一种业务流保护系统及方法
技术领域
本发明涉及多协议标签交换(MPLS,Multi-Protocol Label Switching)网络上的业务流保护技术,特别涉及MPLS网络中的1∶1业务流保护系统及方法。
背景技术
MPLS协议最初是为提高路由器的转发速度而提出的,由于MPLS协议在目前IP网络中非常关键的两项技术,即流量工程(TE,Traffic Engeering)和虚拟专用网络(VPN,Virtual Private Network)中的优异表现,故其业已成为扩大IP网络规模的重要标准。
MPLS协议引入了标签(Label)的概念,在MPLS网络中,当IP包进入第一个MPLS设备时,MPLS边缘路由器就用标签封装该IP包。MPLS边缘路由器分析IP包的内容并且为该IP包选择合适的标签,此后,MPLS网络中的所有节点都以该标签作为转发的依据,该标签交换路径(LSP,Label SwitchingPath)可通过标签分发协议(LDP,Label Distribution Protocol)等协议动态建立,亦可通过静态配置建立。当该IP包最终离开MPLS网络时,其标签被边缘路由器识别并分离IP包。由于标签交换的过程不涉及内部承载的具体内容,而只需在网络的边缘具体识别所承载的业务,因此能够很好地支撑VPN应用。MPLS除可承载IP业务,还可承载以太网、异步传输模式(ATM,AsynchronousTransfer Mode)、帧中继(FR,Frame Relay)等二层业务。
在MPLS网络中,为提高LSP的可靠性,有必要建立备份LSP资源,当主用LSP资源出现故障时,可将主用LSP资源上的业务切换到备份LSP资源上以避免业务中断。当前的LSP保护包括节点保护、链路保护和路径保护,其中节点保护和链路保护可通过TE实现,但需要复杂的协议支持。路径保护的实现方案之一是由国际电讯联盟电讯标准化委员会(ITU-T)提出的协议标准Y.1720,该协议给出了两种基本的路径保护方案,即基于单向LSP的1+1保护切换(PS,Protection Switching)和1∶1保护切换,本文中将详细讨论实现1∶1保护切换的业务流保护系统及方法。执行保护切换的输入条件有两类:一类是LSP缺陷输入,例如启动操作与维护(OAM,Operations and Maintenance)协议时所检测到的LSP缺陷;另一类是外部命令输入,例如不启动OAM协议时的外部强制切换命令,本文中也将区分启动OAM协议和不启动OAM协议两种情况对1∶1保护切换进行描述。
上文中提到的OAM技术,其针对目前运营商对网络运行和维护所提出的更高要求而出现,这是由于在MPLS网络中,现有诸如MPLS PING、MPLSTRACERT之类的技术都需借助手工方式对LSP进行诊断,而不能提供自动诊断功能,故ITU-T提出了Y.1710、Y.1711OAM协议标准,在这些协议中,LSP的入口端定期生成和发送OAM协议报文,LSP的出口端定期接收和检测OAM协议报文,并根据一定标准判断LSP的缺陷状态,即可实现对LSP的自动诊断。其中OAM协议报文又分为连通性检测(CV,Connectivity Verification)报文和快速故障检测(FFD,Fast Failure Detection)报文,CV报文每秒发送,FFD报文最快每10ms发送,故此OAM技术具有高达50ms级的LSP故障检测能力。
图1为运行OAM和PS协议的MPLS网络设备结构图,运行OAM和PS协议的MPLS网络设备由管理平面101、控制平面102及数据平面103组成。其中,控制平面102主要完成呼叫控制、连接控制,以及支持这些连接所需的路由、信令等协议处理;管理平面101作为控制平面102的一个补充,完成整个系统的维护,负责所有平面间的协调和配合,能够进行配置和管理端到端连接。位于控制平面102的MPLS OAM模块111和MPLS PS模块112运行于MPLS层次之上,MPLS OAM模块111用于检测特定LSP的状态,当检测到缺陷时,会上报告警,并通知MPLS PS模块112进行保护切换。
在MPLS网络中,在由工作LSP和保护LSP组成的1∶1 LSP保护组上运行OAM和PS协议进行业务流保护的原理为:LSP入口端周期性的生成CV报文或FFD报文并通过工作LSP将之传送到LSP出口端;LSP出口端周期性的检测并读取CV报文或FFD报文,根据协议规定的缺陷标准判断工作LSP上是否发生缺陷,如果发现工作LSP上有缺陷,则LSP出口端执行保护切换,并生成后向缺陷指示(BDI,Backward Defect Indication)报文,通过反向路径将此BDI报文传送到LSP入口端;LSP入口端检测并读取BDI报文后执行保护切换。
图2是现有技术的业务流保护系统的结构图,图2中业务流从作为入口端的业务节点A流向作为出口端的业务节点B,业务节点A和业务节点B之间连接有两条LSP,即工作LSP和保护LSP,这两条LSP组成1∶1保护组。图2中,用粗实线绘制的LSP表示其传输业务流,例如图2中的工作LSP;用细实线绘制的LSP表示其不传输业务流,例如图2中的保护LSP,本文所有附图中的LSP都依此规定绘制。
现有技术的业务流保护系统包括:业务节点A保护系统200和业务节点B保护系统201。在不启动OAM协议时,业务节点A保护系统200仅包括PS_A模块210,业务节点B保护系统201仅包括PS_B模块220和永久融合器(PM,Permanent Merging)270。在启动OAM协议时,业务节点A保护系统200进一步包括OAM_A_W模块230和OAM_A_P模块240,业务节点B保护系统201进一步包括OAM_B_W模块250和OAM_B_P模块260。
其中,PS_A模块210用于接收切换命令、执行业务节点A处的保护切换以及保存路径的状态信息,在图2中,PS_A模块210控制工作LSP传输业务流;PS_B模块220用于接收切换命令、执行业务节点B处的保护切换以及保存路径的状态信息,它包括两个具体执行保护切换的融合开关(MS,MergingSelector),即位于工作LSP上的MS_W 280和位于保护LSP上的MS_P 290,在图2中,MS_W 280闭合而MS_P 290打开,以使工作LSP承载业务流,保护LSP不承载业务流;PM 270用于永久性融合工作LSP上的业务流和保护LSP上的业务流。
OAM_A_W模块230用于生成并在工作LSP上发送CV或FFD报文、检测和处理BDI报文以及通知PS_A模块210执行保护切换;OAM_A_P模块240用于生成并在保护LSP上发送CV或FFD报文、检测和处理BDI报文以及通知PS_A模块210执行保护切换;OAM_B_W模块250用于生成和在工作LSP上发送BDI报文、检测和处理CV或FFD报文以及通知PS_B模块220执行保护切换;OAM_B_P模块260用于生成和在保护LSP上发送BDI报文、检测和处理CV或FFD报文以及通知PS_B模块220执行保护切换。
在不启动OAM协议时,业务节点A保护系统200中的PS_A模块210和业务节点B保护系统201中的PS_B模块220收到外部强制切换命令后,分别执行相应的保护切换操作。
在启动OAM协议时,OAM_A_W模块230生成并在工作LSP上发送CV或FFD报文给OAM_B_W模块250;OAM_B_W模块250检测和处理CV或FFD报文,根据协议规定的缺陷标准判断工作LSP上是否发生缺陷,如果发现工作LSP上有缺陷,则通知PS_B模块220执行保护切换,并生成后向缺陷指示(BDI,Backward Defect Indication)报文,通过反向LSP将此BDI报文传送到OAM_A_W模块230;OAM_A_W模块230检测和接收到BDI报文后确认工作LSP出现缺陷,将工作LSP的缺陷状态通知PS_A模块210,由PS_A模块210执行保护切换。
在启动OAM协议的情况下,业务节点A保护系统200中的PS_A模块210还可进一步接收外部强制切换命令后,并执行相应的保护切换操作。
在收到外部强制切换命令或OAM模块的保护切换通知后,PS_A模块210和PS_B模块220分别执行各自的保护切换操作,即:PS_A模块210将业务节点A处的业务流从工作LSP切换到保护LSP;PS_B模块220先将MS_W 280断开,而后闭合MS_P 290。图3为现有技术的业务流保护系统执行保护切换后的状态图,在图3中,工作LSP不再传输业务流,而由保护LSP传输业务流。
此外,如果业务流保护系统采用回切(Revertive)模式,即当工作LSP修复之后,业务流从保护LSP重新切换回工作LSP,那么入口端和出口端都需要通过配置相同的回切时间来启动回切定时器,当回切定时器超时,入口端和出口端同时从保护LSP切换回工作LSP。
进一步,如果业务流保护系统采用保护延迟(hold-off)模式,即当工作LSP出现缺陷时,并不马上将业务流切换到保护LSP,而是延迟一段时间,再将业务流切换到保护LSP,那么入口端和出口端都需要通过配置相同的延迟时间来启动延迟定时器,当延迟定时器超时,入口端和出口端同时从工作LSP切换到保护LSP。
实际应用中,在采用现有技术的业务流保护系统中,保护切换要分别在LSP保护组的入口端和出口端进行,如果入口端和出口端的保护切换操作不能够同步进行,将会使入口端和出口端的状态不一致,从而导致业务流中断,具体来说:
1)在不启动OAM协议时,保护切换要通过手工下达强制切换命令来实现,而同时在入口端和出口端执行同样的手工切换,既难以保证时间同步又不便于操作,很容易导致入口端和出口端状态不一致;
2)在启动OAM协议时,出口端首先执行保护切换,而后通过反向LSP发送BDI报文通知入口端执行保护切换,一旦入口端和出口端中的任一个没有成功执行保护切换,都会导致入口端和出口端状态不一致;
3)如果业务流保护系统采用回切模式,那么回切操作仍需在入口端和出口端分别进行,如果入口端和出口端配置的回切时间不一样,将导致入口端和出口端状态不一致;
4)如果业务流保护系统采用保护延迟模式,那么保护切换操作仍需在入口端和出口端分别进行,如果入口端和出口端配置的延迟时间不一样,将导致入口端和出口端状态不一致;
5)由于出口端的工作LSP和保护LSP上存在MS,故而即使在保护LSP闲置的情况下,也无法使用保护LSP传输额外业务,导致业务流保护系统的使用效率很低。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种业务流保护系统,其能够使业务流保护系统的入口端状态和出口端的状态恒为一致。
本发明的目的还在于提供一种业务流保护方法,其能够使业务流保护系统的入口端状态和出口端的状态恒为一致。
根据上述目的的一个方面,本发明提供了一种业务流保护系统,包括业务流入口端节点保护系统和业务流出口端节点保护系统,两个节点保护系统之间连接有工作标签交换路径LSP和保护LSP,
所述入口端节点保护系统包括用于接收切换命令、执行入口端节点的保护切换以及保存路径状态信息的保护切换模块(210);
所述出口端节点保护系统包括用于永久性融合工作LSP上业务流和保护LSP上业务流的永久融合器PM;
所述保护切换模块(210)和PM间连接有工作LSP和保护LSP。
其中,所述出口端节点保护系统进一步包括位于工作LSP和保护LSP上的用于保存路径状态信息的保护切换模块(220)。
其中,所述入口端节点保护系统进一步包括位于工作LSP上的OAM模块(230)和位于保护LSP上的OAM模块(240),所述OAM模块(230)用于生成并在工作LSP上发送连通性检测CV或快速故障检测FFD报文、检测和处理后向缺陷指示BDI报文以及通知保护切换模块(210)执行保护切换,所述OAM模块(240)用于生成并在保护LSP上发送CV或FFD报文、检测和处理BDI报文以及通知保护切换模块(210)执行保护切换;
所述出口端节点保护系统进一步包括位于工作LSP上的OAM模块(250)和位于保护LSP上的OAM模块(260),所述OAM模块(250)用于检测和处理CV或FFD报文以及生成并在工作LSP上发送BDI报文,所述OAM模块(260)用于检测和处理CV或FFD报文以及生成并在保护LSP上发送BDI报文。
根据上述目的的另一个方面,本发明还提供了一种业务流保护方法,适用于业务流保护系统,该系统包括连接有工作LSP和保护LSP的业务流入口端节点保护系统和业务流出口端节点保护系统,该方法具体包括:入口端节点收到切换命令后,将业务流从工作LSP切换到保护LSP。
其中,该方法进一步包括:在工作LSP传输业务流的同时,保护LSP传输额外业务流;所述入口端节点收到切换命令后,先断掉保护LSP上的额外业务流,再将业务流从工作LSP切换到保护LSP。
其中,所述切换命令是外部切换命令。
其中,所述切换命令是业务流入口端节点根据工作LSP的缺陷状态下达的切换命令,在业务流入口端节点根据工作LSP的缺陷状态下达切换命令之前进一步包括:业务流出口端节点根据连通性检测结果判断工作LSP是否存在缺陷,如果工作LSP存在缺陷,则生成并发送后向缺陷指示BDI报文至业务流入口端节点,业务流入口端节点检测和接收到BDI报文后确认工作LSP存在缺陷并获知缺陷状态。
其中,所述切换命令进一步包括外部切换命令。
其中,所述业务流入口端节点收到BDI报文后,先经过延迟时间,再执行本节点处的保护切换。
其中,所述工作LSP修复之后,所述入口端节点先经过回切时间,再从保护LSP回切到工作LSP。
可见,本发明提供业务流保护系统和方法,其LSP保护组出口端的工作LSP和保护LSP上不再有MS,保护切换只需在LSP保护组的入口端进行,也就不会出现入口端和出口端的状态不一致的问题,具体来说:
1)在不启动OAM协议时,只需在入口端执行手工切换即可完成保护切换,不会出现入口端和出口端状态不一致的现象;
2)在启动OAM协议时,出口端并不关心工作LSP上的缺陷状态,而只通过反向LSP发送BDI报文通知入口端执行保护切换,不会出现入口端和出口端状态不一致的现象;
3)如果业务流保护系统采用回切模式,回切操作只需在入口端进行,不会出现因入口端和出口端配置的回切时间不一样而导致入口端和出口端状态不一致的现象;
4)如果业务流保护系统采用保护延迟模式,保护切换操作只需在入口端进行,不会出现因入口端和出口端配置的延迟时间不一样而导致入口端和出口端状态不一致的现象;
5)由于LSP保护组出口端的工作LSP和保护LSP上不存在MS,故而在保护LSP闲置的情况下可使用保护LSP传输额外业务,提高业务流保护系统的使用效率。
此外,本发明提供的业务流保护系统,由于其LSP保护组出口端的工作LSP和保护LSP上不再有MS,还使得系统结构简单、操作方便、易于实现。
附图说明
图1为运行OAM和PS协议的MPLS网络设备结构图;
图2为现有技术的业务流保护系统的结构图;
图3为现有技术的业务流保护系统执行保护切换后的状态图;
图4为本发明实施例一的业务流保护系统的结构图;
图5为本发明实施例一的业务流保护系统执行保护切换后的状态图;
图6为本发明实施例二的业务流保护系统的结构图;
图7为本发明实施例二的业务流保护系统执行保护切换后的状态图。
具体实施方式
本发明的核心思想是:通过去掉现有业务流保护系统中LSP保护组位于出口端处的MS,使得保护切换操作仅在LSP保护组入口端进行,从而保证了业务流入口端和出口端的状态一致。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下举实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
实施例一:本实施例针对不承载额外业务的业务流保护系统。
图4是本发明实施例一的业务流保护系统的结构图,本实施例的业务流保护系统包括:业务节点A保护系统200和业务节点B保护系统201。在不启动OAM协议时,业务节点A保护系统200仅包括PS_A模块210,业务节点B保护系统201仅包括永久融合器270。在启动OAM协议时,业务节点A保护系统200进一步包括OAM_A_W模块230和OAM_A_P模块240,业务节点B保护系统201进一步包括OAM_B_W模块250和OAM_B_P模块260。在不启动OAM协议和启动OAM协议两种情况下,业务节点B保护系统201都可进一步包括用于保存路径的状态信息的PS_B模块220。
如图4所示,本实施例中PS_B模块220不再包括MS_W 280和MS_P 290,也就无需执行保护切换;相应的,OAM_B_W模块250除生成和发送BDI报文、检测和处理CV或FFD报文外,也不再通知PS_B模块220执行保护切换,而是仅将路径的状态信息发送给PS_B模块220保存;同样的,OAM_B_P除生成和发送BDI报文、检测和处理CV或FFD报文外,也不再通知PS_B模块220执行保护切换,而是仅将路径的状态信息发送给PS_B模块220保存。
在不启动OAM协议时,业务节点A保护系统200中的PS_A模块210收到外部强制切换命令后执行相应的保护切换操作。
在启动OAM协议时,OAM_A_W模块230生成并在工作LSP上发送CV或FFD报文给OAM_B_W模块250;OAM_B_W模块250检测和处理CV或FFD报文,根据协议规定的缺陷标准判断工作LSP上是否发生缺陷,如果发现工作LSP上有缺陷,则生成BDI报文,通过反向LSP将此BDI报文传送到OAM_A_W模块230;OAM_A_W模块230检测和接收到BDI报文后确认工作LSP出现缺陷,将工作LSP的缺陷状态通知PS_A模块210,由PS_A模块210执行保护切换。同样,OAM_A_P模块240和OAM_B_P模块260以类似方式在保护LSP上运行OAM协议。
在启动OAM协议的情况下,业务节点A保护系统200中的PS_A模块210还可进一步接收外部强制切换命令后,并执行相应的保护切换操作。
在收到外部强制切换命令或OAM模块的保护切换通知后,PS_A模块210执行保护切换操作,即:PS_A模块210将业务节点A处的业务流从工作LSP切换到保护LSP。图5为本发明实施例一的业务流保护系统执行保护切换后的状态图,在图5中,工作LSP不再传输业务流,而由保护LSP传输业务流。
此外,如果业务流保护系统采用回切模式,那么入口端需要通过配置回切时间来启动回切定时器,当回切定时器超时,入口端从保护LSP切换回工作LSP。
另外,如果业务流保护系统采用保护延迟模式,那么入口端需要通过配置延迟时间来启动延迟定时器,当延迟定时器超时,入口端从工作LSP切换到保护LSP。
实施例二:本实施例针对承载额外业务的业务流保护系统。
图6是本发明实施例二的业务流保护系统的结构图,在图6中,当工作LSP承载业务流时,保护LSP可承载额外业务流。本实施例的业务流保护系统包括:业务节点A保护系统200和业务节点B保护系统201。在不启动OAM协议时,业务节点A保护系统200仅包括PS_A模块210,业务节点B保护系统201仅包括永久融合器270。在启动OAM协议时,业务节点A保护系统200进一步包括OAM_A_W模块230和OAM_A_P模块240,业务节点B保护系统201进一步包括OAM_B_W模块250和OAM_B_P模块260。在不启动OAM协议和启动OAM协议两种情况下,业务节点B保护系统201都可进一步包括用于保存路径的状态信息的PS_B模块220。
如图6所示,本实施例中PS_B模块220不再包括MS_W 280和MS_P 290,也就无需执行保护切换;相应的,OAM_B_W模块250除生成和发送BDI报文、检测和处理CV或FFD报文外,也不再通知PS_B模块220执行保护切换,而是仅将路径的状态信息发送给PS_B模块220保存;同样的,OAM_B_P除生成和发送BDI报文、检测和处理CV或FFD报文外,也不再通知PS_B模块220执行保护切换,而是仅将路径的状态信息发送给PS_B模块220保存。
在不启动OAM协议时,业务节点A保护系统200中的PS_A模块210收到外部强制切换命令后执行相应的保护切换操作。
在启动OAM协议时,OAM_A_W模块230生成并在工作LSP上发送CV或FFD报文给OAM_B_W模块250;OAM_B_W模块250检测和处理CV或FFD报文,根据协议规定的缺陷标准判断工作LSP上是否发生缺陷,如果发现工作LSP上有缺陷,则生成BDI报文,通过反向LSP将此BDI报文传送到OAM_A_W模块230;OAM_A_W模块230检测和接收到BDI报文后确认工作LSP出现缺陷,将工作LSP的缺陷状态通知PS_A模块210,由PS_A模块210执行保护切换。
在启动OAM协议的情况下,业务节点A保护系统200中的PS_A模块210还可进一步接收外部强制切换命令后,并执行相应的保护切换操作。
在收到外部强制切换命令或OAM模块的保护切换通知后,PS_A模块210执行保护切换操作,即:PS_A模块210首先断掉保护LSP上的额外业务流,而后将业务流从工作LSP切换到保护LSP。图7为本发明实施例二的业务流保护系统执行保护切换后的状态图,在图7中,工作LSP不再传输业务流,保护LSP也不再传输额外业务流,转而传输从工作LSP切换到其上的业务流。
此外,如果业务流保护系统采用回切模式,那么入口端需要通过配置回切时间来启动回切定时器,当回切定时器超时,入口端从保护LSP切换回工作LSP。
另外,如果业务流保护系统采用保护延迟模式,那么入口端需要通过配置延迟时间启动延迟定时器,当延迟定时器超时,入口端从工作LSP切换到保护LSP。
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。