CN1909515A - 一种实现弹性分组环导引保护倒换的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现弹性分组环导引保护倒换的方法及装置，该方法为：在每个节点中设置转发信息表和节点信息表，转发信息表包括转发等价类(FEC)信息与除节点信息外的帧头信息、节点信息表项索引值的对应关系；节点信息表包括节点信息索引值与至少包含环向信息的节点信息的对应关系；当一个环向出现故障时，修改经过该故障环向业务对应的节点信息表中的环向信息；当节点收到用户侧的数据包时，利用其中FEC索引转发信息表得到除节点信息外的帧头信息、节点信息表项索引值；再索引节点信息表得到剩余帧头信息；利用帧头信息对数据包进行封装后，按照节点信息表中环向信息，将业务送往相应的环向。应用本发明，环网保护倒换速度快，可靠性高。

Description

一种实现弹性分组环导引保护倒换的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种实现弹性分组环导引保护倒换的方法及装置。

背景技术

弹性分组环(Resilient Packet Ring，RPR)是IEEE 802.17工作组标准化的一种新的介质访问控制(Medium Access Control，MAC)层技术。这种新的二层链路技术，可基于任何物理层，如以太网、同步数字体系/同步光网络(SDH/SONET)、密集波分复用(DWDM)等进行业务传输。RPR基于环型拓扑，用以组建以数据为中心的城域网络。

RPR采用双环结构，为了区别两个环，将一个定义为外环，即环向0(ringlet0)，外环中数据业务的发送方向为顺时针；另一个定义为内环，即环向1(ringlet1)，内环中数据业务的发送方向为逆时针。RPR在一个环向发送数据业务的同时，会在另一个环向上发送对这些数据业务的控制信息，通过这种方式，RPR可以同时在两个环向上发送数据业务，并且能加快用于带宽适配和快速自愈的控制信息的发送。RPR在环网出现故障后能使业务在50ms内倒换到无故障的环向，具备可靠的保护倒换机制。整个RPR最大可支持255个节点组网。RPR环网结构如图1所示。图1示出的RPR环网包括六个节点，分别为节点1～6，并且数据业务可以通过顺时针、逆时针两个方向发送。RPR的主要特点是：高效带宽利用率、可靠的保护倒换机制、节点间带宽分配权重公平、支持即插即用以及支持多种优先级业务。

RPR在环网出现故障后能使业务在50ms内自动倒换到无故障的环向，具备可靠的保护倒换机制。RPR协议中定义了两种保护倒换方式，一种是环网故障后，由故障点两侧节点倒换的环绕保护倒换(Wrapping)方式，一种是基于新的拓扑结构的导引保护倒换(Steering)方式。Wrapping方式，是指因环网故障，发生故障的相邻节点将帧数据倒换到无故障的环向。Steering方式，是指因环网故障，源节点将帧数据改由到无故障的环向发出。Wrapping方式是可选的保护方式，Steering方式是RPR默认的保护方式，必须实现。

Wrapping方式：RPR是双环拓扑结构，当节点探测到引发倒换的故障后，故障处的相邻节点就会进入倒换模式，同时向环网上其它节点广播保护信息，数据业务会通过节点倒换后的路径达到目的节点。如图1示出从节点4到节点1的业务流在Wrapping模式下的数据流向。如图2所示，Wrapping方式速度快，无数据丢失，但内外环的流量叠加在一起，会造成网络拥塞，影响网络的正常运行。

Steering方式：当检测到环网故障后，故障相邻节点并不倒换，而是先进行拓扑发现，根据新的拓扑结构优化路由。源节点只需要直接按新的拓扑路径发送数据给目的节点即可。已经发出的小部分数据将在故障点被丢弃。图1所示的从节点4到节点1的业务，在Steering模式下的数据业务流向，如图3所示。

节点保护倒换的触发条件包括线路失效、节点失效、业务劣化、强制倒换等。RPR协议只是提出这两保护倒换方式，并未给出实际的实现方案。

如前文所述，Wrapping方式速度快，无数据丢失，但内外环的流量叠加在一起，会造成网络拥塞，影响网络的正常运行；采用Steering方式时，当节点检测到故障后，故障相邻节点并不倒换，而是先进行拓扑发现，根据新的拓扑结构优化路由，源节点只需要直接按新的拓扑路径发送数据给目的节点即可，已经发出的小部分数据将在故障点被丢弃。

因此如何快速实现Steering保护倒换，减少数据在故障点被丢弃的数量，是实现RPR快速倒换的关键技术。本发明设计了一种简单的、可行的、正确的机制来实现这样保护倒换，保证了RPR环网Steering快速保护倒换的可靠性。

另外，现有技术中，不论采用何种方式，一般都需要在用户侧完成从转发等价类(Forwarding Equivalence Class，FEC)到出端口的映射。如图4所示，用户侧的端口映射模块根据预先设置端口映射表项，该表项包括FEC和出端口的映射关系，查找到出端口信息，将业务送往相应的环向。例如：正常情况下，从端口0进入的业务对应内环，从端口1进入的业务对应外环。则环网故障后，该节点发现其发往某目的节点的业务流将经过环网上的故障段，为避开故障，则该节点直接修改用户侧中端口映射模块的端口映射表项，将端口0对应的业务倒换到内环，或把端口1对应的业务倒换到外环，完成用户侧的Steering保护倒换。

但是，直接在用户侧进行端口映射主要有以下两个缺点：

(1)在用户侧完成从FEC到出端口的映射，所需的表项数目很多，一旦节点发生故障，需修改大量的表项才能完成途经该节点的所有RPR业务的保护倒换，所需的时间很长，会造成大量的数据丢失。

(2)业务在进入RPR模块前，已经倒换到用户侧的某一个出端口，如图4所示的端口A或端口B，这样会造成RPR上环业务的拥塞。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种实现弹性分组环导引保护倒换的装置及方法，以使节点发生故障时能快速倒换业务流方向。

本发明提供的一种实现弹性分组环导引保护保换的方法包括：

在弹性分组环的每个节点中，根据转发等价类信息设置有转发信息表和节点信息表，所述节点信息表用于保存帧头信息中的节点信息，节点信息中至少包括环向信息，所述转发信息表用于保存除节点信息外的帧头信息；

该方法包括以下步骤：

A.当弹性分组环中一个环向出现故障时，修改业务需要经过该故障环向节点的节点信息表中的环向信息，将环向信息修改为无故障的环向；

B.当弹性分组环中节点收到用户侧的业务数据时，从转发信息表和节点信息表中获得该业务数据中转发等价类信息所对应的帧头信息，利用所述帧头信息对所述业务数据进行封装，并根据帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包送往相应的环向。

所述转发信息表包括转发等价类信息与除节点信息外的帧头信息、节点信息表项索引值的对应关系；所述节点信息表包括节点信息索引值与节点信息的对应关系；

则步骤B中利用业务数据中携带的转发等价类信息从转发信息表和节点信息表中获得帧头信息的步骤包括：

B11、利用业务数据中携带的转发等价类信息查找所述转发信息表，得到除节点信息外的帧头信息、节点信息表项索引值；

B12.利用步骤B11中得到的节点信息表项索引值查找节点信息表，得到节点信息。

所述转发信息表包括转发等价类信息除节点信息外的帧头信息的对应关系；所述节点信息表包括转发等价类信息节点信息的对应关系；

则步骤B中利用业务数据中携带的转发等价类信息从转发信息表和节点信息表中获得帧头信息的步骤包括：利用业务数据中携带的转发等价类信息查找所述转发信息表，得到除节点信息外的帧头信息；利用业务数据中携带的转发等价类信息查找所述节点信息表得到节点信息。

所述节点信息还进一步包括目的节点号。

所述环向信息占用1比特。

所述目的节点号占用8比特。

所述节点信息索引值占用8比特。

本发明提供的一种实现弹性分组环导引保护保换的装置包括：

信息存储单元(82)，用于存储转发信息表和节点信息表，所述节点信息表用于保存转发等价类信息对应帧头信息中的节点信息，节点信息中至少包括环向信息，所述转发信息表用于保存除节点信息外的帧头信息；

环向信息修改单元(83)，用于在弹性分组环中一个环向出现故障时，修改需要经过该故障环向的业务所经过节点中节点信息表中的环向信息，将环向信息修改为无故障环向；

业务转发单元(81)，用于根据来自用户侧的业务数据包中的转发等价类信息从信息存储单元(82)中获得帧头信息，利用帧头信息将所述业务数据包进行封装，并根据帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包送往相应的环向。

所述业务转发单元(81)包括：

业务接收单元(83)，收到来自用户侧的业务数据包后，提取业务数据包中携带的转发等价类信息，并根据该转发等价类信息从信息存储单元(82)获得帧头信息，将业务数据包和获得的帧头信息发送给业务发送单元(84)；

业务发送单元(84)，用于根据所述帧头信息将所述业务数据包进行封装后，然后按照帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包发送出去。

所述节点信息中还进一步包括目的节点号。

从上述本发明的技术方案可知，本发明具有如下特点和优点：

(1)由于RPR环网最多允许255个节点组成环网，采用本发明的方法，当环网故障时，只需要修改256个节点信息表中的环向信息就可以完成环网业务的保护倒换，确保了RPR协议要求的50ms内的环网保护倒换功能。

(2)在本发明中，steering保护倒换方法是业务在进入RPR模块内部后进行的，这样不会造成上环业务的拥塞。

(3)本发明不需要复杂的握手信号和交互协议，在查找添加RPR帧头信息的过程中，进行从FEC到出端口的映射，确保倒换在帧边界进行，数据通路切换不会造成丢帧和残缺帧等数据丢失，保证了RPR环网节点Steering保护倒换的可靠性转换。

附图说明

图1为RPR环网结构示意图；

图2为Wrapping保护倒换方式示意图；

图3为Steering保护倒换方式示意图；

图4为现有技术中上环数据路径示意图；

图5为本发明实现弹性分组环导引保护倒换的方法的流程示意图；

图6为本发明实现弹性分组环导引保护倒换的具体实施例流程示意图；

图7为本发明的系统上环数据路径示意图；

图8为本发明实现弹性分组环导引保护倒换的装置的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在正常模式时，RPR业务一般从较短的路径发送到相应的目的节点。到相同目的节点的业务，目的节点信息相同，也就是说：到达某一目的节点(NID)的所有业务，其环向信息(RI)都相同。当节点发生Steering倒换后，到不同目的节点的环向信息可能会发生改变，如：从倒换前需要经过故障环向发送到目的节点，倒换到从无故障环向发送到目的节点。但任一时刻到达相同目的节点的所有业务，其环向信息仍是相同的。也就是说，在RPR上，任一节点上，到相同目的节点的所有业务，其RI与NID都是一一对应的。

例如：在图3中，假设节点4为本节点，节点3和节点1分别为目的节点，节点4发送到节点1的业务经过外环到达目的节点1，节点4到节点3的业务经过内环到目的节点3。则环网故障后，需要将256个节点信息表中，到目的节点1的环向信息修改为内环，而到目的节点3的环向信息不需要修改。

因此，本发明将帧头信息分为两部分，一部分为节点信息，节点信息至少包括环向信息，另一部分为除节点信息以外的帧头信息。节点信息为与节点相关的信息。根据转发等价类信息在弹性分组环的每个节点中设置转发信息表和节点信息表，用于保存帧头信息。其中，节点信息表用于保存帧头信息中的节点信息，转发信息表用于保存除节点信息外的帧头信息。

例如：参见表1所示，每个转发信息表包括转发等价类信息与除节点信息外的帧头信息、节点信息表项索引值的对应关系。

FEC信息

除节点信息外的帧头信息

节点信息表项索引值

                           表1

参见表2所示，节点信息表包括节点信息索引值与节点信息的对应关系。这里，所述节点信息包括至少包括环向信息。

节点信息表项索引值

节点信息

                 表2

当弹性分组环中一节点收到用户侧的业务数据包时，利用业务数据包中携带的转发等价类信息索引所述转发信息表项，得到除节点信息外的帧头信息、节点信息表项索引值。然后，利用得到的节点信息表项索引值索引节点信息表，得到节点信息，其中包括环向信息，再利用得到的帧头信息对所述业务数据进行封装，最后根据所述环向信息将封装后的数据包送往相应的环向。

因此，可以通过转发信息表和节点信息表两个表项，实现所有上环业务从FEC到RPR出端口的映射和帧封装功能。

当然，节点信息表中至少包括环向信息，只要环向信息存储在节点信息表中，业务发生steering倒换，则最多只需要修改256个节点信息表中的环向信息，能在较短的时间完成steering倒换。同时，因为整个RPR环网最多允许255个节点组网，则在RPR环网中任何一个节点上，256个节点信息表项足以标识该节点到其它所有不同目的节点的所有业务流的目的节点地址NID，这样节点信息表还可以进一步包括目的节点号，这样做的好处主要体现在：节点信息表数目仅仅为256个，增加8比特位宽的目的节点号信息所增加的存储单元，要远远少于在大量转发信息表中，增加8比特位宽的目的节点号信息所需要增加的存储单元。

如前文所述，由于整个RPR环网最多允许255个节点组网，则在RPR环网中每一节点上，256个节点信息表项足以标识该节点到其它所有不同目的节点的所有业务流的目的节点地址NID和环向RI。节点信息表中至少包括环向信息，还可以进一步包括目的节点号。同时，每个节点到同一目的节点的不同流的其它信息，如是否为严格数据帧，业务优先级等信息可能不相同，因此，需要大量的表项标识到相同目的节点的不同业务流的其它RPR帧头信息，本发明将这部分信息保存在转发信息表中。

转发信息表项中存放的RPR帧头信息与业务流的属性相关，表项数量很大，而节点信息表项中存放的信息，仅与节点属性相关，与流的属性无关，RPR环最多255个节点组环，最多需要256个表项，当业务发生steering倒换，仅仅有可能修改业务到某目的节点的环向信息，而不需要修改与流属性相关的其它信息，即修改大小为256的节点信息表项即可。

再如，参见表3所示，转发信息表还可以包括转发等价类信息除节点信息外的帧头信息的对应关系。参见表4所示，节点信息表包括转发等价类信息节点信息的对应关系。这里，与表1和2类似，节点信息至少包括环向信息，也还可以进一步包括目的节点号。

FEC信息

除节点信息外的帧头信息

                   表3

参见表4所示，节点信息表包括转发等价类信息节点信息的对应关系。

FEC信息

节点信息

              表4

当弹性分组环中一节点收到用户侧的业务数据包时，利用业务数据包中携带的转发等价类信息索引所述转发信息表项，得到除节点信息外的帧头信息。并且，利用转发等价类信息索引节点信息表，得到节点信息，从而获得了整个帧头信息，再利用得到的帧头信息对所述业务数据进行封装，最后根据帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包送往相应的环向。

参见图5所示，实现本发明的方法包括以下步骤：

步骤501：当弹性分组环中一个环向出现故障时，修改业务需要经过该故障环向节点的节点信息表中的环向信息，将环向信息修改为无故障的环向；

步骤502：当弹性分组环中节点收到用户侧的业务数据时，从转发信息表和节点信息表中获得该业务数据中转发等价类信息所对应的帧头信息。

步骤503：利用所述帧头信息对所述业务数据进行封装，并根据帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包送往相应的环向。

以下结合图6，并且以转发信息表为表1所示表项，节点信息表为表2所示表项为例，说明实现本发明方法的具体过程如下：

步骤601：根据FEC信息，在弹性分组环的每个节点中设置转发信息表和节点信息表；

步骤602：当弹性分组环中一个环向出现故障时，修改需要经过该故障环向业务对应的节点信息表中的环向信息。

节点信息表中至少包括环向信息，还可以进一步包括目的节点号；所述修改节点信息中的节点信息是指当弹性分组环中一个环向出现故障时，修改需要经过该故障环向业务对应的节点信息表中的环向信息，将环向信息修改为无故障的环向。

步骤603：当弹性分组环中节点收到用户侧的业务数据包时，利用业务数据包中携带的转发等价类信息索引所述转发信息表项，得到除节点信息外的帧头信息、节点信息表项索引值。

步骤604：利用步骤603中得到的节点信息表项索引值索引节点信息表，得到剩余帧头信息，即环向信息。

步骤605：利用得到的帧头信息对所述业务数据包进行封装，根据所述节点信息中的环向信息完成从FEC到出端口的映射，并将封装后的业务数据包发送往相应的环向。

这样，在节点获知环网发生故障后，不需要在用户侧进行业务倒换，只需要修改256个节点信息表中的RI信息，即可完成环网的Steering倒换。

假设，图7中端口A的业务对应外环，端口B的业务对应内环，则发生倒换后直接修改256个节点信息表项的RI信息，将端口A的业务倒换到内环，或将端口B的业务倒换到外环即可。

参见图8所示，实现本发明的装置包括业务转发单元81、信息存储单元82。

信息存储单元82用于存储转发信息表和节点信息表，所述节点信息表用于保存转发等价类信息对应帧头信息中的节点信息，节点信息中至少包括环向信息，所述转发信息表用于保存除节点信息外的帧头信息。

在弹性分组环中一个环向出现故障时，环向信息修改单元83修改需要经过该故障环向的业务所经过节点中节点信息表中的环向信息，将环向信息修改为无故障环向。

业务转发单元81，用于根据来自用户侧的业务数据包中的转发等价类信息从信息存储单元82中获得帧头信息，利用帧头信息将所述业务数据包进行封装，并根据帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包送往相应的环向。

业务转发单元81又进一步包括业务接收单元83和业务发送单元84。

业务接收单元83收到来自用户侧的业务数据包后，提取业务数据包中携带的转发等价类信息，并根据该转发等价类信息从信息存储单元82获得帧头信息，将业务数据包和获得的帧头信息发送给业务发送单元84；业务发送单元84根据所述帧头信息将所述业务数据包进行封装后，然后按照帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包发送出去。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种实现弹性分组环导引保护倒换的方法，其特征在于：

在弹性分组环的每个节点中，根据转发等价类信息设置有转发信息表和节点信息表，所述节点信息表用于保存帧头信息中的节点信息，节点信息中至少包括环向信息，所述转发信息表用于保存除节点信息外的帧头信息；

该方法包括以下步骤：

A.当弹性分组环中一个环向出现故障时，修改业务需要经过该故障环向节点的节点信息表中的环向信息，将环向信息修改为无故障的环向；

B.当弹性分组环中节点收到用户侧的业务数据时，从转发信息表和节点信息表中获得该业务数据中转发等价类信息所对应的帧头信息，利用所述帧头信息对所述业务数据进行封装，并根据帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包送往相应的环向。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转发信息表还包括转发等价类信息与除节点信息外的帧头信息、节点信息表项索引值的对应关系；所述节点信息表还包括节点信息索引值与节点信息的对应关系；

则步骤B中利用业务数据中携带的转发等价类信息从转发信息表和节点信息表中获得帧头信息的步骤包括：

B11、利用业务数据中携带的转发等价类信息查找所述转发信息表，得到除节点信息外的帧头信息、节点信息表项索引值；

B12、利用步骤B11中得到的节点信息表项索引值查找节点信息表，得到节点信息。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转发信息表还包括转发等价类信息与除节点信息外的帧头信息的对应关系；所述节点信息表还包括转发等价类信息与节点信息的对应关系；

则步骤B中利用业务数据中携带的转发等价类信息从转发信息表和节点信息表中获得帧头信息的步骤包括：

利用业务数据中携带的转发等价类信息查找所述转发信息表，得到除节点信息外的帧头信息；利用业务数据中携带的转发等价类信息查找所述节点信息表得到节点信息。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点信息还进一步包括目的节点号。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环向信息占用1比特。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目的节点号占用8比特。

7、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述节点信息索引值占用8比特。

8、一种实现弹性分组环导引保护倒换的装置，其特征在于，该装置包括：

信息存储单元(82)，用于存储转发信息表和节点信息表，所述节点信息表用于保存转发等价类信息对应帧头信息中的节点信息，节点信息中至少包括环向信息，所述转发信息表用于保存除节点信息外的帧头信息；

环向信息修改单元(83)，用于在弹性分组环中一个环向出现故障时，修改需要经过该故障环向的业务所经过节点中节点信息表中的环向信息，将环向信息修改为无故障环向；

业务转发单元(81)，用于根据来自用户侧的业务数据包中的转发等价类信息从信息存储单元(82)中获得帧头信息，利用帧头信息将所述业务数据包进行封装，并根据帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包送往相应的环向。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述业务转发单元(81)包括：

业务接收单元(83)，收到来自用户侧的业务数据包后，提取业务数据包中携带的转发等价类信息，并根据该转发等价类信息从信息存储单元(82)获得帧头信息，将业务数据包和获得的帧头信息发送给业务发送单元(84)；

业务发送单元(84)，用于根据所述帧头信息将所述业务数据包进行封装后，然后按照帧头信息中的环向信息将封装后的业务数据包发送出去。

10、根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述节点信息中还进一步包括目的节点号。

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