CN104040959A - 环保护状态感知的带宽自适应 - Google Patents

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Abstract

为在以太网环路保护系统中执行链路自适应，链路管理控制器(180)确定以太网保护环的环保护状态。此外，链路管理控制器(180)适应以太网保护环的链路(25)的带宽。视适应的带宽和确定的环保护状态而定，链路管理控制器(180)停用以太网保护环的链路。具体而言，如果适应的带宽低于阈值，并且环保护状态指示指示在以太网保护环中无链路故障，则链路管理控制器(180)可停用链路(25)。

Description

环保护状态感知的带宽自适应
技术领域
本发明涉及用于以太网环保护系统中带宽自适应的方法。
背景技术
以太网环保护(ERP)是一种弹性机制，它可用于满足高可用性要求，同时保证以太网网络中的无环路拓扑。在致力于保护交换时间时，ERP例如可在载波级以太网网络中应用，保护交换时间等效于常规时分复用(TDM)网络的保护交换时间，即，在50 ms或更低的范围。ERP协议的示例有ITU-T G.8032、生成树协议(STP)或STP变型，例如快速生成树协议(RSTP)或多生成树协议(MSTP)。
G.8032以太网保护环具有在正常操作时阻塞，由此避免环路的一个环保护链路(RPL)。如果以太网保护环中发生链路或端口故障，则信号故障(SF)消息在以太网保护环多播的环节点之间传送，以将故障条件通知维护RPL的环节点。这些环节点随后可解除RPL阻塞，由此形成新的网络拓扑。G.8032 ERP系统的操作的细节能够在ITU-T G.8032和EEE 802.1D中找到。
以太网网络可基于各种类型的链路类型，例如包括微波链路和其它类型的无线链路。一些此类链路类型可提供带宽自适应的可能性。例如，通过适应链路的调制方案，允许微波节点根据无线电条件选择最高阶调制，可适应微波链路的带宽。在良好的无线电条件，通过高信噪比，可使用更高阶调制以便获得高吞吐量。不是例如由于信道衰落而在更低信噪比的时间期间接受更高误码率，而是可使用更低阶调制，由此以降低链路的传送速率为代价，降低误码率。
通常，在至少部分基于链路提供带宽自适应的可能性的以太网网络中，希望也实现弹性。相应地，需要允许在以太网环保护系统中有效使用带宽自适应的技术。
发明内容
根据本发明的一实施例，提供了一种用于在以太网环保护系统中的链路自适应的方法。根据该方法，链路管理控制器确定以太网保护环的环保护状态。此外，链路管理控制器适应以太网保护环的链路的带宽。视适应的带宽和确定的环保护状态而定，链路管理控制器停用以太网保护环的链路。
根据本发明的又一实施例，提供了一种用于在以太网环保护系统中使用的装置。装置包括用于提供以太网保护环的链路的至少一个端口和配置成适应链路的带宽的链路管理控制器。链路管理控制器还配置成确定以太网保护环的环保护状态并且根据适应的带宽和确定的环保护状态停用链路。
从下面的详细描述和附图中，将明白本发明的上述和其它实施例的特征和优点。
附图说明
图1以示意图方式示出其中可应用根据本发明的一实施例的概念的ERP系统。
图2以示意图方式示出根据本发明的一实施例的环节点(RN)的结构。
图3示出根据本发明的一实施例的ERP系统的第一操作情形。
图4示出根据本发明的一实施例的ERP系统的第二操作情形。
图5示出根据本发明的一实施例的ERP系统的第三操作情形。
图6示出根据本发明的一实施例的ERP系统的第四操作情形。
图7示出根据本发明的一实施例的ERP系统的第五操作情形。
图8示出根据本发明的一实施例的ERP系统的第六操作情形。
图9显示用于以示意图方式示出根据本发明的一实施例的方法的流程图。
具体实施方式
在下述内容中，将参照示范实施例和附图更详细地解释本发明。所示实施例涉及在ERP系统中带宽自适应的概念。在所示示例中，假设以太网环保护系统是基于ITU-T G.8032和本文中定义的ERP协议。然而，要理解的是，如本文中所述的概念也能够应用到其它类型的ERP协议，如STP、MSTP或RSTP。
图1中示出示范ERP系统。在所示示例中，ERP系统包括多个RN 11、12、13、14、15、16，通过在RN 11、12、13、14、15、16之间提供链路21、22、23、24、25、26，形成以太网保护环。为此，每个RN 11、12、13、14、15、16提供有用于连接到其相邻RN的两个环端口。另外，每个RN 11、12、13、14、15、16也可提供有用于支持其它链路31、32、33、34、35、36的另外端口，这些链路能够用于与位于以太网保护环外的其它节点的通信。在所示示例中，以太网保护环中RN的数量为6。然而，也可使用其它数量的RN，例如，2、3、4、5或多于6个RN。RN例如可以是载波级以太网网络的一部分。
在所示示例中，RPL由在RN 11与RN 12之间的链路21形成。在正常操作期间，即，只要在以太网保护环中的链路无故障，链路21形成的RLP便被阻塞或停用，由此避免网络环路的形成。如果链路22、23、24、25、26之一发生链路故障，则链路21形成的RPL能够被解除阻塞或激活，以恢复在所有RN之间的网络连接性，但网络拓扑已更改。RLP的阻塞和解除阻塞由也称为RPL拥有者的从其建立RPL的RN控制。在图1的示例中，RPL拥有者可以是RN 11或RN 12。
根据依照如下述内容中所解释的本发明的一实施例的概念，以太网保护环中链路21、22、23、24、25、26至少之一提供了带宽自适应的可能性，并且此链路被假设成是在RN 15与RN 16之间的链路25。然而，要理解的是，一个或更多个其它链路或甚至所有链路也可提供带宽自适应的可能性，并且如下述内容中解释的带宽自适应的概念也能够应用到此类其它链路。
更具体地说，链路25可以是无线微波链路或其它类型的无线电链路。在此情况下，链路25的带宽自适应可通过用于在链路25上传送无线电信号的调制方案和/或编码方案的自适应来实现。例如，通过选择更高阶调制方案，可增大带宽，并且通过选择更低阶调制方案，可降低带宽。类似地，通过选择带有更低冗余性的编码方案，可增大带宽，并且通过选择带有更高冗余性的编码方案，可降低带宽。因此，要理解的是，降低调制阶或增大编码的冗余性可同时增大信号传送的稳固性。相应地，带宽自适应可用于获得在链路25的稳固性与吞吐量性能之间的折衷。在备选实现中，链路25能够例如，使用数字订户线路(DSL)技术或无源光网络(PON)技术实现为基于线路的链路。在此类情况下，也能够通过控制单物理链路的聚合以形成支持链路25的链路绑定，实现带宽自适应。其它链路21、22、23、24、26可属于相同链路类型，但也可使用与链路25的类型不同的链路类型实现。
可响应链路上的传送条件完成带宽自适应，例如，根据信号强度、噪声和/或干扰电平或传送资源的可用性。
另外，如在所示实施例中应用的链路自适应机制配置成在某些条件下停用链路，例如，如果不能满足最小带宽要求的条件下。此类条件将在下述内容中也称为链路25的“严重退化”。在此连接中，“停用”链路25表示完全停止在链路25上数据业务的传送。然而，在链路25停用的情况下，在与链路25相邻的RN 15、16中的某些操作也可继续，例如传送条件的测量或诸如此类。结合上述ERP功能性，在所示示例链路21中，这使得链路25的故障被检测到以及RPL解除阻塞。这样，网络中的数据业务能够经带有可能更高吞吐量的备选路径重新路由，例如，经包括链路21但不包括链路25的路径。
为响应链路的严重退化而有效利用重新路由数据业务的可能性，停用链路25的判定另外基于以太网保护环的环保护状态，即，基于以太网保护环的其它活动链路22、23、24、26之一是否有故障。环保护状态可由每个RN从在RN 11、12、13、14、15、16之间传送的ERP协议的消息中确定。这样，能够避免在以太网保护环中另一链路有故障时由于停用链路25而使一个或更多个RN与网络隔离的危险。
图2示出用于在RN 100中实现上述功能性的结构。更具体地说，将假设图2的RN 100对应于图1的RN 16。其它RN可具有类似配置。
如图所示，RN 100提供有环保护装置120和链路装置140。环保护装置120配置成基于ERP协议控制ERP功能性，例如，生成和处理ERP协议的消息50。此类功能性也可包括控制RN 100拥有的RPL的阻塞和解除阻塞。ERP功能性例如可由执行适当配置的程序代码的处理器125实现。通过评估ERP协议的消息50，环保护装置120可确定RN 100所处以太网保护环的环保护状态。具体而言，环保护装置120可知道以太网保护环的链路的故障。在如本文中所示的示例中，假设ERP协议的消息50是如ITU-T G.8032中定义的R-APS（环自动保护交换）消息。消息50可例如根据从其传送消息的环端口的MAC（媒体接入控制）地址，包括指示消息的来源的节点标识符。
链路装置140配置成提供RN 100的物理端口150、160以用于建立从RN 100到相邻RN的链路25、26，即，用作RN 100的环端口。此外，链路装置140也可提供诸如物理端口165等另外的物理端口以便建立到以太网保护环外节点的链路。在图2中，ERP协议的消息50示为由环保护装置120接收和发送。然而，要理解的是，这适用于ERP协议的逻辑层，并且在物理上，链路装置140的端口150、160用于发送和接收ERP协议的消息50。
在图2中，端口150、160示为无线电端口，例如，提供微波链路形式的链路25、26。如上所提及的一样，也能够使用其它类型的端口，例如使用DSL或PON技术的基于线路的端口。
如进一步所示，链路装置140提供有链路管理控制器(L-MGMT CTRL) 180。链路管理控制器180配置成执行从RN 100到相邻RN建立的链路25和/或链路26的带宽自适应。此带宽自适应可通过调制方案和/或编码方案的自适应来完成。另外或作为备选，此带宽自适应也可通过控制多个链路的聚合以形成链路捆绑来完成。带宽自适应可基于相应链路上的传送条件，例如，基于信号强度、噪声和/或干扰电平或传送资源的可用性。
如上所提及的一样，链路管理控制器180也可根据适应的带宽判定停用链路25、26之一，例如，如果适应的带宽低于阈值。此判定另外基于以太网保护环的环保护状态。在所示示例中，链路管理控制器180接收来自环保护装置120，涉及环保护状态的信息。为此，环保护装置120提供有向链路装置140的接口130，并且链路装置140提供有向环保护装置120的接口170。此外，链路管理控制器180也可提供有用于存储如环保护装置120确定的环保护状态的环保护状态寄存器(RPSR) 190。通过使用接口130、170，环保护装置120可例如通过将第一消息从环保护装置120发送到链路装置140，将环保护状态通知链路装置140。此外，在链路管理控制器180停用链路25、26之一的情况下，链路管理控制器180可例如通过将第二消息从链路装置140发送到环保护装置120，将停用链路25、26的原因通知环保护装置120。停用的原因例如可在由于带宽不足而造成的停用与由于链路故障而造成的停用之间区分。
视RN 100中环保护装置120和链路装置140的实现而定，在环保护装置120与链路装置140之间接口130、170的实现可有所有不同。在一些实现中，环保护装置120可实现为在物理上与链路装置140物理分隔的装置。这可允许能够灵活适应各种类型的链路或ERP协议的RN 100的模块式实现。在此情况下，接口130、170可对应于适合的物理接口。在其它实现中，例如通过将环保护装置120提供为RN 100的功能组件，环保护装置120和链路装置140可集成在相同装置中。在后一情况下，例如通过在实现ERP功能性的软件过程与实现链路管理控制器180的功能性的软件过程之间交换信息，接口130、170可实现为互通功能以允许在装置内信息的内部交换。
在下述内容中，将参照图3到8描述如上所解释的ERP系统的示范操作情形。这些情形基于如图1所示的以太网保护环，其中，RPL由链路21形成，并且根据上述原理的带宽自适应能够至少相对于链路25应用。每个RN 11、12、13、14、15、16可具有如结合图2所解释的配置。
图3示出对应于ERP系统的正常操作的操作情形，即，链路22、23、24、25、26无故障。在此情况下，如虚线所示，由链路21形成的RPL被阻塞。通过将ERP协议的对应消息51，例如无请求(NR)类型的R-APS消息发送到相邻RN，可操作的链路22、23、24、25、26从一个RN 11、12、13、14、15、16向另一个RN指示。这样，所有RN 11、12、13、14、15、16得到无链路故障，并且在需要时能够解除阻塞由链路21形成的RPL的通知。在具有如图2所示配置的RN 16或其它RN 11、12、13、14、16中，可在环保护状态寄存器190中存储环保护状态，即，以太网保护环中无链路故障。
图4示出发生由虚线示出的链路25的严重退化，导致适应的带宽低于阈值的操作情形。如ERP协议的消息51所示，链路22、23、24、26是可选的。在此情况下，由于环保护状态指示无链路故障，因此，能够停用链路25。在所示示例中，链路25的停用假设由RN 16完成，例如，由RN 16中链路装置140的链路管理控制器180完成。具体而言，RN 16中的链路管理控制器180可响应适应的带宽低于阈值并且环保护状态指示以太网保护环中无链路故障而停用链路25。
链路25的停用产生如图5所示的操作情形，其中，由虚线示出，链路25被停用，并且RN 16发送ERP协议的消息52以指示链路25的故障，例如，信号故障(SF)类型的R-APS消息。RN 16可响应其环保护装置120得知由于带宽不足使链路25被停用，例如，如由链路装置140的链路管理控制器180通知的一样而发送消息52。备选地，环保护装置120能够以其它方式确定链路25不可操作，例如，从未从此链路收到ERP协议消息确定。通过将ERP协议的对应消息52发送到相邻RN，其它RN 11、12、13、16也得知链路故障，从而引起由实线示出的解除阻塞由链路21形成的RPL。相应地，RN 11、12、13、14、15、16均未与网络隔离。
图6示出其中例如由于RN 13或RN 14的天线损坏而有链路23的链路故障的又一操作情形。RN 13、14通过发送ERP协议的消息52以指示链路故障，例如，SF类型的R-APS消息，向其相邻RN 12、15通知链路故障。通过将对应消息52发送到相邻RN，其它RN 11、12、16也得知链路故障，从而产生由实线示出的解除阻塞由链路21形成的RPL。在具有如图2所示配置的RN 16或其它RN 11、12、13、14、16中，可在环保护状态寄存器190中存储环保护状态，即，以太网保护环中有链路故障。
图7示出在图6的配置中发生由虚线示出的链路25的严重退化，使得适应的带宽低于阈值的又一操作情形。在此情况下，不考虑适应的带宽低于阈值，由于环保护状态指示链路故障，因此，不停用链路25。也就是说，由于链路故障，RN 16中的链路管理控制器180禁止链路25的停用，并且链路25在低于阈值的适应的带宽保持可操作。
在图5的配置中发生链路23的故障时，如图8所示，也可达到图7的操作情形，并且RN 16响应通过指示链路故障的ERP协议的消息52而得知链路故障，重新激活链路25。如图所示，在接收消息52，同时链路25由于带宽不足而仍被停用时，RN 16可做出重新激活链路25的反应。在停用的链路25的另一端的RN 15可执行类似操作。在重新激活链路25后，不考虑链路25的适应的带宽低于阈值，允许在链路25上数据业务的传送，由此使操作情形达到类似于图7的操作情形。
图9显示用于以示意图方式示出可用于实现适应以太网保护环的链路的带宽的上述概念的方法的流程图。方法可在例如如图1到8所示的以太网保护环的RN中实现。方法可例如根据ITU-T G.8032或者使用STP、MSTP或RSTP，结合ERP机制实现。
在步骤910，例如图2的链路管理控制器180等链路管理控制器确定以太网保护环的环保护状态。环保护状态指示在以太网保护环中是否有链路故障。例如，以太网保护环的RN，具体而言诸如图2的环保护装置120等RN的环保护装置可例如根据ITU-T G.8032、STP、MSTP或RSTP从ERP协议的收到消息确定环保护状态，并且向其链路管理控制器指示环保护状态。环保护状态可由链路管理控制器例如存储在诸如图2的环保护状态寄存器190等对应寄存器中。
在步骤920，链路管理控制器适应以太网保护环的链路的带宽。这例如可通过适应链路的调制方案和/或编码方案来完成。另外或作为备选，这也可通过控制链路的聚合以形成链路捆绑来完成。链路可实现为无线链路，具体而言微波链路。备选，链路可例如使用DSL技术或PON技术实现为基于线路的链路。可根据链路的特定实现，选择用于实现带宽自适应的详细机制。
在步骤930，在适应的带宽的基础上，链路管理控制器执行第一判定。具体而言，链路管理控制器可确定适应的带宽是否低于阈值，例如，低于配置的最小带宽要求。如果情况不是如此，如分支“否”所示，则方法继续步骤940，在该步骤中，保持链路在活动状态，即，使用适应的带宽继续链路的操作。如果步骤930的确定指示适应的带宽低于阈值，如分支“是”所示，则方法继续步骤950。步骤940的判定可在实际应用适应的带宽到链路之前或之后执行。
在步骤950，在链路保护状态的基础上，链路管理控制器执行第二判定。具体而言，链路管理控制器可在链路保护状态的基础上判定在以太网保护环中是否有链路故障。如果情况是如此，如分支“是”所示，则方法继续步骤960，在该步骤中，保持链路在活动状态，即，使用适应的带宽继续链路的操作。如果步骤950的确定指示在以太网保护环中有链路故障，则方法继续步骤970，在该步骤中，停用受带宽自适应影响的链路。停用例如可涉及阻塞在链路上的数据业务，并且也可还涉及关闭与链路相关联的接收器和/或传送器功能性。
如能够看到的一样，步骤930、940、950、960和970涉及链路管理控制器根据适应的带宽和确定的以太网环保护状态来停用链路。具体而言，如果链路的适应的带宽低于阈值，并且环保护状态指示以太网保护环中无链路故障，则链路管理控制器可停用链路。
在步骤980，链路管理控制器可执行环保护状态的又一确定，这可以类似于如步骤910中的方式完成。此又一确定可由链路管理控制器用于判定由于带宽不足而被停用的链路是否应重新激活。
在步骤985，在环保护状态的基础上，链路管理控制器可执行又一判定。具体而言，可在链路保护状态的基础上判定以太网保护环中是否有链路故障。如果情况是如此，如分支“是”所示，则方法继续步骤990，在该步骤中，将被停用的链路保持停用。
如果步骤985的确定指示在以太网保护环中有链路故障，则方法继续步骤995，在该步骤中，重新激活停用的链路。这可尤其涉及恢复在链路上数据业务的传送，而不考虑链路的适应的带宽低于阈值。
如能够看到的一样，如果环保护状态指示以太网保护环中的链路故障，则步骤980、985、990和995可选地用于重新激活由于适应的带宽低于阈值而被停用的链路。
在一些情形中，链路管理控制器可在例如提供受带宽自适应影响的链路的图2的链路装置140等链路装置中提供，并且实现ERP功能性的环保护装置可独立于链路装置提供。在此类情况下，链路装置可接收来自环保护装置，指示环保护状态的第一消息，并且链路管理控制器可从收到的第一消息确定环保护状态。在此类情况下，链路装置也可将第二消息发送到环保护装置，以指示链路的停用和链路停用的原因，例如，如在步骤970完成的由于带宽不足造成的停用或者由于链路故障造成的停用。环保护装置因而可相应地适应其操作。
相应地，如上所解释的概念可用于在以太网保护环中有效地执行链路的带宽自适应。例如，可停用遭受严重退化的链路，而不隔离RN和网络以及造成网络停止运行的危险，由此支持高可用性要求。此外，通过停用退化链路和交换到提供更高吞吐量的路径的另一网络拓扑（例如，如果RPL提供比退化链路更高的吞吐量），能够改进网络中的总体吞吐量。另外，可实现概念而不要求更改底层ERP协议。
要理解的是，上述示例和实施例只是说明性的，并且易于进行各种修改。例如，能够使用其它类型的环保护协议应用概念，或者甚至概念能够基于不同以太网环保护协议的组合。此外，各种链路类型或不同链路类型的组合可在以太网保护环中使用，并且受带宽自适应影响。视链路类型而定，可适当地选择链路自适应机制的细节，例如，调制方案的自适应、编码方案的自适应、链路聚合捆绑的自适应或诸如此类。此外，可在各种类型的网络拓扑中应用概念，例如，包括带有对应RPL的多个以太网保护环。此外，要理解的是，上述概念可通过使用要由现有装置的处理器执行的对应设计软件或者通过使用专用装置硬件来实现。

Claims (18)

1. 一种用于在以太网环保护系统中的链路自适应的方法，所述方法包括：
链路管理控制器(180)确定以太网保护环的环保护状态；
所述链路管理控制器(180)适应所述以太网保护环的链路(25)的带宽；以及
视所述适应的带宽和所述确定的环保护状态而定，所述链路管理控制器(180)停用所述以太网保护环的所述链路(25)。
2. 如权利要求1所述的方法，
其中如果所述适应的带宽低于阈值，并且所述环保护状态指示所述以太网保护环中无链路故障，则所述链路管理控制器(180)停用所述链路(25)。
3. 如权利要求2所述的方法，
其中如果所述适应的带宽低于阈值，并且所述环保护状态指示所述以太网保护环中有链路故障，则所述链路管理控制器(180)重新激活所述链路(25)。
4. 如前面权利要求中任一项所述的方法，
其中所述带宽的所述适应包括适应所述链路的调制方案和/或编码方案。
5. 如前面权利要求中任一项所述的方法，其中所述链路(25)实现为无线链路。
6. 如权利要求5所述的方法，
其中所述链路(25)实现为微波链路。
7. 如前面权利要求中任一项所述的方法，
其中所述链路管理控制器(180)位于提供所述链路(25)的链路装置(140)中；
其中所述链路装置(140)耦合到基于以太网环保护协议操作的环保护装置(120)；
其中所述链路装置(140)接收来自所述环保护装置(120)，指示所述环保护状态的第一消息；以及
其中所述链路管理控制器(180)基于从所述环保护装置(120)收到的所述第一消息，确定所述环保护状态。
8. 如权利要求7所述的方法，包括：
响应所述链路管理控制器(180)对所述链路的停用，所述链路装置将第二消息发送到所述环保护装置(120)以指示所述链路（25，26）停用的原因。
9. 一种用于以太网环保护系统的装置，所述装置包括：
至少一个端口（150，160），用于提供以太网保护环的链路(25)；以及
链路管理控制器(180)，配置成适应所述链路(25)的带宽，
其中所述链路管理控制器(180)还配置成确定所述以太网保护环的环保护状态并且根据所述适应的带宽和所述确定的环保护状态停用所述链路(25)。
10. 如权利要求9所述的装置，包括：
基于以太网环保护协议操作的环保护装置(120)，以及
其中所述环保护装置(120)配置成从所述以太网环保护协议的收到的消息确定所述环保护状态，并且向所述链路管理控制器(180)指示所述确定的环保护状态。
11. 如权利要求10所述的装置，
其中所述链路管理控制器(180)配置成向所述环保护装置(120)指示所述链路管理控制器(180)停用所述链路(25)的原因。
12. 如权利要求9所述的装置，包括：
接口(170)，用于耦合到基于以太网环保护协议操作的环保护装置(120)；
其中所述链路管理控制器(180)配置成从经所述接口(170)从所述环保护装置(120)收到的第一消息确定所述环保护状态。
13. 如权利要求12所述的装置，
其中所述链路管理控制器(180)配置成经所述接口(170)将第二消息发送到所述环保护装置(120)，所述第二消息指示所述链路管理控制器(180)停用所述链路（25，26）的原因。
14. 如权利要求9到13任一项所述的装置，
其中所述链路管理控制器(180)配置成如果所述适应的带宽低于阈值，并且所述环保护状态指示所述以太网保护环中无链路故障，则停用所述链路(25)。
15. 如权利要求9到14任一项所述的装置，
其中所述链路管理控制器(180)配置成如果所述适应的带宽低于阈值，并且所述环保护状态指示所述以太网保护环中有链路故障，则重新激活所述链路(25)。
16. 如权利要求9到15任一项所述的装置，
其中所述链路管理控制器(180)配置成通过适应所述链路(25)的调制方案和/或编码方案，适应所述带宽。
17. 如权利要求9到16任一项所述的装置，
其中所述链路(25)实现为无线链路。
18. 如权利要求9到17任一项所述的装置，
其中所述链路(25)实现为微波链路。
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