CN1984045A - 一种实现弹性分组环上业务保护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弹性分组环技术，特别公开了提供一种实现弹性分组环上业务保护的方法，该方法包括如下步骤：根据业务需求，在弹性分组环上设置所述业务经过的用户节点和主、备服务节点，由用户节点信息和主、备服务节点信息生成业务转发映射表并存储于所述用户节点中；若所述用户节点拓扑检测到所述主服务节点发生故障时，遍历自身存储的所述业务转发映射表，读取业务对应的所述备服务节点信息，将所述业务从所述主服务节点对应的主用路径自动倒换至所述备服务节点对应的备用路径。本发明实现了在弹性分组环上支持业务的双归属或多归属保护；并且缩短了自动倒换/恢复时间，提高了执行效率和可靠性。

Description

一种实现弹性分组环上业务保护的方法

技术领域

本发明涉及RPR(弹性分组环，Resilient Packing Ring)技术，特别涉及到一种在RPR上实现业务保护的方法。

背景技术

随着数据业务需求的快速增加，对数据业务的分组复用、带宽管理、保护、安全和组网等要求越来越高。RPR技术是一种新的传送技术，可用于优化环网的带宽管理、简化数据业务部署，提供弹性分组复用和环网带宽保护，在环形组网中具有较大的优越性，在数据通讯、MSTP(Multi-Service Transport Platform，多业务传送平台)及NGTP(Next Generation Transport Platform，下一代传送平台)设备中广泛采用。

RPR技术是一个数据链路层(L2层)的可选技术，适用于解决MAN(Metropolitan Area Network，城域网)中环型拓扑上的多业务需求，而以太网技术(ETH)逐渐成为一种点到点技术，却不能很好地解决这些需求。RPR技术的重点是提供一个基于环型拓扑上使用于MAN和WAN(Wide Area Network，广域网)的新MAC(Medium Access Control，介质访问控制)地址，可以无缝地在LAN(Local Area Network，局域网)之间传送ETH业务。

RPR拓扑采用双环(内环和外环)结构，如图1所示，每对节点之间都有两条路径，保证了高可用性；支持RPR协议，具有网络拓扑结构的自动发现和更新功能，即环上节点能够自动发现本环网信息、自动检测本环网拓扑状况。当每个节点收到RPR环上其它节点的MAC地址后，自动建立自己的拓扑图，若某一拓扑节点失效，其它节点能够检测到，并更新自己的拓扑图。

RPR采用两种保护机制，一种是在发生故障的两个节点进行环回(Wrapping)的方式，另一种是不需要环回的源路由方式(Steering)，即直接在业务的源节点进行倒换，可保证业务走最佳路径，该保护倒换时间可以在50ms以内。如图2所示，若业务从节点4先上外环，当节点5和节点6之间的光纤断了，节点5、节点6的内环和外环连接上，在节点5转至内环，由节点4—>节点3—>节点2—>节点1，抵达节点6转至外环，再由节点1—>节点2—>节点3，最后在节点4下业务，反之亦然。当节点5、6的光纤恢复正常时，各业务也恢复正常路由。通过环网拓扑自动检测及内外环路径切换，上述方式可以实现上环业务的自动保护及恢复。

RPR技术提供RPR弹性分组环保护机制能够实现对业务的基本保护，满足一些应用需求，但是在一些重要的网络中，还需要更可靠的双归属甚至多归属保护。所谓双归属是指多条业务从同一个主/备汇聚节点汇聚出去，即多条业务对应相同的主汇聚节点和备汇聚节点。而多归属指多条业务从一个或多个主/备汇聚点汇聚出去；即情形包括：多条业务对应相同的主汇聚节点、不同的备汇聚节点，对应不同的主汇聚节点、相同的备汇聚节点，对应不同的主、备汇聚节点，对于某一条业务可以对应一个主汇聚节点和多个备汇聚节点。如图3所示，利用弹性分组环实现业务双归属保护，其要求主要表现为：主BAS(Broadband Access Server，宽带接入服务器)设备或者主BAS设备与节点1或者节点1发生故障，设备1和设备2的所有业务都要求能够通过备BAS上到因特网；当故障消除时，设备1和设备2的所有业务能够正常恢复到通过主BAS上到因特网。

针对弹性分组环中双归属保护，可以采用预制电路方法实现。如图3所示，网管(EMS或者NMS或者其它网管系统)根据用户需求创建并激活设备1和设备2。当网络正常时，所有业务通过普通路径(A1和B1)由主BAS设备至节点1下发到设备1和设备2。当主BAS设备或者主BAS设备与节点1连接的链路或者节点1发生故障，则通过网管人工启动双归属业务所在的普通路径和预制路径的倒换工作，将设备1和设备2的普通路径A1、B1去激活，即将业务从设备侧删除，并找到相应的预制路径(A1_1和B1_1)，激活预制路径，即将业务下发到设备。网管记录预制路径、普通路径各状态并进行相应处理，双归属情形下业务的倒换工作完成，设备1、设备2的业务从节点2上到备BAS设备。当故障恢复，则通过网管人工启动双归属业务所在的预制路径和普通路径的恢复工作，将预制路径去激活，激活普通路径。网管记录各路径状态并做相应处理，双归属情形下的业务恢复工作完成。

该技术的缺点表现为：

(1)人工支持倒换恢复，业务中断时间长。由于双归属的故障依靠人工发现，并由人工操作管理系统(如OSS)通知或者下发命令给网管系统启动倒换/恢复工作，更改业务所经过的设备，因此导致业务中断时间比较长。

(2)数据操作效率低，倒换/恢复工作可靠性不高。网管系统启动倒换/恢复主备业务时，可能有成千上万条路径需要进行，网管需要对这些路径进行去激活和激活操作，由于数据量很大而导致效率较低，还容易出现一些不可控制的问题，如网络阻塞导致一些命令无法下发成功，部分业务倒换/恢复不成功等。

(3)实现方案复杂程度高，降低执行准确性。网管系统实现预制路径算法复杂，需要允许普通路径和预制路径共享资源，增加了复杂度。另外，网管执行的倒换/恢复过程复杂，需要先去激活普通路径/预制路径，然后激活预制路径/普通路径，去激活路径过程需要容忍故障设备或者链路，也增加了复杂度。

发明内容

鉴于上述现有技术方案所存在的问题，本发明的目的在于提供一种实现弹性分组环上业务保护的方法，即弹性分组环支持业务双归属或者多归属的保护。利用本发明方案可以使业务从主用路径倒换/恢复至备用路径的时间缩短，解决工作执行效率低和可靠性低等问题，且降低了技术方案的复杂度，在实现上简便易行。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现弹性分组环上业务保护的方法，该方法包括如下步骤：

根据业务需求，在弹性分组环上设置所述业务经过的用户节点和主、备服务节点，由用户节点信息和主、备服务节点信息生成业务转发映射表并存储于所述用户节点中；

若所述用户节点拓扑检测到所述主服务节点发生故障时，遍历自身存储的所述业务转发映射表，读取业务对应的所述备服务节点信息，将所述业务从所述主服务节点对应的主用路径自动倒换至所述备服务节点对应的备用路径。

所述方法还包括：若所述用户节点拓扑检测到所述主服务节点的故障消除时，遍历自身存储的所述业务转发映射表，读取业务对应的所述主服务节点信息，将所述业务从所述备服务节点对应的备用路径自动恢复至所述主服务节点对应的主用路径。

所述方法还包括：当业务所在的路径发生自动倒换/恢复的同时，所述用户节点根据所读取的服务节点信息更新所述业务转发映射表。

所述业务转发映射表包括主服务节点地址、备服务节点地址、用户节点地址和工作标识。

所述工作标识表示当前业务工作所在的路径；

若当前业务工作在主用路径上，则所述工作标识保存所述主用路径对应的所述主服务节点标识；

若当前业务工作在备用路径上，则所述工作标识保存所述备用路径对应的所述备服务节点标识。

所述主、备服务节点分别与主、备BAS设备相连接，通过心跳线和链路检测机制对服务节点、BAS设备和所述服务节点与所述BAS设备之间的连接链路进行故障监控处理。

若所述主服务节点检测到所述BAS设备与所述主服务节点之间的链路发生故障，则所述业务将从所述主用路径倒换至所述备用路径。

若所述主服务节点检测到所述BAS设备与所述主服务节点之间的链路故障消除，则所述业务将从所述备用路径自动恢复回所述主用路径。

所述心跳线检测机制通过触发STP/RSTP协议对所述主、备BAS设备的工作状态进行切换，以实现业务的保护。

本发明技术方案的有益效果如下：

与现有技术方案相比，利用本发明所述方法，使业务能在主、备服务节点分别对应的主、备用路径之间完成自动倒换/恢复工作，实现了弹性分组环支持业务双归属或者多归属保护；并且业务的倒换/恢复时间明显缩短，可以达到50ms以内，提高了工作执行的效率和可靠性，为上环业务提供电信级保护；另外，该技术方案的复杂度降低，所花费的成本低廉，则可以灵活提供针对多归属保护和按业务粒度保护等需求。

附图说明

图1是背景技术中RPR拓扑结构图；

图2是背景技术中RPR实现上环业务自动保护及恢复的示意图；

图3是现有技术中采用预制电路方法实现双归属保护的示意图；

图4是本发明中实现弹性分组环上业务保护的流程图；

图5是本发明中业务转发映射表结构图；

图6是本发明中实现弹性分组环上业务双归属保护的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明技术方案的核心思想是：在弹性分组环上设置业务经过的用户节点和主、备服务节点，生成相应的业务转发映射表；当主服务节点发生故障时，用户节点读取业务转发映射表中该业务对应的备服务节点信息，将所述业务从主用路径自动倒换至备用路径；当主服务节点的故障消除时，用户节点也同样读取表中该业务对应的主服务节点信息，将所述业务从备用路径自动恢复至主用路径，以此实现弹性分组环上业务双归属或者多归属保护。

如图4所示，该图是本发明中实现弹性分组环上业务保护的流程图。包括如下步骤：

在实施操作之前，安装部署设备和管理系统，确保设备之间链路正常，管理系统和设备的通讯正常。

步骤S101：管理系统为本网络配置RPR保护，并启动RPR协议。

步骤S102：根据业务的需求，在RPR上配置业务及设置该业务经过的用户节点和主、备服务节点。

由于所述主、备服务节点可以根据用户需求在RPR上任意选择服务节点进行设置，所以RPR上若存在多条业务的时候，会出现业务的双归属或者多归属情况，具体表现为：(1)对于双归属，上环双归属保护业务仅需要设置一个主服务节点和一个备服务节点，这些业务可以各自从同一个主服务节点汇聚出去，该主服务节点对应同一个备服务节点；(2)对于多归属，上环多归属保护业务需要设置一个或多个主、备服务节点，则这些业务出现的情形有：从同一个主服务节点汇聚出去，该主服务节点对应不同的备服务节点；或者从不同的主服务节点汇聚出去，该主服务节点对应同一个备服务节点；或者从不同的主服务节点汇聚出去，该主服务节点对应不同的备服务节点；再者对于某一条业务从一个主服务节点汇聚出去，该主服务节点对应多个备服务节点。

步骤S103：基于每条业务的用户节点和主、备服务节点，通过这些节点信息生成业务转发映射表。

用户节点信息和主、备服务节点信息分别包括了该节点地址和节点标识。如图5所示，业务转发映射表包括：主服务节点地址(DA_Pri)、备服务节点地址(DA_Sec_i)、用户节点地址(SA)和工作标识(DA_Ind)。该表项长度根据MAC地址的编码长度已预先确定，且对于业务多归属保护，每条业务最多能设置7个备服务节点，即1:7保护。映射表中的工作标识表示当前业务工作所在的路径。若当前业务工作在主用路径上，则工作标识保存主用路径对应的主服务节点标识；若当前业务工作在备用路径上，则工作标识保存备用路径对应的备服务节点标识。例如：设置主服务节点标识为001，备服务节点标识为010，则由当前业务工作的路径决定工作标识为001或010。

步骤S104：在RPR的主、备服务节点上配置二层交换业务，且在BAS设备间配置检测业务，通过心跳线和链路检测机制对服务节点、BAS设备和服务节点与BAS设备之间的链路进行故障监控处理。

如图6所示，二层交换业务分别在RPR的主、备服务节点上配置，业务1通过用户节点(节点4)上/下RPR，该业务的主用路径(A1)经过主服务节点(节点1)，其备用路径(A1-1)经过备服务节点(节点2)；同理，业务2通过用户节点(节点3)上/下RPR，该业务的主用路径(B1)经过主服务节点(节点1)，其备用路径(B1-1)经过备服务节点(节点2)。在这里，所谓主用路径指的是基于RPR的用户节点和主服务节点之间的路径；同理，所谓备用路径指的是基于RPR的用户节点和备服务节点之间的路径。

节点1和节点2分别与主、备BAS设备相连接。连接的链路包括：节点1与主BAS设备之间的链路，节点1与备BAS设备之间的链路，节点2与主BAS设备之间的链路，节点2与备BAS设备之间的链路。在主、备BAS设备之间配置用于监控BAS设备工作状态的检测业务，当备BAS设备检测到主BAS设备发生故障(非链路故障)时，则由备BAS设备代替主BAS设备进行工作，当备BAS设备检测到主BAS设备故障恢复正常，则重新将主BAS设备切换回工作状态。主、备BAS设备的工作状态切换不仅与节点1、2的状态无关，且分别与节点1和主、备BAS设备之间的链路、节点2与主、备BAS设备之间的链路无关。节点1、2通过心跳线检测机制实时获取主、备BAS设备的当前状态，及确定哪一个BAS设备处于正常工作状态。当主/备BAS设备从非工作状态切换为工作状态之前，先将心跳线关闭；待切换完毕之后，重新启动心跳线检测机制。

基于主、备BAS设备之间工作状态的切换可以通过STP/RSTP协议(Spanning Tree Protocol，生成树协议/Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议)实现，若增加设置心跳线检测机制触发该协议，则能够加快设备的响应速度，对业务起到保护作用。

通过链路检测机制实时监控节点1、2与主、备BAS设备之间的链路是否发生故障/恢复。具体有以下几种情况：

1)当节点1检测到该节点与主BAS设备之间的链路发生故障时，情形有：如果节点1与备BAS设备之间的链路及心跳线正常，若当前由主BAS设备进行工作，则将业务从主用路径(A1/B1)自动倒换至备用路径(A1-1/B1-1)上，若当前由备BAS设备进行工作，则业务维持在当前路径；如果节点1与备BAS设备之间的链路及心跳线发生故障，则将业务所在维持或自动倒换至备用路径(A1-1/B1-1)。

2)当节点1检测到该节点与主BAS设备之间的链路故障及心跳线恢复正常时，情形有：若当前由主BAS设备进行工作，则将业务维持或自动恢复到主用路径(A1/B1)；若当前由备BAS设备进行工作，则业务维持在当前路径。

3)当节点1检测到该节点与备BAS设备之间的链路发生故障时，情形有：如果节点1与主BAS设备之间的链路及心跳线正常，若当前由主BAS设备进行工作，则将业务维持在当前路径，若当前由备BAS设备进行工作，则将业务从主用路径(A1/B1)自动倒换至备用路径(A1-1/B1-1)；如果节点1和主BAS设备之间的链路发生故障，则将业务维持或自动倒换至备用路径(A1-1/B1-1)。

4)当节点1检测到该节点与备BAS设备之间的链路故障及心跳线恢复正常时，情形有：若当前由主BAS设备进行工作，则业务维持在当前路径；若当前工作由备BAS设备进行工作，则将业务维持或自动恢复至主用路径(A1/B1)。

5)当节点2检测到该节点与主BAS设备之间的链路发生故障时，情形有：如果节点2与备BAS设备之间的链路及心跳线正常，若当前由主BAS设备进行工作，则业务维持在当前路径，若当前由备BAS设备进行工作，则业务维持在当前路径；如果节点2和备BAS设备之间的链路发生故障，则业务维持在当前路径。

6)当节点2检测到该节点与主BAS设备之间的链路故障及心跳线恢复正常时，情形有：如果节点2和备BAS设备之间的链路和心跳线正常，若当前主BAS设备进行工作，则业务维持在当前路径，若当前由备BAS设备进行工作，则将业务维持在当前路径。

7)当节点2检测到该节点与备BAS设备之间的链路发生故障时，则业务维持在当前路径。

8)当节点2检测到该节点与备BAS设备之间的链路故障及心跳线恢复正常时，则业务维持在当前路径。

步骤S105：用户节点在做RPR拓扑自动检测的同时并进行相应操作处理以实现业务在RPR上的保护。

情形(一)：

业务处于正常的工作状态，当用户节点拓扑检测到主服务节点发生故障时，具体处理情况为：由于RPR上的节点先前都已保存了各节点的状态信息，则环上各个节点实时更新拓扑检测到的主服务节点故障状态信息；用户节点遍历自身存储的所有业务转发映射表，将业务转发映射表中的工作标志更新为备服务节点标识，读取业务对应的备服务节点信息，处理经过主服务节点的每一条业务，即把每一条业务的服务节点MAC地址设置为该业务对应的备服务节点MAC地址，则该业务将从主服务节点对应的主用路径自动倒换至备服务节点对应的备用路径上。如果当前业务的主服务节点对应的备服务节点处于正常状态，则业务在备用路径上工作，不中断；如果该业务的主服务节点对应的备服务节点处于故障状态，则这条业务中断，继续处理经过主服务节点的下一条业务。待业务发生倒换之后，用户节点将已经发生倒换的业务信息向管理系统进行反馈，管理系统将接收到该信息以可视化界面的形式通知用户。此时的业务处于倒换状态，且主服务节点处于故障状态、备服务节点处于正常状态。

在用户节点进行后续的拓扑检测中，

A1、若检测到主服务节点由故障恢复正常状态，具体处理情况为：RPR上各节点实时更新拓扑检测到的主服务节点恢复正常状态信息；用户节点遍历自身存储的所有业务转发映射表，将业务转发映射表中的工作标志更新为主服务节点标识，读取业务对应的主服务节点信息，处理经过主服务节点的每一条业务，即把每一条业务的服务节点MAC地址设置为该业务对应的主服务节点MAC地址，则业务将从备服务节点对应的备用路径恢复回主服务节点对应的主用路径上；待业务恢复到主用路径上之后，用户节点将已经发生恢复的业务信息向管理系统进行反馈，管理系统将接收到该信息以可视化界面的形式通知用户。此时的业务处于正常状态，且主、备服务节点都处于正常状态。然后继续进行心跳线和链路检测，并根据检测结果进行相应操作。

A2、若检测到主服务节点的故障并未恢复且备服务节点发生故障，则RPR上各节点实时更新拓扑检测到的备服务节点故障状态信息。此时的业务处于中断状态，且主、备服务节点都处于故障状态。

A3、若检测到的信息没有发生变化，则继续进行检测。此时的业务处于倒换状态，且主服务节点处于故障状态、备服务节点处于正常状态。

情形(二)：

业务处于正常的工作状态，当用户节点拓扑检测到备服务节点发生故障时，RPR上各节点实时更新拓扑检测到的备服务节点故障状态信息。此时的业务处于正常状态，且主服务节点处于正常状态、备服务节点处于故障状态。

在用户节点进行后续的拓扑检测中，

B1、若检测到主服务节点发生故障，且备服务节点的故障并未恢复，则RPR上各节点实时更新拓扑检测到的主服务节点故障状态信息；用户节点遍历自身存储的所有业务转发映射表，将业务转发映射表中的工作标志更新为备服务节点标识，读取业务对应的备服务节点信息，处理经过主服务节点的每一条业务，即把每一条业务的服务节点MAC地址设置为该业务对应的备服务节点MAC地址，则该业务将从主服务节点对应的主用路径自动倒换至备服务节点对应的备用路径上。此时，由于主、备服务节点处于故障状态，则业务处于中断状态。

B2、若检测到备服务节点故障恢复，则RPR上各节点实时更新拓扑检测到的备服务节点恢复正常状态信息。此时的业务仍处于正常状态，主、备服务节点都处于正常状态。然后继续进行心跳线和链路检测，并根据检测结果进行相应操作。

B3、若检测到的信息没有发生变化，则继续进行检测。此时的业务仍处于正常状态，且主服务节点处于正常状态、备服务节点处于故障状态。

情形(三)：

从上述的A2和B1可知，当业务处于中断状态且主、备服务节点都处于故障状态时：若检测到主服务节点由故障恢复正常状态，具体操作可见前面所述的A1部分；若检测到备服务节点由故障恢复正常状态，具体操作可见前面所述的B2部分；若检测到的信息没有发生变化，则继续进行检测，此时的业务及主、备服务节点状态保持不变。

综上所述，采用本发明技术方案在双归属/多归属的情况下，无论是主/备服务节发生故障，还是主服务节点和某个备服务节点都发生故障，都能实现在RPR上对业务的保护；并且业务的保护倒换/恢复时间缩短，工作效率提高，能够支持上环业务的电信级保护。

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 (9)

1、一种实现弹性分组环上业务保护的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

根据业务需求，在弹性分组环上设置所述业务经过的用户节点和主、备服务节点，由用户节点信息和主、备服务节点信息生成业务转发映射表并存储于所述用户节点中；

若所述用户节点拓扑检测到所述主服务节点发生故障时，遍历自身存储的所述业务转发映射表，读取业务对应的所述备服务节点信息，将所述业务从所述主服务节点对应的主用路径自动倒换至所述备服务节点对应的备用路径。

2、根据权利要求1所述实现弹性分组环上业务保护的方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述用户节点拓扑检测到所述主服务节点的故障消除时，遍历自身存储的所述业务转发映射表，读取业务对应的所述主服务节点信息，将所述业务从所述备服务节点对应的备用路径自动恢复至所述主服务节点对应的主用路径。

3、根据权利要求1或2所述实现弹性分组环上业务保护的方法，其特征在于，所述方法还包括：当业务所在的路径发生自动倒换/恢复的同时，所述用户节点根据所读取的服务节点信息更新所述业务转发映射表。

4、根据权利要求1所述实现弹性分组环上业务保护的方法，其特征在于，所述业务转发映射表包括主服务节点地址、备服务节点地址、用户节点地址和工作标识。

5、根据权利要求4所述实现弹性分组环上业务保护的方法，其特征在于，所述工作标识表示当前业务工作所在的路径；

若当前业务工作在主用路径上，则所述工作标识保存所述主用路径对应的所述主服务节点标识；

若当前业务工作在备用路径上，则所述工作标识保存所述备用路径对应的所述备服务节点标识。

6、根据权利要求1或2所述实现弹性分组环上业务保护的方法，其特征在于，所述主、备服务节点分别与主、备BAS设备相连接，通过心跳线和链路检测机制对服务节点、BAS设备和所述服务节点与所述BAS设备之间的连接链路进行故障监控处理。

7、根据权利要求6所述实现弹性分组环上业务保护的方法，其特征在于，若所述主服务节点检测到所述BAS设备与所述主服务节点之间的链路发生故障，则所述业务将从所述主用路径倒换至所述备用路径。

8、根据权利要求7所述实现弹性分组环上业务保护的方法，其特征在于，该方法还包括，若所述主服务节点检测到所述BAS设备与所述主服务节点之间的链路故障消除，则所述业务将从所述备用路径自动恢复回所述主用路径。

9、根据权利要求6所述实现弹性分组环上业务保护的方法，其特征在于，所述心跳线检测机制通过触发STP/RSTP协议对所述主、备BAS设备的工作状态进行切换，以实现业务的保护。

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