CN1848842A - 多协议标签交换双向保护切换的实现方法 - Google Patents

多协议标签交换双向保护切换的实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多协议标签交换双向保护切换的实现方法。该方法主要包括：首先，在MPLS(多协议标签交换)网络中，基于APS(自动保护倒换)协议为双向LSP(标签交换路径)配置相应的双向保护切换策略信息；然后，当MPLS网络中基于APS协议确定需要进行双向保护切换时，则依据配置的双向保护切换策略信息进行双向保护切换操作。因此，本发明可以对MPLS LSP双向数据通道实现有效的保护，保证双向流量的延时处于均等；同时，本发明引入的APS协议可以覆盖MPLS LSP单向数据通道的保护，从而统一了单向和双向保护的机制的实现。

Description

多协议标签交换双向保护切换的实现方法
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种多协议标签交换双向保护切换的实现方法。
背景技术
随着网络技术的发展，以太网业务从局域网逐渐向城域网、电信网发展。在需求不断增长的下一代以太网业务中，MPLS(多协议标签交换)技术依靠其独特的优越性成为首选网络技术。其优越性主要表现在：快速恢复性，网络可扩展性，Qos(服务质量)业务能力，业务聚合能力以及业务互操作能力，等等。
随着MPLS技术成为IP网络多业务承载的关键技术，MPLS的故障检测和保护倒换成为业界关注的重要课题。这是因为，完善的OAM(操作和维护)机制可以保证业务高质量的正常运行，并可大大减少网络运营维护费用。
目前，在ITU Recommendation Y.1720中提供了两种基本的单向保护机制，具体包括：1+1保护切换结构和1∶1保护切换结构。其中，1+1保护切换是指：工作流量被同时复制到工作路径和保护路径上，并在两条路径聚合处的LSR上选择工作路径或保护路径；所述的1∶1保护切换则是指：工作流量仅出现在工作路径或保护路径上，工作路径或保护路径的选择通过APS协议在路径的起点处完成。
如图1所示，对于单向1+1保护切换结构，在Path Merge LSR(路径合并标签交换路由器)处检测到缺陷时，在Path Merge LSR处将启动保护机制，切换开关，完成单向保护，即将实现工作LSP(Working LSP)和保护LSP(Protection LSP)间的保护切换操作，将工作流量(Working traffic)切换到可以正常工作的LSP上进行传输。
如图2所示，对于单向1∶1保护切换结构，当在Path Merge LSR处检测到缺陷时，启动保护机制，并向Path switch LSR(路径交换标签交换路由器)方向传送BDI(后向缺陷指示)，Path Switch LSR在收到BDI指示后，不管本地protection LSP(保护标签交换路径)是否处于正常状态，均进行开关切换，完成单向路径的保护。
不难看出，上述现有技术中，仅提供了MPLS单向数据通道的保护切换机制，对于MPLS双向数据通道的保护切换则没有相应的实现方案。
而且，通过FDI(前身缺陷指示)/BDI实现单向数据通道的保护。对于1∶1保护切换结构，保护域的两端没有确认机制，源端开关动作只依赖于近端所发送的BDI指示，仍有可能造成误动作，从而影响业务通信的可靠性。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种多协议标签交换双向保护切换的实现方法，从而为MPLS双向数据通道的保护切换提供可行的技术方案。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种多协议标签交换双向保护切换的实现方法，包括：
A、在多协议标签交换MPLS网络中，为双向标签交换路径LSP配置双向保护切换策略信息；
B、当MPLS网络中确定需要进行双向保护切换时，则依据配置的双向保护切换策略信息进行双向保护切换操作。
所述的步骤A包括：
在MPLS网络中，基于自动保护倒换APS协议进行双向LSP双向保护切换策略信息的配置。
所述的步骤A包括：
在MPLS网络中，确定至少两条双向LSP，将方向相同的各条LSP在起点或终点处配置对应的保护切换策略信息。
所述的保护切换策略信息为：
工作路径对应的保护路径信息，以及保护切换时需要具备的条件信息。
所述的步骤B包括：
MPLS网络节点根据收到的操作维护OAM报文确定需要进行保护切换操作，并根据配置的双向保护切换策略信息进行保护切换操作。
所述的OAM报文中包括：
APS协议域：用于承载基于APS协议确定的保护倒换信息。
所述的步骤B具体包括：
B1、当MPLS网络节点检查确定需要进行保护倒换时，向对端节点发送倒换请求消息；
B2、对端节点收到所述倒换请求消息后，则进行保护切换操作，并向发送倒换请求消息的源端返回响应消息；
B3、所述源端收到响应消息后，在本地进行相应的保护切换操作。
所述的步骤B还包括：
在保护区域终点或起点，根据从对端获得的OAM报文中承载的APS协议保护倒换信息及本地保存的双向保护切换策略信息选择确定切换后的路径信息，并将相应的业务切换到选择确定的切换后的路径上传送。
所述的步骤B还包括：
当MPLS网络中保护区域终点或起点启动时，根据本地标签交换路由器LSR保存的信息选择工作路径和保护路径，并将相应的业务同时通过工作路径和保护路径，或者仅通过工作路径进行传送。
所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法还包括：
在MPLS网络中的工作路径和保护路径起点处下插连接可用性验证或快速链路失效检测报文；
在所述工作路径和保护路径的终点根据所述报文确定是否需要进行保护切换操作。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的方法可以对MPLS LSP双向数据通道实现有效的保护，保证双向流量的延时处于均等；同时，本发明引入的APS协议可以覆盖MPLS LSP单向数据通道的保护，从而统一了单向和双向保护的机制的实现。另外，本发明中，当双向保护发生时，有故障的LSP将被闲置，因此，可以单独对其进行维修，而不会影响正常业务流量。
附图说明
图1为单向1+1保护切换结构示意图；
图2为单向1∶1保护切换结构示意图；
图3为本发明提供的双向1+1保护切换结构示意图；
图4为图3中LSP1发生故障时双向1+1保护切换结构示意图；
图5为图3中LSP2发生故障时双向1+1保护切换结构示意图；
图6为图3中LSP1和LSP2发生故障时双向1+1保护切换结构示意图；
图7为本发明提供的双向1∶1保护切换结构示意图；
图8为图7中LSP2发生故障时双向1∶1保护切换结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是基于APS(自动保护倒换)协议实现MPLS双向保护切换，从而为MPLS双向数据通道的保护切换提供了可行的技术方案。
本发明所述的MPLS双向保护切换的实现方法，主要包括以下步骤：
首先，在多协议标签交换MPLS网络中，基于APS协议为双向标签交换路径LSP配置双向保护切换策略信息；
具体的配置方式为：在MPLS网络中，确定至两条(或两条以上)双向LSP，每条双向LSP包括两条方向相反的LSP；将两条双向LSP中方向相同的两条LSP在起点或终点处配置对应的保护切换策略信息；所述的保护切换策略信息具体为：一条工作路径对应的保护路径信息(一条工作路径可以对应一条或多条保护路径)，以及保护切换时需要具备的条件信息(如接收到保护倒换请求消息，则确定需要进行保护切换，等等)。
然后，当MPLS网络节点根据收到的操作维护OAM报文中APS协议域承载的信息，确定需要在本节点进行保护切换操作时，则依据配置的双向保护切换策略信息进行双向保护切换操作；
所述的OAM报文中的APS协议域用于承载基于APS协议确定的保护倒换信息。
由本发明为基于APS协议实现，为对本发明有清楚的了解，下面首先对包含有APS协议域的OAM报文的具体实现格式进行说明。
包含APS协议域的OAM报文格式如下面的表1所示：
表1
Functiontype(08Hex) Reserved(预留)(00Hex) TTSI(optional，if not used set toall 00Hex) APS Octets(APS域)   Padding(填充)(all 00Hex) BIP16
    1 octet     3 octet     20 octets     3 octets   15 octets   2 octets
在表1中，根据Y.1711中预留的Function Type(功能类型)的取值，本发明中，可以将MPLS APS协议的Function Type取为0x8(当然也可以为其他值)，即当该值为0x8时，则确定其为MPLS APS协议报文。
其中，表1中APS Octets域为针对本发明新增加的域，其相应的格式如下面的表2所示：
表2
 1  2  3
 1  2  3  4  5  6  7  8  1  2  3  4  5  6  7  8  1  2  3  4  5  6  7  8
 Request/state  Protection type     Requested Signal     Bridged Signal
 A  B  D  R
根据保护倒换需要，表2所示的APS Octets中各个域的含义和取值如下面的表3所示：
                        表3
 Field：域 Value：值  Description：描述
Request/State：请求/状态 1111  Lockout of Protection(LO)：保护失锁
1110  Forced Switch(FS)：强制倒换
1100  Signal Fail(SF)：信号失效
1010  Signal Degrade(SD)：信号劣化
1000  Manual Switch(MS)：手工切换
0110  Wait to Restore(WTR)：等待恢复
0100  Exercise(EXER)：训练
0010  Reverse Request(RR)：预留请求
0001  Do Not Revert(DNR)：不回复
0000  No Request(NR)：不请求
Field：域 Value：值 Description：描述
Others Reserved for future international standardization：为将来国际标准预留
ProtectionType：保护类型 A 0 No APS Channel：无APS通道
1 APS Channel：APS通道
B 0 1+1(Permanent Bridge)：1+1(永久桥接)
1 1：n(no Permanent Bridge)：1：n(非永久桥接)
D 0 Unidirectional switching：单向倒换
1 Bidirectional switching：双向倒换
R 0 Non-revertive operation：不可逆操作
1 Revertive operation：可逆操作
RequestedSignal：请求信号 0 Null Signal：空信号
1-254 Normal Traffic Signal 1-254：正常通信信号
255 Extra Traffic Signal：异常通信信号
BridgedSignal：桥接信号 0 Null Signal：空信号
1-254 Normal Traffic Signal 1-254：正常通信信号
255 Extra Traffic Signal：异常通信信号
基于上述包含APS协议域的OAM报文格式及承载内容信息的定义，下面将对本发明所述方法的具体实现方式进行说明。
本发明仍然将描述两种双向保护切换的应用结构，具体包括：1+1双向保护切换和1∶1双向保护切换。
首先，对双向1+1保护切换过程的实现进行说明，双向1+1保护切换结构如图3所示。
由保护区域终点处的开关基于本地LSR(标签交换路由器)得到的信息或从对端发来的APS协议报文中获得的信息选择工作路径或保护路径；
对于1+1保护，正常的工作流量将同时在工作路径和保护路径上存在，并且是双向的；
如果用CV(连接可用性验证)报文或FFD(快速链路失效检测)报文检查链路可用性，则在工作路径和保护路径的起点处插入CV或FFD，并在终点处提取分析；
工作LSP或保护LSP，均发送CV或FFD报文。
下面将举例说明当缺陷发生时的1+1双向保护切换机制的具体保护切换操作处理过程。
如图4所示，如果在MPLS A至MPLS Z方向的LSP1发生故障，MPLS Z由于收不到CV或FFD报文检查到dLOC(连接丢失缺陷)，或者检测到dTTSI_Mismatch(路径端点源标识交叉错故障)、dTTSI_Mismerge(路径端点源标识聚合故障)、dExcess(连接过速故障)，此时，将基于APS协议请求进行保护切换，采用2段式保护切换，即信息交互的次数为2次。
双向保护切换具体过程为：
首先，MPLS Z通过APS协议报文通知MPLS A相关切换信息，MPLS A确认请求优先级后，对selector(选择开关)进行切换操作，并向MPLS Z返回切换完成信息；
其次，MPLS Z根据接收到的MPLS A的信息对本端的selector进行切换操作；此时，流量的路径从原来的LSP1-LSP2上切换至LSP3-LSP4上。
再例如，如图5所示，当MPLS Z至MPLS A方向的LSP2发生故障时，MPLS A由于收不到CV(FFD)报文检查到dLOC，或者检测到dTTSI_Mismatch、dTTSI_Mismerge或dExcess，此时，APS协议请求进行保护切换，采用2段式保护切换；
双向保护切换的具体操作过程包括：
首先，MPLS A通过APS协议通知MPLS Z相关切换信息，MPLS Z确认请求优先级后，对selector进行切换，并向MPLS A返回切换完成信息；
其次，MPLS A根据接收到的MPLS Z的信息对本端的selector进行切换操作，至此，整个双向切换过程完成。
再举一例，如图6所示，假设双向LSP(LSP1和LSP2)都发生故障；此时，可能出现三种情况：
第一种情况为：
MPLS A和MPLS Z侧同时检测到LSP2和LSP1的故障，同时向对端发出APS请求切换的信号；
根据APS请求，MPLS A和MPLS Z检查本地切换状态信息(如Lockoutof protection，禁止切换)，以决定是否进行切换。
如果进行保护切换，两端selector会同时动作，同时向对方发送APS响应协议切换信息，指示对端切换完成，
收到响应APS协议后，因为本地的切换请求和对端APS协议所携带的切换请求优先级一致，并且已经完成selector的切换，而不作任何处理。
第二种情况为：
MPLS A先检测到LSP2故障并发起APS切换协议，此时，相应的处理过程与图5所示的例子的处理过程相同。
第三种情况为：
MPLS Z先检测到LSP1故障并发起APS切换协议，此时，相应的处理过程与图4所示的例子的处理过程相同；
本发明所述的方法中，针对双向1∶1保护切换的具体实现过程如图7所示，具体描述如下。
如图5所示，双向1∶1保护结构的特点是在保护源端通过开关切换选择工作路径或保护路径，在保护终端处，工作流和保护流始终汇合。
如果用CV或FFD来检测LSP的可用连通性，则在保护区域的起点处插入CV或FFD报文，在保护区域的终点处提取和分析；
同样，不管LSP是工作状态还是保护状态，均应该发送CV或FFD报文。
下面举例对双向1∶1保护切换的处理过程进行说明。
如图8所示，如果从MPLS Z至MPLS A方向的LSP2发生故障，此时MPLS A会检测到LSP2故障，通过APS协议请求进行保护切换，采用2段式保护切换；
双向保护切换的具体处理过程包括：
首先，MPLS A通过APS协议报文通知MPLS Z相关切换信息，MPLS Z确认请求优先级后，对selector进行切换操作，并向MPLS A返回响应信息，确定切换完成；
其次，MPLS A根据接收到的MPLS Z的信息对本端的selector进行切换操作，至此，整个双向切换过程完成。
基于本发明所述的方法同样还可以实现单向1∶1保护切换。
在1∶1单向保护切换中，在Path Merge LSR(路径合并标签交换路由器)处检测到缺陷时，需要反向通告Path Switch LSR(路径交换标签交换路由器)进行开关切换。用APS协议完成两端状态信息的交互，可以使得PathMerge LSR和Path Switch LSR两端确认缺陷申请优先级情况，最终由PathSwitch LSR决定是否切换保护开关。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，包括：
A、在多协议标签交换MPLS网络中，为双向标签交换路径LSP配置双向保护切换策略信息；
B、当MPLS网络中确定需要进行双向保护切换时，则依据配置的双向保护切换策略信息进行双向保护切换操作。
2、根据权利要求1所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，所述的步骤A包括：
在MPLS网络中，基于自动保护倒换APS协议进行双向LSP双向保护切换策略信息的配置。
3、根据权利要求2所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，所述的步骤A包括：
在MPLS网络中，确定至少两条双向LSP，将方向相同的各条LSP在起点或终点处配置对应的保护切换策略信息。
4、根据权利要求3所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，所述的保护切换策略信息为：
工作路径对应的保护路径信息，以及保护切换时需要具备的条件信息。
5、根据权利要求1至4任一项所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，所述的步骤B包括：
MPLS网络节点根据收到的操作维护OAM报文确定需要进行保护切换操作，并根据配置的双向保护切换策略信息进行保护切换操作。
6、根据权利要求5所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，所述的OAM报文中包括：
APS协议域：用于承载基于APS协议确定的保护倒换信息。
7、根据权利要求6所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：
B1、当MPLS网络节点检查确定需要进行保护倒换时，向对端节点发送倒换请求消息；
B2、对端节点收到所述倒换请求消息后，则进行保护切换操作，并向发送倒换请求消息的源端返回响应消息；
B3、所述源端收到响应消息后，在本地进行相应的保护切换操作。
8、根据权利要求6所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，所述的步骤B还包括：
在保护区域终点或起点，根据从对端获得的OAM报文中承载的APS协议保护倒换信息及本地保存的双向保护切换策略信息选择确定切换后的路径信息，并将相应的业务切换到选择确定的切换后的路径上传送。
9、根据权利要求6所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，所述的步骤B还包括：
当MPLS网络中保护区域终点或起点启动时，根据本地标签交换路由器LSR保存的信息选择工作路径和保护路径，并将相应的业务同时通过工作路径和保护路径，或者仅通过工作路径进行传送。
10、根据权利要求6所述的多协议标签交换双向保护切换的实现方法，其特征在于，该方法还包括：
在MPLS网络中的工作路径和保护路径起点处下插连接可用性验证或快速链路失效检测报文；
在所述工作路径和保护路径的终点根据所述报文确定是否需要进行保护切换操作。
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