CN1973466B - 通信网络保护系统和通信网络 - Google Patents

Abstract

一种由互连网络组成的通信网络保护系统，这些互连的网络中至少一个具有自动控制平面(例如ASTN)，在这些网络中有终端互连节点。被称为主要节点的终端互连节点与相应的次要终端节点相关联，其中次要终端节点用于在相关联的主要节点发生故障的情况下实现保护电路。

Description

通信网络保护系统和通信网络

技术领域

本发明涉及通信网络保护系统，特别地，本发明涉及还包含具有自动控制平面或程序的网络的终端点或节点的保护系统，例如自动切换传输网络(ASTN)类型的。 

背景技术

目前，ASTN网络的实现并不要求保护终端点。这需要终端点是服务支持的单点故障(SPOF)。 

特别地，在已知系统中，起始地终端点的故障、目的地终端点的故障，或者两者的故障，会导致保护系统不可挽回的损失。 

此外，使用已知的系统，有关保护方面，不同网络之间的互通非常弱。 

发明内容

本发明的一个主要目的是通过使保护系统能够甚至对网络之间的终端和互通点提供有效的保护而克服上述缺点。 

根据本发明的系统，可以获得现有技术完全缺乏的某些优点。这些优点例如是，对于客户服务，通过自动切换来使接入点加倍并且与客户服务的自动保护切换(APS)机制相结合，而对于服务提供商(尤其是ASTN)，由于删除了单个故障点因而可以提高服务的可用性，由于共享用于客户保护侧的带宽所以优化了网络的使用，并且在与接入和传输网(例如满足在G.841和G.842中对APS保护网络定义的内容)互通的情况下提供了对双环路互连保护的支持。例如，考虑到MS-SPRing/SNCP和ASTN网络之间的互通，单个网络单元(NE＝网络单元)可以关闭MS-SPRing保护并且由于ASTN而将通信量给受保护的网络。该互通NE网络单元是被提议的机制有利保护的单点故障(SPOF)。 

本发明的另一个目的是提高自动保护平面以便独立于它们的技术(例如SDH，SONET DWDM，ATM，IP)而支持与其他传输和接入网络的互通。 

考虑到该目的，根据本发明提供了一种通信网络保护系统，该系统由互连的网络组成，其中至少一个网络包括自动控制平面，并且在这些网络中有终端节点，其特征在于：被称为主要终端节点的终端节点，与相应的次要终端节点相关联，其中次要节点用于在相关联的主要节点发生故障的情况下实现保护电路。本发明还请求保护一种具有所述保护系统的网络。 

优选地，互连的网络是面向连接的网络。这种面向连接的网络允许以连续的流发送数据，诸如例如同步数字系列(SDH)。 

附图说明

为了清楚地解释本发明的新颖性原理以及其与现有技术相比的优点，以下将通过附图以及其可能的实施例，通过采用所述原理的非限制性实例来描述。在附图中： 

图1到4根据本发明分别图解示出了总结主要目的地节点或点、主要起始地节点或点、次要起始地节点或点以及次要目的地节点或点的特性的状态图。 

图5示出了根据本发明具有通过终端点互连的子网络的网络情况。 

图6示出了根据本发明具有通过终端点互连的子网络的第二种网络情况。 

图7到9示出了在各类故障情况下图6的网络的特性。 

图10示出了根据本发明具有通过终端点互连的子网络的第三种网络情况。 

图11到14示出了在各类故障情况下图10的网络的特性。 

图15示出了根据本发明具有通过终端点互连的子网络的另一种可能网络情况。 

图16到19示出了在各类故障情况下图15的网络的特性。 

图20到22示出了采用本发明原理的网络的各种其他情况实例。 

具体实施方式

参考附图，根据本发明提出了一种用于终端点的保护系统。该系统在这里被专门称为互连的网络，这些互连的网络中至少一个具有自 动控制程序，例如基于ITU-TG.8080结构的ASTN。 

如下所述，保护位于自动控制平面或者程序中，并且可以应用于具有控制平面的网络(例如ASTN)和利用自动切换或控制平面所保护的网络之间的互通。 

根据本发明的系统提供对起始地终端点故障、目的地终端点故障或者两者的保护。该系统还包括通过网络管理系统处理配置和控制机制的能力。此外，如本领域技术人员容易想象的，该网络管理系统将能够提供网络的M.3010部分中的通信量和相关联的参数，为每个电路和/或具有自动切换的网络的网络成员配置保护单元，规划恢复路由和/或支持动态恢复路由，基于SLA要求定义和配置保护级别，监视和控制切换，例如强制的和手动的切换，改变规则等等。该网络管理系统还能够支持网络的集成视图和FCAPS功能(缺省、配置、管理、性能和安全)以便支持传统的M.3010子网络管理，自动切换的子网络管理，互通链路和通信量，端到端供应，缺省管理和相关，用于保护和恢复互通的参数自动设置(例如，拖延时间，路径信息，WTR)。 

本发明有利地认为是已知运行中(on-the-fly)恢复方案的补充。为此目的，假设该恢复方案至少具有以下特点： 

-恢复的点到点电路实现需要关于端节点的信息，该信息宣布电路被恢复； 

-如果其中一个端节点发生故障，那么不可能恢复，但是另一个端节点可以检测到故障； 

-这些端节点具有不同的恢复规则；其中一个是声明的控制器，另一个是合作器。 

-如果控制器端节点检测到电路故障，那么其计算替换的路径并通过网络发信号通知。先前路径也被取消以避免未使用的连接； 

-如果合作器端节点检测到电路故障，其就与控制器端节点同步以确保进行恢复。因此假设在端节点之间存在同步协议；以及 

-还假设控制器节点具有在网络拓扑结构和其状态方面充分的更新信息(通过路由协议)，或者具有发现该信息是否充分可靠的路径(通过遇忙返回机制)。 

这些特征是已知的，并且对于本领域技术人员来说容易想象如何获得这些特征。因此其不是本发明的一部分，但是假设其仍然存在于 本发明的优选实施例中。 

如上所述，本发明的目的是定义一种恢复方案，该恢复方案即使对起始地节点和目的地节点也将给予保护。为此目的，定义了两个起始地节点和两个目的地节点，而不是仅仅一个。在电路的正常使用期限中，因此将有主要起始地节点(PON)，主要目的地节点(PDN)，连接PON和PDN的电路，次要起始地节点(SON)和次要目的地节点(SDN)。 

如果既不是主要起始地节点(PON)也不是主要目的地节点(PDN)发生故障，那么由主要起始地节点(PON)、主要目的地节点(PDN)和它们之间的电路组成的部件与具有已知机制的普通运行中恢复具有相似的运行状态。在这种情况下，主要起始地节点(PON)起到控制器节点的作用，主要目的地节点(PDN)起到合作器节点的作用。自然地，所有端节点(主要起始地、主要目的地、次要起始地、次要目的地)都知道互相的身份和作用。 

如果主要起始地节点(PON)发生故障，那么电路也发生故障。使用已知的同步协议，主要目的地节点(PDN)尝试与主要起始地节点(PON)通信，而不成功(因为故障)。通过这个方法，主要目的地节点(PDN)检测主要起始地节点(PON)的故障。 

结果，主要目的地(PDN)尝试与次要起始地(SON)同步。该次要起始地(SON)(该次要起始地已知电路的端节点)尝试将其自己路由到主要目的地(PDN)，就好像其是在普通运行中恢复的唯一起始地。实际上，现在，该主要目的地(PDN)起到协调器节点的作用。因此，在次要起始地(SON)和主要目的地(PDN)之间建立恢复电路。图1示意性地示出了总结主要目的地节点特性的状态图。 

但是，如果主要目的地(PDN)发生故障，那么电路也发生故障，这样主要起始地节点(PON)能够检测到故障。在尝试向主要目的地路由和信令之前，主要起始地尝试将其与主要目的地同步。通过这个方法，主要起始地检测到主要目的地的故障，从而尝试与次要目的地同步。 

现在，起到协调器节点作用的主要起始地节点(PON)计算到次要目的地(SDN)的路由，然后通过信令实现该路由。因此，在主要起始地和次要目的地之间建立恢复电路。图2示出了总结主要起始地节点 特性的状态图。 

因为次要节点(SON和SDN)实现与主要节点(PON和PDN)相同的功能，因此在主要目的地的随后故障之后次要起始地能够例如恢复电路。 

在目的地和主要起始地的同时故障之后，上述机制或许不能恢复。“同时故障”在这里表示第二故障发生在第一故障已经被引起释放恢复程序之前。实际上，在这种情况下，没有一个次要节点能监控电路，同时两个主要节点中没有一个能通知该故障，因为它们两个都出现故障。应当理解，在起始地和目的地的同时故障具有低的发生概率。但是，如果期望在该特别不寻常的情况下给予保护，那么“核心”类型协议可以在主要节点和相应的次要节点之间被随意地支持，如下所述。 

图3和4分别示出了次要起始地和次要目的地状态图。这些图假设在相应的主要和次要节点之间使用了“核心”协议，因此所示的机制例如也可以恢复同时的次要和主要故障，如上所述。 

为了进一步清楚阐述本发明的原理，以下将给出采用本发明原理复位电路的一些实例。 

本发明意指专门应用于基于ASTN控制平面的网络，并且包括一些改进，用于基于ITU-TM.3010管理结构支持与传统网络的集成。 

如下所述的将本发明的原理应用于传输网络被引为参考，以便显示本发明网络的优点，对于网络来说，对多个故障和高通信量可用性的保护是必要的。 

根据本发明管理的网络图可以包括与DWDM/SDH/SONET/ATM/IP网络互通的情形，假设该ASTN网络用于对SDH/SONET传输网络的控制平面。 

图5的图示出了通过由参考数字12表示的使用控制平面的传输网络(集中的和分布式ASTN)，由参考数字10和11表示的两个传统网络的互连(例如，基于由ITU-TM.3010描述的TMN管理的网络)。通过两个端节点16，17连接两个网络成员14和15的电路由参考数字13表示。根据本发明，主要端节点16，17与两个次要端节点18，19相关联，该两个次要端节点不干涉电路的建立，直到两个主要节点完全可操作。 

为了简便起见，假设节点16是ASTN路径的主要起始地，节点17是ASTN路径的主要目的地，而节点18和19分别是ASTN路径的次要起始地和次要目的地。 

更详细地说，假设网络10，11特别地是两个已知的MS-SPRing接入网络(图6-9)或两个SNCP网络(图10-20)，描述系统的特性。 

在从MS-SPRing到ASTN到MS-SPRing的连接的情况下，与现有技术相比，本发明在模型和信令方面的改进实现了支持主要和次要网络元件角色的保护组以及主要和次要之间的信令以确保主要的故障带来恢复路径的切换。 

图6示出了具有两个MS-SPRing网络的ASTN骨干网。在图6中，节点16是GMPLS/ASTN路径中的主要起始地，节点17是GMPLS/ASTN路径的主要目的地，节点18是GMPLS/ASTN路径的次要起始地，节点19是GMPLS/ASTN路径的次要目的地。MS-SPRing网络的路径信息(Path-info)是根据G-842保护图表设置以便显示网络10中节点14(A)和节点18(4)之间的连接，并且类似地，显示在网络11中节点15(Z)和节点19(3)之间的连接。 

有三种可能的故障： 

-在ASTN域的故障：这个故障是通过ASTN运行中(OTF)机制而被覆盖，该机制是已知的，因此这里不再详述。在骨干网中出现故障的情况下，ASTN恢复机制恢复通信量。例如，已知的所谓运行中机制(其中故障电路在创建新电路之后被取消)被认为是ASTN恢复。例如，在图7中示意性示出了具有引起复位的骨干网的故障。如图所示，在这种情况下，新的SNC20在主要目的地和ASTN主要起始地之间创建； 

-在MS-SPRing域的故障：这些故障通过MS-SPRing保护机制被覆盖，这也是已知的，在这里不再详述。图8示出了在MS-SPRing网络10上由恢复路径21的标准MS-SPRing机制所保护的故障；以及 

-使主要起始地(PON)和/或主要目的地(PDN)苦恼的故障；这类故障不能被已知的标准MS-SPRing或ASTN OTF机制发现，并且需要本发明的原理。 

对于最后一个类型的故障，图9示出了其中使主要起始地16苦恼的故障的情况。在该情况下，MS-SPRing网络10使用标准保护图表(例 如，G.842)将客户通信量切换到次要起始地18(NE_4)。主要目的地17(NE_2)发送消息A到主要起始地16(NE_1)。该消息需要主要起始地来启动OTF复位图表。因为该故障，主要起始地不能回复该消息。 

PDN(NE_2)检测到PON(NE_1)已经产生故障，因此不能复位该通信量。此时，PDN(NE_2)意识到保护PON(NE_1)的网络成员是(SON)(NE_4)并发送消息B到(SON)(NE_4)以便启动ASTN OTF复位机制。只要(SON)(NE_4)接收到消息B，其就在ASTN域内开始建立新的SNC。 

在主要和次要NE之间使用核心协议，该机制就能够确认何时恢复主要并支持切换回协议(例如“不可逆/可逆”类型)。当复位主要时，该保护组能够决定是否取消恢复路径(如果没有其他的故障)或者是否支持另一个OTF恢复。 

现在将介绍SNCP到ASTN到SNCP网络(类型1-虚拟环路保护)的互连的第一个例子。 

根据本发明，在模型和信令方面的改进将包括支持主要和次要网络元件角色的保护组，不包括主要网络元件的恢复路由，包括客户报警作为切换标准的信令，在主要和相应次要节点之间的信令，以及确保在SNCP保护侧上的故障去激励恢复路由以便释放恢复资源的信令。 

图10示出了在正常操作期间，通过电路13使成员14和15与节点16和17互连以实现正常SNCP路由的主要起始地和目的地的情况。节点18和19(分别是次要起始地和次要目的地)已经被布置为SNCP保护路由。 

主要目的地可以基于在正常路由上的通信量故障开始恢复。替换地，该恢复可以基于次要起始地所检测的核心故障或者基于在次要起始地的客户侧上的远端故障指示的检测而切换。 

可以出现各种故障。 

图11示出了在客户输入到主要起始地16的故障的情况。该主要起始地宣布对次要起始地的不可用性(保护单元的切换)。主要目的地17检测到故障并开始通信量恢复。该通信量由在ASTN网络中通过电路30连接的次要起始地18和主要目的地17来恢复。 

图12示出了在ASTN骨干网中故障的情况。运行中(OTF)恢复以 传统的方式通过电路31恢复在目的地和主要起始地之间的通信量。 

图13示出了主要起始地16的网络成员的故障的情况。因为故障存在而缺少核心，因此次要起始地18切换到保护单元协调器并确保OTF恢复。在主要目的地发生故障的情况下，出现相似的特性。 

图14示出了在主要目的地17的客户侧(主要目的地宣布不可用并切换到保护组)和主要起始地16的客户侧(保护组切换到次要起始地)的故障情况。该恢复通过次要目的地19和次要起始地18协调。 

参考图15，讨论SNCP到ASTN到SNCP网络(类型2-双环路保护)的互连的第二个例子。目的是给予与具有从SNCP到SNCP的保护的ITU-TG.842情形相等的可用级别。在ASTN子网络中的A1:N的保护被讨论。 

在模型和信令机制中使用的改进将包括支持主要和次要网络成员的保护组，支持4个点SNCP的网络元件，能够支持多个SNCP点的恢复路由引擎，包括客户报警作为切换标准的信令，以及在主要和相应次要节点之间的信令。 

在正常操作期间的情况如图15所示。主要起始地16和主要目的地17被包括在每个环路的通信量的SNCP网络工作者侧。次要起始地和目的地18，19被包括在每个环路的SNCP保护侧中。 

图16示出了在ASTN主要路由的故障和到主要起始地16的客户侧的连接故障之后的情况。使用传统的机制，该恢复由主要目的地和起始地执行，其在ASNT网络中建立了替代电路40。 

图17示出了替换解决方案，其中在ASTN骨干网的故障和到主要起始地16的客户侧连接的故障之后，ASTN保护组切换到次要起始地，并且由次要目的和起始地通过电路41完成恢复。该解决方案可以应用于例如在网络元件(NE)不支持4点SNCP的情况下。 

图18示出了在主要起始地16的故障之后的情况。次要起始地18检测主要起始地的故障并控制ASTN保护组以便恢复与主要目的地(由42表示)或者替换地恢复与次要目的地(由43表示)的连接。 

图19示出了在主要目的地中的故障和在主要起始地中的故障的情况。该次要起始地和次要目的地检测主要起始地和目的地的故障，并控制ASTN保护单元以便提供机制来恢复主要目的地和起始地(通过44)之间的通信量。 

图20示出了只有主要起始地16接收到SNCP保护的通信量的情况，而主要目的地是如上所述的根据SNCP类型1情形(仅仅是虚拟环路)。在主要目的地17和主要起始地16的客户侧都有故障的情况下，主要目的地17宣布不可用，并将保护组切换到次要目的地19。次要起始地18协调由于主要起始地16不可用而带来的恢复，并且电路通过45恢复。 

本发明的预定目的通过定义包括在ASTN控制平面中的概念的互通保护方案来获得(以便从起始地端点、目的地端点和起始地和目的地点的故障中生存下来)，并实现： 

1.支持主要和次要端点的保护组； 

2.信令和自动轮询机制(例如，使用核心协议)以便确保在朝向主要端点的通信和/或通信量丢失的情况下次要端点代替主要端点； 

3.基于在ASTN网络客户侧的报警监控而支持切换标准。为了与被自动保护切换图表所保护的网络互通(例如，基于用于传输或接入网络的SDH MS-SPRing/SNCP环路)，该通信量提供在主要节点之间，而保护可以在运行中(OTF)计算(可选的)或者预提供(可选的)。 

当然，采用本发明创新原理的实施例的上面描述是在要求的排他权利的范围内通过所述原理的非限制性实例给出的。例如，在多个故障的情况下，保护机制的协调依赖于保护的正确设置和拖延/等待恢复参数。基于所要求的特性，这些设置可以基于每个单独的网络元件或电路来配置，或者自动地计算并由网络管理系统配置。 

根据本发明可以清楚地看到其如何用于不同于上述给出和示出的实例的情况，因为本发明应用于网络的保护，其中在具有控制平面的网络和被自动切换或控制平面所保护的网络之间具有互通。例如，互通可以在具有专用控制平面的其他类型网络或其他供应商的网络中进行，具有支持“客户双重导归”(client dual-homing)保护(例如通过ATM/IP应用)并且在客户侧故障的情况下具有通信量的重新路由。例如，图21示出了与另一个ASTN控制平面(全部由参考数字111表示)的互通，而图22示出了与具有双重导归客户和/或备用系统(全部由参考数字211表示)的客户服务进行互通的可能性。 

最后，本发明的应用情形也可以由上述情形的组合(例如SNCP和MS-SPRing，SNCP类型1和SNCP类型2等等)构成。 

Claims (21)

1.一种通信网络保护系统，该系统由互连的网络组成，其中至少一个网络包括自动控制平面，并且在这些网络中有终端节点，其特征在于：被称为主要终端节点的终端节点，与相应的次要终端节点相关联，其中次要终端节点用于在相关联的主要终端节点发生故障的情况下实现保护电路，所述主要和次要终端节点包括起始地终端节点和相应的目的地终端节点，用于它们之间路由的电路，其中网络是由传输网络互连的两个第一网络组成，该传输网络使用ASTN控制平面，其中所述主要和次要终端节点在第一网络和传输网络之间。

2.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于所述第一网络中的一个包括自动控制平面并且被互连到所述第一网络中的另一个，由自动切换和控制平面的其中一个保护该另一个第一网络。

3.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于当既不是主要起始地终端节点也不是主要目的地终端节点发生故障时，由主要起始地终端节点、主要目的地终端节点和它们之间的电路组成的部件使用了运行中恢复系统，其中主要起始地终端节点起到控制器节点的作用，主要目的地终端节点起到合作器节点的作用。

4.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于主要目的地终端节点通过与此有关的故障同步尝试来检测主要起始地终端节点的任何故障。

5.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于在主要起始地终端节点的故障之后，主要目的地终端节点尝试与次要起始地终端节点同步，并在同步之后，在次要起始地终端节点和主要目的地终端节点之间建立恢复电路。

6.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于主要起始地终端节点通过在与此相关的同步处的故障尝试来检测主要目的地终端节点的任何故障。

7.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于在主要目的地终端节点的故障之后，主要起始地终端节点尝试与次要目的地终端节点同步，并在同步之后，在主要起始地终端节点和次要目的地终端节点之间建立恢复电路。

8.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于起到协调器节点作用的主要起始地终端节点计算到次要目的地终端节点的路由，然后通过信令实现该路由。

9.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于为了在主要目的地和起始地终端节点同时发生故障的情况下也提供保护，在主要终端节点和相应的次要终端节点之间使用核心协议，这样每个次要终端节点可以检测到相应主要终端节点的故障，并且复位电路可以应用于次要终端节点之间。

10.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于所述两个第一网络中的至少一个是由基于TMN ITU-T M.3010管理的网络组成。

11.根据权利要求1所述的保护系统，其特征在于两个第一网络中的至少一个是从MS-SPRing和SNCP中选出来的。

12.根据权利要求11所述的保护系统，其特征在于如果两个第一网络中的其中一个使用MS-SPRing网络实现，那么MS-SPRing网络的路径信息就根据保护图表来设置以便在用于电路的MS-SPRing网络中向主要终端节点显示到相应次要终端节点的保护路径。

13.根据权利要求11所述的保护系统，其特征在于在故障影响主要起始地终端节点的情况下，相应的MS-SPRing网络切换客户通信量到次要起始地终端节点，并且主要目的地终端节点发送A消息到主要起始地终端节点以便通知主要起始地终端节点开始运行中ASTN恢复机制，并且在缺乏主要起始地终端节点应答的情况下，发送B消息到次要起始地终端节点以便通知次要起始地终端节点开始运行中ASTN恢复机制。

14.根据权利要求11所述的保护系统，其特征在于两个第一网络中的至少一个是使用虚拟环路SNCP方案实现的。

15.根据权利要求14所述的保护系统，其特征在于当在主要起始地终端节点的客户输入端发生故障时，主要起始地终端节点宣布其对相关联的次要起始地终端节点来说不可使用，检测通信量故障的主要目的地终端节点开始到主要起始地终端节点的恢复，并且检测到其不可用的主要目的地终端节点开始对次要起始地终端节点进行ASTN通信量恢复。

16.根据权利要求14所述的保护系统，其特征在于当在主要起始地终端节点或目的地终端节点发生故障时，次要起始地终端节点或目的地终端节点切换到网络保护组的协调器并实现运行中类型的恢复。

17.根据权利要求11所述的保护系统，其特征在于两个第一网络中的至少一个是使用具有双环路互连保护的SNCP保护方案实现的。

18.根据权利要求14所述的保护系统，其特征在于当在主要目的地终端节点和主要起始地终端节点的客户端发生故障时，主要目的地终端节点宣布它们的不可用性，并将保护组切换到次要起始地终端节点和次要目的地终端节点中的其中一个，这样通过次要目的地终端节点和次要起始地终端节点协调恢复。

19.根据权利要求14所述的保护系统，其特征在于当主要起始地终端节点发生故障时，次要起始地终端节点检测该故障，并控制ASTN保护组来恢复与主要目的地终端节点的连接，或者替换地恢复与次要目的地终端节点的连接。

20.根据权利要求14所述的保护系统，其特征在于在ASTN网络电路发生故障和主要起始地终端节点的客户端的连接发生故障之后，ASTN保护组切换到次要起始地终端节点，并且通过次要目的地终端节点和起始地终端节点来完成恢复。

21.一种通信网络，包括如权利要求1到20之一的保护系统。

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