CN1909496A - 相交以太环网及其自动保护方法、以及环网节点设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相交以太环网的保护方法，在所述相交以太环网中设置有快速环网保护域，所述快速环网保护域包括主环和子环，其中主环作为子环的虚拟主节点，主环通过第一边缘节点和第二边缘节点与子环相交，第一边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第一端口，第二边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第二端口，所述方法包括以下步骤：设置虚拟主节点的第二端口为转发模式，虚拟主节点的第一端口为阻塞模式；检测所述子环是否发生链路故障，如果是，则将虚拟主节点的第一端口设为转发模式，并发起刷新转发表通知；当所述子环环网故障恢复，则将虚拟主节点的第一端口设为阻塞模式，并发起刷新转发表通知。

Description

相交以太环网及其自动保护方法、以及环网节点设备

技术领域

本发明涉及网络数据传输技术领域，特别是涉及一种相交以太环网及其自动保护方法、以及环网节点设备。

背景技术

随着以太环网的逐步普及和应用，用户对以太环网的性能和规模的需求也越来越高。目前以太环网的应用，生成树协议STP(Spanning Tree Protocol)族提供的性能和规模已经不能满足以太环网的需求了。STP(Spanning TreeProtocol)能够提供路径冗余，使用STP可以使两个终端中只有一条有效路径。STP在大的网络中定义了一个树，并且迫使一定的备份路径处于备用状态。如果生成树中的网络一部分不可达，或者STP路径开销值变化了，生成树算法会重新计算生成树拓扑，并且通过启动备份路径来重新建立连接。所以STP可以通过阻断冗余链路防止数据环路，并可以通过启用备份冗余链路提供高可用性。但是当环网出现拓扑变化时，例如出现了链路故障，生成树协议STP需要秒级的时间来重新计算生成树拓扑和恢复故障，这样的速度对于现在的局域网(LANs)和城域网(MANs)来说太慢了而无法适用。并且，生成树协议只能支持一定规模的网络，如果环网规模过大，生成树协议的性能更是随节点数目增加而下降。

现有技术中已经提出了一些针对环网出现故障时的快速保护的新方法，分别提出了一些环网出现故障时的快速保护的新思路。例如，中国专利第CN200410078235.9号申请文件就公开了一种环网中保护倒换的实现方法，该方法包括：在环网中为N条工作通道建立M条的保护通道，且1＜＝M＜＝N，当环网中的网络节点之间出现待保护的工作通道时，通过本地保存的保护通道的使用情况和协议的信令传递，确定使用所述的网络节点之间的M条保护通道中的某一条保护通道的短径或长径对待保护的工作通道进行保护。中国专利第CN02130098.4号申请文件就公开了一种弹性分组环网的快速倒换方法：光纤发生故障后，故障光纤两端的两个节点进入环绕模式，同时故障光纤两端节点分别在外环和内环向其它节点发送广播包，通知其它节点故障发生的位置，环网上其它节点接收到含有故障信息的广播包后，根据环网的故障位置重新选择数据流的发送方向。以上两种实现快速环网保护的技术方案，由于都需要重新确定数据流的发送路径，而该计算所耗费的时间是日益发展的局域网(LANs)和城域网(MANs)所不能接受的；并且，上述两篇文件中都没有涉及多个环网相交时并出现故障如何进行快速保护，保证数据正确传输的技术方案。

美国专利第6,766,482号申请文件公开了一种以太环网自动保护技术，通过设置一EAPS域(EAPS Domain)，以太环网上的所有节点属于一个EAPS域，其中EAPS是Ethernet Automatic Protection Switching的简写；主节点通过轮询机制(Polling Mechanism)和告警机制(Alert Mechanism)快速检测环路的产生和消失；如果产生了环路，主节点将阻塞第二端口；如果以太网环故障消失，主节点将开放第二端口。上述方案可以实现快速拓扑收敛，但是上述方案只能够适用于单个环网的情况，而实际组网应用中，都是多个环网相交构成的。所以，如何运用一种简单有效的机制保证数据的传输，同时该相交以太环网的各种性能又具有良好的表现就成为了本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种相交以太环网以及其保护方法，在提供高性能(故障恢复时间短)和对节点数目不敏感的前提下，在相交环网正常工作时防止形成数据环路，网络故障时提供冗余备份和快速恢复，以解决现有环网自动保护技术只支持单环和相切环等简单拓扑的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种相交以太环网的保护方法，在所述相交以太环网中设置有快速环网保护域，所述快速环网保护域包括主环和子环，其中主环作为子环的虚拟主节点，主环通过第一边缘节点和第二边缘节点与子环相交，第一边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第一端口，第二边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第二端口，所述方法包括以下步骤：设置虚拟主节点的第二端口为转发模式，虚拟主节点的第一端口为阻塞模式；检测所述子环是否发生链路故障，如果是，则；将虚拟主节点的第一端口设为转发模式，并发起刷新转发表通知。

优选的，所述的相交以太环网的保护方法，还包括：当所述子环环网故障恢复，则将虚拟主节点的第一端口设为阻塞模式，并发起刷新转发表通知。

优选的，所述的相交以太环网的保护方法，还包括：所述主环包括一主节点，主环正常工作时，将主环主节点的主端口设置为转发模式，副端口设置为阻塞模式；如果检测到所述主环发生链路故障，则将主环主节点的副端口设为转发模式，并发起刷新转发表通知。

优选的，所述检测子环是否发生链路故障的步骤包括：第二边缘节点从第二端口通过子环向第一边缘节点周期性的发送探测报文，在预定时间内，虚拟主节点的第一端口没有收到探测报文，则认为检测到子环链路故障；或者，第二边缘节点检测到其子环直连链路出现故障，通知第一边缘节点；或者，子环的传输节点检测到其直连链路的故障，直接上报第一边缘节点；或者，子环的传输节点检测到其直连链路的故障，上报第二边缘节点，由第二边缘节点通知第一边缘节点。

本发明还提供了一种相交以太环网，在所述相交以太环网中设置有快速环网保护域，所述快速环网保护域包括主环和子环，其中主环作为子环的虚拟主节点，主环通过第一边缘节点和第二边缘节点与子环相交，第一边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第一端口，第二边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第二端口；当子环链路正常运行时，虚拟主节点的第二端口为转发模式，虚拟主节点的第一端口为阻塞模式；当子环发生链路故障时，虚拟主节点的第一端口变换为转发模式，并刷新主环和子环各节点的转发表。

优选的，所述的相交以太环网，还包括：当子环环网故障恢复时，虚拟主节点的第一端口变换为阻塞模式，并刷新主环和子环各节点的转发表。优选的，连接两个边缘节点的主环和子环上的任一条路径上还包括其他节点。

优选的，所述主环包括一主节点，主环正常工作时，主环主节点的主端口为转发模式，副端口为阻塞模式；当主环发生链路故障时，主环主节点的副端口由阻塞模式变为转发模式，并发起刷新转发表通知。

优选的，所述的相交以太环网，还包括至少一个节点设备，该节点设备位于主环上，所述主环与子环通过两个节点相交，所述主环作为子环的虚拟主节点；所述节点设备用于透传子环的协议报文，以及处理子环的刷新转发表报文。

本发明还公开了一种相交以太环网的节点设备，所述节点设备连接至少一个主环和至少一个子环，所述主环与子环还相交于另一个节点设备，所述主环作为子环的虚拟主节点，该虚拟主节点对该相交以太环网进行自动保护；在子环正常运行时，所述节点设备与子环相连的端口为阻塞模式；当该子环链路发生故障时，所述节点设备将所述端口由阻塞模式变换为转发模式，并发起刷新转发表通知。

优选的，所述节点设备还包括一延迟定时器，如果在预置时间内，没有收到所述主环与子环相交的另一节点沿所述子环的路径发送的探测报文，则认为检测到该子环链路发生故障。

本发明还提供了一种相交以太环网的节点设备，所述节点设备连接至少一个主环和至少一个子环，所述主环与子环还相交于另一个节点设备，所述主环作为子环的虚拟主节点，该虚拟主节点对该相交以太环网进行自动保护；所述节点设备沿所述子环的路径向所述主环与子环相交的另一个节点设备周期性的发送探测报文。

本发明还提供了一种相交以太环网的节点设备，该节点设备位于主环上，所述主环与子环通过两个节点相交，所述主环作为子环的虚拟主节点；所述节点设备用于透传子环的协议报文，以及处理子环的刷新转发表报文。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种高性能、低价格、易扩展的以太环网保护技术方案，该技术方案可以通过阻断冗余链路防止数据环路；并可以通过启用备份冗余链路提供高可用性。

本发明中所述相交以太环网中设置有快速环网保护域，该域中包括至少一个主环和至少一个子环，其中主环作为子环的虚拟主节点，主环通过第一边缘节点和第二边缘节点与子环相交，第一边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第一端口，第二边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第二端口，所述方法包括以下步骤：环网正常运行时设置虚拟主节点的第二端口为转发模式，虚拟主节点的第一端口为阻塞模式；检测所述子环是否发生链路故障，如果是，则；将虚拟主节点的第一端口设为转发模式，并刷新所述快速环网保护域内各节点的转发表。该相交环网配置简单，将主环作为子环的主节点进行配置，通过第一边缘节点和第二边缘节点共同完成对子环故障的检测和恢复，通过主环自身的单网检测、恢复步骤实现对主环的快速自动保护，从而实现由该主环和子环构成的相交环网的保护。上述方法环网配置过程简单、易于实现、检测恢复过程简单、能够有效提高恢复、检测的效率。

本发明通过以下多种方式的结合进行环网中的链路故障检测，可以提高链路故障检测的速度。所述检测方式包括：第一边缘节点发送探测报文的方式、各个节点自行检测直连链路故障的方式。并且，各个节点检测到故障后的通过两条路径发送通知至第一边缘节点和第二边缘节点，可以进一步提高速度。本发明可以获得与SONET相当的快速拓扑收敛(50ms的链路或节点故障恢复时间)；并具有可扩展的网络规模(故障恢复时间对环网规模—节点数目—不敏感)以及能够支持更为复杂的相交环拓扑。

本发明相交环网中的各节点检测到其直连链路恢复后还可以采取临时阻塞措施，以防止临时环路的出现。当所述转发延迟定时器超时或者该节点收到环网恢复的通知消息，则将所述阻塞的端口迁移到转发状态。

采用本发明所述的保护方法，当主环或者子环中出现单点故障时，只需要在各自的单环内完成拓扑收敛即可，实现方式简单方便；并且由于在各自的单环内完成故障自动保护过程，故对二层网络的稳定运行影响极小。

总之，在有两个或者两个以上环网组成的网络中，本发明在网络正常工作时能够防止形成数据环路，网络故障时能够提供冗余备份的技术，并且本发明能够提供更高的性能、更短的故障恢复时间、以及更好的结构拓展性(对节点数目不敏感)。

附图说明

图1是具有快速自动保护功能的单个以太环网的示意图；

图2是具有自动保护功能的相交以太环网的示意图；

图3是图2所示相交环网进行快速自动保护的具体实施例的示意图；

图4是图2所示相交环网进行快速自动保护的另一具体实施例的示意图；

图5是三个环网组成相交以太环网的示意图；

图6是另一种相交以太环网拓扑示意图；

图7是图5所示的相交环网主环出现链路故障时的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的核心思想在于：在单个环网能够快速自动保护的基础上，对环网上各节点设备进行配置和改进，将某个单环设置为其他环网的虚拟主节点，以便继承原来单环环网保护协议的各项优势，能够快速、简单的对相交环网故障进行检测和恢复，得到一种易扩展的层次型网络。当两个环网相交时，会出现两个连接这两个环网的节点设备。为了方便描述，称之为第一边缘节点和第二边缘节点，两个相交的环网分别称之为主环和子环。本发明的改进之一在于：第一边缘节点与子环相连的端口在子环链路正常运行时为阻塞模式；当子环链路发生故障时，第一边缘节点将与所述端口由阻塞模式变为转发模式，并刷新转发表。第二边缘节点通过上述子环的路径发送探测报文；并且，当第二边缘节点获悉子环链路发生故障时，发送通知第一边缘节点打开其端口的消息。

首先对本发明中单个以太环网进行快速自动保护的情况进行说明。参照图1，为具有快速自动保护功能的单个以太环网。

所示以太环网包括主节点，还可以包括传输节点，所述主节点和传输节点可以通称为节点。节点可以是交换机或者路由器，每台交换机上的两个端口连接到其他交换机上的端口，依此类推，各节点之间通过端口相连形成环，每个节点包括两个连在环上的端口；环上的所有节点都属于一个快速以太环网保护域，在所述快速以太环网保护域上运行RRPP(Rapid Ring ProtectionProtocol)快速环网保护协议，故将所述保护域称为RRPP域。当然，也可以采用其他类似的环网保护协议来实现单环网的自动保护，本说明书由于篇幅限制仅采用RRPP协议进行说明而已。

在所述快速以太环网保护域中，主节点把其中一个端口设成阻塞模式，另一个端口设成转发模式。主节点或者传输节点(支持RRPP的设备)上可以设置一个或者一个以上的RRPP域，当然，每个RRPP域中也可以设置多个虚拟局域网(VLAN)，本发明对此并不加以限制。

图1所示的快速以太环网保护域中示出了一个主节点4和五个传输节点，分别为传输节点1、2、3、5和6。每一个主节点和传输节点都拥有一个转发数据库，存储有数据报文在环网中的传输路径信息。图1所示环网是完整的，即没有出现链路故障，数据报文和协议报文通过主节点的主端口41进行传输，主节点将副端口42设成阻塞模式(在图1中采用填充的圆形表示)，使得数据报文不能通过该副端口42进行传输，从而可以防止广播风暴的出现。但是，所述副端口42为阻塞模式，仅仅是阻塞数据报文的通过，并不阻塞协议报文的通过，协议报文在阻塞模式的副端口也是可以被转发的。将主节点的主端口41设成转发模式，将副端口42设成阻塞模式并保证协议报文仍可以通过。该过程对于本领域一般技术人员来说是熟知的，在此就不对该设置的技术实现作更进一步的阐述了。

为了实现避免数据环路和冗余链路备份的功能，并提供较高程度的自动保护性能(收敛时间短)，所示快速以太环网保护域可以针对协议报文设置一个虚拟局域网(VLAN)1，针对数据报文设置一个虚拟局域网(VLAN)2，通过所述VLAN1中协议报文的传送获知所示环网的故障，包括链路故障或者节点自身故障(例如，节点端口无法工作)。当然，所示环网也可以通过访问控制表ACL(access control list)、转发表项或者能够同时转发协议报文和数据报文的虚拟局域网获知链路故障。所述数据报文和协议报文可以在同一个VLAN内传输，即不需要针对协议报文设置一个专门的控制VLAN，从而可以节省节点的VLAN ID资源。

所述环网的故障检测可以通过节点检测到链路故障时主动上报的方式或者主节点轮询环网状态的方式而检测获知。主节点和传输节点都可以直接检测到自己任何一个属于RRPP域的端口的直连链路故障。主节点4还可以通过轮询(polling)环网状态的方式来判断所述RRPP域中是否存在了链路故障。

当传输节点检测到自己任何一个属于RRPP域的端口的直连链路故障时，则发送链路故障消息给主节点。当节点1和2之间的链路出现故障时，故障点两端相邻的传输节点1和传输节点2都通过另一个端口发送链路故障消息给主节点，从环网的两个方向通知主节点。

下面对主节点进行轮询环网状态的技术方案进行详述：

主节点4创建并启动一个报文接收定时器，该接收定时器设置一时间段。然后主节点4在环上周期性的发送探测报文(图1中采用环内的箭头表示发送的探测报文)，所述发送探测报文的周期时间可以通过另一个定时器来控制，通过该定时器控制发送探测报文的间隔时间、以及停止的情况。例如：每一秒钟发送一次探测报文、出现链路故障时不停止发送探测报文等。所述的在环上发送探测报文，可以通过ACL、转发表项，或者通过专用于转发协议报文的VLAN等方式发送。

当所述环网没有链路故障的时候，即环网是完整的时候，主节点4从主端口41发出的探测报文可以在报文接收定时器设置的时间段内从主节点4的副端口42收到，则主节点4就知悉所述环网是完整的，重新设置报文接收定时器，并保持周期性的发送探测报文。

当所述环网出现链路故障的时候，即环网出现了断路，主节点4从主端口41发出的探测报文无法在报文接收定时器设置的时间段内从主节点4的副端口42收到，即在报文接收定时器超时前仍没有收到探测报文，则主节点4判定所述环网出现了链路故障。

为了提高所述探测报文的转发速度，传输节点在一个环上的端口接收到探测报文后，先从其另一个环上的端口转发出去，然后该传输节点再对该报文携带的信息进行处理。这样可以获得较快的转发速度，可以减少从故障发生到主节点知悉的时间，当然随着端口速率的不同，转发速度也会随之变化，但是本技术方案可以在相同条件下获得较快的转发速度。

以上对单个环网故障检测进行了描述，下面对获知链路故障之后的恢复过程进行描述：

当获知链路故障时，主节点4将副端口42恢复转发，并刷新主节点以及传输节点的转发表；从而使得所述环网中仍然仅仅存在一个断开点，不会形成孤岛，可以保证数据报文的继续传输，在很短的时间内就可以完成故障转换，实现环网的快速自动保护。

当主节点4知悉所述环网出现链路故障时，从主节点4两个端口41、42发布故障状态通知，并且导致环上各节点刷新转发表(forwarding database)；主节点4继续进行轮询环网状态，检测环网是否恢复。如果主节点4从副端口42回收到发送的探测报文，则认为链路故障已经恢复，主节点4阻塞主节点的副端口42，并刷新环网上主节点和传输节点的转发表(forwardingdatabase)，发布环网完整状态通知。

从传输节点1或2的发生链路故障的端口恢复的时间点到主节点4发现环网链路恢复完整的时间点之间，由于探测报文的转发，一般会存在一定的时间间隔。这段时间内如果传输节点1或2的发生链路故障的端口为转发状态，则会形成一个临时环路，因为此时主节点4的副端口42仍然在转发状态，而且传输节点1和2的发生链路故障的端口也处于转发状态，所以数据报文可以在环内的端口上都进行转发，从而形成临时环路。为了防止临时环路的产生，当传输节点1或2发现自己一个属于RRPP域的端口恢复时，将其阻塞(允许协议报文通过，阻塞数据报文)或者保持阻塞状态(例如，在该链路两端的端口故障时就将其置为阻塞状态)；并可以启动一个转发延迟定时器。

当传输节点1或2接收到主节点4发出的通知消息时，所述传输节点1或2确定自己是否有阻塞数据报文的端口，如果存在，则使该端口由阻塞状态迁移到转发状态。确定传输节点是否有处在阻塞数据报文状态的端口，可以从传输节点设置该端口阻塞状态时存储的该端口的标识进行判断，也可以直接查询该节点在环上两个端口的状态即可确定。

当传输节点检测到其启动的转发延迟定时器超时，则可以将传输节点阻塞的端口由阻塞状态迁移到转发状态。

参照图2，为具有自动保护功能的相交以太环网。

图2所示的以太环网表示了两个环网R1和R2通过节点S3和节点S5相交在一起，使得数据可以在环网R1和R2之间传输。在实际应用中，采用一个环完成实际的通信任务是很少应用的，所以环网相交是不可避免的。所以在前面对单个环网的数据传输及故障检测、恢复情况说明之后，下面通过图2对简单的两个环网相交后的数据传输情况进行说明。

一般的数据通讯网络架构都包括核心层、汇聚层和接入层，我们假定图2所示的相交环网中的环网R1位于汇聚层，环网R2位于接入层。下面将环网R1称为主环R1，将环网R2称为子环R2为例进行说明，当然并不仅限于如此应用。

在图2所示的相交环网中设置有快速环网保护域，该快速环网保护域覆盖主环R1和子环R2。当然，所述快速环网保护域还可以包括多个主环和多个子环，为了说明方便，图2中仅仅示出了一个主环和一个子环。

如图2所示，主环R1作为子环R2的一节点时，有两个端口P1、P2接入子环，统称为边缘端口。两个端口所在的节点S3、S5统称为边缘节点，主环R1可以称为子环的一个虚拟节点。在图2所示的相交环网中，边缘节点S3、S5之间还包括节点S4，对于本发明而言，在边缘节点S3、S5之间存在或者不存在其他节点，存在一个或者多个其他节点都是可行的，本发明对此并不加以限定。边缘节点S3、S5可以通过现有的交换、路由技术实现数据的传输；在此不再详述。

为了表述方便，在本说明书中，由于主环R1作为子环R2的虚拟主节点，则可以将S3上的端口P1称为(R1在R2的)虚拟主节点的第一端口，将S5上的端口P2称为(R1在R2的)虚拟主节点的第二端口。相对其他端口，P1、P2两个端口通称为边缘端口，边缘节点S3、S5上的其他端口称为公共端口G，如图2所示，公共端口G包括G1、G2、G3、G4。为了表述方便，在本说明书中，将节点S3称为第一边缘节点S3，将节点S5称为第二边缘节点S5，名称上的区别仅仅是为了说明中的方便，为了说明二者具有不同的功能和分工；第二边缘节点可以用于周期性的发送探测报文和通知虚拟主节点的第一端口由阻塞模式变换为转发模式。在本发明中，任何一个边缘节点作为第二边缘节点或者第一边缘节点都是可以接受的。所述边缘节点可以为主节点设备也可以为传输节点设备。

主环R1包括节点设备S1、S2、S3、S4、S5、和S6，其中节点S1为主环R1的主节点，主环R1的主节点S1包括主端口p11，副端口p12。当主环R1完整时，主环R1的主节点S1的副端口p12为堵塞状态，所述堵塞状态为：允许主环R1的协议报文通过，阻塞主环R1的数据报文，阻塞子环R2的数据报文和协议报文。主环中的故障检测与恢复仍然采用前面图1所述的单网的快速保护方法即可，如果检测到所述主环发生链路故障，则将主环主节点的副端口设为转发模式，并刷新转发表，在此不再进行详述。

子环R2包括主环R1及节点设备S7、S8和S9，其中，节点S7、S8和S9都为传输节点，第二边缘节点S5与子环相连的端口为虚拟主节点的第二端口P2，第一边缘节点S3与子环相连的端口为虚拟主节点的第一端口P1；所述主环R1虚拟为子环R2的一主节点。当子环R2正常运行时，虚拟主节点的第二端口P2为转发模式，虚拟主节点的第一端口P1为阻塞模式。所述堵塞状态为：允许子环R2的协议报文通过，阻塞子环R2的数据报文。

在本发明以太环网的应用中，主环的协议报文只在主环上转发，子环的协议报文可以在子环和主环上都转发，当然并不限制于此。下面，本发明仅以该情况进行说明而已。当主环R1和子环R2二者相交后进行数据传输时，传输故障所带来的情况比单环的情况就更加复杂，为了仍然能够快速自动保护，则数据传输的过程以及故障检测的方法就会有所不同，下面对此进行详述。

对于图2所示的相交以太环网，当整个环网都正常运转时，主环R1的主节点设备S1的副端口p12为阻塞状态(数据报文和子环R2的控制报文都不能通过主环R1中的主节点设备S1的副端口p12，但是主控制报文能通过主环R1的主节点设备S1的副端口p12)；对于子环R2而言，虚拟主节点的第二端口P2为转发模式，虚拟主节点的第一端口P1为阻塞模式。

所述的链路故障其实可以包括三种情况：链路故障、节点设备自身故障或者节点端口故障，但是反映至环网而言，实际上的结果都可以认为是链路故障，所以为了方便说明，本发明中采用链路故障代替上述三种故障进行叙述。

下面对故障的检测进行说明：

图2所示的相交环网可以通过以下几种方式单独或者任一组合进行子环R2的链路故障的检测。

第一种，第二边缘节点S5、第一边缘节点S3可以自行对其直连链路故障进行检测。采用节点直接检测的方式可以最快的发现该节点直连的链路故障，所述链路故障可以表现为：节点互连的光纤出现断裂等导致数据无法传输、或者本节点的端口不能传输数据了、相邻节点的端口故障了或者相邻节点故障等等情况。当第一边缘节点S3发现其子环的直连链路故障时，也可以认为检测到了子环的链路故障，可以将第一边缘节点S3的第一端口设为转发模式；但是由于考虑到故障回复时可能出现的临时环路以及其他问题，所以优选的，当第一边缘节点S3发现其子环的直连链路故障时，可以不采取任何操作。

第二种，通过子环R2的其他节点上报子环R2的出现的链路故障至第一边缘节点S3或者第二边缘节点S5。子环R2的传输节点直接检测自己任何一个属于RRPP域的端口的直连链路故障，然后上报。如果先上报至第二边缘节点S5，则第二边缘节点S5发送通知消息至第一边缘节点S3。当然，也可以不采用第二边缘节点S5通知的方式，直接通过各种路径上报至第一边缘节点S3，例如，直接上报第一边缘节点S3；或者先上报至第二边缘节点S5，然后穿过S5沿主环路径到达第一边缘节点S3；或者穿过第二边缘节点S5上报至主环另一节点，由该节点发送通知消息至第一边缘节点S3。例如，第二边缘节点S5通过主环路径向第一边缘节点S3发送通知消息；当然，第二边缘节点S5也可以通过其他子环的路径向第一边缘节点S3发送通知消息。优选的，直接上报第一边缘节点S3。

第三种，通过第二边缘节点S5从虚拟主节点的第二端口P2沿子环向第一边缘节点S3周期性的发送探测报文来检测子环R2链路故障。当在预定时间内，辅边缘节点S3的虚拟主节点的第一端口P1未收到边缘节点S5发送的探测报文，则认为主环发生故障。上述发送探测报文的方法不仅用于检测链路故障，也可以用于检测链路恢复，故第二边缘节点S5可以不论是否存在链路故障都不停地周期性的发送探测报文。

优选的，以上三种故障检测方式组合运行，由于互相之间都有备份、补充的关系，故可以最佳、最快的检测到子环R2故障的存在。

下面对该相交环网的子环R2出现故障时的处理流程进行说明，以期望说明本发明是如何实现快速自动保护的。

由于在本发明的环网设置中，主环R1虚拟为子环R2的主节点，所以当主环链路中出现一个或者一个以上的故障，对于子环R2而言，都是主节点内部出现了故障，子环R2不需要进行处理即可，不影响子环各节点间的数据传输；如果当子环R2链路出现一个或者多个故障，则将虚拟主节点的第一端口P1放开即可实现自动保护，处理过程简单迅速。

当相交以太环网正常工作时，虚拟主节点的第一端口P1为阻塞状态(允许该边缘节点设备接收到协议报文，但是阻塞数据报文通过)，第二边缘节点S5会定时发送探测报文，该探测报文的传输路径为通过传输节点S7、S8和S9到达第一边缘节点S3的虚拟主节点的第一端口P1。

当通过前述的故障检测方式获悉子环R2发生故障，则将虚拟主节点的第一端口P1放开，变为转发模式，并且刷新各个节点转发表。

当主环R1中出现链路故障时，意味着子环R2的主节点出现了故障，此时该子环环网进入故障状态，但是只需要主环R1自行根据单环的保护方法进行恢复即可，即放开主环主节点的副端口，而子环R2无需进行额外的保护步骤。

下面对故障恢复进行描述：

第二边缘节点S5可以通过主动轮询环网状态而检测子环R2的故障恢复情况：第二边缘节点S5从虚拟主节点的第二端口P2通过子环向第一边缘节点S3周期性的发送探测报文；如果第一边缘节点S3收到所述探测报文，则将虚拟主节点的第一端口P1设为阻塞模式，并刷新转发表。

当然，所述故障恢复的检测还可以包括各节点检测到其直连链路故障恢复后上报第二边缘节点S5或者第一边缘节点S3的方式。当第一边缘节点S3收到环网恢复的消息后，刷新转发表，当收到探测报文后将虚拟主节点的第一端口P1设为阻塞模式。

在上述的故障处理和故障恢复流程中，第一边缘节点和第二边缘节点都可以发起刷新转发表的通知，以及通知故障恢复；另外，由一个边缘节点进行通知，或者两个边缘节点进行通知，在本发明中都是可以接受的。

从节点发生链路故障的端口恢复的时间点到发现环网链路恢复完整的时间点之间，由于探测报文的转发，一般会存在一定的时间间隔。这段时间内有可能形成一个临时环路，所以本发明优选的，当子环R2链路故障时，就将断开的链路两端的端口临时阻塞；或者在节点检测到其自身链路故障恢复时，将断开的链路两端的端口临时阻塞。

例如，当节点检测到其与相邻节点之间的故障链路恢复的信息，则保持阻塞该故障链路恢复的端口；并启动一转发延迟定时器；当所述转发延迟定时器超时或者该节点收到环网恢复的通知消息，则将所述阻塞的端口迁移到转发状态。所述节点可以为各传输节点，也可以为所述边缘节点。

上述处理流程与单个环网的快速自动保护的处理流程相似，相当于两个单网自动保护过程的结合；将主环R1虚拟为子环R2的主节点时，数据可以在主节点内部进行传输，但是其对于子环R2而言，仍然只存在两个端口：第二端口P2和第一端口P1。上面的描述中，故障检测和故障回复的未详尽之处可以参见图1相关部分的描述。

需要说明的是，参照图2，对于主环R1和子环R2而言，在该相交环网中，当边缘节点间两条主环的路径都发生故障的情况下，由于虚拟主节点的第一端口P1仍然为阻塞状态，所以导致子环的数据报文将无法传递至主环的某些节点。

此时，方案一：可以选择连接一个子环的边缘端口恢复转发状态来实现子环的数据报文可以传递至主环的某些节点。

方案二：保持虚拟主节点的第一端口P1仍然为阻塞状态。由于主环一般都属于汇聚层，而子环一般都属于接入层，由于汇聚层和接入层设置的VLAN的一般都各不相同，所以二者之间的数据传输即使在子环保证拓扑全通的情况下，也可能是无效的。所以方案二可以不去追求在多条链路故障的情况下，主环上所有节点仍然是全通的，而是优选采用简单的流程保证整个域内的单点故障时的全通和流量的快速恢复；在保证能够满足实际应用的基础上，达到最佳最快的自动保护速度。

本发明所述以太相交环网的自动保护方法在实际应用中，能够保证子环数据传输的需要，并且不会影响主环的数据传输，在保护成本、保护效果、保护速度之间达到了一个最佳的平衡。总之，可以认为本发明是一个简化实现的保证实用的方案。

参照图3，是图2所示相交环网进行快速自动保护的具体实施例的示意图。

在图3所示的相交环网中，链路L2发生了故障，所述L2为该相交环网节点S3和节点S4之间的链路。由于L2的故障发生在主环R1上，可以认为是子环R2的虚拟主节点发生了内部故障，则子环R2并不对L2的故障进行处理。此时，主环R1进行单环的快速自动保护，主环R1的主节点S4获悉L2的链路故障后，将其副端口p12变换为转发模式即可。

参照图4，是图2所示相交环网进行快速自动保护的另一实施例的示意图。

在图4所示的相交环网中，子环R2中节点设备S10和S11之间的链路L1出现了链路故障。第一边缘节点S3获悉该链路故障，则将虚拟主节点的第一端口P1变换为转发状态。以上为该相交环网的子环出现一链路故障时的处理情况。

如果L1发生故障的同时，图4中所示的L2也发生了故障，所述L2为该相交环网节点S3和节点S4之间的链路。由于L2的故障发生在主环R1上，可以认为是子环R2的虚拟主节点发生了内部故障，则子环R2并不对L2的故障进行处理。此时，主环R1进行单环的快速自动保护，主环R1的主节点S4获悉L2的链路故障后，将其副端口p12变换为转发模式。即主环和子环分别对自己环内出现的链路故障进行自动保护，二者之间互不影响，可以非常简单、快速的实现对该相交环网的保护。

参照图5，是三个环网组成相交环网的示意图。

主环R1与子环R2、子环R3通过边缘节点S3、S5组成一个相交环网，该相交环网中，主环R1与子环R2通过S3和S5之间的两段公共链路相交，主环R1与子环R3也通过S3和S5之间的两段公共链路相交，子环R2包括传输节点S7、S8、S9，子环R3包括输节点S10、S11、S12。该相交环网中，主环R1作为子环R2、子环R3的虚拟主节点。主环R1与子环R2相连接的端口为虚拟主节点的第二端口p53、虚拟主节点的第一端口p33；主环R1与子环R3相连接的端口为虚拟主节点的第二端口p54、虚拟主节点的第一端口p34。

本发明所述的方法也同样应用于对该相交环网的快速自动保护。因为实际上进行快速自动保护的时候，仍然单独考虑主环R1和任一子环进行前述的处理流程即可。在此，本发明对图5所示环网具体的快速自动保护流程不再进行详细描述了。

图5所示的相交环网中各个子环与主环的两个相交节点是相同的，当然，本发明也可以支持各个子环与主环的两个相交节点为不同的情况(参照图6)，因为情况类似，在此不再详述。

需要说明的是，参照图7，为图5所示的相交环网主环出现两个链路故障的情况。图7所示的相交环网中，主环R1中节点S2-S1形成的链路L3发生了故障，并且节点S3-S4之间的链路L2也发生了故障，但是对于子环R2和R3而言，这些故障都是位于其虚拟主节点内部的故障，无需子环进行相应的操作，各个子环对应的堵塞的端口仍保持原状态即可。对于主环R1而言，出现一个故障和出现两个故障的处理情况是一样的，只需将主环主节点的副端口打开即可。当然更进一步，当主环两个或者两个以上的公共链路出现故障的时候，可以选择一个虚拟主节点的副端口放开。

在实际应用中，一个主环可能连接更多的子环，形成非常复杂的相交环网，但是当出现故障时，仍然单独考虑主环R1和任一子环进行前述的处理流程即可，因为每个子环以主环相交的边缘节点不同、或者相同的边缘节点，但是连接端口不同。

在实际应用中，还会出现更为复杂的组网结构，例如，所述组网中可以包括多个主环与多个子环，但是都是主环与子环通过不同的边缘节点或者不同的端口相连而组成的。当主环相对与子环发生链路故障时，仍然单独考虑主环和任一子环进行前述的处理流程即可。

优选的，本发明在单个的环网上可设置多个虚拟局域网VLAN，所述的快速自动保护方法可以支持一个VLAN或者多个VLAN(实例)。一般而言，同一个链路两端的端口可以包含多个实例，一个实例又可以包含多个VLAN，数据最终是在一个VLAN内转发。802.1Q的以太网规定数据是属于某一个VLAN的，实例是多个VLAN的聚集，端口又是多个实例的聚集。即本发明所述快速自动保护方法可以控制虚拟主节点的第一端口在一个VLAN内阻塞或者转发，也可以控制虚拟主节点的第一端口在一个实例内阻塞或者转发，也可以控制虚拟主节点的第一端口在一个端口上阻塞或者转发。

本发明还提供了一种相交以太环网，在所述相交以太环网中设置有快速环网保护域，所述快速环网保护域包括一个主环和一个子环，其中主环作为子环的虚拟主节点，主环通过第一边缘节点和第二边缘节点与子环相交，第一边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第一端口，第二边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第二端口；当子环链路正常运行时，虚拟主节点的第二端口为转发模式，虚拟主节点的第一端口为阻塞模式；当子环发生链路故障时，虚拟主节点的第一端口变换为转发模式，并刷新主环和子环各节点的转发表。

其中，所述主环上连接两个边缘节点的两条路径中都还可以包括有其他节点。即本发明对连接两个边缘节点的两条路径中是否可以包括其他节点不加以限制，本领域技术人员根据需要设置即可。

其中，所述主环可以包括一主节点，主环正常工作时，主环主节点的主端口为转发模式，副端口为阻塞模式；当主环发生链路故障时，主环主节点的副端口由阻塞模式变为转发模式，并刷新转发表。

其中，在子环出现链路故障期间，第二边缘节点从虚拟主节点的第二端口通过子环向第一边缘节点周期性的发送探测报文；如果第一边缘节点收到所述探测报文，则虚拟主节点的第一端口由转发模式变为阻塞模式，并刷新转发表。

所述的相交以太环网，还可以包括一转发延迟定时器，用于：当节点检测到其与相邻节点之间的故障链路恢复的信息，则阻塞该故障链路恢复的端口；并启动所述转发延迟定时器；当所述转发延迟定时器超时或者该节点收到环网恢复的通知消息，则将所述阻塞的端口迁移到转发状态。

本发明还提供了一种相交以太环网的节点设备，所述节点设备连接至少一个主环和至少一个子环，所述主环与子环通过两个节点相交，所述主环作为子环的虚拟主节点；在正常运行时，所述节点设备与子环相连的端口为阻塞模式；当该子环链路发生故障时，所述节点设备将与所述端口由阻塞模式变换为转发模式，并刷新转发表。所述节点设备还用于检测其直连链路的故障，以及接收子环其他节点发送的故障通知报文。

所述节点设备还可以包括一延迟定时器，如果在预置时间内，没有收到所述主环与子环相交的另一节点沿所述子环的路径发送的探测报文，则认为检测到该子环链路发生故障。

优选的，在子环出现链路故障期间，如果所述节点设备收到所述主环与子环相交的另一节点沿所述子环的路径发送的探测报文，则将第一端口由转发模式变为阻塞模式，并刷新转发表。

所述节点设备可以参见前面的相关描述，例如，图2所示环网的边缘节点S3。节点S3连接主环R1和子环R2，主环R1和子环R2通过由节点S3-S5构成的公共链路相交；在正常运行时，所述节点S3与子环R2相连的端口P1为阻塞模式，即可以转发子环的协议报文，但是阻塞子环的数据报文；当该子环链路发生故障时，则所述节点S3与所述端口P1由阻塞模式变换为转发模式，并刷新转发表。

本发明还提供了另一种相交以太环网的节点设备，所述节点设备连接至少一个主环和至少一个子环，所述主环与子环通过两个节点相交，所述主环作为子环的虚拟主节点；所述节点设备通过其中子环的路径周期性的发送探测报文。

优选的，当其获悉该子环链路发生故障时，则所述节点设备通知所述主环和子环相交的另一节点设备打开与该子环相连的端口。所述节点设备还可以包括转发延迟定时器，用于：当该节点设备检测到其与相邻节点设备之间的故障链路恢复的信息，则阻塞该故障链路恢复的端口，并启动所述转发延迟定时器；当所述转发延迟定时器超时或者该节点设备收到环网恢复的通知消息，则将所述阻塞的端口迁移到转发状态。

所述节点设备可以参见前面的相关描述，边缘节点S5。节点S5连接主环R1和子环R2，主环R1和子环R2通过由节点S3-S5构成的公共链路相交；在正常运行时，所述节点S5与子环R2相连的端口P2为转发模式，即可以转发子环的协议报文和数据报文；所述节点设备S5通过其中子环的路径周期性的发送探测报文，用于主动轮询检测子环是否发生了故障。

本发明还提供了另一种相交以太环网的节点设备，该节点设备位于主环上，所述主环与子环通过两个节点相交，所述主环作为子环的虚拟主节点；所述节点设备用于透传子环的协议报文，以及处理子环的刷新转发表报文。例如，图2所示环网的S2、S6。

以上对本发明所提供的一种相交以太环网及相交以太环网的自动保护方法、相交以太环网的节点设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1、一种相交以太环网的保护方法，其特征在于，在所述相交以太环网中设置有快速环网保护域，所述快速环网保护域包括主环和子环，其中主环作为子环的虚拟主节点，主环通过第一边缘节点和第二边缘节点与子环相交，第一边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第一端口，第二边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第二端口，所述方法包括以下步骤：

设置虚拟主节点的第二端口为转发模式，虚拟主节点的第一端口为阻塞模式；

检测所述子环是否发生链路故障，如果是，则；

将虚拟主节点的第一端口设为转发模式，并发起刷新转发表通知。

2、如权利要求1所述的相交以太环网的保护方法，其特征在于，还包括：

当所述子环环网故障恢复，则将虚拟主节点的第一端口设为阻塞模式，并发起刷新转发表通知。

3、如权利要求1所述的相交以太环网的保护方法，其特征在于，还包括：

所述主环包括一主节点，主环正常工作时，将主环主节点的主端口设置为转发模式，副端口设置为阻塞模式；

如果检测到所述主环发生链路故障，则将主环主节点的副端口设为转发模式，并发起刷新转发表通知。

4、如权利要求1所述的相交以太环网的保护方法，其特征在于，所述检测子环是否发生链路故障的步骤包括：

第二边缘节点从第二端口通过子环向第一边缘节点周期性的发送探测报文，在预定时间内，虚拟主节点的第一端口没有收到探测报文，则认为检测到子环链路故障；

或者，第二边缘节点检测到其子环直连链路出现故障，通知第一边缘节点；

或者，子环的传输节点检测到其直连链路的故障，直接上报第一边缘节点；

或者，子环的传输节点检测到其直连链路的故障，上报第二边缘节点，由第二边缘节点通知第一边缘节点。

5、一种相交以太环网，其特征在于，

在所述相交以太环网中设置有快速环网保护域，所述快速环网保护域包括主环和子环，其中主环作为子环的虚拟主节点，主环通过第一边缘节点和第二边缘节点与子环相交，第一边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第一端口，第二边缘节点与子环相连的端口为虚拟主节点的第二端口；

当子环链路正常运行时，虚拟主节点的第二端口为转发模式，虚拟主节点的第一端口为阻塞模式；

当子环发生链路故障时，虚拟主节点的第一端口变换为转发模式，并刷新主环和子环各节点的转发表。

6、如权利要求5所述的相交以太环网，其特征在于，还包括：

当子环环网故障恢复时，虚拟主节点的第一端口变换为阻塞模式，并刷新主环和子环各节点的转发表。

7、如权利要求5所述的相交以太环网，其特征在于，连接两个边缘节点的主环和子环上的任一条路径上还包括其他节点。

8、如权利要求6所述的相交以太环网，其特征在于：

所述主环包括一主节点，主环正常工作时，主环主节点的主端口为转发模式，副端口为阻塞模式；

当主环发生链路故障时，主环主节点的副端口由阻塞模式变为转发模式，并发起刷新转发表通知。

9、如权利要求6所述的相交以太环网，其特征在于，还包括至少一个节点设备，该节点设备位于主环上，所述主环与子环通过两个节点相交，所述主环作为子环的虚拟主节点；所述节点设备用于透传子环的协议报文，以及处理子环的刷新转发表报文。

10、一种相交以太环网的节点设备，其特征在于：

所述节点设备连接至少一个主环和至少一个子环，所述主环与子环还相交于另一个节点设备，所述主环作为子环的虚拟主节点，该虚拟主节点对该相交以太环网进行自动保护；

在子环正常运行时，所述节点设备与子环相连的端口为阻塞模式；

当该子环链路发生故障时，所述节点设备将所述端口由阻塞模式变换为转发模式，并发起刷新转发表通知。

11、如权利要求10所述的相交以太环网的节点设备，其特征在于：

所述节点设备还包括一延迟定时器，如果在预置时间内，没有收到所述主环与子环相交的另一节点沿所述子环的路径发送的探测报文，则认为检测到该子环链路发生故障。

12、一种相交以太环网的节点设备，其特征在于：

所述节点设备连接至少一个主环和至少一个子环，所述主环与子环还相交于另一个节点设备，所述主环作为子环的虚拟主节点，该虚拟主节点对该相交以太环网进行自动保护；

所述节点设备沿所述子环的路径向所述主环与子环相交的另一个节点设备周期性的发送探测报文。

13、一种相交以太环网的节点设备，其特征在于：

该节点设备位于主环上，所述主环与子环通过两个节点相交，所述主环作为子环的虚拟主节点；

所述节点设备用于透传子环的协议报文，以及处理子环的刷新转发表报文。

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