CN104243015B - 一种光网络用户网络接口故障恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光网络用户网络接口故障恢复方法，能够通过IP层控制模块和光层控制模块之间的交互有效综合两层网络情况对UNI链路故障进行恢复，具体包括以下步骤：光层控制模块进行故障分析，寻找可用UNI接口；光层控制模块向IP层控制模块请求协同恢复；IP控制模块确定本层最佳恢复方案并回复光层；光层控制模块确定本层最佳恢复方案，协同IP层实现故障多层最佳恢复方案。通过应用本发明，综合利用了IP层和光层网络进行故障恢复，既保证了恢复能有效实现，又同时通过保证IP层恢复路径最短、最大限度地保留原有光层工作路径，有效缩短了恢复时间，并提供多种恢复路径选择，提高了恢复的成功率。

Description

一种光网络用户网络接口故障恢复方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种光网络承载分组网络中的用户网络接口链路故障恢复方法。

背景技术

用户网络接口(User Network Interface，简称UNI)是光网络与边缘电设备之间的光接口，通过它能实现光网络和电设备的连通。在光网络承载分组网络中，UNI用作层间链路，当UNI发生故障时，仅依靠光层无法实现业务的保护和恢复，现有保护技术是直接启动IP层保护、恢复方案，如快速重路由(Fast Re-Route，简称FRR)、虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP)等达到保护目的。相对于光层来说，IP层的保护恢复方案响应速度慢，倒换时间长。

当光网络承载分组网络中发生故障时，如果将网络层次分割开来，没有层间协同分析，保护方案不一定是最优的，从而影响了网络效率。其恢复方案还可能产生失效或重复恢复等问题。光网络的保护恢复方案具有响应速度快、倒换时间短的优点，通过两层网络统一规划和协同，能实现网络故障的高可靠、高效率、低成本的恢复。但是，目前有关多层网络中故障恢复的方法中，几乎都集中在单纯的IP层节点故障或光层节点、链路故障，很少涉及UNI故障。

针对UNI接口，一种UNI业务实现方法和设备(CN101515884A)能够用于实现通过源节点客户边缘设备(CE)发起UNI业务的路径选择过程，也提供了一种网络出现故障时的UNI业务恢复流程。但是，在光网络承载分组网络的重叠模型下，UNI接口连接两层网络，源节点往往不是UNI直接对应的客户边缘设备，因此上述方法不适用。在光网络承载分组网络中应用PCE、SDN等技术时，光层和IP层分别带有控制装置，当网络中UNI链路发生故障时，需要通过两层控制装置进行消息交互实现一种新的保护恢复方案，高效率地使用网络资源。

发明内容

本发明为了克服UNI链路发生故障时，仅依靠光层无法实现业务的保护和恢复、仅依靠IP层保护恢复方案时倒换时间长的缺陷，提出了一种光网络用户网络接口故障恢复方法。

本发明光网络用户网络接口故障恢复方法，包含以下步骤：

光层控制器确定故障UNI链路对应的IP层节点、及所述故障UNI链路承载的业务，向IP层控制器发送恢复请求，请求中包含备选IP层节点的集合，所述备选IP层节点是其他有UNI链路的IP层节点。

IP层控制器收到所述恢复请求，通过路径计算得到至少一条可用的IP层备选路径，所述每一个IP层备选路径包含一个所述备选IP层节点，在所述IP层备选路径中最短路径为一IP层恢复路径，所述IP层恢复路径所包含备选IP层节点作为选中IP层节点，向所述光层控制器发出IP层恢复路径计算成功消息，具体地：

若所述业务经所述UNI链路从IP层下到光层，则以所述业务的源节点为源，分别以所述备选IP层节点集合中的各个节点为宿进行路径计算得到所述IP层备选路径；

若所述业务经所述UNI链路从光层上到IP层，则分别以所述备选IP层节点集合中的各个节点为源，以所述业务的宿节点为宿进行路径计算得到所述IP层备选路径。

光层控制器收到所述IP层恢复路径计算成功消息后，确定所述选中IP层节点通过UNI链路相连的光层节点为选中光层节点。

光层控制器通过路径计算得到至少一条可用的光层备选路径，所述每一个光层备选路径都包含所述选中光层节点和一部分原光层工作路径。基于选中光层节点与所述原光层工作路径的节点之间距离最短原则，确定一光层恢复路径，具体地：

若所述业务经所述UNI链路从IP层下到光层，则以所述选中光层节点为源，分别以所述原光层工作路径中的各个光层节点为宿进行路径计算，得到光层备选路径；

若所述业务经所述UNI链路从光层上到IP层，则分别以所述原光层工作路径中的各个光层节点为源，以所述选中光层节点为宿进行路径计算，得到光层备选路径。

所述选中光层节点与原光层路径节点之间距离最短，是指在所述光层备选路径中，不属于原光层工作路径的部分路径最短，即：选中光层节点到达原光层工作路径节点经过的跳数最少。

作为本发明优化的实施例，所述IP层控制器收到恢复请求后，触发恢复计时器。若恢复计时器超时仍未完成恢复过程，则认定恢复失败，终止恢复过程。

采用本发明所述方法，与现有技术相比，由于同时利用了IP层和光层做恢复，既保证了恢复能有效实现，又利用光层的快速性缩短了恢复时间；由于既保证了IP层恢复路径最短，又尽量保持了原有光层路径，分别减少了两层的恢复时间，提高了恢复效率。

附图说明

图1是传统UNI链路故障解决方案

图2是光网络承载分组网中UNI故障恢复方法流程图

图3表示光网络承载分组网中影响业务下路的UNI故障恢复的一个场景

图4表示光网络承载分组网中影响业务上路的UNI故障恢复的一个场景

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是传统UNI链路故障解决方案。图中光网络和分组网分别有各自的控制器：光层控制器和IP层控制器。光层控制器和IP层控制器分别对光层和IP层进行控制，光层与IP层部分节点之间通过UNI接口连接。例如，当IP-N4与O-N3之间的UNI链路发生故障时，传统UNI链路故障解决方案会利用单一的IP层保护重新在IP层对源宿进行路径计算，即从IP-N1到IP-N9重新路径计算，例如得到路径IP-N1→IP-N2→IP-N5→IP-N14→IP-N13→IP-N11→IP-N9。这个过程只考虑了IP层网络，保护时响应速度慢，保护切换时间长，且由于没有综合光层网络情况，最终的保护方案不一定是最优的，从而影响了网络效率。

图2是光网络承载分组网中UNI故障恢复方法流程图。

本实施例中网络架构是基于SDN的，光网络和分组网都有各自SDN控制器，即光层控制器和IP层控制器，光层控制器和IP层控制器分别对光层和IP层进行控制，光层与IP层部分节点之间通过UNI接口连接。其中，所述光层控制器为光网络中的控制层装置，可以对光层节点、业务的光层工作路径进行控制，计算、建立或拆除工作路径；同理，所述IP层控制器为IP网络中的控制层装置，可以对IP层节点、业务的IP层工作路径进行控制，计算、建立或拆除工作路径。

101、光层控制器确定故障UNI链路对应的IP层节点、及所述故障UNI链路承载的业务。

所述UNI链路，是实现光层节点和IP层节点之间连接的链路。当UNI链路发生故障后，发生故障的UNI链路对应的光层节点向光层控制器上报故障消息，故障消息包含链路上业务ID。具体地，UNI链路两端的光层节点和IP层节点均可以感知该UNI链路的故障。通常，相比IP层节点，光层节点能够更快地感知UNI链路的故障，从而能够更早地做出响应，如上报故障信息。

光层控制器收到故障警报消息后对故障进行分析，寻找可用UNI接口。光层控制器获取有UNI链路的光层节点ID，记录这些光层节点(记作Nro{})以及对应的IP层节点(记作Nrip{})。

例如，如图3所示，光网络中有光层节点O-N1～O-N12，IP网络中有IP层节点IP-N1～IP-N14，假设O-N3与IP-N4之间的UNI链路故障，光层节点O-N2、O-N4、O-N5、O-N7、O-N8、O-N12有UNI链路，光层节点O-N1、O-N3、O-N6、O-N9、O-N10、O-N11无UNI链路。通过UNI链路与光层节点O-N2、O-N4、O-N5、O-N7、O-N8、O-N12连接的IP层节点分别是：IP-N3、IP-N14、IP-N6、IP-N10、IP-N12、IP-N9。备选的IP层节点集合为Nrip{IP-N3，IP-N14，IP-N6，IP-N10，IP-N12，IP-N9}

102、光层控制器向IP层控制器发送恢复请求。请求消息包含业务ID、故障UNI链路对应IP层节点、备选IP层节点的集合Nrip{}，所述备选IP层节点是其他有UNI链路的IP层节点。

103、IP层控制器收到所述恢复请求后，通过路径计算得到至少一条可用的IP层备选路径，所述每一个IP层备选路径包含一个所述备选IP层节点，在所述IP层备选路径中最短路径为一IP层恢复路径，所述IP层恢复路径所包含的备选IP层节点作为选中IP层节点，向所述光层控制器发出IP层恢复路径计算成功消息，具体地：

若所述业务经所述UNI链路从IP层下到光层，则以所述业务的源节点为源，分别以所述备选IP层节点集合Nrip{}中的各个节点为宿进行路径计算得到所述IP层备选路径；

例如，图3表示光网络承载分组网中影响业务下路的UNI故障恢复的一个场景。故障发生前业务路径为：IP-N1→IP-N4→(UNI)→O-N3→O-N4→O-N8→O-N9→O-N12→(UNI)→IP-N9。发生故障的是IP-N4与O-N3之间的UNI链路，业务是由IP层下到光层。以故障UNI链路所影响业务的业务源节点(IP-N1)为源，分别以节点集合中的节点(IP-N3、IP-N14、IP-N6、IP-N10、IP-N12、IP-N9)为宿进行路径计算。其中路径最短的路径是以IP-N3为宿的路径(IP-N1→IP-N2→IP-N3)，跳数为2。因此选中IP节点为IP-N3。

若所述业务经所述UNI链路从光层上到IP层，则分别以所述备选IP层节点集合Nrip{}中的各个节点为源，以所述业务的宿节点为宿进行路径计算得到所述IP层备选路径。

例如，图4表示光网络承载分组网中影响业务上路的UNI故障恢复的一个场景。故障发生前业务路径为：IP-N1→IP-N4→(UNI)→O-N3→O-N4→O-N8→O-N9→O-N12→(UNI)→IP-N9。发生故障的是IP-N9与O-N12之间的UNI链路，其上业务是由光层上到IP层。分别以节点集合Nrip{IP-N3，IP-N4，IP-N14，IP-N6，IP-N10，IP-N12}中的节点为源，以故障UNI链路所影响业务的业务宿节点(IP-N9)为宿进行路径计算。其中路径最短的为以IP-N10为源的路径(IP-N10→IP-N11→IP-N9)，跳数为2。因此选中IP节点为IP-N10。

104、判断是否路径计算失败。如果得到至少一条IP层备选路径，则路径计算成功，否则路径计算失败。

105、若路径计算失败，则所述IP层控制器向所述光层控制器发送恢复路径计算失败消息，终止恢复过程。

106、若路径计算成功，则向所述光层控制器发出IP层恢复路径计算成功消息，消息中包含选中IP层节点Noip。

107、光层控制器收到所述IP层恢复路径计算成功消息后，确定所述选中IP层节点Noip通过UNI链路相连的光层节点为选中光层节点(记作Noo)。

以图3所示应用场景为例，光层控制器收到IP层控制器的恢复路径计算成功消息后，提取节点消息Noip＝IP-N3，查找IP层节点与光层节点映射关系，获得对应节点Noo＝O-N2。

以图4所示应用场景为例，光层控制器收到IP层控制器的恢复路径计算成功消息后，提取节点消息Noip＝IP-N10，查找IP层节点与光层节点映射关系，获得对应节点Noo＝O-N7。

108、光层控制器通过路径计算得到至少一条可用的光层备选路径，所述每一个光层备选路径都包含所述选中光层节点和一部分原光层工作路径。基于选中光层节点与所述原光层工作路径的节点之间距离最短原则，确定一光层恢复路径。

具体地，

若所述业务经所述UNI链路从IP层下到光层，则以所述选中光层节点为源，分别以所述原光层工作路径中的各个光层节点为宿进行路径计算，得到光层备选路径；

若所述业务经所述UNI链路从光层上到IP层，则分别以所述原光层工作路径中的各个光层节点为源，以所述选中光层节点为宿进行路径计算，得到光层备选路径；

所述选中光层节点与原光层路径节点之间距离最短，是指在所述光层备选路径中，不属于原光层工作路径的部分路径最短，即：选中光层节点到达原光层工作路径节点经过的跳数最少。

以图3所示应用场景为例，光层控制器以O-N2为源，原光层工作路径的宿节点O-N12为宿，基于选中光层节点与所述原光层工作路径的节点之间距离最短原则，确定光层恢复路径为O-N2→O-N3→O-N4→O-N8→O-N9→O-N12。

以图4所示应用场景为例，光层控制器以原光层工作路径的源节点O-N3为源，O-N7为宿，确定光层恢复路径为O-N3→O-N4→O-N8→O-N7。

109、光层控制器回复IP层控制器恢复启动消息，并执行以下操作：

利用所述选中IP层节点和所述选中光层节点之间的UNI链路建立IP层和光层之间的连接；光层控制器控制所述光层恢复路径所包含的光层节点之间建立连接关系；IP层控制器控制所述IP层恢复路径包含的IP层节点之间建立连接关系。

以图3所示应用场景为例，光层控制器向IP层控制器发送恢复启动消息。协同IP层按照路径IP-N1→IP-N2→IP-N3重新建路，并由IP-N3下到光层节点O-N2，经过O-N2→O-N3→O-N4→O-N8→O-N9→O-N12上到IP层，完成整个业务路径，最终完成UNI链路故障的恢复。

以图4所示应用场景为例，光层控制器向IP层控制器发送恢复启动消息。经原有IP层工作路径下到光层后，沿O-N3→O-N4→O-N8→O-N7并上到IP层节点IP-N10，并协同IP层按照路径IP-N10→IP-N11→IP-N9重新建路，完成整个业务路径，最终完成UNI链路故障的恢复。

作为本发明进一步优化的实施例，IP层控制器收到恢复请求后，触发恢复计时器，在恢复过程中(上述第103～109步)，若恢复计时器超时，则认定恢复失败，终止恢复过程。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种光网络用户网络接口故障恢复方法，其特征在于，包含以下步骤：

光层控制器确定故障UNI链路对应的IP层节点、及所述故障UNI链路承载的业务，向IP层控制器发送恢复请求，请求中包含备选IP层节点的集合，所述备选IP层节点是其他有UNI链路的IP层节点；

IP层控制器收到所述恢复请求，通过路径计算得到至少一条可用的IP层备选路径，所述每一个IP层备选路径包含一个所述备选IP层节点，在所述IP层备选路径中最短路径为一IP层恢复路径，所述IP层恢复路径所包含的备选IP层节点作为选中IP层节点，向所述光层控制器发出IP层恢复路径计算成功消息；

光层控制器收到所述IP层恢复路径计算成功消息后，确定所述选中IP层节点通过UNI链路相连的光层节点为选中光层节点；

光层控制器通过路径计算得到至少一条可用的光层备选路径，所述每一个光层备选路径都包含所述选中光层节点和一部分原光层工作路径，基于所述选中光层节点与所述原光层工作路径的节点之间距离最短原则，确定一光层恢复路径；

所述选中光层节点与原光层路径节点之间距离最短，是指在所述光层备选路径中，选中光层节点到达原光层工作路径节点经过的跳数最少。

2.如权利要求1所述光网络用户网络接口故障恢复方法，其特征在于，

若所述业务经所述UNI链路从IP层下到光层，则以所述业务的源节点为源，分别以所述备选IP层节点集合中的各个节点为宿进行路径计算得到所述IP层备选路径。

3.如权利要求1所述光网络用户网络接口故障恢复方法，其特征在于，

若所述业务经所述UNI链路从光层上到IP层，则分别以所述备选IP层节点集合中的各个节点为源，以所述业务的宿节点为宿进行路径计算得到所述IP层备选路径。

4.如权利要求1所述光网络用户网络接口故障恢复方法，其特征在于，

若所述业务经所述UNI链路从IP层下到光层，则以所述选中光层节点为源，分别以所述原光层工作路径中的各个光层节点为宿进行路径计算，得到光层备选路径。

5.如权利要求1所述光网络用户网络接口故障恢复方法，其特征在于，

若所述业务经所述UNI链路从光层上到IP层，则分别以所述原光层工作路径中的各个光层节点为源，以所述选中光层节点为宿进行路径计算，得到光层备选路径。

6.如权利要求1～5任一所述光网络用户网络接口故障恢复方法，其特征在于，还包含以下步骤

所述IP层控制器收到恢复请求后，触发恢复计时器；

若恢复计时器超时仍未完成恢复过程，则认定恢复失败，终止恢复过程。

7.如权利要求1～5任一所述光网络用户网络接口故障恢复方法，其特征在于，还包含以下步骤

判断是否路径计算失败，如果得到至少一条IP层备选路径，则路径计算成功，否则路径计算失败；

若路径计算失败，则所述IP层控制器向所述光层控制器发送恢复路径计算失败消息，终止恢复过程；

若路径计算成功，则所述IP层控制器向所述光层控制器发出IP层恢复路径计算成功消息，消息中包含所述选中IP层节点。

8.如权利要求1～5任一所述光网络用户网络接口故障恢复方法，其特征在于，还包含以下步骤

利用所述选中IP层节点和所述选中光层节点之间的UNI链路建立IP层和光层之间的连接；

光层控制器控制所述光层恢复路径所包含的光层节点之间建立连接关系；

IP层控制器控制所述IP层恢复路径包含的IP层节点之间建立连接关系。

9.如权利要求8所述光网络用户网络接口故障恢复方法，其特征在于，还包含以下步骤

光层控制器回复IP层控制器恢复启动消息。