DE102004016941A1 - Method for controlling data traffic in a packet network - Google Patents

Method for controlling data traffic in a packet network

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DE102004016941A1
DE102004016941A1 DE200410016941 DE102004016941A DE102004016941A1 DE 102004016941 A1 DE102004016941 A1 DE 102004016941A1 DE 200410016941 DE200410016941 DE 200410016941 DE 102004016941 A DE102004016941 A DE 102004016941A DE 102004016941 A1 DE102004016941 A1 DE 102004016941A1
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Johannes Riedl
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    • H04L47/10Flow control or congestion control
    • H04L47/12Congestion avoidance or recovery
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Abstract

Wird in einem IP-Netzwerk das Multi-Protokoll-Label-Switching verwendet, um einen Teil des Verkehrs entlang bestimmter Wege (Label Switched Paths) zu transportieren, so ist es z. Is used, the multi-protocol label switching in an IP network, to transfer a part of the traffic along certain routes (Label Switched Paths), it is z. B. beim Transport von Daten, die zu einer Echtzeit-Anwendung wie Sprach- oder Videoübertragung gehören, notwendig, dass im Fehlerfall (Link- oder Routerfehler) der betroffene Verkehr möglichst schnell umgeleitet wird und damit auf einem Alternativweg zum Ziel gelangt. As the transport of data belonging to a real-time application such as voice or video transmission, necessary that in case of failure (link or router failure) the affected traffic is diverted as quickly as possible and thus reaches a alternative route to the destination. Die Erfindung löst diese Aufgabe. The invention solves this problem.

Description

  • 1. Problem, das der Erfindung zugrunde liegt 1. problem underlying the invention
  • Wird in einem Paketnetz, zB dem IP-Netzwerk ein spezielles Verfahren verwendet (zB das Multi-Protokoll-Label-Switching, kurz MPLS), um einen Teil des Verkehrs oder auch den gesamten Verkehr entlang bestimmter Wege (sogenannter Label Switched Paths, kurz LSP) zu transportieren, so ist es zB beim Transport von Daten, die zu einer Echtzeit-Anwendung wie Sprach- oder Videoübertragung gehören notwendig, dass im Fehlerfall (Link- oder Routerfehler) der betroffene Verkehr möglichst schnell umgeleitet wird und damit auf einem Alternativweg zum Ziel gelangt. Is in a packet network, such as the IP network a special procedure used (eg, the multi-protocol label switching, short-MPLS) to some of the traffic or all traffic along certain routes (so-called Label Switched Paths, short LSP transport), it is for example in the transport of data belonging to a real-time application such as voice or video transmission requires that the affected traffic is diverted as quickly as possible in case of errors (link or router failure) and thus on a alternative route to the destination arrives.
  • 2. Bisherige Lösung des genannten Problems 2. Previous solve the above problem
  • Im Wesentlichen gibt es drei bekannte Möglichkeiten, den Datenverkehr im Fehlerfall auf alternative LSPs umzuleiten: Essentially, there are three known ways to redirect the traffic in case of failure to alternative LSPs:
  • a) LSP-Aufbau via RSVP (Resource Reservation Protocol), keine speziellen Schutzmassnahmen: a) LSP-assembly (via RSVP Resource Reservation Protocol), no special protective measures:
  • Es wird genau ein LSP vom Ingress-Router bis zum Egress-Router mit Hilfe von RSVP aufgebaut. It is constructed exactly one LSP from the ingress router to the egress router using RSVP. Nachdem RSVP den Ausfall des LSP erkannt hat, versucht RSVP einen alternativen weg zum Ziel zu finden. After RSVP has recognized the failure of the LSP, RSVP attempts to find an alternative way to the target.
  • Folge: langsame Fehlerbehebung Result: slow Troubleshooting
    • • In einem großen Netz dauert es in einem Fehlerfall lange, bis alle betroffenen LSPs wiederhergestellt sind (fällt ein Link/Router aus, so sind iA viele LSPs gleichzeitig betroffen): das ist nicht akzeptabel für Echtzeit-Anwendungen. • In a large network, it takes in a fault until all LSPs affected are restored (think of link / router, so many LSPs are affected simultaneously iA): this is not acceptable for real-time applications.
  • b) Primary/Secondary LSP: b) Primary / Secondary LSP:
  • Es werden mindestens zwei LSPs vom Ingress-Router bis zum Egress-Router mit oder ohne Hilfe von RSVP aufgebaut; There are constructed at least two LSPs from the ingress router to the egress router with or without the aid of RSVP; einer davon ist der „Primary LSP", die anderen sind „Secondary LSPs". one of which is the "Primary LSP", the others are "Secondary LSPs". „Primary LSP" bedeutet dabei, daß nur dieser LSP für den Datentransport verwendet wird, solange der Datentransport nicht durch einen Fehler auf diesem LSP gestört wird. Wird ein Fehler auf dem primary LSP erkannt, so wird der erste secondary LSP verwendet. Ist auch dieser nicht verfügbar, so wird der zweite secondary LSP verwendet, usw. "Primary LSP" means that only the LSP is used for data transport, as long as the data transport is not affected by an error on this LSP. If a fault on the primary LSP is detected, the first secondary LSP is used. If the latter, not available, the second secondary LSP is used, etc.
    Folge: schnelle Fehlerbehebung, aber keine Schutzmöglichkeit des LSP Egress-Routers und keine Bandbreitengarantie nach einem Ausfall. Result: fast troubleshooting, but no protective ability of the LSP egress router and no bandwidth guarantee for a loss.
    • • Ingress-Router und Egress-Router müssen für alle LSPs (primary und secondary) gleich sein. • Ingress and egress router router (primary and secondary) must be the same for all LSPs. Damit ist kein Schutz gegen einen Ausfall des(der) Egress-Router (s) möglich. Thus no protection against a failure of (the) egress router (s) is possible.
    • • Wird MPLS-TE (MPLS Traffic Engineering) verwendet, so ist die automatische Bandbreitenreservierung (auto-bandwidthfeature) nicht standardgemäß für den secondary LSP verfügbar. • Used MPLS TE (MPLS Traffic Engineering), automatic bandwidth reservation (auto-bandwidth feature) is not standardly available for the secondary LSP. Das kann zur Folge haben, dass der secondary LSP nach einem Fehlerfall nicht genügend Bandbreite zur Verfügung stellen kann, was sich in Paketverlust und damit Qualitätseinbußen der betroffenen Verbindungen äußert. That may mean that the secondary LSP can not provide enough bandwidth available to a fault, which results in packet loss and loss of quality of the connections involved.
  • c) MPLS Fast ReRoute (MPLS FRR) c) MPLS Fast Reroute (MPLS FRR)
  • Für einen LSP werden eine Anzahl von sog. „Detour LSPs" vordefiniert: Für jeden Fehlerfall, der berücksichtigt sein soll, wird ein solcher detour LSP definiert: zB kann für jeden Router, durch den der LSP läuft (Zielknoten ausgeschlossen) ein detour definiert werden, der den nächsten Link und den nächsten Router umgeht und so bald wie möglich wieder in den ursprünglichen LSP mündet. . For an LSP, a number of so-called "Detour LSPs" are predefined: For each fault, which should be taken into account, such a detour LSP is defined: for example, for each router through which the LSP passes (destination node excluded) a detour be defined that bypasses the next link and the next router and as soon as possible leads back to the original LSP.
  • Folge: schnelle Fehlerbehebung, aber keine Schutzmöglichkeit des LSP Egress-Routers, aufwendig, keine Bandbreitengarantie nach einem Ausfall Result: fast troubleshooting, but no protective ability of the LSP egress router, consuming no bandwidth guarantee from a failure
    • • Auch hier kann der Egress-Router nicht geschützt werden. • Again, the egress router can not be protected.
    • • Die Anzahl der zu verwaltenden (detour) LSPs kann bei langen LSPs und großen Netzen enorm groß werden. • The number of manageable (detour) LSPs can be enormous for long LSPs and large networks.
    • • Standardgemäß ist keine Bandbreitenreservierung für detour LSPs vorgesehen. • By default, no bandwidth reservation for LSPs detour is provided. Damit können im Fehlerfall keinerlei Bandbreiten garantiert werden. So no bandwidth can be guaranteed in case of failure.
  • 3. Erfindungsgemäße Lösung des genannten Problems Solution 3. Inventive the above problem
  • Im folgernden wird die Erfindung näher erläutert, wobei die Zeichnung, die drei Figuren umfasst, die Erläuterung unterstützt. In eductive the invention is illustrated, wherein the drawing includes three figures, the explanation supported. Die Figuren stellen einen beispielhaften Ausschnitt eines Paketnetzes dar, der zwei Sub-Netze LAN A und LAN B sowie Zwischen-Netze umfasst, die die Router R 1 bis R8 enthalten. The figures illustrate an exemplary portion of a packet network, which includes two sub-networks LAN A and B as well as between networks containing routers R1 to R8.
  • Gemäß der Erfindung werden für einen Teil des Verkehrs oder den gesamten Verkehr, der aus einer bestimmten Quelle (in den Figuren LAN A) stammt und der über den Eingangsknoten (= LSP Ingress Router) für das erfindungsgemäße Verfahren (in den Figuren Router R 1) verläuft, N ≥ 2 primary LSPs (dh LSPs, die im fehlerfreien Fall für den Datentransport verwendet werden) in Richtung Ziel (in den Figuren LAN B) eingerichtet (in den Figuren ist N = 2). According to the invention a part of the traffic or all traffic originating from a particular source (in the figures LAN A) and via the input node (= LSP Ingress router) for the present process (in the figures router R 1) runs, N ≥ 2 primary LSPs (ie LSPs that are used in the error-free case for data transport) toward the target set (in the figures LAN B) (in the figures is N = 2). Die Ausgangsknoten (= LSP Egress Router) für das erfindungsgemäße Verfahren sollten möglichst nicht für alle LSPs die gleichen sein (R j = Router j). The output nodes (= LSP egress router) for the inventive process should preferably not all be the same LSPs (R j = Router j).
  • Die LSPs sollten möglichst disjunkt (mit Ausnahme des LSP Ingress Routers) und so konfiguriert sein, dass der Verkehr vom Router R 1 hin zum LAN B per Lastverteilung (load balancing) auf beide LSPs möglichst gleichmäßig verteilt wird (diese Lastverteilung kann zB dadurch realisiert werden, dass den N LSPs die gleiche LSP-Metrik (dh der gleiche Bewertungs-Wert hinsichtlich der Längen-Qualifizierung der LSPs) zugewiesen wird und ECMP (Equal-Cost-Multi-Path) für die LSPs aktiviert wird, woraufhin der Verkehr zum Ziel-LAN auf alle LSPs aufgeteilt wird, die die gleiche Metrik besitzen). The LSPs should be configured (with the exception of the LSP Ingress router) and as disjoint as possible that the traffic from the router R 1 towards the LAN B by load sharing (load balancing) is distributed evenly on both LSPs (this load distribution can for example be realized by that the N LSPs the same LSP metric (ie, the same evaluation value with respect to the length classification of the LSPs) is assigned, and ECMP (equal cost Multi-Path) is activated for the LSPs, whereupon the traffic to the target LAN is divided among all LSPs have the same metric). Fällt nun eine LSP-Komponente, zB ein Link und/oder ein Router auf einem der beiden LSPs (zB LSP 1 ) aus, so erhält der Router R 1 eine entsprechende Fehlermeldung. Now falls LSP component, such as a link and / or a router on one of the two LSPs (for example, LSP 1), so the router receives R 1 is an appropriate error message. Daraufhin ermittelt der Router R 1 den von dem Fehler betroffenen LSP und schließt lediglich diesen LSP vom load balancing aus. 1 then determines the router R to the LSP are affected by the fault and only conveys this LSP from the load balancing out. In den gemäß In accordance with 2 2 und and 3 3 gezeigten Fällen (Link Fehler, Router Fehler) bedeutet dies, dass gar kein load balancing mehr stattfindet, da ja nur noch ein LSP zum Ziel verfügbar ist; Cases shown (link failure, router failure), this means that no load balancing takes place more, since only one LSP is available to the destination; deshalb wird hier nun der gesamte Verkehr über den LSP 2 transportiert. therefore all traffic over the LSP 2 is now transported here.
  • War jedoch N ≥ 3, so findet auch nach Auftreten eines Fehlers ein load balancing durch den Router R 1 statt, jedoch nur noch über N-1 LSPs. However was N ≥ 3, a load balancing takes place even after occurrence of a fault rather than the router R 1, but only through N-1 LSPs.
  • Bemerkung: Comment:
  • Um den Vorteil der Erfindung voll zur Geltung zu bringen, sollten LSP 1 und LSP 2 tatsächlich disjunkt sein (bis auf R 1 ). To bring the advantage of the invention to advantage, LSP 1 and LSP 2 should actually be disjoint (except R1). Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass RSVP und CSPF (Constraint-Based Shortest Path First) unter zu Hilfenahme des „Zink Coloring" Konzeptes für den Aufbau der LSPs verwendet werden, was in dem Beispiel-Netzwerk gemäß der This can for example be achieved by RSVP and CSPF be (Constraint Based Shortest Path First) with the aid acquisition of the "zinc Coloring" concept for the construction of the LSPs used, which in the example network in accordance with the 1 1 bis to 3 3 wie folgt geschehen kann: Die Links R 1 -R 2 , R 2 -R 3 und R 3 -R 4 werden „rot" markiert; die Links R 5 -R 6 , R 6 -R 7 und R 7 -R 8 werden „grün" markiert; can be done as follows: The links R 1 -R 2, R 2 -R 3 and R 3 -R 4 are marked "red" and the links R 5 -R 6, R 6 -R 7 and R 7 -R 8 "marked green; die Links R 1 -R 5 , R 2 -R 6 , R 3 -R 7 und R 4 -R 8 werden sowohl „rot" als auch „grün" markiert (Markieren bedeutet dabei, dass die Links bestimmten administrativen Gruppen zugeordnet werden, nämlich den Gruppen „rot" und „grün"; dabei ist es zulässig und nötig, dass manche Links mehr als einer solchen Gruppe angehören). the links of R 1 -R 5, R 2 -R 6, R 3 -R 7 and R 4 -R 8 are both "red" and "green" marks (Mark here means that the links of certain administrative groups are assigned, namely "red" groups and "green", while it is permissible and necessary that some links more than one such group members). Nun wird RSVP so konfiguriert, dass LSP 1 nur „rote" Links und LSP 2 nur grüne Links verwendet. Now RSVP is configured LSP 1 only "red" links and LSP 2 used only green links.
  • 4. Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung 4. Advantages of the inventive solution
    • • Schutz des(der) Egress-Router(s): Auch wenn der LSP Egress Router (in obigem Beispiel R 4 bzw. R 8 ) ausfällt, sind die übrigen LSPs voll verfügbar. • Protection of (the) egress router (s): Even if the LSP egress router (in the above example, R 4 or R 8) fails, the remaining LSPs are fully available. Dies ist weder mit „MPLS FastReRoute" noch mit „MPLS primary/secondary LSP" realisierbar. This can be implemented either with "MPLS FastReRoute" nor "MPLS primary / secondary LSP".
    • • Schnelle Fehlerbehebung: Im Fehlerfall muss lediglich der defekte LSP aus dem Load Balancing vom LSP Ingress Router (in obigem Beispiel R 1 ) ausgeschlossen werden. • Quick Troubleshooting: If an error occurs, only the defective LSP from the load balancing by the LSP Ingress router (in the above example R 1) must be excluded. Das führt zu sehr kleinen Ausfallzeiten. This leads to very little downtime.
    • • Einfach realisierbar: Die Anzahl der verwendeten LSPs wird vergleichsweise klein gehalten: um absolute Sicherheit gegenüber m-fach-Fehler zu erhalten benötigt man (m+1) LSPs. • Easy realized: The number of LSPs used is kept relatively small: in order to obtain absolute security against m-fold error requires one (m + 1) LSPs. In obigem Beispiel ist m = 1. In the above example, m = 1.
    • • Bandbreitengarantie auch im Fehlerfall: Alle Features (wie zB das Auto-bandwidth-feature, das darin besteht, daß die für die LSPs reservierte Bandbreite dynamisch der aktuellen Verkehrssituation angepasst wird), die für primary LSPs verfügbar sind, können für alle LSPs genutzt werden (sogar im Fehlerfall). • bandwidth guarantee in the event of a fault: All features (auto-bandwidth-feature like that is that the reserved for the LSPs bandwidth is dynamically adapted to the current traffic situation) that are available for primary LSPs can be used for all LSPs (even in case of error). Für secondary/detour LSPs steht oft nur eine verringerte Featureauswahl zur Verfügung. For secondary / detour LSPs often is only a reduced feature selection.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Steuerung des Datenverkehrs in einem Paketnetz, demgemäß a) ein Teil des Verkehrs oder der gesamte Verkehr, der aus einem ersten Subnetz (LAN A) des Paketnetzes stammt und dessen Ziel in einem zweiten Subnetz (LAN B) des Paketnetzes liegt, über einen bestimmten Knoten (R1) des Paketnetzes geführt wird, b) von dem genannten Knoten veranlasst wird, dass für den genannten Verkehr in Richtung des Ziel-Subnetzes mindestens zwei Wege eingerichtet werden, c) der Verkehr über die genannten eingerichteten Wege verteilt transportiert wird, d) einer der genannten Wege von der genannten Verteilung des Verkehrs ausgeschlossen wird, wenn dieser Weg von dem Ausfall einer Komponente betroffen ist. Method for controlling data traffic in a packet network, according to which a) a portion of the traffic or all traffic originating (from a first subnet LAN A) of the packet network and its destination is in a second subnetwork (LAN B) of the packet network, via a particular node (R1) is performed of the packet network, b) is caused by said node that at least two routes are set up for said traffic towards the destination subnet, c) is transported to the transport via said designed paths distributed d one of the mentioned ways) is excluded from the said distribution of traffic if this path is affected by the failure of a component.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Wege so eingerichtet werden, dass sie mit Ausnahme des ersten Knotens ausschließlich über verschiedene Knoten führen. A method according to claim 1, characterized in that the said paths are set up so that they lead with the exception of the first node exclusively via different nodes.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Wege in Richtung Ziel-Subnetz so eingerichtet werden, dass sie nicht an einem Knoten des Paketnetzes enden, sondern an verschiedenen Knoten. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the paths referred to be established towards the destination subnet so that they do not terminate at a node of the packet network, but in different nodes.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem genannten Paketnetz um das IP-Netz und bei den genannten Knoten um Router handelt. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is at said packet network to the IP network and wherein said node is a router.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Einrichten der Wege mithilfe von MPLS realisiert wird, wobei die genannten Wege dann als LSPs (Labelswitched Paths) bezeichnet werden. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said setting up of the paths is realized by using MPLS, wherein the channels referred then as LSPs (Label Switched Paths), respectively.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass a) die genannten Wege (LSPs) mit Hilfe von RSVP (Resource Reservation Protocol) aufgebaut werden, b) die Eigenschaft der Wege, untereinander disjunkt zu sein, unter Zuhilfenahme von CSPF (Constraint Shortest Path First) und eines „Zink Coloring" Konzeptes erzielt wird. A method according to claim 5, characterized in that a) the ways mentioned (LSPs) by means of RSVP (Resource Reservation Protocol) can be constructed, b) the property of pathways among themselves be disjoint, with the aid of CSPF (Constraint Shortest Path First ) and a "zinc Coloring" concept is achieved.
  7. Knoten eines Paketnetzes, a) der veranlasst, dass für einen Teil des Verkehrs oder den gesamten Verkehr, der über ihn verläuft und dessen Ziel in einem Subnetz des Paketnetzes liegt, mindestens zwei vorgegebene Wege eingerichtet werden, b) der den genannten Verkehr im fehlerfreien Fall über die genannten eingerichteten Wege verteilt, c) der einen der genannten Wege von der genannten Verteilung des Verkehrs ausschließt, wenn er erfährt, daß dieser Weg durch den Ausfall einer Weg-Komponente betroffen ist. Node of a packet network, a) the causes for some of the traffic or the entire traffic that passes through it and whose destination is in a subnet of the packet network, at least two predetermined paths are established, b) the said traffic during error-free case, distributed over the said equipped ways c) excluding one of said paths from said distribution of the traffic when he finds that this path is affected by the failure of a path component.
  8. Knoten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er das Einrichten der genannten Wege in Richtung Ziel so steuert, dass sie nicht an einem Knoten, sondern an verschiedenen Knoten enden. The node of claim 7, characterized in that it controls the setting of said paths towards the target that they do not terminate at a node, but at different nodes.
  9. Knoten nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Paketnetz um das IP-Netz und bei den genannten Knoten um Router handelt. Node according to claim 7 or 8, characterized in that it is in the packet network to the IP network and wherein said node is a router.
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