CN1816040A - 一种多协议标签交换网络保护切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多协议标签交换(MPLS)网络保护切换方法,包括:在入口标签交换路由器(LSR)和出口LSR之间建立工作标签交换路径(LSP)和保护LSP,并为工作LSP的待保护部分建立快速重路由(FRR)LSP,入口LSR通过工作LSP向出口LSR发送工作流量并插入检测报文;如果FRRLSP所连接的入口节点检测到工作LSP出现故障,入口节点将工作流量由工作LSP切换到FRR LSP;如果出口LSR不能接收到检测报文,出口LSR通过反向路径向入口LSR发送后向缺陷指示消息,入口LSR将工作流量切换到保护LSP。应用本发明后,在保证LSP保护切换速度的同时增加了保护LSP的数量,并且极大地节省了网络带宽,保证了正常业务的使用,并且不会对CPU造成过重的负担。
Description
技术领域
本发明涉及多协议标签交换(MPLS)技术,特别是一种MPLS网络保护切换方法。
背景技术
作为下一代网络的关键技术,MPLS技术在IP网络中扮演着越来越重要的角色。MPLS技术最初是为提高路由器转发速度而提出的,但是由于其固有的优点,它在流量工程、虚拟个人网络(VPN)、服务质量(QoS)等方面也得到了广泛的应用,日益成为大规模IP网络的重要标准。
随着MPLS技术越来越成为IP网络多业务承载的关键技术,MPLS网络的故障检测和保护切换已经成为重要课题。保护切换技术对于提高MPLS网络的可用性和稳定性具有关键意义。保护切换意味着对受保护的标签交换路径(LSP)路由的预计算和资源的预分配,可以保证在LSP连接失效或者中断后快速重新获得网络资源。
图1所示为现有技术中MPLS网络保护切换示意图。如图1所示,在正常情况下,工作流量(working traffic)从入口(Ingress)标签交换路由器(LSR)发送到出口(Egress LSR)LSR。同时,在入口LSR周期性地插入检测报文,在出口LSR接收该检测报文。在入口LSR插入的检测报文可以为连通性验证(CV)报文或者快速故障检测(FFD)报文。当出口LSR在一定时间内不能接收到检测报文时,出口LSR则判定工作LSP出现故障,并通过反向路径向入口LSR发送后向缺陷指示(BDI)消息以通知入口LSR该工作LSP已经出现故障。入口LSR收到BDI消息后,将工作流量切换到保护LSP上。也就是,在正常情况下,工作流量交换到工作LSP,当出口LSR在一定时间内不能接收到检测报文时,出口LSR通过反向路径向入口LSR发送BDI消息,然后入口LSR将工作流量切换到保护LSP。
在入口LSR插入的FFD报文和CV报文的格式相同,但是发送周期不同。通常CV报文为1秒(s)间隔,而FFD报文的报文间隔最低可以达到10毫秒(ms),并且一般默认值为50ms。
可以看出,现有技术中首先根据检测报文的接收状况来判断工作LSP的工作状况,然后再根据工作LSP的工作状况来决定是否执行切换,因此LSP保护切换的快慢主要取决于检测报文发送的快慢。如果检测报文发送得越快,那么检测出LSP故障并进行LSP切换的速度就越快。但是,实际中检测报文的发送速度却是有限制的,检测报文并不能发送得太快。因为如果检测报文发送速度过快,那么当LSP的数量达到一定程度时,会极大地增加CPU的处理负担。所以在现有技术中,在相同的CPU处理能力下,被保护的LSP数量和LSP保护切换速度之间存在矛盾,过快的检测报文发送速度会对支持保护的LSP数目造成限制。
而且,由于在现有技术中为了保证快速切换通常需要有较快的检测报文发送速度,但是检测报文发送速度过快却会占用大量的网络带宽等网络资源,从而会影响正常业务的使用。例如:假设检测报文为FDD报文,并且FFD报文的发送周期为10ms,也就是一秒钟发送100个FDD报文,FDD报文的大小为44字节,那么当LSP的数目为10K时,检测报文占用的带宽大约为(44byte×8)×(1000ms/10ms)×10000=352Mbps。由此可见,此时检测报文会占用大量的网络带宽,从而影响正常业务的使用。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的是提出一种MPLS网络保护切换方法,以在保证LSP保护切换速度的同时支持保护更多数量的LSP。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种MPLS网络保护切换方法,该方法包括以下步骤:
A、在入口LSR和出口LSR之间建立工作LSP和保护LSP,并为工作LSP的待保护部分建立FRR LSP,入口LSR通过工作LSP向出口LSR发送工作流量并插入检测报文;
B、如果FRR LSP所连接的入口节点检测到工作LSP出现故障,入口节点将工作流量由工作LSP切换到FRR LSP;
C、如果所述出口LSR不能接收到检测报文,出口LSR通过反向路径向入口LSR发送BDI消息,入口LSR将工作流量切换到保护LSP。
所述待保护部分为工作LSP中任意一个工作节点,步骤A所述建立FRRLSP为:在工作LSP中该任意一个工作节点的入口和出口之间建立FRR LSP。
所述待保护部分为在工作LSP中任意两个工作节点之间的工作链路,步骤A所述建立FRR LSP为:在工作LSP中该任意两个工作节点之间的工作链路的两端建立FRR LSP。
步骤A所述建立FRR LSP为:建立不少于一条的FRR LSP。
步骤B为:当检测到所述工作节点的端口状态不正常时,将工作流量切换到FRRLSP。
步骤B为:当检测到所述工作链路的链路连接状态不正常时,将工作流量切换到FRR LSP。
所述的检测报文为CV报文。
所述的检测报文为FDD报文。
所述CV报文的发送周期为1秒。
所述FDD报文的发送周期大于10毫秒。
从以上的技术方案中可以看出,本发明提出的MPLS网络保护切换方法中,在入口LSR和出口LSR之间的待保护部分建立FRR LSP;然后当FRR
LSP的入口节点检测到工作LSP出现故障时,FRR LSP的入口节点将工作流量切换到FRR LSP;然后当出口LSR检测到该故障时,入口LSR再将工作流量由FRR LSP切换到保护LSP。所以,本发明通过将FRR LSP和保护LSP相结合而实现了对工作LSP的保护切换。由于FRR检测机制是通过检测硬件故障来检测LSP故障,所以FRR检测机制可以比通过检测报文更快地检测到LSP故障,因此在检测报文发现故障之前,工作流量已经通过FRRLSP获得了保护。所以本发明首先获得了比现有技术更快的LSP保护切换速度。同时,由于提供了比检测报文更快速的保护切换,因此可以不需要高速发送检测报文,所以可以在不增加CPU负担的情况下支持保护更多数目的LSP。例如,可以将FFD报文设置成50ms的发送周期,对于优先级不高但仍需要使用LSP保护的业务基至可以使用发送频率为1个/秒的CV报文,所以在相同的CPU处理能力下,应用本发明可以支持更多的LSP。
同时,现有技术中检测报文频繁收发所带来网络带宽等资源的消耗也能显著降低。以50ms的发送周期发送FFD报文为例,同样支持10K条LSP,此时所需要的网络带宽为:(44Byte×8)×(1000ms/50ms)×10K<70Mbps,为未使用FRR LSP时的约1/5;而当使用CV报文时,需要的网络带宽为:(44Byte×8)×10K=3.52M,此时网络带宽消耗甚至已经可以基本忽略不计。因此,应用本发明后,还极大地节省了网络带宽,并且因此使得网络的性能得到了显著优化。
附图说明
图1为现有技术中MPLS网络保护切换示意图。
图2为本发明MPLS网络保护切换方法流程图。
图3为本发明一实施例的MPLS网络保护切换示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白,下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图2为本发明MPLS网络保护切换方法流程图。如图2所示,包括以下步骤:
步骤201:在入LSR和出口LSR之间建立工作LSP和保护LSP,并为工作LSP的待保护部分建立FRR LSP,入口LSR通过工作LSP向出口LSR发送工作流量并插入检测报文。
在这里,在入口LSR和出口LSR之间建立工作LSP、保护LSP和FRRLSP。工作LSP用于在正常情况下将工作流量从入口LSR发送到出口LSR。保护LSP用于当入口LSR检测到工作LSP出故障时将工作流量切换到保护LSP,其中入口LSR通过工作LSP向出口LSR发送工作流量,并通过工作LSP周期性地向出口LSR发送检测报文。当出口LSR在一定时间内不能接收到检测报文时,则认定工作LSP出现故障,此时出口LSR通过反向路径向入口LSR发送BDI消息,然后入口LSR再将工作流量从工作LSP发送到保护LSP。
在入口LSR和出口LSR之间的待保护部分进一步建立FRR LSP的目的是为了对工作LSP中的某个工作节点或者某段工作链路进行保护。既可以在入口LSR和出口LSR之间的某个工作节点的入口和出口之间建立FRRLSP,也可以在入口LSR和出口LSR之间的某个工作链路的两端建立FRRLSP。在这里,FRR LSP的数目可以只有一条,也可以有多条,并且FRR LSP上不需要插入检测报文,只需要手动配置FRR LSP与工作LSP的保护绑定。由于FRR LSP的故障检测是通过硬件来实现,所以FRR检测机制可以比工作LSP中的检测报文更快地检测到工作LSP故障,当FRR LSP所保护的工作节点或者工作链路出现故障时,将能够更快地发现故障,并且执行切换。
步骤202:如果FRR LSP所连接的入口节点检测到工作LSP出现故障,入口节点将工作流量由工作LSP切换到FRR LSP。
在FRR LSP的保护切换由MPLS设备的硬件完成,时间一般在20ms到50ms以内,可以达到电信网络的50ms可靠性要求。当FRR LSP所保护的工作节点出现故障时,FRR LSP所连接的入口节点检测到该工作节点的端口状态不正常,将工作流量切换到FRR LSP;当FRR LSP所保护的工作链路出现故障时,FRR LSP所连接的入口节点检测到该工作链路的链路连接状态不正常时,将工作流量切换到FRR LSP。也就是,无论是工作链路或者工作节点发生故障,FRR LSP的入口节点会首先检测到故障,并立即将工作流量切换到FRR LSP。优选地,当FRR LSP用于保护工作LSP中的工作节点时,FRR LSP的入口节点检测该工作节点的端口状态,并当检测到端口状态不正常时,该入口节点将工作流量切换到FRR LSP。当FRR LSP用于保护工作LSP中的工作链路时,FRR LSP的入口节点检测所保护的工作链路的链路连接状态,并当检测到链路连接状态不正常时,该入口节点将工作流量切换到FRR LSP。其中,FRR LSP的入口节点是指FRR LSP入口处的工作节点。优选地,FRR LSP的入口节点就是入口LSR。
步骤203:如果出口LSR不能接收到检测报文,出口LSR通过反向路径向入口LSR发送BDI消息,入口LSR将工作流量切换到保护LSP。
当工作流量切换到FRR LSP后的一定时间后,出口LSR在一定时间内不能接收到入口LSR通过工作LSP发送的检测报文,出口LSR通过反向路径向入口LSR发送BDI消息,入口LSR然后再将工作流量从FRR LSP切换到保护LSP。在这里,由于FRR LSP的预留带宽通常并不多,因此一般还会再将工作流量切换到保护LSP中,从而更好地保证工作流量的传送。
从以上的过程可以看出,由于FRR LSP已经提供了50ms以内的保护切换,并且比通过检测报文而执行保护切换更加快速,因此没有必要在工作LSP中插入发送速度很快的检测报文,检测报文发送周期可以不需要以10ms或者20ms等间隔高速发送。例如,假设检测报文为FDD报文,则可以将FFD报文定成大于或者等于50ms的发送周期。对于优先级不高但仍需要使用LSP保护的业务,基至可以使用CV报文(1个/秒)。所以,在相同的CPU处理能力下,应用本发明可以支持保护更多数目的LSP。而且,由于检测报文的发送频率不用很高,因此还极大地节省了网络带宽,并因此使得网络的性能得到显著优化。
同时,在出口LSR检测到工作LSP出现故障之前,工作流量已经快速切换到了FRR LSP,所以可以更大程度地保护业务流量的连续性。一般而言,FRR可以多保护10-30ms左右的工作流量,这对于某些实时性和可靠性要求严格的业务是非常关键的。
图3为本发明一实施例的MPLS网络保护切换示意图。如图3所示,在入口LSR(A)和出口LSR(D)之间有两条LSP,分别为工作LSP和保护LSP,这两条LSP组成一对端到端LSP保护组。在正常情况下,工作LSP将工作流量从入口LSR发送到出口LSR。同时,在入口LSR周期性地插入检测报文,出口LSR通过检测报文的接收状况来判断工作LSP的工作状况,然后再根据工作LSP的工作状况来决定是否切换到保护LSP。同时,在A点与C点之间,还有一条经过H、I点的FRR LSP,以保护节点B。如图3所示,该条FRR LSP的入口节点就是入口LSR。在FRR LSP上不需要插入检测报文,只需要由管理员手动配置FRR LSP与工作LSP的保护绑定。
在正常的网络条件下,工作流量经A-B-C-D的工作LSP从A点到达D点。当B节点或A、B节点间的工作链路出现故障时,入口LSR在出口LSR能够检测出故障之前就已经检测出故障,并且入口LSR立刻将工作流量从A-B-C快速切换到A-H-I-C。FRR LSP的保护切换由设备的硬件完成,时间一般在20ms以内,可以达到电信网络的50ms可靠性要求。将工作流量切换到A-H-I-C后,当出口LSR在一定时间内不能接收到检测报文时,则认定工作LSP出现故障,此时出口LSR通过反向路径向入口LSR发送BDI消息,然后入口LSR再将工作流量从FRR LSP切换到保护LSP,即切换后工作流量经A-E-F-G-D到达出口LSR。
在这里,可以在工作LSP中的任意单个节点或者任意工作链路两端建立FRR LSP。例如,还可以在节点B和节点C之间建立FRR LSP,以保护节点B和节点C之间的工作链路。在实际组网中,FRR LSP的数目可以不止一条,同样A点与B点之间也可以有大量的LSP保护组。由于FRR LSP的存在,当FRR LSP所保护的工作节点或者工作链路发生故障时,工作流量能够快速切换到FRR LSP上,在检测报文发现工作LSP故障并从入口LSR切换到保护LSP之前,工作流量已经通过FRR LSP得到保护,所以可以更大程度得保护业务流量的连续性。而且由于提供了比检测报文更快速的保护切换,因此可以不需要高速发送检测报文,从而可以增加保护LSP的数量。
同时,入口LSR发出的检测报文给网络带宽等资源的消耗也能显著降低,以50ms频率发送FFD报文为例,同样支持10K条LSP,此时所需要的网络带宽为:(44Byte×8)×(1000ms/50ms)×10K<70Mbps,为未使用FRR LSP时的约1/5;当使用CV报文时为:(44Byte×8)×10K=3.52M,基本已经可以忽略不计,所以极大地节省了网络带宽,从而网络的性能也得到显著优化。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种多协议标签交换MPLS网络保护切换方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
A、在入口标签交换路由器LSR和出口LSR之间建立工作标签交换路径LSP和保护LSP,并为所述工作LSP的待保护部分建立快速重路由FRR LSP,入口LSR通过工作LSP向出口LSR发送工作流量并插入检测报文;
B、如果FRR LSP所连接的入口节点检测到工作LSP出现故障,入口节点将工作流量由工作LSP切换到FRR LSP;
C、如果所述出口LSR不能接收到检测报文,出口LSR通过反向路径向入口LSR发送后向缺陷指示消息,入口LSR将工作流量切换到保护LSP。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待保护部分为工作LSP中任意一个工作节点,步骤A所述建立FRR LSP为:在工作LSP中该任意一个工作节点的入口和出口之间建立FRR LSP。
3、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待保护部分为在工作LSP中任意两个工作节点之间的工作链路,步骤A所述建立FRR LSP为:在工作LSP中该任意两个工作节点之间的工作链路的两端建立FRR LSP。
4、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤A所述建立FRR LSP为:建立不少于一条的FRR LSP。
5、根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤B为:当检测到所述工作节点的端口状态不正常时,将工作流量切换到FRR LSP。
6、根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤B为:当检测到所述工作链路的链路连接状态不正常时,将工作流量切换到FRR LSP。
7、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的检测报文为连通性验证CV报文。
8、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的检测报文为快速故障检测FDD报文。
9、根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述CV报文的发送周期为1秒。
10、根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述FDD报文的发送周期大于10毫秒。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20090805 Termination date: 20180201 |