CN1531796A - 通信网络中的恢复保护 - Google Patents

Abstract

通过保留连接网络节点的至少一些链路的一部分传输带宽，实现了网络上的故障链路恢复。保留的传输带宽部分用于传输从故障链路转移的业务以便为该转移的业务提供恢复路径，从而可动态确定保护路径。保留部分最好配置成区，这样，可通过保护带宽传送连续级联净荷。

Description

通信网络中的恢复保护

本发明涉及通信网络中的恢复保护。更具体地说，它涉及在诸如光通信网络等面向连接的通信网络中的恢复保护。

通信网络可以归类为面向连接的网络和无连接的网络，在面向连接的网络中，业务是通过电路(路径)在网络中路由的，在无连接网络中，业务在网络中独立路由。

通信网络经常在网络上出现故障期间使用恢复来保护网络。此类网络包括因特网协议(IP)和异步传送模式(ATM)网络。IP和ATM网络是无连接网络的示例，因而不具有为任何给定路径保留的永久性保护路径。保护是通过在检测到故障后确定业务的新路由(重新路由)来实现的。网络必须具有一定容量水平或备用带宽以确保可提供备用路由。这可能是合计带宽的20％左右。相反，1+1分配要求超出提供带宽的100％。由于在故障发生前不知道该故障的位置，因此备用带宽必须均匀分配到整个网络以应对任何可能的故障。

对于IP/ATM网络，在网络中提供保护路径是直接的。相对于通过链路承载的小分组或信元，连接设备的链路具有大的容量。粒度小，因此提供备用带宽不是问题。

图1显示了IP路由器的IP网状网络；网中配置了IP路由器或节点12到20。例如，每条链路22到34具有额定的20％备用容量。如果故障23在介于节点12(IP路由器A)与14(IP路由器D)之间的链路24上发生，则导致的路径丢失会中断从节点A到D及通过D从A到E的分组传输。一旦路由器检测到故障，备用路由便可建立。例如，从A发往D的分组可通过以下三个路径之一重新路由：A-B-E-D、A-B-D或A-C-D。从A发往E的分组也会由于故障23而中断。避免故障链路24的备用路由为A-C-D-E、A-B-E和A-B-D-E。

允许这种类型的重新路由保护的主要因素是分组相对于链路带宽的低粒度。这使得可在备用路由中轻松找到备用带宽。此外，通过具有不同比特率的链路传送分组的能力使得找到备用链路更简单。例如，介于A-D之间的链路24可以是622Mbps，介于A-C之间的链路可以是10Gbps等等。分组的性质使得它们可沿任何链路发送而不论链路的比特率大小如何。然而，通过网络的分组在延迟时间上可能有一点变化。

基于1+1规定的光网络当前具有高弹性保护。只要设立了路径(工作链路)，便会建立单独的路径作为保护链路。这种保护链路专用于工作链路。

1+1系统虽然稳固，但需要比提供带宽多出100％的带宽，从而导致高的保护网络支出；如果要保护链路，则需要双倍的光纤和设备量。此外，对于设备和光纤，保护路径必须与工作路径分开。

通用多协议标记交换(GMPLS)已被建议用于控制光网络。GMPLS允许对光网络进行集中式管理，以便发展成根据客户设备的请求设立连接的网络。传统的1+1保护系统很可能替换为如在数据网络中使用的包括恢复方法的一种保护类型。此类型的潜在优势是保护路径根据故障动态设立，因而降低了设备成本和分离测试(separacy test)。

然而，这种类型的恢复在光网络中有问题。这些问题是由与现有IP/ATM数据网络相比而大得多的数据分组粒度引起的。例如，在同步数字体系(SDH)中，对于同步传送模块1(STM-1)，基本单元一般是155Mbps。STM-16的大小是2.5Gbps，并且STM-64的大小是10Gbps。这可以分别分解成16或64个STM-1基本单元，但这种STM-1基本单元必须整体传送。与分组不同，成分分组不可能分到多个路径上。相反，例如，10G IP数据流具有成千上个可用任何可用比特率单独路由的分组。

在光网络中发生故障时，光网络没有足够的容量可用于将信号分散地分布到整个网络。由于与链路带宽相比分组粒度较大，因而不可能成功地将所有受影响的业务重新路由。

此外，一些业务连接使用连续级联接口。此类接口一般由路由器或交换机用于大的带宽连接。此处，多个基本单元加在一起(级联)以形成连续净荷。例如，四个155Mbps(STM-1)分组可级联以形成622Mbps净荷(STM-4c)。

在确定可以如何传送级联净荷方面有严格的规定。例如，净荷必须在一个帧中连续的位置上一起传送，并且它们必须占据帧结构内的特定位置。因此，与上述示例不同，级联的STM-16c和STM-64c业务不能分解成STM-1单元。

在连接建立和取消时出现网络带宽分段。可能在链路上有足够的带宽可用于级联净荷，但带宽的位置可能不对，无法传送级联净荷。图2显示了此类事件的一个示例。参照图2，具有2.5Gbps容量的STM-16链路40传送10个STM-1净荷42，每个为155Mbps。传送622Mbps的级联STM-4c净荷44的带宽充足。然而，对STM-1净荷42的分段导致了无法传送STM-4c，因为没有4个STM-1带宽区可用。两个由3个STM-1组成的带宽区46和48可用，但这些区没有足够的带宽来传送净荷44。因此，信号无法在此链路上传送。

在光网络中实施恢复保护时，此类分段会产生问题。恢复保护限制了网络中的可用带宽。因此，找到备用带宽以恢复级联净荷的可能性很小，使得已知的恢复保护技术不适用于连续级连接口。

本发明旨在改善与在光网络中实施恢复保护相关联的问题。概括而言，通过在网络的链路上提供足够的保留带宽，从而提供恢复路径以恢复网络中的故障链路，实现了此目的。

更具体地说，提供了一种通信网络，它包括由多条链路连接的多个节点，每条链路具有一定的传输带宽，其特征在于至少一些链路的一部分传输带宽保留用于传输从故障链路转移的业务，从而为该转移业务提供恢复路径。

本发明也在光通信网络中提供了一种用于在网络上两个节点之间传送数据的链路，所述链路具有一定的传输带宽，其特征在于部分所述传输带宽保留用于传输从故障链路转移的业务，从而为该转移业务提供恢复路径。

本发明也提供了一种用于在通信网络上两个节点之间恢复故障链路的方法，其特征在于所述网络包括由多条链路连接的多个节点，所述链路具有用于通过网络传送业务的传输带宽，所述方法的特征在于保留了至少一些链路的一部分传输带宽用于传输从故障链路转移的业务，从而在两个节点之间为该转移业务提供恢复路径。

本发明的实施例的优点在于通过保留一部分链路的带宽用于恢复，恢复路径可实施用于诸如光网络等面向连接的网络。如果首选路径损坏或不能工作，则业务会转移到恢复带宽上。通过为恢复保留带宽区，连续级联净荷可通过所述恢复路径传送。

此外，一种回复器提供了在故障链路可工作时将转移的业务回复到所述故障链路的装置，从而提供了在整个网络上维护恢复路径平均分布的优点。

同样，在净荷进入光网络时，连续级联净荷可转换为虚拟级联净荷。它的优点在于虚拟级联净荷可通过网络上的不同链路传送。虚拟级联净荷在网络出口处重新组合为连续级联净荷，从而提供了净荷的透明传输。

下面将参照附图，仅以示例方式描述本发明的实施例，其中：

图1是如上所述网形配置中通信网络的图示；

图2是如上所述的STM-16链路的图示；

图3是实施本发明的网络的图示；以及

图4是实施本发明、从连续级联净荷到虚拟级联净荷转换的图示。

要描述的本发明实施例在网络中提供了为恢复而特别分配的带宽。由于在故障发生前不可能确定何处需要恢复带宽，因此，此恢复带宽或保护带宽未分配到任一特定路径。然而，它是保留用于恢复的。最好是在整个网络中均匀分配恢复带宽，以确保每条链路分配有专门用于恢复的备用容量。

共享用于保护的带宽的系统已为人所熟知，例如，1:N复用段保护系统。然而，此类系统的限制在于保护带宽特定于几条指定路径，所有路径均从同一点来回传播。本发明的实施例提供了在整个网络上的恢复带宽分布。发生故障时，对可能正保护带宽的路径不会进行分配。故障发生时，保护是动态确定的。

图3显示了恢复带宽如何用于恢复链路的示例。节点12’、14’、16’、18’和20’由链路22’到34’互连。在此示例中，每条链路具有STM-16的容量，其中的粒度为STM-1。在节点之间有四个使用链路24’的连接，这些连接有：14’到12’到18’、12’到18’及12’到18’到20’。如果链路24’发生故障，则所有这些连接会丢失。然而，由于分散的可用保护带宽，业务可能通过以下路由恢复：

·四个连接14’到12’到18’可保护为四个连接14’到18’；

·四个连接12’到18’可保护为四个连接12’到16’到18’；以及

·四个连接12’到18’到20’可保护为四个连接12’到14’到20’。

故障确定方法最好从传输数据标准中定义的标准故障条件中得出。通过对在光网络上实施的多协议标记交换(MPLS)标准或GMPLS标准使用在数据网络中所用的协议，确定找出备用路由的过程。

数据网络的MPLS协议需要修改才可在光网络中有效运行。此外，需要对协议做适当的修改以识别保留恢复带宽的存在。此类修改确保了恢复带宽不用于正常业务；在此实施例中，恢复带宽必须仅用于保护由于该路径故障而丢失的路径。修改可能需要另一类建立请求和资源分配。

恢复带宽需要平均分布到整个网络以对每个可能的故障提供保护。一般的故障是整条链路。此类故障发生时，通过该链路传送的业务的首选路径会丢失。这样，这些故障导致大部分的保护带宽在故障期间得以利用。

一旦修复了故障，现在工作的链路会由于其业务已重新路由而没有业务。然而，保留带宽由于继续承载以前损坏链路的业务而会保持封锁。封锁是指恢复带宽仍用于为以前通过损坏链路传送的业务提供路径。因此，恢复带宽不再平均分布到整个网络。如果另一故障发生，则可能难以找到足够的恢复带宽以恢复随后的故障。

鉴于这方面的原因，保护带宽是可回复的。可回复是指一旦修复了以前传送被转移业务的损坏链路，则被保护的转移业务会回复到其以前的路径。这样，一旦损坏链路可工作，则保护带宽便可释放以备将来使用。

在替代实施例中，如果网络上有足够的正常带宽可用，则可不使用保护带宽而恢复故障。业务可重新路由到正常带宽以避免使用保护带宽。路由协议在此实施例中用于在正常带宽可用时，使用正常带宽重新路由损坏链路的业务。如果没有足够的正常带宽可用，则业务会重新路由到保护带宽。在此实施例中，保护带宽未使用时，回复并不是必要的。

在业务通过几条链路重新路由的某些环境中，可能最好是在一些链路上使用保护带宽，而在其它链路上使用正常带宽。这取决于通过每条链路的业务水平。

在另一备选实施例中，在不需要保护带宽时，保护带宽偶然会用于正常业务。偶然的业务最好是低优先级业务，一旦网络上发生故障，并且保护带宽需要用于重新路由业务，便将其从保护带宽上去除。

在另外的替代实施例中，保护带宽是虚拟的。虚拟是指保护带宽不只是为保护而保留。在此另外的替代实施例中，需要路由协议在网络上更均匀地分配保护带宽以确保备用带宽的分散可用性。如果在不低于最低备用带宽阈值的情况下难以路由电路，相应的警报会发出。同样，一旦修复了故障，必需回复带宽以确保在整个网络上备用带宽的平均分布。

由于需要单个带宽区，因此连续级联接口可能成为回复的问题。在使用恢复保护协议并且备用带宽受限时，可能难以在整个网络上找出备用路由。

在又一备选实施例中，连续级联净荷在通过网络传输前转换成虚拟级联净荷，以便网络可使用回复。在此又一备选实施例中，包括相关区的虚拟级联净荷随后可通过独立路由所述区而通过网络传输。在相关区退出光网络时，它们会重新组合成连续区。因此，该过程对客户是透明的。

参照图4，连续级联STM-4c净荷80正通过光网络82。在光网络的入口点84和出口点86处，信号在连续到虚拟转换器88和90处进行了连续到虚拟的转换。光网络现在有四个单独的STM-1净荷92、94、96和98(或信号)要传送，而不是单个STM-4c净荷。因此更容易在网络上路由信号。不需要找出一个大的分配带宽，并且每个STM-1净荷可使用不同的路径穿过网络。如果某条链路确实发生了故障，则可更容易地找到备用路由。各个STM-1净荷比更大的单个STM-4c净荷更易于重新路由。此外，因为净荷可通过不同的链路传送，因此故障更不可能影响所有STM-1净荷。这样，恢复过程要恢复的信号就更少。

适当地标记四个相关STM-1净荷，使得每个净荷到达所需的目的地并且按所需的顺序与原STM-4c净荷的其它成分重新组合。在光网络的出口86处，四个STM-1信号由连续到虚拟转换器90组合并转换回单个STM-4c连续净荷80。可能需要适当的缓冲，以解决与每个STM-1净荷通过网络所费的不同时间相关的任何时间延迟。

最好是将净荷作为虚拟级联净荷传输，这是因为许多现有传输设备无法处理复杂的连续级联净荷。虚拟级联因而允许连续信号在传统设备上传送。

在此又一备选实施例中，此类转换在需要恢复保护的系统上提供了处理连续级联净荷的实际方法。由于许多IP路由器和数据交换机使用连续级联接口，因此经常会遇到这些连续级联接口。

由于只需要单个基础设施，因此实施本发明的网络安装和维护成本大大降低。无需象1+1保护系统所需的那样要双倍的链路数量。

无需为网络中的所有链路提供恢复保护。重要的是确保为恢复保护保留了足够的传输带宽，这样便可以找出备用路径。如果两个节点之间有多条链路，则只有一部分需要保留带宽用作恢复路径。

本领域的技术人员可设想在权利要求范围内的方法和系统的其它实施例。例如，本发明适用于其它系统，如使用STS-1等的SONET系统以及转换波长的光子系统。此外，恢复路径可建立为一系列并行配置的链路。可能同时使用几条恢复路径来恢复单条链路。

所述实施例并不限于光网络。例如，SDH帧可用于传输电信号和用于无线电链路。所述实施例适用于在传送的单元处于固定的比特率且与IP/ATM分组相比非常大的任何情况。然而，本发明确实找出了在面向连接的通信网络的特殊应用。

Claims (22)

1.一种通信网络，它包括：由多条链路连接的多个节点，每条链路具有一定的传输带宽，其特征在于至少一些所述链路的一部分所述传输带宽被保留用于传输从故障链路转移的业务，从而为该转移业务提供恢复路径。

2.一种链路，在通信网络中用于在所述网络上两个节点之间传送数据，所述链路具有一定的传输带宽，其特征在于部分所述传输带宽保留用于传输从故障链路转移的业务，从而为该转移业务提供恢复路径。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述业务包括连续级联净荷。

4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于保留用于恢复的所述部分包括带宽区。

5.如前面任一权利要求所述的设备，其特征在于在所述网络的入口或出口处包括转换器，用于在连续级联净荷与多个虚拟级联净荷之间进行转换，以便通过所述网络传输所述多个虚拟级联净荷。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于所述多个虚拟级联净荷中的各个净荷通过不同的链路传送。

7.如前面任一权利要求所述的设备，其特征在于还包括用于在给定链路的恢复部分不需要用于传输从故障链路转移的业务时，通过所述恢复部分传输低优先级净荷的部件。

8.如前面任一权利要求所述的设备，其特征在于由单条链路连接的任何两个节点之间的所述恢复路径包括多条链路。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于恢复路径在多条链路上延续，包括用于传输至少其中一条所述链路的业务的所述传输带宽部分。

10.如前面任一权利要求所述的设备，其特征在于包括回复器，在所述故障链路可工作时，将所述转移业务从所述恢复路径回复到所述故障链路。

11.如前面任一权利要求所述的设备，其特征在于所述网络承载同步数字体系(SDH)或SONET信号。

12.如前面任一权利要求所述的设备，其特征在于所述网络是光网络。

13.一种方法，用于恢复通信网络上两个节点之间的故障链路，其特征在于所述网络包括由多条链路连接的多个节点，所述链路具有用于通过所述网络传送业务的传输带宽，所述方法的特征在于保留至少一些所述链路的一部分传输带宽用于传输从所述故障链路上转移的业务，从而在所述两个节点之间为所述转移业务提供恢复路径。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述业务包括连续级联净荷。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述部分是带宽区。

16.如权利要求13到15中任何一项所述的方法，其特征在于包括：在所述业务进入或退出所述网络时，在连续级联净荷与多个虚拟级联净荷之间转换所述业务，其中所述多个虚拟级联净荷通过所述网络传送。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于包括通过不同的链路传送所述各个虚拟级联净荷。

18.如权利要求13到17中任何一项所述的方法，其特征在于在所述链路可工作时通过所述恢复路径传送低优先级业务。

19.如权利要求14到18中任何一项所述的方法，其特征在于包括保留所述恢复路径以便在所述第一和第二节点之间传输净荷。

20.如权利要求14到20中任何一项所述的方法，其特征在于由单个节点连接的任何两个节点之间的所述恢复路径包括多条链路。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于包括恢复路径在多条链路上延续，包括用于传送至少其中一条所述链路的业务的部分所述传输带宽。

22.如权利要求13到21中任何一项所述的方法，其特征在于包括在所述故障链路变为可工作时，将业务从所述恢复路径回复到所述故障链路。

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