CN1331334C - 在对多协议分组标签交换-分组进行路由的环形结构中为传输设备提供备用电路的电路装置 - Google Patents

在对多协议分组标签交换-分组进行路由的环形结构中为传输设备提供备用电路的电路装置 Download PDF

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Abstract

在现有技术中，环形结构的ATM信元的备用电路是通过使用线性的结构来有效地控制的。根据本发明，这通过如下方式转用到环形的MPLS网络结构上，即：由线性的MPLS结构构成一个环形的MPLS结构，而且两个方向相反的、且分别连接了相同交换设备的单向MPLS连接在逻辑上彼此进行联系，其中，工作链路和备用链路通过不同的物理路径进行传送。

Description

在对多协议分组标签交换-分组进行路由的环形结构中 为传输设备提供备用电路的电路装置
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的一种电路装置。
在德国专利申请DE 197 039 93.6中已经公开了一种用于在环形结构中给传输设备提供备用电路的电路装置。
该已知的电路装置涉及被用来按照异步传输模式(ATM)传送信息的传输设备。在该情形下设立一种用于双向地传输数字信号的传输设备，其中，两个作用为终端站的交换设备通过多个工作链路和一个备用链路而彼此相连。所述的两个终端站分别包含有用于确定传输干扰的监视装置。由一种用监视装置控制的电路装置在第一电路状态下把接收装置连接到工作链路上，以及在第二电路状态下将其连接到备用电路上。
该已知的电路装置的缺点在于，它专门涉及ATM-传输设备。在因特网内，信息通过可以被构造为路由器的多个网络节点被输送给接收用户。在路由器之间可以设置MPLS(多协议分组标签交换)网络。但在该已知的电路装置中根本就没有谈到MPLS网络。
本发明所基于的任务在于，如此地改进文章开头所述类型的电路装置，使得按照因特网协议传输的信息可以以更高的可靠性经多个网络节点进行传输。
从权利要求1的前序部分给出的特征出发，本发明由其特征部分来解决。
对本发明尤其有利的是，由多个用MPLS交换设备构成的线性传输段合并成一个环形系统。此时，一个传输段由一个工作链路和/或一个备用链路构成。另外，两个方向相反的、且分别连接了相同MPLS交换设备的单向MPLS连接在逻辑上彼此进行联系，其中，工作链路和备用链路通过不同的物理路径进行传送。在该情形下，所述的MPLS交换设备被实施为标签交换路由器。这是与以下优点相联系的，即：MPLS连接在工作链路的干扰情形下可以以有效的方式在这种改进的环形系统中得到维持。
本发明的优选改进方案由从属权利要求给出。
下面借助实施例来详细讲述本发明。其中：
图1示出了接入因特网的MPLS网络，
图2示出了用于以线性的1+1结构传输MPLS分组的配置，
图3示出了以线性的1∶1结构传输MPLS分组的配置，
图4示出了本发明的电路装置。
在图1中示例地绘出了信息怎样从用户TLN1出发输入到用户TLN2。在此，发射用户TLN1被连接到因特网IP上，通过该因特网按照诸如IP协议等因特网协议来传输信息。该协议不是面向连接的协议。因特网IP具有许多可以互接的路由器R。接收用户TLN2被连接到另一因特网IP上。在两个因特网IP之间插入了一个MPLS网络，通过该网络面向连接地接通MPLS分组形式的信息。该网络具有许多相互结网的路由器。在一个MPLS网络中，这可以是所谓的标签交换路由器(LSR)。一个路由器被标为发送设备W，另一个被标为接收设备E。
MPLS分组分别具有一个头部和一个信息部分。所述的头部被用于接收连接信息，而所述的信息部分被用于接收有用信息。IP分组被用作有用信息。包含在头部内的连接信息被构造为MPLS连接号。但该MPLS连接号只是在MPLS网络内有效。因此，当IP分组从因特网IP进入MPLS网络时，便在该分组上加上所述在MPLS网络内有效的头部。其中包含了用于给定MPLS分组在MPLS网络内的路径的所有连接信息。如果MPLS分组离开该MPLS网络，则再次去掉该头部，并在与之相连的因特网-网络IP内按照IP协议对该IP分组进行进一步的路由。
图2示例地绘出了线性配置的MPLS网络的两个节点，它们被分别构造为交换设备W、E。在本实施例中，假定该交换设备涉及MPLS交叉连接交换设备。但使用这种构造的交换设备并不意味对本发明的限制，同样也可以使用诸如ATM交换设备等其它交换设备。在图2中，此时把MPLS(多协议标签交换分组)从被实施为标签交换路由器W的交换设备传输到被实施为标签交换路由器E的交换设备。
图2示出了一种线性的1+1结构。另外在此示出了一种双向的传输情形。在MPLS网络中传输MPLS分组是单向地定义的。为此，在双向传输的情形下，需要在标签交换路由器W和标签交换路由器E之间针对通信连接WT的有关MPLS分组的来回传输一共建立2个“通信连接”(一个用于去的方向，一个用于回来的方向)。MPLS网络中的“通信连接”被称为标签交换路径(LSP)。
所述的标签交换路由器W、E通过工作链路WE(工作机构)和备用链路PE(保护机构)而彼此相连。工作链路WE也可以选择性地由许多工作链路构成。另外还示出了接通装置S(桥)，通过它来接收到来的MPLS分组，并将其经工作链路WE传输给标签交换路由器E。图2同样还示出了选择装置SN，其任务在于把经工作链路WE传输的MPLS分组输入到所述标签交换路由器E的输出端。根据本实施例，所述的选择装置SN被构造为耦合区。该耦合区SN既被布置在标签交换路由器W中，又被布置在标签交换路由器E中。
另外，在两个标签交换路由器W、E中还示出了监视装置E0、E1(保护区信宿，保护区信源)，由它们监视经工作链路WE传输的MPLS分组的状态或质量。譬如，对于号码为1WT1的通信连接的MPLS分组，在它经工作链路WE被传输给标签交换路由器E之前，在标签交换路由器W的监视装置E1内被施加了控制信息，由进行接收的标签交换路由器E的监视装置E1来提取和检验该控制信息。于是，借助该控制信息可以测出MPLS分组的传输是否正确。在此，尤其可以测出工作链路WE的总故障(工作机构的信号故障)。但同样也可以采用已知的方法来测出传输质量的变坏(信号下降)。
由监视装置E1在两侧端接所述的工作链路WE。其它的监视装置E0被布置在备用链路PE的两端。在故障情况下，该备用链路可以被用作所述已不工作的工作链路WE的传输链路。另外，还经此传输一种备用电路协议ES，以便使备用链路的完好性具有最高的优先级。
此外，在每个标签交换路由器W、E中还布置了中央控制设备ZST。该控制设备分别包含有本地的和全局的优先级表，其中使用了本地的标签交换路由器W的状态和优先级(本地优先级表)和本地及其余的标签交换路由器E的状态和优先级(全局优先级表)。通过引入优先级可以实现：当同时出现多个备用电路请求时，可以在存在多个工作链路的情况下确定给哪一个工作链路提供备用电路。同样，在优先级表中对备用电路请求进行优先化。因此譬如存在一个较高优先级的用户请求。因为该备用电路请求被分配了较高的优先级，所以它将优先地得到控制。从而可以排除由工作链路之一控制的、被分配了较低优先级的备用电路请求。
由标签交换路由器W、E的中央控制设备ZST交换备用电路协议ES中的信息。该协议通过备用链路PE进行传输，并由每次进行接收的标签交换路由器的有关监视装置E0进行提取，并被输入到有关的中央控制设备ZST中。另外，在中央控制设备ZST内还负责在故障情况下以相应的方式控制所述的接通装置S。
在协议ES内存放有信息K1、K2。第一种信息涉及关于所产生的备用电路请求的信息，而后一种信息涉及关于接通装置当前状态的信息。每次在产生备用电路请求时，便在两个标签交换路由器W、E之间交换所述的协议ES。在本发明的一种特殊改进方案中规定，在两个标签交换路由器W、E之间循环地传输所述的协议ES。
在图3中示出了另一种线性的结构，利用它可以给MPLS分组提供备用电路。此处涉及一种1∶1结构。与图2所示的1+1结构的区别在于，此处所示的桥装置S被构造为接通装置S0、S1。选择装置SN在此同样被实施为耦合区，正如图2所示的一样。经备用链路PE传送的MPLS分组被输入到所述的耦合区。在此，此时从分组头部提取逻辑MPLS连接号，并对其进行分析和经耦合区进行接通。因此在该情形下，在进行接收的交换设备内取消了对接通装置的控制。在图3所示的两个标签交换路由器W、E内，同样包含有-未示出的-具有本地和全局优先级表的中央控制设备。
备用链路PE在此时间内是不使用的。但在某些情况下也可以在此时间内把特殊的数据(特殊通信)输入给所述的标签交换路由器E。
在此，协议ES是以不同于第一种情形的方式进行构造的。因此此处除了已在第一种情形中所讲述的、关于所产生的备用电路请求的信息之外，还存放了其它的信息。此处涉及关于接通装置S0、S1的当前状态的信息。在故障情况下，必须以相应的方式控制所述的接通装置S0、S1。每次在产生所述的备用电路请求时在两个标签交换路由器W、E之间交换所述的协议。在本发明的一种特殊改进方案中规定，循环地在两个标签交换路由器W、E之间传输所述的协议ES。
在图4中示出了本发明的电路装置(专用保护)。专用保护意味着：既在工作链路WE上，也在备用链路PE上为每个MPLS交换路径固定地预留带宽。标签交换路由器被如此地接通，使得产生一个闭合环。根据该实施例，此处的环由线性的连接段构成，正如图2或图3所示的一样。根据该在图4所示的实施例，所述的环可以由图2所示的线性1+1结构组成，因而不需要再示出该结构的优点。
在图4中示出了标签交换路由器NA、NB、NC及ND。在此，由两个标签交换路由器分别端接了一些传输段。以标签交换路由器NA及ND为例，这里是连接段W EA-D和WED-A。以标签交换路由器NA及NB、NB及NC、NC及ND为例，这里是连接段PEA-D和PED-A。
如图4所示，每个这种标签交换路由器具有一个桥装置S和一个选择装置SN。该标签交换路由器需要被如此地接通，使得在标签交换路由器NA和ND之间布置均为有效的工作链路WEA-D和WED-A。然后，通过该工作链路传送经链路WTA-D和WTD-A而输入的MPLS分组。相反，备用链路是从标签交换路由器NA经另一标签交换路由器NB、NC通向标签交换路由器ND。MPLS分组在那儿离开所述的环，以便输入到其它的设备中。
另外，在图4中还双向地示出了由标签交换路由器构成的环。连接WTA-D的相反方向由连接WTD-A构成。为了能更好地理解，许指出的是，尽管涉及双向的连接，但两个连接是分开地处理的。重要的是，每个工作链路分别恰好被分配一个备用链路。因此，工作链路WEA-D被分配了备用链路PEA-D，作用为反方向的工作链路WED-A被分配了备用链路PED-A。另外，图4所公开的配置的改进方案也可以是单向的传输情况。
此外，在各个标签交换路由器内还布置了-在图4未示出的-监视装置。该监视装置分别端接了工作链路WEA-D和WED-A以及备用链路PEA-D和PED-A。另外，所有经相同物理路径输送的MPLS“连接”(标签交换路径)在逻辑上被组合成一个组，其中给该组编制两个备用电路连接。第一个备用电路连接经工作链路WE输送(MPLS-备用电路-LSP；LSP＝标签交换路径)，由此它经过相同的物理路径在所述的标签交换路由器W和E之间输送，就象所有所属的单个连接一样。第二个备用电路连接经备用链路PE建立。
此时，在所述的组备用电路方法中，只是还要在监视装置E0、E1内监视所述两个备用电路连接的失效和干扰。不再监视单个连接。在出现备用电路请求的情况下，象迄今一样在本地优先级逻辑中进行所述的按优先级控制的备用电路判断。但在提供备用电路的情况下，属于一个组的单个连接共同地通过接通装置SN来进行切换。在此，只须经备用链路PE展开单个的备用电路协议。
有利的是，许多的单个连接可以通过单个的备用电路连接和单个的备用电路协议来进行监视和提供备用电路，以便由此能合适地对在实际工作中最频繁地出现的故障情况作出反应。另外，在本地优先级表中只录入一个备用电路协议。这具有如下优点，即所述的备用电路协议在工作链路的干扰情况下只需传输一次。此处的出发点是：否则每个MPLS路径号都需要传输一个备用电路协议。但这会因许多MPLS连接而导致所述环路的动态负荷。然而，由于许多具有相同MPLS连接号的连接使用了相同的传输段，而且可能的干扰通常会涉及整个传输段，所以把MPLS连接号用逻辑组合成一个逻辑束号是有利的。
下面以如下方面为出发点，即连接WTA-D请求经标签交换路由器NA把所属的MPLS分组输送到所述的环，并经标签交换路由器ND再次离开该环。因此在该情形下，属于连接WTA-D的MPLS分组被输入到所述布置在标签交换路由器NA中的桥装置S。因为该桥装置是固定地设置的，所以MPLS分组既经工作链路WEA-D也经备用链路PEA-D被输入到标签交换路由器ND，并在那儿离开所述的环。
在无干扰的情形下，也即当在有效工作链路上没有运行干扰时，所述的MPLS分组从标签交换路由器NA直接被传送给标签交换路由器ND。但如果此处产生运行干扰，则可以由布置在进行接收的标签交换路由器内的监视装置测出该情况。在该情形下是标签交换路由器ND。据此，从该路由器立即把备用电路协议经所属的备用链路PEA-D输入到进行发送的标签交换路由器，也即标签交换路由器NA。与此同时，选择装置SN被控制成所述的工作状态以经备用链路PEA-D接收MPLS分组。
监视装置同样还检验备用链路上的工作状态。如果譬如MPLS分组经工作链路WEA-D进行传输，并且此时由进行接收的标签交换路由器、也即标签交换路由器ND测出所属备用链路PEA-D上的干扰情形，则通过存放在备用电路协议中的信息将此告诉给所述进行发送的标签交换路由器NA。由此避免了在有效工作链路WEA-D上存在附加干扰的情况下切换到有干扰的备用链路PEA-D上。
根据本发明，所述的备用电路协议ES仅在出现干扰时进行交换，但同时也可以控制循环的交换。同样，备用电路协议的交换也可以连接专用地按每个MPLS连接号来进行。但此时必须考虑在该情形下会使所述的环产生动态的附加负荷。然而此时有利的是，可以就MPLS连接号利用这种方案来处理连接专有的干扰。利用所述的组备用电路的优选实施方案，可以只处理在线路上出现最频繁的干扰情况。
最后须指出的是，虽然所述的环在本实施例中是由线性的1+1结构构成的。但采取图3所示的1∶1结构可以带来进一步的优点。尽管所述的备用电路协议在此处的构造比较复杂，但在此也可以经备用链路在无干扰的时间内在工作链路上传输特殊数据。在该情形下可以采用一般类型的控制数据作为特殊数据。根据本发明，该特殊数据也可以被构造为特殊的通信数据。
作为特殊数据，也可以经备用链路传输优先级较低的通信，只有当存在足够的资源时才在网络内传输该通信。于是在该情形下，所述低优先级的通信将自动地被高优先级通信的提供备用电路来进行置换。在该情形下，特殊数据的置换在提供备用电路的情况下不是通过切换图2的接通装置S0来实现的，而是通过高优先级的通信相对于低优先级的特殊数据的优先化而在每个传输设备内实现。
所述的工作和备用链路WE和PE必须在投入运行之前装入。为此，必须在标签交换路由器W和E之间，以及必要时在位于其间的传输设备上安装(配置)一些通信连接。
该连接的建立通常是通过TMN(电信网络管理)来实现的，但也可以借助MPLS信令协议来实现。为此，在该情形下通过信令来确定工作或备用链路的路径。此外，还通过该信令协议在传输设备内预留带宽，以确保经工作或备用链路传输所述的信息。

Claims (19)

1.用于给传输设备提供备用电路的电路装置，具有
至少两个交换设备(NA，ND)，它们分别端接了一个由工作链路(WEA-D，WED-A)和备 链路(PEA-D，PED-A)构成的传输段，并且在它们之间经该传输段交换信息，其中，在有关的传输段上存在干扰的情况下，此时经该传输段传输的信息按照优先级判据和逻辑连接信息在必要时被转移到所述的备用链路上，
其特征在于：
所述信息被插入到MPLS分组中；
两个方向相反的单向MPLS连接在逻辑上彼此进行联系，其中所述两个方向相反的MPLS连接分别连接了相同的交换设备；
如此地合并多个线性的传输段，使得形成一个环形线路系统，其中工作链路和备用链路通过不同的物理路径进行传送。
2.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于，
一个单向的环形线路系统通过使用多个单向的交换设备构成，由此取消两个方向相反的单向MPLS连接的逻辑联系。
3.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
给所述工作链路(WEA-D，WED-A)分配一个备用链路(PEA-D，PED-A)，并给该工作链路和备用链路分别分配一个优先级。
4.如权利要求3所述的电路装置，其特征在于，
在提供备用电路的情形下产生一个被分配有另外的优先级的备用电路请求。
5.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述逻辑连接信息为MPLS连接号(标签值)。
6.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
MPLS连接的逻辑连接信息为一个MPLS连接组的号，该连接组由许多MPLS连接组成。
7.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
设立本地的和全局的优先级表，其中规定了优先级的等级。
8.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
当备用电路请求到达进行接收的交换设备内时产生一个备用电路协议，该协议只是一次性地经所述的备用链路(PE)被传送给所述进行发送的交换设备。
9.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
一个工作链路的总故障和变坏可以在所述进行接收的交换设备内的监视装置内测出。
10.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述交换设备被构造为MPLS-交叉连接-电路装置。
11.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述备用电路在必要时通过控制在所述进行发送的交换设备内所包含的电路装置(S0，S1)和通过使用布置在所述进行接收的交换设备内的选择装置(SN)来实现。
12.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
经所述备用链路(PE)在无运行干扰的时间内传输特殊数据。
13.如权利要求12所述的电路装置，其特征在于，
所述特殊数据被实施为低优先级的通信，它在给高优先级的通信提供备用电路的情况下自动地被置换。
14.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述选择装置(SN)被实施为耦合区和/或简单的开关元件。
15.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述被布置在进行发送的交换设备内的接通装置(S)是可以固定地设置的。
16.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述备用电路协议循环地在所述进行发送的交换设备和所述进行接收的交换设备之间进行交换。
17.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
通过把所有经相同的物理路径传送的MPLS连接用逻辑组合成一个组，来设立一种组备用电路，并且为如此形成的组编制至少两个备用电路连接，其中，这种备用电路连接中的一个总是经一个工作链路(WE)建立，而该备用电路连接中的另一个则经所述的备用链路(PE)建立。
18.如权利要求17所述的电路装置，其特征在于，
在设立组备用电路的情况下，由所述监视装置(E0...En)只监视至少两个备用电路连接。
19.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述经至少一个工作链路(WE)传送的连接和所述经备用链路(PE)传送的连接的建立是通过MPLS信令协议来实现的，该协议还在传输设备内预留了带宽，并规定了所述一个或多个工作链路(WE)以及备用链路(PE)的路径。
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