CN103580932A - 基于以太网线性保护倒换的状态切换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种基于以太网线性保护倒换的状态切换方法及系统，包括：记录本地端的本端当前状态和最后收到远端的APS协议时远端的远端当前状态；本地端接收请求，并将请求与本端当前状态进行优先级比较以确定本地端的临时状态；将临时状态与远端当前状态进行优先级比较以确定本地端的新的本端当前状态；将本地端的状态改变为新的本端当前状态。本发明解决了保护群组中本地端与远端选择不同的链路转发时数据流会导致1-5s的断流的情况，更大程度的满足电信级别50ms的切换需求。

Description

基于以太网线性保护倒换的状态切换方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通讯技术领域，尤其是一种基于以太网线性保护倒换的状态切换方法及系统。

背景技术

ITU-T G.8031/Y.1342(Ethemet linear protection switching，以太网线性保护倒换)是ITU-T对基于VLAN(Virtual LAN，虚拟局域网)的以太网技术定义的线性保护倒换标准。保护倒换是完全分配的生存机制，其对工作资源都分配相应的保护资源，例如路径和带宽等资源。相对于IEEE定义的生成树保护技术(STP)，ITU-T G.8031/Y.1342定义的保护技术简单快速，以一种可预测的方式实现网络资源倒换，更易于运营商有效地规划网络及明了网络的活动状态，实现电信级的运营。

ITU-T G.8031/Y.1342定义了线性1+1保护倒换结构和线性1：1保护倒换结构，其中线性1+1保护倒换结构可以进行单向或双向倒换，线性1：1保护倒换结构进行双向倒换。

在线性1+1保护倒换结构中，每个工作传输实体都有一个专用的保护传输实体。通过保护域源端的一个永久桥，把正常的流量复制并且发送到工作及保护传输实体上。工作及保护传输实体上的流量同时发送到被保护域的接收端，根据一些预先设置的原则，例如服务器缺陷指示来决定选用工作还是保护传输实体上的流量版本。在线性1+1保护倒换结构中，虽然只在被保护域的接收端进行选择，但是在双向线性1+1保护倒换结构情况中，为了使两个方向上的选择器选择同一实体，需要APS(AutomaticProtection Switch，自动保护倒换)协调协议。如图1和图2所示，被保护的ETH#A流量在传输的双方向上被灌入工作传输实体和保护传输实体，流量仅仅在接收端由ETH_FF(ETH Flow Forwarding function)从工作传输实体接收；当工作传输实体上由WEST到EAST方向出现连接故障从而导致保护倒换发生时，需要注意，即使是在一个方向上发生了连接故障，两个方向的传输都被倒换到了保护传输实体上，为了同步倒换信息，APS协调协议需要被引入。

在线性1：1保护倒换结构中，工作传输实体有专用的传输保护实体。但是，正常的流量要么在工作传输实体上传输，要么在保护传输实体上传输，这需要被保护域源端的一个选择桥来进行选择。被保护域宿端的选择器选择携带正常流量的实体，因为源端和宿端需要协调来保证源端的选择器以及宿端的选择器选择的是同一实体，因此APS协调协议是必须的。如图3和图4所示，被保护的业务流量ETH#A通过工作传输实体传送，此时工作传输实体和保护传输实体都能为其他以太网业务所利用，而保护倒换仅仅是为ETH#A流量建立的；当工作传输实体出现连接故障而导致保护倒换发生时，ETH#A流量在源端被灌入保护传输实体，在接收端被提取；由于保护倒换是基于VLAN的，不同的VID必须在保护传输实体上配置，从而将ETH#A从不被保护的其他业务流中区分出来。

ITU-T G.8031/Y.1342还定义两种模式：回切(Revertive)模式和非回切(Non-Revertive)模式。在回切(Revertive)模式下，在一个倒换理由已经清除的情况下，流量会恢复到工作传输实体上，一旦清除了一个命令(例如强制倒换)，恢复工作会立即发生，在清除一个故障的情况下，这个恢复工作通常发生在等待WTR(Waiting to Restore，等待回切时间)后；而在非回切(Non-Revertive)模式下，即使在倒换理由已经清除的情况下，也允许正常流量仍然停留在保护传输实体上，这可以通过用DNR(Do Not Revert，不要恢复)的请求来替换之前的倒换请求来完成，DNR(Do Not Revert，不要恢复)的请求具有较低的优先级。

在上述ITU-T G.8031/Y.1342定义的几种保护模式下，其保护技术在正常情况下可以满足电信级50ms的切换需求。但是由于当前G.8031定义的在本地端的状态切换的时候，并没有考虑已存在的远端APS的状态，那么就有可能导致本地端和远端存在1-5s的时间内两端流量无法正常通信的情况。例如在涉及到远端的请求/状态(Request/State)比本地端的优先级高时，会出现上述的1-5s时间内两端无法正常通信的情况。

表1：G.8031中指定的请求/状态的部分以及它们之间的优先级

在表1中列出了G.8031中指定的请求/状态的部分以及它们之间的优先级，在这里首先就以保护关闭(Lockout of Protection，LO)和手动倒换(ManualSwitch，MS)举例。

其中，LO的优先级最高，用于防止从保护传输实体中选择工作信号，能够有效地禁用保护群组；MS的优先级要低于LO的优先级，用于在工作或保护传输实体无故障时，强制从保护传输实体选择正常业务信号。

如图5所示，正常情况下，线性1：1保护倒换结构中两台设备互发NR(No Request)并分别记录本地端的状态和远端的状态都为NR。若此时在第二装置(Device2)上做LO操作，由于LO的优先级高于NR，第二装置上将本地状态记录为LO，且选择工作链路转发数据流；第一装置(Devicel)在收到远端发送的LO后，保持记录本地端状态为NR，并记录远端状态为LO，继续选择工作链路转发数据流。

若此时在第一装置上做MS操作，由于本地端MS的优先级高于NR，则第一装置上本地端的状态记录为MS，远端状态还为LO，同时受本地端MS影响，选择保护链路转发数据流。然后，第二装置收到第一装置发送的APS协议，由于LO的优先级最高，仍然选择在工作链路转发数据流。这样就会出现两端设备选择不同的链路转发数据流，造成互通断流的情况，如图6所示的那样，其中非选中接口表示不从该接口发送接收数据流。

直到第一装置收到第二装置下一个发送的APS消息，但在正常情况下APS消息的发送周期为5s，所以在两端选择工作链路不一致的情况下，最差会有5s的断流，才会比较本地端的状态和远端状态。由于远端LO的优先级高于本地端MS的优先级，第一装置将本地端的状态记录为NR，本地端切换回工作链路。

上述导致本地端和远端存在1-5s的时间内两端流量无法正常通信的情况可以认为是管理员的操作不当。但在很多其它情况下也会出现，例如当链路故障双向恢复时间不一致时，也会出现双向断流的情况。

如图7所示，此时两台设备记录G.8031状态都为：本地端的状态为SF-W(表示检测到工作链路故障)，且选择保护链路转发数据流。若第一装置向第二装置方向链路故障先恢复，则第二装置检测到链路故障恢复，就会将本地端的状态记录为WTR，并启动WTR计时器(一般设置为5分钟)，且快速的发送3个WTR的APS协议，此时选择保护链路转发数据流。同时，第一装置收到远端发送的APS协议后，由于本地端的SF-W的优先级高于远端的WTR，于是仍然记录本地端的状态为SF-W，就会选择保护链路转发数据流。

由于APS协议的发生周期是5s，若在第一装置收到第二装置发送WTR的消息后，本地端还没有到发送下一个APS协议的时间时，就检测到第二装置向第一装置方向链路故障恢复，于是会开启本地端的WTR计时器，记录本地端的状态为WTR，快速地发送3个WTR的APS协议。

由于WTR计时器开启时间不同，结束时间也会不同。第二装置在WTR倒计时结束后，就切回到NR-W的状态，快速发送3个NR-W的APS协议，并记录本地状态为NR-W，选择工作链路转发数据流。第一装置收到第二装置发送的NR-W消息后，对比本地端的WTR的状态，WTR的优先级高于NR-W，于是第二装置的本地端的状态仍然为WTR，远端的状态为NR-W，选择保护链路转发数据流。这里就再次出现了两端设备选择不同的链路转发数据流，导致大约5s以内的断流情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有的以太网线性保护倒换的保护群组中本地端与远端选择不同的链路转发数据流会导致1-5s的断流情况的缺陷，提供一种基于以太网线性保护倒换的状态切换方法及系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：提供一种基于以太网线性保护倒换的状态切换方法，保护群组中存在本地端和远端，包括：

记录本地端的本端当前状态和最后收到远端的APS协议时远端的远端当前状态；

本地端接收请求，并将请求与本端当前状态进行优先级比较以确定本地端的临时状态，所述请求为本地请求或远端请求；

将临时状态与远端当前状态进行优先级比较以确定本地端的新的本端当前状态；

将本地端的状态改变为新的本端当前状态。

进一步地，将请求与本端当前状态进行优先级比较时，若请求的优先级高于本端当前状态，则临时状态改变为远端请求的状态；若请求的优先级低于本端当前状态，则临时状态仍为本端当前状态。

进一步地，所述保护群组处于线性1+1双向回切模式、线性1+1双向非回切模式、线性1：1双向回切模式或线性1：1双向非回切模式。

同时，本发明还提供一种基于以太网线性保护倒换的状态切换系统，保护群组中存在本地端和远端，包括第一装置、第二装置、比较装置和改变装置，其中第一装置用于记录本地端的本端当前状态、接收到的请求、临时状态和新的本端当前状态，第二装置用于记录最后收到远端的APS协议时远端的远端当前状态，比较装置用于将远端请求与本端当前状态进行优先级比较以及将临时状态与远端当前状态进行优先级比较，改变装置用于将本地端的状态改变为新的本端当前状态。

本发明的有益效果是：本发明采用的基于以太网线性保护倒换的状态切换方法及系统，通过在本地端的状态改变的时候一起考虑远端已经存在的APS协议，从而解决了保护群组中本地端与远端选择不同的链路转发数据流会导致1-5s的断流的情况，更大程度的满足电信级别50ms的切换需求。

附图说明

图1为双向线性1+1保护倒换结构的示意图；

图2为图1中工作传输实体出现连接故障时的示意图；

图3为线性1：1保护倒换结构的示意图；

图4为图3中工作传输实体出现连接故障时的示意图；

图5为线性1：1保护倒换结构中链路正常的示意图；

图6为线性1：1保护倒换结构中链路断流的示意图；

图7为线性1：1保护倒换结构中工作链路故障的示意图；

图8为本发明所述的基于以太网线性保护倒换的状态切换方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的一种基于以太网线性保护倒换的状态切换方法，首先保护群组中存在本地端和远端，如表1中列出的G8031中指定的请求/状态的部分以及它们之间的优先级，其中本地端和远端的状态可以相同或也可以不同，具有相对较高的优先级的请求/状态可以改变相对较低的优先级的请求/状态。

如图8所示，所述基于以太网线性保护倒换的状态切换方法包括以下步骤：

首先，记录本地端的本端当前状态和最后收到远端的APS协议时远端的远端当前状态；

其次，本地端接收请求，并将请求与本端当前状态进行优先级比较以确定本地端的临时状态，所述请求为本地请求或远端请求；

然后，将临时状态与远端当前状态进行优先级比较以确定本地端的新的本端当前状态；

最后，将本地端的状态改变为新的本端当前状态。

进一步地，将请求与本端当前状态进行优先级比较时，若请求的优先级高于本端当前状态，则临时状态改变为远端请求的状态；若请求的优先级低于本端当前状态，则临时状态仍为本端当前状态。

进一步地，所述保护群组处于线性1+1双向回切模式、线性1+1双向非回切模式、线性1：1双向回切模式或线性1：1双向非回切模式。

同时，本发明还提供一种基于以太网线性保护倒换的状态切换系统，包括第一装置、第二装置、比较装置和改变装置，其中第一装置用于记录本地端的本端当前状态、接收到的请求、临时状态和新的本端当前状态，第二装置用于记录最后收到远端的APS协议时远端的远端当前状态，比较装置用于将远端请求与本端当前状态进行优先级比较以及将临时状态与远端当前状态进行优先级比较，改变装置用于将本地端的状态改变为新的本端当前状态。

以下结合具体实施例进一步地对本发明所述的基于以太网线性保护倒换的状态切换方法及系统作详细介绍。

实施例1

正常情况下，两台设备互发NR(No Request)并分别记录本地端状态和远端状态都为NR。

若此时在第二装置上做LO操作，首先，记录本地端的本端当前状态为NR和最后收到远端的APS协议时远端的远端当前状态为NR；其次，本地端接收本地请求LO，并将本地请求LO与本端当前状态NR进行优先级比较，由于LO的优先级高于NR的优先级，此时确定本地端的临时状态为LO；然后，将临时状态LO与远端当前状态NR进行优先级比较，由于LO的优先级高于NR的优先级，因此确定本地端的新的本端当前状态还是LO；至此，将本地端的状态改变为新的本端当前状态LO，选择工作链路转发数据流；第一装置在收到远端发送的LO请求后，查看ITU-T G.8031中远端状态变化表可知，本地端的状态仍然为NR，远端的状态为LO，也选择工作链路转发数据流。

若此时在第一装置上做MS操作，首先，记录本地端的本端当前状态为NR和最后收到远端的APS协议时远端的远端当前状态为LO；其次，本地端接收本地请求MS，并将本地请求MS与本端当前状态NR进行优先级比较，由于MS的优先级高于NR的优先级，此时确定本地端的临时状态为MS；然后，将临时状态MS与远端当前状态LO进行优先级比较，由于查看ITU-T G.8031中远端状态变化表可知，在本地端的临时状态为MS时收到远端当前状态LO的请求后，本地端的新的本端当前状态改变为NR-W(r/b＝null)；至此，选择工作链路转发数据流。

至此，两台设备所选择的工作链路一致，就不会出现保护群组中本地端与远端选择不同的链路转发数据流会导致1-5s的断流的情况。

实施例2

当出现图6所示的故障时，两台设备记录G.8031状态都为：本地端的状态为SF-W(表示检测到工作链路故障)，远端状态也是SF-W，且选择保护链路转发数据流。

若第一装置向第二装置方向链路故障先恢复，第二装置检测到链路故障恢复，也就是第二装置收到本地端的SF-W恢复请求(working recoverfrom SF)，查看ITU-T G.8031中本地端的状态变化表，会将本地端的临时状态记录为WTR，此时还需再查看ITU-T G.8031中远端状态变化表，得到当本地端的临时状态WTR时，查看此时远端状态为SF-W，故查表知本地端的新状态变为NR(r/b＝normal)，选择保护链路转发数据流。在第一装置收到远端发送的APS协议后，由于本地端的SF-W的优先级高于远端的NR(r/b＝normal)，于是仍然记录本地端的状态为SF-W，远端的状态为NR(r/b＝normal)，选择保护链路转发数据流。

同样若在第一装置收到第二装置发送的NR(r/b＝normal)消息后，还没有到下一个发送APS协议的时间，就检测到第二装置向第一装置方向链路故障恢复，同样查看ITU-T G.8031中本端状态变化表，会将本地临时状态记录为WTR，此时还需再查看ITU-T G8031中远端状态变化表，得到当本地端WTR时，收到远端的NR(r/b＝normal)请求时，会进入WTR状态，开启WTR计时器，并快速的发送3个WTR消息，选择保护链路转发数据流。

至此，只有第一装置开启了WTR计时器，两端设备选择的工作链路一致，亦不会出现两端断流的情况。且由于本发明提出的方法和系统没有改变本地端和远端状态的转换逻辑，在ITU-T G.8031的基础上易于实现。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种基于以太网线性保护倒换的状态切换方法，保护群组中存在本地端和远端，其特征在于，包括：

记录本地端的本端当前状态和最后收到远端的APS协议时远端的远端当前状态；

本地端接收请求，并将请求与本端当前状态进行优先级比较以确定本地端的临时状态，所述请求为本地请求或远端请求；

将临时状态与远端当前状态进行优先级比较以确定本地端的新的本端当前状态；

将本地端的状态改变为新的本端当前状态。

2.根据权利要求1所述的基于以太网线性保护倒换的状态切换方法，其特征在于：将请求与本端当前状态进行优先级比较时，若请求的优先级高于本端当前状态，则临时状态改变为请求的状态；若远端请求的优先级低于本端当前状态，则临时状态仍为本端当前状态。

3.根据权利要求1所述的基于以太网线性保护倒换的状态切换方法，其特征在于：所述保护群组处于线性1+1双向回切模式、线性1+1双向非回切模式、线性1：1双向回切模式或线性1：1双向非回切模式。

4.根据权利要求1所述的基于以太网线性保护倒换的状态切换方法，其特征在于：当本地端的本端当前状态为NR，远端当前状态为NR时，本地端接收到本地请求为LO后，确定本地端的临时状态为LO，再通过临时状态与远端当前状态确定本地端新的本端当前状态为LO。

5.根据权利要求1所述的基于以太网线性保护倒换的状态切换方法，其特征在于：当本地端的本端当前状态为NR，远端当前状态为LO时，本地端接收到远端请求为MS后，确定本地端的临时状态为MS，再通过临时状态与远端当前状态确定本地端新的本端当前状态为NR。

6.根据权利要求1所述的基于以太网线性保护倒换的状态切换方法，其特征在于：当本地端的本端当前状态为SF-W，远端当前状态为SF-W时，本地端接收到本地请求为SF-W恢复请求后，确定本地端的临时状态为WTR，再通过临时状态与远端当前状态确定本地端新的本端当前状态为NR。

7.根据权利要求1所述的基于以太网线性保护倒换的状态切换方法，其特征在于：当本地端的本端当前状态为SF-W，远端当前状态为NR时，本地端接收到本地请求为SF-W恢复请求后，确定本地端的临时状态为WTR，再通过临时状态与远端当前状态确定本地端新的本端当前状态为WTR。

8.一种基于以太网线性保护倒换的状态切换系统，保护群组中存在本地端和远端，其特征在于：包括第一装置、第二装置、比较装置和改变装置，其中第一装置用于记录本地端的本端当前状态、接收到的请求、临时状态和新的本端当前状态，第二装置用于记录最后收到远端的APS协议时远端的远端当前状态，比较装置用于将请求与本端当前状态进行优先级比较以及将临时状态与远端当前状态进行优先级比较，改变装置用于将本地端的状态改变为新的本端当前状态。

9.根据权利要求8所述的基于以太网线性保护倒换的状态切换系统，其特征在于：所述保护群组处于线性1+1双向回切模式、线性1+1双向非回切模式、线性1：1双向回切模式或线性1：1双向非回切模式。

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