时，在该hello报文中分别独立携带发送序号，并在每次定时周期到时，发送的hello报文中的发送序号递增。

如通过主端口发送的hello报文中携带的发送序号从1开始，定时周期到时，递增发送序号为2，再次携带在hello报文中进行发送；通过副端口发送的hello报文中携带的发送序号也可以从1开始，定时周期到时，递增发送序号为2，再次携带在在hello报文中进行发送。各端递增发送序号到多少，或者从多少开始，都可以，并且可以一致，也可以不一致，互相无关，不影响。

某个端口先出现接收超时后，要立即发送一个带序号递增了的单通探测hello报文给配对端口。如果配对端口收到了这个序号以及后续的hello报文，就能准确地确定出环链路上出现了单通故障。

当该设备通过主端口接收hello报文超时时，通过主端口发送序号递增了的hello报文，如果通过副端接收到了携带的发送序号不小于，通过主端口发送的序号递增了的hello报文携带的发送序号的hello报文，且通过主端口仍未接收到hello报文时，确定该副端口到主端口的环链路故障，并生成故障告警信息。

当该设备通过副端口接收hello报文超时时，通过副端口发送序号递增了的hello报文，如果通过主端口接收到了携带的发送序号不小于，通过副端口发送的序号递增了的hello报文携带的发送序号的hello报文，且通过副端口仍未接收到hello报文时，确定该主端口到副端口的环链路故障，并生成故障告警信息。

参见图7，图7为实施例二中通过接收超时端口发送hello报文的组网示意图。图7中的环形组网中主节点设备A的主端口为Port1，副端口为Port2。当设备C到设备B的发送光纤故障后，Port2就会因接收不到Port1发送的hello报文而出现接收超时。递增更新Port2的当前发送序号后，立即发送一个带新发送序号的hello报文，并记录Port1需要接收此发送序号的hello报文，用于单通故障确认。

当设备A通过Port1收到等于此等待接收的发送序号的hello报文，或携带的发送序号大于等待接收的发送序号的hello报文时，如果Port2仍然处于接收超时状态，则表示环链路出现了单通故障。在收到此等待接收的发送序号的后续hello报文后，也认为出现了单通故障，因为探测单通故障立即发送的hello报文可能在转发途中丢失。

实施例三

本实施例提出一种基于环的双向状态检测报文提供由协议自动完成的单通故障检测定位方法。在hello报文发送的两个相邻环节点之间，增加接收序号确认报文，来检测两个邻居设备之间的链路段是否出现单通故障。

该设备接收到hello报文时，在接收该hello报文的端口上将该hello报文携带的发送序号记录更新为该端口的接收序号，并通过该端口的配对端口发送携带在该端口的配对端口上记录的接收序号的接收序号确认报文，且在该接收序号确认报文中携带测试序号；在第一预设时间到时，再次通过该端口的配对端口发送携带测试序号相同的接收序号确认报文，且在该接收序号确认报文中携带在该端口的配对端口上当前记录的接收序号；其中，第一预设时间大于主节点发送hello报文的周期；其中，设备在环上的两个端口互为配对端口。

环上各设备在第一次接收到hello报文时，记录接收的hello报文携带的发送序号为接收序号，再次接收到hello报文时，更新记录的接收序号。各设备在环上各有两个端口，在各端口上分别记录更新接收的hello报文携带的发送序号为接收序号。

接收序号确认报文携带的测试序号为设备自身维护的一个不重复的递增序号，如可以从1开始等。其中，第一预设时间大于主节点发送hello报文的周期，即至少在接收到一个新的hello报文之后，再次发送接测试序号相同的接收序号确认报文，如可以设置为2个hello报文的周期。

该设备接收到邻居设备发送的接收序号确认报文时，记录接收该接收序号确认报文的端口的配对端口上记录的接收序号，与该接收序号确认报文中携带的接收序号的差值，以及该接收序号确认报文携带的测试序号；当该设备再次接收到与记录的测试序号相同的接收序号确认报文时，同样计算接收序号的差值，若当前计算的差值大于本地记录的该测试序号对应的差值，确定本设备到该邻居设备在发送方向存在单通故障，并生成故障告警信息。

如果接收序号确认报文的接收节点正好是主节点，则查看主节点上对应发送端口的发送序号。

在该故障告警信息中可包括故障位置，故障方向等，能够根据故障信息及时进行相应处理。

该设备再次通过该端口发送携带测试序号相同的接收序号确认报文，之后，再次通过该端口接收到hello报文时，该方法进一步包括：

该设备更新在接收该hello报文的端口上记录的接收序号，并通过该端口的配对端口发送测试序号递增的序号确认报文，开始新的一次单通故障探测。

该设备发送两个测试序号相同的接收序号确认报文后，该次单通故障检测定位结束。再次接收到hello报文时，递增测试序号发送接收序号确认报文，开次新的一次单通故障检测定位。

参见图8，图8为本发明实施例三中单通故障检测定位组网示意图。图8中设备A、设备B、和设备C接收到hello报文都会记录更新接收的hello报文携带的发送序号。

例如在环形组网的内环上设备C的Port2接收的hello报文携带的发送序号记录为接收序号SeqNo1，设备B的Port2接收的hello报文携带的发送序号记录为接收序号SeqNo2，设备A的Port2接收的hello报文携带的发送序号记录为接收序号SeqNo3。内环链路正常情况下，这个3个接收序号记录的值是相等的。

设备B通过Port1接收到hello报文时，通过Port1的配对端口Port2向设备C发送一个接收序号确认报文，携带Port2在内环上当前接收到的hello报文的接收序号SeqNo2，并在报文中加上本次单通确认的测试序号，如1。等待第一预设时间，如2个hello报文周期时间，再发送一个测试序号相同的接收序号确认报文，并携带上记录的最新的发送序号SeqNo2。

设备C的Port1收到此接收序号确认报文后，记录下设备C的Port2上记录的接收序号SeqNo1与接收序号确认报文携带的接收序号SeqNo2的差值SeqNo1-SeqNo2，以及该接收序号确认报文中携带的测试序号。

设备C当接收到第2个测试序号相同的接收序号确认报文后，同样计算SeqNo1-SeqNo2差值。如果前后两次计算的差值是在增大变化，则表明设备C的Port1发给设备B Port2的hello报文有丢失，即设备C到设备B的内环存在发送向单通故障，这时需要向用户发出告警信息；否则，表明此段链路正常。

设备B在向设备C第二次发送携带测试序号为2的接收序号确认报文后，通过Port1接收到hello报文时，通过Port2向设备C发送测试序号递增的序号确认报文，如测试序号为2，开始新的一次单通故障探测。

在本发明实施例中给出了单通故障的检测定位方法，该方法可以用在设备一启动，接收到hello报文，即执行该方法进行检测定位；也可以在接收到主节点发送的进行单通探测的hello报文时，才进行上述检测定位方法，此时，已经知道该链路故障，因此用该方法来定位故障的链路段，这样的实现方式更能节省链路带宽。

主节点设备当确定两个方向相反的环链路中存在单通故障，且在主节点的主端口或副端口上未定时接收到hello报文时，通过主端口或副端口发送进行单通探测的hello报文。

该设备发送的序号确认报文在邻居设备上终结；该设备接收到的序号确认报文在本设备上终结。具体实现上可以直接使用邻居节点的设备MAC或直连端口的端口MAC。

实施例四

本实施例提出一种基于环的双向状态检测报文提供由协议自动完成的单通故障检测定位方法。在hello报文发送的两个相邻环节点之间，增加hello报文接收应答的3次握手检测机制，来检测两个邻居设备之间的链路段是否出现单通故障。

该设备接收到邻居设备发送的hello报文时，向该邻居设备回应用于确定接收到的hello报文的hello-确认（ACK）报文，在预设时间内，接收到邻居设备发送的用于确认接收到的hello-ACK报文的ACK-ACK报文时，确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通，并在本设备上终结该ACK-ACK报文；否则，确定本设备到邻居设备的发方向链路出现了故障。其中，预设时间由使用者根据具体应用环境进行配置。

该设备接收到邻居设备回应的用于确认收到hello报文的hello-ACK报文时，将该hello-ACK报文在本设备上终结，并向该邻居设备发送用于确认收到的hello-ACK报文的ACK-ACK报文。

参见图9，图9为实施例四中传输节点单通故障检测组网示意图。图9中传输节点设备C的端口Port1收到设备B端口Port2转发过来的hello报文后，立即向设备B回应一个hello-ACK报文，并启动一个确认等待定时器，定时时间可以选择范围为1-2倍hello报文周期。

设备B的端口Port2收到hello-ACK报文后，再发送一个ACK-ACK报文。

如果设备C的Port1能在确认等待定时器超时前收到此ACK-ACK应答报文，表明此设备B和设备C之间的直连链路在收、发方向的转发都正常。否则，表明设备C到设备B链路的发方向的直连链路上出现了故障，即内环光纤器件故障。

在本发明实施例五中给出了单通故障的检测定位方法，该方法可以用在设备一启动，接收到hello报文，即执行该方法进行检测定位；也可以在接收到主节点发送的进行单通探测的hello报文时，才进行上述检测定位方法，此时，已经知道该链路故障，因此用该方法来定位故障的链路段，这样的实现方式更能节省链路带宽。

环上主节点当确定两个方向相反的环链路中存在单通故障，且在主节点的主端口或副端口上未定时接收到hello报文时，通过主端口或副端口发送进行单通探测的hello报文。

参见图10，图10为本发明实施例四中主节点发起的单通故障定位的组网示意图。图9中，如果设备C到设备B的内环故障，主节点设备A的端口Port2接收不到Port1发出的hello报文，出现接收超时后，主节点立即通过Port2发出单通探测hello报文，该单通探测hello报文为在周期检测hello报文中填充单通测试请求标记，立即发送是为了减小单通故障存在情况下的流量中断时间。

单通测试请求标记可以利用现有协议hello报文的保留字段或现有hello报文的flag字段来实现。

接收到单通探测hello报文的传输节点，开始向前段链路进行单通故障检测。如图9中设备B接收到单通探测hello报文时，向主节点设备A发送hello-ACK报文，通过3次握手机制进行单通链路故障检测。

在传输节点的环上端口接收到hello报文后，都可以独立地运行临街链路上的单通故障，如果链路正常的情况下，各传输节点每接收到hello报文时，都进行本段链路的单通检测，会浪费带宽并增加传输节点的CPU对检测报文的处理负担。

实施例五

当设备的CPU处理能力不够时，设备上的hello报文、hello-ACK报文等会出现堆积，不能及时处理，后续处理时会分不清什么哪个周期接收到的报文，本实施例给出了解决上述问题的方法，具体实现是，在周期发送的hello报文中，以及hello-ACK报文中，ACK-ACK报文中携带上发送序号，对报文加以区分。

主节点通过主、副端口发送hello报文时，在该hello报文中分别独立携带发送序号，并在每次定时周期到时，发送的hello报文中的发送序号递增。

设备接收到邻居设备发送的hello报文时，向该邻居设备回应携带同所述hello报文携带的发送序号相同的hello-ACK报文，在预设时间内，该设备接收到邻居设备发送的ACK-ACK报文，且该ACK-ACK报文携带的发送序号不小于所述邻居设备发送的hello报文携带的发送序号时，确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通；否则，确定本设备到邻居设备的发方向链路出现了故障。

报文在发送过程中可能丢失，因此在具体实现时，接收到发送序号大于邻居设备发送的hello报文携带的发送序号的ACK-ACK报文时，也确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通。

参见图11，图11为本发明实施例五中传输节点单通故障检测组网示意图。图11中，设备B接收到设备A发送的hello报文，且该hello报文携带的发送序号为10，向设备A发送hello-ACK报文，且该hello-ACK报文携带的发送序号为10。在向设备A发送hello-ACK报文的同时启动确认等待定时器。

设备A接收到设备B发送的hello-ACK报文时，立即回复ACK-ACK报文，并携带发送序号10。

设备B在启动确认等待定时器超时前，接收ACK-ACK报文，且接收到的ACK-ACK报文携带的序号不小于10时，都表明设备B和设备A之间直连的链路段连通。此例组网中故障是在设备C的Port1的发送光纤上，因此设备B是能收到此ACK-ACK报文的。

当设备C接收到发送序号为10的hello报文时，立即向设备B回复一个携带发送序号10的hello-ACK报文，启动确认等待定时器。由于设备B和设备C之间的链路在内环上故障，设备B不会接收到设备C发送的hello-ACK报文，设备B也就不会向设备C回复ACK-ACK报文。因此，最终就会检测出设备C到B的内环发送光纤故障。

在hello报文携带发送序号的实现方式中，在检测出单通故障时，主节点发送单通探测hello报文时，也携带递增了的发送序号。如之前发送的hello报文序号为9，现在发送的单通探测hello报文携带的发送序号就为10。

如果复用现有的Hello报文来完成传输节点上的直连链路的自动检测，那么环上每个传输节点的发出的hello-ACK和ACK-ACK报文都会传播到整个环，最后由主节点终结掉。这样就会额外占用部分链路带宽。为了把某个传输节点发起的单通检测交互报文的转发路径范围限定在此传输节点与前向第一个传输节点的直连链路段上，需要增加新的协议报文使其转发始终在邻居节点处终结掉。

具体实现上可以使用新的MA地址C作为hello-ACK和ACK-ACK报文的目的MAC地址，或者直接使用邻居设备的设备MAC地址或直连端口的端口MAC地址。

实施例六

在实施例四到实施例六中定位到了单通故障链路端之后，可以采取如下两种保护方式：

第一种为：该设备作为传输节点，当确定单通故障时，阻塞本设备上在该单通故障发生的链路上的端口，并通过该端口的配对端口发送链路故障（link down）通知报文给主节点。

该设备作为主节点，当接收到传输节点发送的link down通知报文时，放开阻塞的副端口；当在本设备的主端口确定单通故障时，阻塞该端口，并放开阻塞的副端口。

第二种为：该设备作为传输节点，当确定单通故障时，关闭（shutdown）本设备上在该单通故障发生的链路上的端口，并触发该端口的配对端口发送link down通知报文给主节点；

该设备作为主节点，当接收到传输节点发送的link down通知报文时，放开阻塞的副端口；当在本设备的主端口确定单通故障时，shutdown该端口，并放开阻塞的副端口。

本发明具体实施例中基于同样的发明构思，还提出一种设备，可应用于包括两个方向相反的环链路的环网中的节点。参见图12，图12为本发明具体实施例中应用于上述技术的设备的结构示意图。该设备包括：收发单元1201、确定单元1202和处理单元1203。

收发单元1201，用于本设备作为主节点，在环上的主、副端口都up时，分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测。

确定单元1202，用于通过收发单元1201的收发检测确定两条环链路是否故障。

处理单元1203，用于当确定单元1202确定所述两条环链路中单通故障，或两条环链路均连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口。

较佳地，

确定单元1202，用于当收发单元1201通过主端口接收hello报文超时后，且通过副端口在定时时间内接收到了hello报文时，确定两个方向相反的环链路中副端口到主端口的环链路故障;当收发单元1201通过副端口接收hello报文超时后，且通过主端口在定时时间内接收到了hello报文时，确定两个方向相反的环链路中主端口到副端口的环链路故障。

较佳地，

收发单元1201，进一步用于通过主、副端口发送hello报文时，在该hello报文中分别独立携带发送序号，并在每次定时周期到时，发送的hello报文中的发送序号递增。

确定单元1202，用于当收发单元1201通过主端口接收hello报文超时时，通过主端口发送序号递增了的hello报文，如果通过副端接收到了携带的发送序号不小于，通过主端口发送的序号递增了的hello报文携带的发送序号的hello报文，且通过主端口仍未接收到hello报文时，确定该副端口到主端口的环链路故障，并生成故障告警信息；当收发单元1201通过副端口接收hello报文超时时，通过副端口发送序号递增了的hello报文，如果通过主端口接收到了携带的发送序号不小于，通过副端口发送的序号递增了的hello报文携带的发送序号的hello报文，且通过副端口仍未接收到hello报文时，确定该主端口到副端口的环链路故障，并生成故障告警信息。

较佳地，该设备作为主节点或传输节点时，进一步包括：记录单元1204。

记录单元1204，用于在收发单元1201接收到邻居设备发送的hello报文时，在接收该hello报文的端口上将该hello报文携带的发送序号记录更新为该端口的接收序号；当收发单元1201接收到接收序号确认报文时，记录接收该接收序号确认报文的端口的配对端口上记录的接收序号，与该接收序号确认报文中携带的接收序号的差值，以及该接收序号确认报文携带的测试序号；当收发单元1201再次接收到与记录的测试序号相同的接收序号确认报文时，同样计算接收序号的差值，若当前计算的差值大于本地记录的该测试序号对应的差值，确定本设备到该邻居设备的发送方向链路出现了故障，并生成故障告警信息；其中，设备在环上的两个端口互为配对端口。

收发单元1201，当接收到hello报文时，并通过接收该hello报文的端口的配对端口发送携带在该端口的配对端口上记录的接收序号的接收序号确认报文，且在该接收序号确认报文中携带测试序号；在第一预设时间到时，再次通过该端口的配对端口发送携带测试序号相同的接收序号确认报文，且在该接收序号确认报文中携带在该端口的配对端口上当前记录的接收序号；其中，第一预设时间大于主节点发送hello报文的周期。

较佳地，

收发单元1201，进一步用于再次通过该端口发送携带测试序号相同的接收序号确认报文，之后，若通过该端口接收到hello报文时，通过该端口的配对端口发送测试序号递增的序号确认报文，开始新的一次单通故障探测。

较佳地，

收发单元1201，在接收到hello报文时，所述记录单元在接收该hello报文的端口上将该hello报文携带的发送序号记录更新为该端口的接收序号，之后，若接收到主节点发送的进行单通探测的hello报文时，执行通过该端口的配对端口发送携带在该端口的配对端口上记录的接收序号的接收序号确认报文，及后续操作；其中，当确定两个方向相反的环链路中存在单通故障，且在主节点的主端口或副端口上未定时接收到hello报文时，通过主端口或副端口发送进行单通探测的hello报文；发送的接收序号确认报文在邻居设备上终结；接收到的接收序号确认报文在本设备上终结。

较佳地，该设备作为主节点或传输节点，其特征在于，

收发单元1201，用于接收到邻居设备发送的hello报文时，向该邻居设备回应用于确认收到hello报文的hello-确认ACK报文，在第二预设时间内，接收到该邻居设备发送的用于确认收到hello-ACK报文的ACK-ACK报文时，确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通，并在本设备上终结该ACK-ACK报文；否则，确定本设备到该邻居设备的发方向链路出现了故障；接收到邻居设备回应的用于确认收到hello报文的hello-ACK报文时，将该hello-ACK报文在本设备上终结，并向该邻居设备发送用于确认收到的hello-ACK报文的ACK-ACK报文。

较佳地，

收发单元1201，进一步用于在第二预设时间内，该设备接收到邻居设备发送的ACK-ACK报文，且该ACK-ACK报文携带的发送序号不小于所述邻居设备发送的hello报文携带的发送序号时，确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通；否则，确定本设备到邻居设备的发方向链路出现了故障；其中，主节点通过主、副端口发送hello报文时，在该hello报文中分别独立携带发送序号，并在每次定时周期到时，发送的hello报文中的发送序号递增；所述hello-ACK报文携带上触发该hello-ACK报文发送的hello报文所携带的发送序号；所述ACK-ACK报文携带上触发该ACK-ACK报文发送的hello-ACK报文所携带的发送序号。

较佳地，

收发单元1201，进一步用于当接收到邻居设备发送的hello报文时，若接收到主节点发送的进行单通探测的hello报文时，执行向该邻居设备回应hello-ACK报文的操作；否则，不向邻居设备回应hello-ACK报文；其中，当确定两个方向相反的环链路中单通故障，且在主节点的主端口或副端口上未定时接收到hello报文时，通过主端口或副端口发送进行单通探测的hello报文。

较佳地，

处理单元1203，进一步用于当本设备作为传输节点，当确定单通故障时，阻塞本设备上在该单通故障发生的链路上的端口，并通过该端口的配对端口发送链路故障link down通知报文给主节点；当本设备作为主节点，当接收到传输节点发送的link down通知报文时，放开阻塞的副端口；当在本设备的主端口确定单通故障时，阻塞该端口，并放开阻塞的副端口。

较佳地，其特征在于，

处理单元1203，进一步用于当本设备作为传输节点，当确定单通故障时，关闭shutdown本设备上在该单通故障发生的链路上的端口，并触发该端口的配对端口发送link down通知报文给主节点；当本设备作为主节点，当收发单元1201接收到传输节点发送的link down通知报文时，放开阻塞的副端口；当在本设备的主端口确定单通故障时，shutdown该端口，并放开阻塞的副端口。

上述实施例的单元可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

综上所述，本发明具体实施例中主节点分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测；当确定两个环链路中至少有一条环链路连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口。能够提供安全的环路故障切换保护，且不会发生环链路的某个方向的转发环路。

本申请具体实施例中通过单通链路的自动检测和与主节点的保护联动，有效解决了光纤链路环形组网中的单通故障保护问题。基于双向Hello polling检测提供了单通链路故障的检测和故障点定位方法，方便网络管理对单通故障进行定位和故障排除。可基于现有的以太环网保护协议升级实现双向检测模式，并可提供单向和双向检测两种模式的切换。有效实现两种检测机制的兼容互通，保证了运营商的投资成本。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种环网故障检测保护方法，应用于包括两个方向相反的环链路的环网中的设备上，其特征在于，包括：

该设备作为主节点，在环上的主、副端口都up时，分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测；

当通过所述收发检测确定两个方向相反的环链路中单通故障，或两条环链路均连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口；

其中，所述通过所述收发检测确定两个方向相反的环链路中单通故障，包括：

当该设备通过主端口接收hello报文超时时，通过主端口发送序号递增了的hello报文，如果通过副端口接收到了携带的发送序号不小于通过主端口发送的序号递增了的hello报文携带的发送序号的hello报文，且通过主端口仍未接收到hello报文时，确定该副端口到主端口的环链路故障；

当该设备通过副端口接收hello报文超时时，通过副端口发送序号递增了的hello报文，如果通过主端口接收到了携带的发送序号不小于通过副端口发送的序号递增了的hello报文携带的发送序号的hello报文，且通过副端口仍未接收到hello报文时，确定该主端口到副端口的环链路故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定该副端口到主端口的环链路故障时，所述方法进一步包括：生成故障告警信息；

所述确定该主端口到副端口的环链路故障时，所述方法进一步包括：生成故障告警信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当该设备作为主节点或传输节点时，所述方法进一步包括：

该设备接收到hello报文时，在接收该hello报文的端口上将该hello报文携带的发送序号记录更新为该端口的接收序号，并通过该端口的配对端口发送携带在该端口的配对端口上记录的接收序号的接收序号确认报文，且在该接收序号确认报文中携带测试序号；在第一预设时间到时，再次通过该端口的配对端口发送携带测试序号相同的接收序号确认报文，且在该接收序号确认报文中携带在该端口的配对端口上当前记录的接收序号；其中，第一预设时间大于主节点发送hello报文的周期；设备在环上的两个端口互为配对端口；

该设备接收到邻居设备发送的接收序号确认报文时，记录接收该接收序号确认报文的端口的配对端口上记录的接收序号，与该接收序号确认报文中携带的接收序号的差值，以及该接收序号确认报文携带的测试序号；当该设备再次接收到与记录的测试序号相同的接收序号确认报文时，同样计算接收序号的差值，若当前计算的差值大于本地记录的该测试序号对应的差值，确定本设备到该邻居设备的发送方向链路出现了故障，并生成故障告警信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述该设备再次通过该端口发送携带测试序号相同的接收序号确认报文，之后，再次通过该端口接收到hello报文时，所述方法进一步包括：

该设备更新在接收该hello报文的端口上记录的接收序号，并通过该端口的配对端口发送测试序号递增的接收序号确认报文，开始新的一次单通故障探测。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该设备接收到hello报文时，在接收该hello报文的端口上将该hello报文携带的发送序号记录更新为该端口的接收序号，之后，所述通过该端口的配对端口发送携带在该端口的配对端口上记录的接收序号的接收序号确认报文，之前，所述方法进一步包括：

若接收到主节点发送的进行单通探测的hello报文时，执行所述通过该端口的配对端口发送携带在该端口的配对端口上记录的接收序号的接收序号确认报文，及后续步骤；否则，结束本流程；其中，当确定两个方向相反的环链路中存在单通故障，且在主节点的主端口或副端口上未定时接收到hello报文时，通过主端口或副端口发送进行单通探测的hello报文；该设备发送的接收序号确认报文在邻居设备上终结；该设备接收到的接收序号确认报文在本设备上终结。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该设备作为主节点或传输节点时，所述方法进一步包括：

该设备接收到邻居设备发送的hello报文时，向该邻居设备回应用于确认收到hello报文的hello-ACK报文，在第二预设时间内，接收到该邻居设备发送的用于确认收到hello-ACK报文的ACK-ACK报文时，确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通，并在本设备上终结该ACK-ACK报文；否则，确定本设备到该邻居设备的发方向链路出现了故障；

该设备接收到邻居设备回应的用于确认收到hello报文的hello-ACK报文时，将该hello-ACK报文在本设备上终结，并向该邻居设备发送用于确认收到的hello-ACK报文的ACK-ACK报文。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述在第二预设时间内，接收到邻居设备发送的用于确认收到hello-ACK报文的ACK-ACK报文时，确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通；否则，确定本设备到该邻居设备的发方向链路出现了故障，包括：

在第二预设时间内，该设备接收到邻居设备发送的用于确认收到hello-ACK报文的ACK-ACK报文，且该ACK-ACK报文携带的发送序号不小于所述邻居设备发送的hello报文携带的发送序号时，确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通；否则，确定本设备到该邻居设备的发方向链路出现了故障；

其中，所述hello-ACK报文携带触发该hello-ACK报文发送的hello报文所携带的发送序号；所述ACK-ACK报文携带触发该ACK-ACK报文发送的hello-ACK报文所携带的发送序号。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述该设备接收到邻居设备发送的hello报文时，向该邻居设备回应hello-ACK报文之前，该方法进一步包括：

若接收到主节点发送的进行单通探测的hello报文时，执行所述向该邻居设备回应hello-ACK报文，及后续步骤；否则，不向邻居设备回应hello-ACK报文，结束本流程；其中，当确定两个方向相反的环链路中存在单通故障，且在主节点的主端口或副端口上未定时接收到hello报文时，通过主端口或副端口发送进行单通探测的hello报文。

9.根据权利要求3-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

该设备作为传输节点，当确定单通故障时，阻塞本设备上在该单通故障发生的链路上的端口，并通过该端口的配对端口发送链路故障通知报文给主节点；

该设备作为主节点，当接收到传输节点发送的链路故障通知报文时，放开阻塞的副端口；当在本设备的主端口确定单通故障时，阻塞该端口，并放开阻塞的副端口。

10.根据权利要求3-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

该设备作为传输节点，当确定单通故障时，关闭本设备上在该单通故障发生的链路上的端口，并触发该端口的配对端口发送链路故障通知报文给主节点；

该设备作为主节点，当接收到传输节点发送的链路故障通知报文时，放开阻塞的副端口；当在本设备的主端口确定单通故障时，关闭该端口，并放开阻塞的副端口。

11.一种环网故障检测保护设备，可应用于包括两个方向相反的环链路的环网中的节点，其特征在于，该设备包括：收发单元、确定单元和处理单元；

所述收发单元，用于本设备作为主节点，在环上的主、副端口都up时，分别通过主、副端口进行两个方向相反的hello报文定时收发检测；

所述确定单元，用于通过所述收发单元的收发检测确定两条环链路是否故障；

所述处理单元，用于当所述确定单元确定所述两条环链路中单通故障，或两条环链路均连通时，保持副端口的阻塞状态；否则，触发切换保护放开阻塞的副端口；

其中，

所述确定单元，用于通过所述收发单元的收发检测确定两条环链路是否故障时，具体为：当所述收发单元通过主端口接收hello报文超时时，通过主端口发送序号递增了的hello报文，如果通过副端接收到了携带的发送序号不小于通过主端口发送的序号递增了的hello报文携带的发送序号的hello报文，且通过主端口仍未接收到hello报文时，确定该副端口到主端口的环链路故障；当所述收发单元通过副端口接收hello报文超时时，通过副端口发送序号递增了的hello报文，如果通过主端口接收到了携带的发送序号不小于通过副端口发送的序号递增了的hello报文携带的发送序号的hello报文，且通过副端口仍未接收到hello报文时，确定该主端口到副端口的环链路故障。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，

所述确定单元，进一步用于确定该副端口到主端口的环链路故障时，生成故障告警信息，确定该主端口到副端口的环链路故障时，生成故障告警信息。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，该设备作为主节点或传输节点时，进一步包括：记录单元；

所述记录单元，用于在所述收发单元接收到邻居设备发送的hello报文时，在接收该hello报文的端口上将该hello报文携带的发送序号记录更新为该端口的接收序号；当所述收发单元接收到接收序号确认报文时，记录接收该接收序号确认报文的端口的配对端口上记录的接收序号，与该接收序号确认报文中携带的接收序号的差值，以及该接收序号确认报文携带的测试序号；当所述收发单元再次接收到与记录的测试序号相同的接收序号确认报文时，同样计算接收序号的差值，若当前计算的差值大于本地记录的该测试序号对应的差值，确定本设备到该邻居设备的发送方向链路出现了故障，并生成故障告警信息；其中，设备在环上的两个端口互为配对端口；

所述收发单元，当接收到hello报文时，并通过接收该hello报文的端口的配对端口发送携带在该端口的配对端口上记录的接收序号的接收序号确认报文，且在该接收序号确认报文中携带测试序号；在第一预设时间到时，再次通过该端口的配对端口发送携带测试序号相同的接收序号确认报文，且在该接收序号确认报文中携带在该端口的配对端口上当前记录的接收序号；其中，第一预设时间大于主节点发送hello报文的周期。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，

所述收发单元，进一步用于再次通过该端口发送携带测试序号相同的接收序号确认报文，之后，若通过该端口接收到hello报文时，通过该端口的配对端口发送测试序号递增的接收序号确认报文，开始新的一次单通故障探测。

15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，

所述收发单元，在接收到hello报文时，所述记录单元在接收该hello报文的端口上将该hello报文携带的发送序号记录更新为该端口的接收序号，之后，若接收到主节点发送的进行单通探测的hello报文时，执行通过该端口的配对端口发送携带在该端口的配对端口上记录的接收序号的接收序号确认报文，及后续操作；其中，当确定两个方向相反的环链路中存在单通故障，且在主节点的主端口或副端口上未定时接收到hello报文时，通过主端口或副端口发送进行单通探测的hello报文；发送的接收序号确认报文在邻居设备上终结；接收到的接收序号确认报文在本设备上终结。

16.根据权利要求11所述的设备，该设备作为主节点或传输节点，其特征在于，

所述收发单元，用于接收到邻居设备发送的hello报文时，向该邻居设备回应用于确认收到hello报文的hello-ACK报文，在第二预设时间内，接收到该邻居设备发送的用于确认收到hello-ACK报文的ACK-ACK报文时，确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通，并在本设备上终结该ACK-ACK报文；否则，确定本设备到该邻居设备的发方向链路出现了故障；接收到邻居设备回应的用于确认收到hello报文的hello-ACK报文时，将该hello-ACK报文在本设备上终结，并向该邻居设备发送用于确认收到的hello-ACK报文的ACK-ACK报文。

17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，

所述收发单元，进一步用于在第二预设时间内，该设备接收到邻居设备发送的ACK-ACK报文，且该ACK-ACK报文携带的发送序号不小于所述邻居设备发送的hello报文携带的发送序号时，确定两个设备之间的直连链路在收、发方向均连通；否则，确定本设备到邻居设备的发方向链路出现了故障；其中，所述hello-ACK报文携带触发该hello-ACK报文发送的hello报文所携带的发送序号；所述ACK-ACK报文携带触发该ACK-ACK报文发送的hello-ACK报文所携带的发送序号。

18.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，

所述收发单元，进一步用于当接收到邻居设备发送的hello报文时，若接收到主节点发送的进行单通探测的hello报文时，执行向该邻居设备回应hello-ACK报文的操作；否则，不向邻居设备回应hello-ACK报文；其中，当确定两个方向相反的环链路中单通故障，且在主节点的主端口或副端口上未定时接收到hello报文时，通过主端口或副端口发送进行单通探测的hello报文。

19.根据权利要求13-18任意一项所述的设备，其特征在于，

所述处理单元，进一步用于当本设备作为传输节点，当确定单通故障时，阻塞本设备上在该单通故障发生的链路上的端口，并通过该端口的配对端口发送链路故障通知报文给主节点；当本设备作为主节点，当接收到传输节点发送的链路故障通知报文时，放开阻塞的副端口；当在本设备的主端口确定单通故障时，阻塞该端口，并放开阻塞的副端口。

20.根据权利要求13-18任意一项所述的设备，其特征在于，

所述处理单元，进一步用于当本设备作为传输节点，当确定单通故障时，关闭本设备上在该单通故障发生的链路上的端口，并触发该端口的配对端口发送链路故障通知报文给主节点；当本设备作为主节点，当所述收发单元接收到传输节点发送的链路故障通知报文时，放开阻塞的副端口；当在本设备的主端口确定单通故障时，关闭该端口，并放开阻塞的副端口。