CN1407763A - 一种宽带交换网的组播业务流的保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种宽带交换网的组播业务流的保护方法，通过在源节点以普通叶的形式建立到相邻各节点的虚电路，在其它网络节点中以普通叶的方式建立网络虚电路工作环或链以及保护环或链，以保护叶对的方式建立工作端和保护端保护叶，线路发生故障的时候工作端和保护端保护叶自动切换，从保护环或链中完成组播业务流的提取。采用本发明的方法能够使组播业务流在网络中占用的带宽资源最小，提高ATM网络的可靠性，本发明的方法在各种组网结构中都能够得到很好的应用，使得网络的运营效率大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据通讯领域中的组播业务流的保护方法，特别是ATM交换网中对组播业务流的保护方法。
背景技术
保护和恢复是实现自愈网的两种方式。利用预先分配的容量，在本地网元与远端网元的控制下实现自愈网的方式称为保护。保护的切换时间很短，一般在毫秒级，是目前比较成熟，应用比较广泛的网络自愈方式。
ATM网络中同样需要对重要业务流实行保护。由于ATM技术集传输和交换于一体，而直接在ATM层上保护可以充分利用ATM交换技术对流量的统计复用功能，能够实现ATM虚连接(VC)带宽粒度的无级调整。同时还可以做到ATM保护和SDH保护兼容。
ATM网络中常用的通信结构有单播、组播和广播。可以用实现单播保护的办法实现对组播通信的保护，但是这种方法没有针对组播通信的结构特点，简单地将组播的每个叶等同于一个单播结构，带来的缺点是当叶节点数量增加到一定程度时(三个以上叶节点)，保护环上的带宽会过多地重复占用，端口和光纤资源也会趋于紧张。假定有N个组播叶，到每个组播叶的业务流占用B的带宽，则该保护方式下保护和工作带宽将会达到N×B，这样将会浪费系统的带宽资源。
发明内容
本发明解决的技术问题是一种在ATM交换网络中实现组播业务流的保护方法。针对ATM网络中的组播通信的结构特点对重要的组播业务流进行保护，增加ATM网络的可靠性，节省组播业务流占用的网络带宽。
本发明提出的组播业务流的保护方法包括以下的处理步骤：
1.在源节点处建立源节点到与所述源节点相连节点的永久性虚电路(PVC)；
2.在除源节点外的网络节点上，以普通叶的方式建立单向永久性虚电路形成两条单向永久性虚电路环或链，分别定义为永久性虚电路工作环或链和永久性虚电路保护环或链，选定带宽的组播业务流在所述环或链中传输，分别经过网络上的所有节点；
3.在除源节点外的网络节点上，以保护叶对的方式建立两条永久性虚电路，分别定义为工作端永久性虚电路保护叶和保护端永久性虚电路保护叶；
4.当线路没有发生故障的时候，通过工作端永久性虚电路保护叶从永久性虚电路工作环或链上提取组播业务流；
5.当网络中某一点发生故障时，永久性虚电路工作环或链方向故障点后的网络节点检测到告警指示信号，自动从永久性虚电路保护环或链上提取组播业务流，永久性虚电路工作环或链、永久性虚电路保护环或链互为保护。
所述步骤2中，对于环型拓扑结构的网络，将永久性虚电路工作环和永久性虚电路保护环设定为方向相反的两路业务流。
所述步骤2中，对于星型拓扑结构的网络，将永久性虚电路工作链和永久性虚电路保护链设定为方向相同的两路业务流。
所述步骤3中设定每一组保护叶对的工作端永久性虚电路保护叶和保护端永久性虚电路保护叶都指向对应的同一业务提取点，使用相同的虚电路标识符和虚路径标识符。
所述步骤4中当正常工作时，设定工作端永久性虚电路保护叶为活跃连接，保护端永久性虚电路保护叶为非活跃连接。
所述步骤5中发生故障时，永久性虚电路工作环/链方向故障点后的网络节点的保护叶对进行自动切换，工作端永久性虚电路保护叶为非活跃连接，保护端永久性虚电路保护叶为活跃连接。
为了监测业务流，对于环型拓扑结构的网络在源节点处，还可以建立两条单向点到点虚信道连接，分别由永久性虚电路工作环和永久性虚电路保护环的终结处接收单向业务流，用于确定工作环和保护环是否工作正常。
附图说明
图1是本发明实现组播业务流保护的一个基本单元示意图；
图2是本发明实现业务流保护的自动切换的切换机制示意图；
图3是本发明实现对单个环网单纤保护示意图；
图4是本发明实现对单个环网双纤保护示意图；
图5是本发明实现对两环相连单纤保护示意图；
图6是本发明实现对多环相连单纤保护示意图；
图7是本发明实现对星型网络保护示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的描述：
图1是本发明中实现保护功能的一个基本单元。该基本单元实际上由两条点到多点永久性虚电路(PVC Permanent Virtual circuuit)构成。这两条点到多点PVC分别称为工作端(W端)PVC、保护端(P端)PVC。每条点到多点PVC上有两种不同类型的叶子节点-普通叶和保护叶。普通叶完成业务流的接续功能，即将业务流透明传送到下一级节点。保护叶对指向同一业务提取点，使用相同的虚路径标识符(VPI Virtual Path Identifier)和虚电路标识符(VCI Virtual CircuitIdentifier)。初始情况下，工作端PVC上的保护叶为活跃连接，而保护端PVC上的保护叶为预留带宽的非活跃连接。当工作端PVC根节点检测到告警指示信号(AIS Alarm Indicate Signal)时，自动切换发生，工作端PVC上的保护叶变为非活跃连接，而保护端PVC上的保护叶成为活跃连接。
图2的组播业务流保护的自动切换的切换机制示意图。A为组播业务流的源节点，B、C、D是接收组播业务流的节点。源节点A到节点B、D是点到两点的普通叶形式的PVC，A到D方向为工作方向，A到B方向为保护方向。指向节点C有一个保护叶对，分别为工作端PVC和保护端PVC。线路正常工作时，工作端PVC上的保护叶为活跃连接，而保护端PVC上的保护叶为预留带宽的非活跃连接。工作端PVC和保护端PVC的自动切换是基于e-e的AIS信元检测与端口告警检测。当节点A与D之间线路/连接失效时，节点D在该处PVC的出口方向插入端到端的e-e AIS信元，节点C检测到AIS后选择P端作接收通道，完成切换。节点C用于接续W或P流量的枝叶连接仍然保持原有的状态。
上面说明了如何在ATM网络中各节点通过设置普通叶或保护叶对的PVC实现对组播业务流的保护，以下再用具体的组网实例来说明本发明方法的各种应用，图3到图7为ATM组网的几种典型网络拓扑。
图3为实现ATM单个环网单纤保护的结构图，节点A是业务流的源，节点A上的W和P方向是一个简单的桥接(点到两点)PVC，节点B、C、D分别有两个方向相反的点到两点的PVC。其中一个叶用于将W或P方向的业务流在环上接续下去，另一个叶用于将组播业务分接到本地节点。两个枝叶利用点到多点的信元复制机制。两个方向分接枝叶是互为保护的关系，当W方向的接收枝叶收到AIS或检测到端口告警时倒换到P方向点到多点连接的枝叶。图中W方向的PVC为工作端PVC，P方向的PVC为保护端PVC。
图4为实现ATM单个环网双纤保护的结构图。与单纤VC保护环不同的是：由于工作VC环和保护VC环完全独立，当某一个环上多处发生故障时，仍能保证各节点业务能够从另一个环正常接收，使得环路的稳定性更高。
图5是对两环相连的结构进行保护的示意图。节点C是两个环的相连节点，在节点C增加两个方向流量的接续枝叶连接将流量引入由C、E、F、G四个节点构成的ATM环，E、F、G三点的连接结构与B、D两点相同，与图3中的B、C、D点也相同。这样就构成了两个环的A点到B、C、D、E、F、G六点的保护，而且在两个环上都只有W和P两个方向的流量。
图6是对多环相连的结构进行保护的示意图。该种网络拓扑结构是在图5组网基础上的一个拓展，原理相同。本发明方法的应用具有良好的可扩展性，可构造各种类型的环网。
图7是对星形网络结构进行VC保护的示意图。源节点处建立点到多点PVC，将业务流分两路向下级节点传送，形成两条PVC业务流链路，分别称为永久性虚电路工作链和永久性虚电路保护链。当有一路永久性虚电路链出现故障时，则网络节点从另一路上提取业务流。
从上述的几个组网实例可以看出，组播业务VC的源节点和多个叶节点可以位于一个或多个环形、星形拓扑上。
在环形拓扑结构中，在源节点建立一个点到两点的VC从两个方向向所有叶节点发送业务。环上只有一个端到端的工作VC环和一个反方向的保护业务端到端VC环，即工作和保护带宽恒为B，与组播叶节点数N无关。
在星形拓扑结构中，在根节点建立一个点到多点的VC向各个方向的叶节点发送业务。正常情况下，所有叶节点从工作VC接收信息，同时建立一个复制VC，复制工作业务流并向后继组播叶节点传递。在保护方向，所有叶节点不接收业务信息，只建立一个复制VC，复制保护业务流并向后继叶节点传递。
当ATM网络上的某处发生故障(节点故障或连接故障)时，故障点下游叶节点从保护业务流接收业务信息，而上游叶节点仍从工作业务流接收业务信息。所有网络节点仍然都能正常接收源端的业务流。
对于使用单纤(双向)环时，可实现环路上一处线路故障，各点业务流的保护。若使用双纤(双向)环，则可实现环路上多处线路故障，各点业务流的保护。
采用本发明的组播业务流保护方法由于占用网络的带宽仅为工作方向和保护方向的两个带宽之和，所以节省了带宽资源，特别是组播节点数比较多的情况时能够充分利用有限的网络资源，极大的提高了ATM网络的可靠性，并且组网应用灵活适于构造各类保护网，提高网络的运营效率。
Claims (7)
1.一种宽带交换网的组播业务流的保护方法，其特征在于，实现所述方法的步骤包括：
步骤1，在源节点处建立源节点到与所述源节点相连节点的永久性虚电路；
步骤2，在除源节点外的网络节点上，以普通叶的方式建立单向永久性虚电路形成两条单向永久性虚电路环或链，分别定义为永久性虚电路工作环或链和永久性虚电路保护环或链，选定带宽的组播业务流在所述环或链中传输，分别经过网络上的所有节点；
步骤3，在除源节点外的网络节点上，以保护叶对的方式建立两条永久性虚电路，分别定义为工作端永久性虚电路保护叶和保护端永久性虚电路保护叶；
步骤4，当线路没有发生故障的时候，通过工作端永久性虚电路保护叶从永久性虚电路工作环或链上提取组播业务流；
步骤5，当网络中某一点发生故障时，永久性虚电路工作环或链方向故障点后的网络节点检测到告警指示信号，自动从永久性虚电路保护环或链上提取组播业务流。
2.根据权利要求1所述的一种宽带交换网的组播业务流的保护方法，其特征在于，所述步骤2中，对于环型拓扑结构的网络，将永久性虚电路工作环和永久性虚电路保护环设定为方向相反的两路业务流。
3.根据权利要求1所述的一种宽带交换网的组播业务流的保护方法，其特征在于，所述步骤2中，对于星型拓扑结构的网络，将永久性虚电路工作链和永久性虚电路保护链设定为方向相同的两路业务流。
4.根据权利要求1所述的一种宽带交换网的组播业务流的保护方法，其特征在于，所述步骤3中设定每一组保护叶对的工作端永久性虚电路保护叶和保护端永久性虚电路保护叶都指向对应的同一业务提取点，使用相同的虚电路标识符和虚路径标识符。
5.根据权利要求1所述的一种宽带交换网的组播业务流的保护方法，其特征在于，所述步骤4中当正常工作时，设定工作端永久性虚电路保护叶为活跃连接，保护端永久性虚电路保护叶为非活跃连接。
6.根据权利要求1所述的一种宽带交换网的组播业务流的保护方法，其特征在于，所述步骤5中发生故障时，永久性虚电路工作环/链方向故障点后的网络节点的保护叶对进行自动切换，工作端永久性虚电路保护叶为非活跃连接，保护端永久性虚电路保护叶为活跃连接。
7.根据权利要求1所述的一种宽带交换网的组播业务流的保护方法，其特征在于，对于环型拓扑结构的网络在源节点处，还可以建立两条单向点到点虚信道连接，分别由永久性虚电路工作环和永久性虚电路保护环的终结处接收单向业务流，用于确定工作环和保护环是否工作正常。
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