CN103843286B - 用于基于交换器连接性触发路由器状态更改的方法和装置 - Google Patents

用于基于交换器连接性触发路由器状态更改的方法和装置 Download PDF

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Abstract

根据示范实施例的系统和方法允许改进的交换器或链路故障处理。冗余路由器主控/备用状态更改可基于交换器连接性来触发。根据一示范实施例，提供了一种方法。方法包括监视网络的连接性，检测故障，并且基于检测到的故障，更改第一路由器和至少第二路由器两者的冗余路由器主控/备用状态。

Description

用于基于交换器连接性触发路由器状态更改的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及连网，并且具体地说，涉及基于交换器连接性触发冗余路由器主控/备用状态更改。
背景技术
在诸如移动传输网络等当前部署的传输网络中，第2层传输交换器可用作聚合来自不同小区站点和固定接入站点的业务的聚合站点。
在分组骨干网络中，可在第2层网络（例如，聚合站点）的边缘采用站点路由器以将第2层交换器业务传送到第3层因特网协议/多协议标签交换(IP/MPLS)骨干网络（第3层网络）。换而言之，站点路由器可充当从第2层到第3层的桥。
例如，如图1所示，多个第2层交换器104-116可构成具有通过双站点路由器120、122闭合的环状拓扑的站点102（第2层网络）。多个路由器120、122可用于向第2层网络102提供静态路由选择冗余以防止单点故障。多个路由器120、122可使用虚拟路由器冗余协议(VRRP)。根据VRRP，多个路由器120、122之一可具有为主控的主控/备用状态，并且剩余路由器可具有为备用的主控/备用状态。在具有为主控的主控/备用状态的路由器发生故障时，冗余路由器主控/备用状态更改可发生，并且备用路由器或备用路由器之一可随后具有为主控的主控/备用状态。
集成路由选择和桥接(IRB)可以在双站点路由器120、122中组合路由器功能性和交换器功能性。第2层传输交换器（客户端节点）之间的以太网接口和路由器之间的以太网接口可配置为第2层接口。IRB提供通过网桥群组虚拟接口(BVI)在桥接的域与路由的域之间路由的能力。BVI可在朝向第2层交换器的路由器120、122上使用。
在包括交换器和路由器的聚合站点中，以太网环保护(ERP)可充当环保护机制以便为环状拓扑中的以太网业务提供小于50ms保护和恢复交换，并且也确保在以太网层不形成环路。环保护链路(RPL)拥有者节点负责在RPL的一端阻塞业务以确保在链路故障期间链路交换的安全或在以太网环内的恢复条件，以便业务可移向第3层网络124。
在诸如图1所示聚合站点102等聚合站点中，ERP一般受交换器104-116支持。为提供整个环内的弹性，如果所有交换器104-116支持ERP特征，则可使用ERP。备选，一些交换器可不支持ERP特征，并且可运行生成树协议(STP)。在此类实例下，具ERP能力的交换器能够将拓扑更改通知网桥协议数据单元(TCN BPDU)发送到非ERP交换器，触发MAC转发数据库(FDB)刷新。
在诸如图1所示聚合站点102等聚合站点中，一旦链路或交换器故障发生，第2层网络环将基于诸如ERP交换等配置的弹性机制进行交换。故障链路或交换器将被阻塞，并且业务将转而通过站点路由器120、122，经过朝向第3层网络124的未阻塞保护链路。例如，如图1所示，无交换器或链路故障发生。第2层网络环使得例如来自交换器106的业务被引导通过交换器108、110、112。图2示出在链路故障后与图1中相同的聚合站点。具体而言，在交换器110与112之间的链路示为有故障。之后，第2层网络环更改，并且来自交换器106的业务被重新引导通过交换器104、116、114。
然而，仍需要相对于交换器或链路故障处理的改进。
缩写词/首字母缩略词
BVI 网桥群组虚拟接口
ERP 以太网链路保护
CCM 连接性检查消息
CFM 连接性故障管理
IP 因特网协议
IRB 集成路由选择和桥接
MEP 维护端点
MPLS 多协议标签交换
RPL 环保护链路
TCN 拓扑更改通知
VRRP 虚拟路由器冗余协议。
发明内容
根据示范实施例的系统和方法允许改进的交换器或链路故障处理。冗余路由器主控/备用状态更改可基于交换器连接性来触发。在其它优点和益处中，本发明的示范实施例可提供用于在冗余路由器之间的路由器间物理链路上降低的带宽消耗。
根据一示范实施例，提供了一种方法。方法包括监视网络的连接性，检测故障，并且基于检测到的故障，更改第一路由器和至少第二路由器两者的冗余路由器主控/备用状态。监视是关于包括多个交换器、多个交换器之间的链路和多个路由器的网络。多个路由器包括冗余路由器，带有包括主控的主控/备用状态的第一路由器和包括备用的主控/备用状态的多个路由器的至少第二路由器。故障的检测是关于多个交换器之一或在多个交换器之间的链路之一。冗余路由器主控/备用状态的更改是关于多个路由器的第一路由器和至少第二路由器两者。
附图说明
附图示出本文中描述的示范实施例的各种方面，其中：
图1是常规网络的图示。
图2是有故障的图1的网络的图示。
图3是网络的图示。
图4-6是根据本发明的一示范实施例的网络的图示。
图7是根据本发明的一示范实施例的方法的图示。
图8是根据本发明的另一示范实施例的网络的图示。
图9是根据本发明的另一示范实施例的网络的图示。
具体实施方式
本发明的示范实施例的以下描述参照附图。不同图形中的相同标号识别相同或类似的元素。以下详细描述不限制本发明。相反，本发明的范围由随附权利要求定义。
说明书通篇对“一个实施例”或“一实施例”的引用指结合一实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在说明书通篇各个位置出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”短语不一定全部指相同实施例。此外，特定的特征、结构或特性可在一个或多个实施例中以任何适合的方式组合。
在诸如图2所示聚合站点102等网络中，一旦第2层网络环已基于配置的弹性机制交换，并且业务已被重新引导，则业务模式可受到不利影响。这可以是由于交换器或链路故障造成的更改的原因。例如，除了来自交换器104、116、114的业务外，来自交换器106的业务也可必须行进通过路由器120到路由器122以到达第3层网络124。这是由于作为备用的路由器120和作为主控的路由器122的主控/备用状态的原因。虽然通过路由器120、122的业务流可能在链路故障前是合乎需要的，通过路由器120、122的业务流受到链路故障的不利影响这是由于缺乏路由器120、122的主控/备用状态更改以响应新业务模式。例如，带宽利用可能效率低。如果具有主控的主控/备用状态的路由器附近发生交换器或链路故障，则情况尤其是如此。图3示出用于图2所示故障情形的合乎需要的业务模式。如图3所示，来自交换器206、204、216、214的业务行进通过路由器220以到达第3层网络224。由于作为主控的路由器220和作为备用的路由器222的经修改的主控/备用状态的原因，这是可能的。相对于图2所示情形，这可产生例如50%的带宽节省。相应地，本文中所述示范实施例除其它之外，提供用于基于交换器连接性，触发冗余路由器主控/备用状态更改。
图4是根据本发明的一示范实施例的网络400的图示。网络400可以是移动传输网络。网络400可包括第2层网络402和第3层网络404。第2层网络402可以是聚合来自不同小区站点和固定接入站点的业务的聚合站点。第3层网络404可以是分组骨干网络，例如IP/MPLS网络。
第2层网络402可包括多个第2层交换器405-416。交换器405-416可布置在通过多个路由器420、422闭合的环状拓扑中。多个路由器420、422可用于向第2层网络402提供静态路由选择冗余以防止单点故障。多个路由器420、422可使用VRRP。在第一时间点，路由器422的主控/备用状态可以是主控，并且路由器420的主控/备用状态可以是备用。
交换器405-416可支持ERP。备选，一些交换器可不支持ERP特征，并且可运行生成树协议(STP)。在此类实例下，具ERP能力的交换器能够将拓扑更改通知网桥协议数据单元(TCN BPDU)发送到非ERP交换器，触发MAC转发数据库(FDB)刷新。现在集中于支持ERP的实施例，交换器406可以是RPL拥有者节点。交换器405与交换器406之间的链路可以是RPL链路430。在未检测到交换器或链路故障时，RPL链路430可具有被阻塞的正常状态。
每个交换器405-416和多个路由器420、422的每个路由器可支持连接性故障管理(CFM)。CFM是端对端每服务实例以太网层操作、行政和管理(OAM)协议。CFM可包括用于大以太网城域网(MAN)和广域网(WAN)的主动连接性监视、故障验证和故障隔离。以太网服务OAM可通过连续性检查消息(CCM)支持故障检测。CCM可支持3.3ms的最小间隔。
可在网络400上配置IEEE 802.1ag维护关联(MA)。也就是说，可在第2层网络402上配置一对维护端点(MEP)。第一MEP 432可以在路由器422与交换器412之间的链路上，并且第二MEP 434可以在交换器406与408之间的链路上。
每个MEP 432、434可定期发送“心跳”样式CCM。因此，通过配置预期现有MEP列表，第一MEP 432能够检测其到第二MEP 434的连接的健康状态，并且第二MEP 434能够检测其到第一MEP 432的连接的健康状态。CCM可经过在可以是RPL拥有者节点的交换器406与具有主控的主控/备用状态的路由器422之间的整个链路。一旦链路或交换器故障发生，此类故障可造成路由器422的第一MEP 432不再继续接收来自交换器406的第二MEP 434的CCM。缺乏此继续接收CCM可指示在MEP 432与MEP 434之间路径的某一部分的故障状态。可设想的是，本发明的实施例可涉及备选故障检测机制。例如，如果交换器能够支持双向转发检测(BFD)，则可使用BFD。
现在参照图4-6和图7描述网络400的示范操作，图4-6是图4的网络400的图示，并且图7是根据本发明的一示范实施例的方法700的图示。
在操作704中，可监视网络的连接性。在操作706中，可确定交换器405-416之一或在交换器之间的链路之一的故障是否已发生，例如，根据MEP未能接收CCM。
在图4中，示出无交换器或链路故障的网络400。在交换器或交换器405-416之间的链路无故障的情况下，ERP可不阻塞任何链路，并且RPL链路430可保持被阻塞的其默认状态。相应地，第一业务流440从交换器405行进通过交换器416和411及通过路由器420到路由器422，以到达第3层网络404。第二业务流442从交换器406行进通过交换器408-412到路由器422，以到达第3层网络404。
集中于路由器，路由器422（第一MEP 432）可将CCM发出到交换器406（第二MEP434），并且交换器406可将CCM发出到路由器422。由于交换器或链路故障尚未发生，因此，CCM可由路由器422从交换器406接收和由交换器406从路由器422接收。相应地，可未检测到交换器或链路故障。
如果在操作706中确定交换器405-416之一或在交换器之间链路之一的故障尚未发生，则方法可继续到操作708。在操作708中，路由器420、422的冗余路由器主控/备用状态可保持在默认状态。具体而言，路由器420、422的冗余路由器主控/备用状态可保持，使得路由器420具有备用的冗余路由器主控/备用状态，并且路由器422具有主控的冗余路由器主控/备用状态。由于路由器420、422的冗余路由器主控/备用状态一直保持在默认状态，因此，业务流相对于路由器420、422保持不变。具体而言，第一业务流440从交换器405行进通过交换器416和414及通过路由器420到路由器422，以到达第3层网络404。第二业务流442从交换器406行进通过交换器408-412到路由器422，以到达第3层网络404。
在图5中，示出在链路故障后的网络400。具体而言，在交换器410与412之间的链路示为有故障。在交换器410与412之间链路发生故障时，在交换器410上的ERP可阻塞有故障的链路，并且RPL链路430可从被阻塞的其默认状态更改为开放。相应地，来自交换器406的第二业务流可不再行进通过交换器408-412到路由器422，以到达第3层网络404，而是转为可行进通过交换器405、416和414，以及通过路由器420到路由器422，以到达第3层网络。
集中于路由器，路由器422（第一MEP 432）可将CCM发出到交换器406（第二MEP），并且交换器406可将CCM发出到路由器422。由于在交换器410与412之间链路故障的原因，来自交换器406的CCM可不由路由器422接收。相应地，路由器422检测到在交换器406与路由器422之间发生的链路故障。
如果在操作706中确定交换器405-416之一或在交换器之间的链路之一的故障已发生，则方法可继续到操作710。在操作710中，如果路由器420、422的主控/备用状态尚未交换，则状态可更改（例如，交换）。具体而言，路由器420、422的冗余路由器主控/备用状态可更改，使得路由器420具有主控的冗余路由器主控/备用状态，并且路由器422具有备用的冗余路由器主控/备用状态。由于路由器420、422的冗余路由器主控/备用状态相对于默认状态已更改，因此，业务流相对于路由器420、422可更改。具体而言，第一业务流440从交换器405行进通过交换器416和414到路由器420，以到达第3层网络404。第二业务流442从交换器406行进通过交换器405、416和414到路由器420，以到达第3层网络404。由于已更改的路由器的主控/备用状态的原因，第一业务流440和第二业务流442均可无需行进通过路由器420到路由器422。应注意的是，即使路由器420、422的主控/备用状态可更改，路由器422也可继续是第一MEP。
在操作708或710后，方法700可回到操作704。如上所述，在操作704中可监视网络的连接性。在操作706中，可确定交换器405-416之一或在交换器之间的链路之一的故障是否已发生。
在图6中，示出在链路故障恢复后的网络400。具体而言，在交换器410与412（图5中示出）之间的链路已恢复。在交换器410与412之间故障链路恢复时，交换器410上的ERP可不再阻塞恢复的链路，并且RPL链路430可返回被阻塞的其正常状态。相应地，来自交换器406的第二业务流442可再次从交换器406行进通过交换器408-412和路由器422到路由器420（图6中未示出），以到达第3层网络404。
集中于路由器，尽管路由器422的主控/备用状态已交换到备用，路由器422可继续为第一MEP。路由器422可将CCM发出到交换器406（第二MEP），并且交换器406可将CCM发出到路由器422。由于交换器410与412之间的链路已恢复，CCM可由路由器422从交换器接收。相应地，路由器422检测到链路的恢复（即，可未检测到交换器或链路故障）。
如上所述，如果确定在交换器405-416之一或在交换器之间的链路之一无故障发生，则方法可继续到操作708。在操作708中，路由器420、422的冗余路由器主控/备用状态可还原到默认状态。具体而言，路由器420、422的冗余路由器主控/备用状态可还原，使得路由器420具有备用的冗余路由器主控/备用状态，并且路由器422具有主控的冗余路由器主控/备用状态。由于路由器420、422的冗余路由器主控/备用状态还原到默认状态，因此，业务流相对于路由器420、422也还原。具体而言，第一业务流440从交换器405行进通过交换器416和411及通过路由器420到路由器422，以到达第3层网络404。第二业务流442从交换器406行进通过交换器408-412到路由器422，以到达第3层网络404。
应注意的是，一对MEP可以不同。应谨慎执行在ERP交换器与VRRP主控之间MA的选择以有利于所需业务分布。MA不应跨RPL链路，而是可如图8所示，分别靠近RPL拥有者或RPL节点放置。另外，CFM消息可在相同虚拟局域网中配置，该虚拟局域网可用于ERP的环自动保护交换(R-APS)消息而无需如图9所示更改MA。
前面的内容描述了用于基于交换器连接性触发冗余路由器主控/备用状态更改的方案。然而，本领域技术人员将领会的是，前面的内容无意于穷尽。例如，用于基于交换器连接性触发冗余路由器主控/备用状态更改的方案可在包括多个ERP环的一实施例中适用，这些ERP环可通过共用双站点路由器连接。在此类实施例中，每个ERP环可在双站点路由器上具有其自己的VRRP实例。在另一示例中，可降低用于ERP和VRRP交换的业务中断时间。由于ERP交换器可独立于VRRP交换器，因此，降低总业务中断时间的一种方法可以是促使这两个更改（ERP交换器和VRRP交换器）并行开始。相应地，这两个更改造成的总业务中断时间可不超过分别来自ERP交换器和VRRP交换器的故障自愈时间的最大时间。在一示范实施例中，可引入计时器以实现在VRRP路由器上的时间协调。相应地，可通过有关参数调整用于ERP交换器和VRRP交换器的开始时间，如ERP交换器中链路检测的CCM间隔、VRRP交换器中链路检测的CCM间隔、用于在VRRP主控与备用路由器之间VRRP通告的通告间隔及在VRRP路由器上引入的新计时器，这些参数可确保ERP交换器和VRRP交换器尽可能并行运行，这可对整个系统产生更少的干扰。
前面的实施例提供了多个优点和益处。例如，可降低在路由器间物理链路上的带宽消耗，特别是在具有主控的主控/备用状态的冗余路由器附近发生交换器或链路故障的情况下。这可节省路由器的物理带宽资源，特别是在VRRP要求在站点路由器之间冗余链路保护的情况下。另外，由于CFM的利用原因，冗余路由器进行的交换器或链路故障检测可很快。由于可支持CCM到3.3ms，因此，冗余路由器可迅速检测交换器或链路状态更改，并且相应地调整在冗余路由器之间的主控/备用关系。另外，可降低跨路由器间链路的业务等待时间。在冗余路由器主控/备用状态更改后，来自第2层网络的所有业务可无需通过在冗余路由器之间的链路，由此缩短了业务等待时间。
根据本发明的示范实施例的用于处理数据的系统和方法可由执行在存储器装置中包含的指令序列的一个或多个处理器执行。此类指令可从诸如次要数据存储装置等其它计算机可读媒体读入存储器装置中。存储器装置中包含的指令序列的执行可促使处理器例如如上所述操作。在备选实施例中，硬连线电路可代替软件指令或与其组合使用以实现本发明。
上述示范实施例在所有方面是说明而不是限制本发明。因此，本发明能够在详细的实施方面有许多变化，本领域的技术人员从本文中包含的描述能得出这些变化。所有此类变化和修改要视为在如随附权利要求定义的本发明的范围和精神之内。除非有明确描述，否则，本申请的描述中使用的要素、动作或说明不应视为对本发明是关键或必要的。此外，在本文中使用时，数词“一”要包括一个或多个项目。

Claims (20)

1.一种用于通信网络的方法，包括：
监视包括多个交换器、所述多个交换器之间的链路及多个路由器的网络的连接性，所述多个路由器是冗余路由器，其中第一路由器包括主控的主控/备用状态，并且第二路由器包括备用的主控/备用状态；
检测所述多个交换器之一或在所述多个交换器之间的链路之一的故障；以及
基于所述检测到的故障，更改所述第一路由器和所述第二路由器两者的所述冗余路由器主控/备用状态。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
检测所述多个交换器之一或在所述多个交换器之间的链路之一的恢复；以及
基于所述检测到的恢复，还原所述第一路由器和所述第二路由器两者的所述冗余路由器主控/备用状态。
3.如权利要求1所述的方法，其中包括主控的所述冗余路由器主控/备用状态的所述第一路由器由此配置成接受来自所述多个交换器至少之一的至少第一业务流，以及将所述至少第一业务流传送到第3层网络，包括备用的主控/备用状态的所述第二路由器由此配置成接受来自所述多个交换器至少之一的至少第二业务流，以及将所述至少第二业务流传送到所述第一路由器以到所述第3层网络。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述第一路由器和所述第二路由器两者的所述冗余路由器主控/备用状态的所述更改由此更改所述第一路由器，以将所述至少第一业务流传送到所述第二路由器以到所述第3层网络，以及更改所述第二路由器，以将所述至少第二业务流传送到所述第3层网络。
5.如权利要求1所述的方法，其中包括所述多个交换器、所述多个交换器之间的链路及所述多个路由器的所述网络是第2层网络。
6.如权利要求5所述的方法，其中作为冗余路由器的所述多个路由器是虚拟路由器冗余协议VRRP路由器。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述网络的所述连接性的所述监视包括在维护关联端点MEP对之间传送和接收连接性检查消息。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述MEP对包括所述VRRP路由器之一和所述多个交换器之一。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述网络还包括环保护链路RPL。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述MEP对之间所述多个交换器和链路的一个或多个交换器和链路不包括所述RPL。
11.一种网络，包括：
多个交换器；
在所述多个交换器之间的链路；以及
多个冗余路由器，包括含主控的主控/备用状态的第一路由器和含备用的主控/备用状态的第二路由器，
其中所述网络包括配置成执行以下操作的逻辑：
监视所述网络的连接性；
检测所述多个交换器之一或在所述多个交换器之间的链路之一的故障；以及
基于所述检测到的故障，更改所述第一路由器和所述第二路由器两者的冗余路由器主控/备用状态。
12.如权利要求11所述的网络，其中所述网络还包括执行以下操作的逻辑：
检测所述多个交换器之一或在所述多个交换器之间的链路之一的恢复；以及
基于所述检测到的恢复，还原所述第一路由器和所述第二路由器两者的所述冗余路由器主控/备用状态。
13.如权利要求11所述的网络，其中包括主控的所述冗余路由器主控/备用状态的所述第一路由器由此配置成接受来自所述多个交换器至少之一的至少第一业务流，以及将所述至少第一业务流传送到第3层网络，包括备用的主控/备用状态的所述第二路由器由此配置成接受来自所述多个交换器至少之一的至少第二业务流，以及将所述至少第二业务流传送到所述第一路由器以到所述第3层网络。
14.如权利要求13所述的网络，其中所述第一路由器和所述第二路由器两者的所述冗余路由器主控/备用状态的所述更改由此更改所述第一路由器，以将所述至少第一业务流传送到所述第二路由器以到所述第3层网络，以及更改所述第二路由器，以将所述至少第二业务流传送到所述第3层网络。
15.如权利要求11所述的网络，其中所述网络是第2层网络。
16.如权利要求15所述的网络，其中所述多个冗余路由器是虚拟路由器冗余协议VRRP路由器。
17.如权利要求16所述的网络，其中所述网络的所述连接性的所述监视包括在维护关联端点MEP对之间传送和接收连接性检查消息。
18.如权利要求17所述的网络，其中所述MEP对包括所述VRRP路由器之一和所述多个交换器之一。
19.如权利要求18所述的网络，其中所述网络还包括环保护链路RPL。
20.如权利要求19所述的网络，其中所述MEP对之间所述多个交换器和链路的一个或多个交换器和链路不包括所述RPL。
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