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

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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. 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. Die Erfindung löst diese Aufgabe.If multi-protocol label switching is used in an IP network to transport part of the traffic along specific paths (Label Switched Paths), it may be the case. As in the transport of data that belong to a real-time application such as voice or video transmission, necessary that in the event of an error (link or router error), the affected traffic is redirected as quickly as possible and thus reaches an alternative route to the destination. The invention solves this problem.

Description

1. Problem, das der Erfindung zugrunde liegt1st problem, that of the invention underlying

Wird in einem Paketnetz, z.B. dem IP-Netzwerk ein spezielles Verfahren verwendet (z.B. 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 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.Becomes in a packet network, e.g. the IP network a special procedure uses (e.g., multi-protocol label switching, MPLS for short) to one part traffic or all traffic along certain routes to transport (so-called Label Switched Paths, LSP for short), it is e.g. when transporting data leading to a real-time application such as voice or video transmission is necessary, that in case of error (link or router error) the traffic concerned as fast as possible is redirected and thus reaches an alternative route to the destination.

2. Bisherige Lösung des genannten Problems2. Previous solution of mentioned problem

Im Wesentlichen gibt es drei bekannte Möglichkeiten, den Datenverkehr im Fehlerfall auf alternative LSPs umzuleiten:in the Essentially, there are three known ways of traffic to redirect to alternative LSPs in case of error:

a) LSP-Aufbau via RSVP (Resource Reservation Protocol), keine speziellen Schutzmassnahmen:a) LSP setup 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. Nachdem RSVP den Ausfall des LSP erkannt hat, versucht RSVP einen alternativen weg zum Ziel zu finden.It exactly one LSP will be used, from the ingress router to the egress router built by RSVP. After RSVP detects the failure of the LSP, RSVP tries to find an alternative route to the destination.

Folge: langsame Fehlerbehebung

  • • In einem großen Netz dauert es in einem Fehlerfall lange, bis alle betroffenen LSPs wiederhergestellt sind (fällt ein Link/Router aus, so sind i.A. viele LSPs gleichzeitig betroffen): das ist nicht akzeptabel für Echtzeit-Anwendungen.
Result: slow troubleshooting
  • • In a large network, it takes a long time in an error until all affected LSPs are restored (if one link / router fails, then many LSPs are affected simultaneously): 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; einer davon ist der „Primary LSP", die anderen sind „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.
Folge: schnelle Fehlerbehebung, aber keine Schutzmöglichkeit des LSP Egress-Routers und keine Bandbreitengarantie nach einem Ausfall.

  • • Ingress-Router und Egress-Router müssen für alle LSPs (primary und secondary) gleich sein. Damit ist kein Schutz gegen einen Ausfall des(der) Egress-Router (s) möglich.
  • • Wird MPLS-TE (MPLS Traffic Engineering) verwendet, so ist die automatische Bandbreitenreservierung (auto-bandwidthfeature) nicht standardgemäß für den secondary LSP verfügbar. 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.
At least two LSPs are established, from the ingress router to the egress router, with or without the help of RSVP; one of them is the "Primary LSP", the others are "Secondary LSPs". "Primary LSP" means that only this LSP is used for the data transport as long as the data transport is not disturbed by an error on this LSP If an error is detected on the primary LSP, the first secondary LSP is used not available, the second secondary LSP is used, etc.
Consequence: fast troubleshooting, but no protection of the LSP egress router and no bandwidth guarantee after a failure.
  • • Ingress routers and egress routers must be the same for all LSPs (primary and secondary). Thus, no protection against failure of (the) egress router (s) is possible.
  • • If MPLS-TE (MPLS Traffic Engineering) is used, auto-bandwidth feature is not available by default to the secondary LSP. This can mean that the secondary LSP can not provide enough bandwidth after an error has occurred, which translates into packet loss and thus loss of quality of the connections concerned.

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: z.B. 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 one LSP are predefined a number of so-called "Detour LSPs": For everyone Error case that takes into account is one such detour LSP is defined: e.g. can for everyone Router through which the LSP runs (Target node excluded) a detour can be defined that the next Link and the next Router bypasses and as soon as possible back to the original one LSP flows.

Folge: schnelle Fehlerbehebung, aber keine Schutzmöglichkeit des LSP Egress-Routers, aufwendig, keine Bandbreitengarantie nach einem Ausfall

  • • Auch hier kann der Egress-Router nicht geschützt werden.
  • • Die Anzahl der zu verwaltenden (detour) LSPs kann bei langen LSPs und großen Netzen enorm groß werden.
  • • Standardgemäß ist keine Bandbreitenreservierung für detour LSPs vorgesehen. Damit können im Fehlerfall keinerlei Bandbreiten garantiert werden.
Result: quick troubleshooting, but no protection of the LSP Egress router, consuming, no bandwidth guarantee after a failure
  • • Again, the Egress router can not be protected.
  • • The number of detour LSPs can be huge with long LSPs and large networks.
  • • By default, there is no bandwidth reservation for detour LSPs. Thus, no bandwidths can be guaranteed in case of error.

3. Erfindungsgemäße Lösung des genannten Problems3. Inventive solution of mentioned problem

Im folgernden wird die Erfindung näher erläutert, wobei die Zeichnung, die drei Figuren umfasst, die Erläuterung unterstützt. 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 R1 bis R8 enthalten.In conclusion, the invention will be explained in more detail, wherein the drawing, comprising three figures, supports the explanation. The figures illustrate an exemplary section of a packet network comprising two sub-networks LAN A and LAN B and intermediate networks containing the routers R 1 to R 8.

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 R1) verläuft, N ≥ 2 primary LSPs (d.h. 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). Die Ausgangsknoten (= LSP Egress Router) für das erfindungsgemäße Verfahren sollten möglichst nicht für alle LSPs die gleichen sein (Rj = Router j).According to the invention, for a part of the traffic or all traffic originating from a particular source (in the figures LAN A) and the one via the input node (= LSP Ingress Router) for the inventive method (in the figure router R 1) , N ≥ 2 primary LSPs (ie LSPs used in the error-free case for data transport) are set towards the destination (in the figures LAN B) (in the figures, N = 2). The output nodes (= LSP egress router) for the method according to the invention should preferably not be the same for all 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 R1 hin zum LAN B per Lastverteilung (load balancing) auf beide LSPs möglichst gleichmäßig verteilt wird (diese Lastverteilung kann z.B. dadurch realisiert werden, dass den N LSPs die gleiche LSP-Metrik (d.h. 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). Fällt nun eine LSP-Komponente, z.B. ein Link und/oder ein Router auf einem der beiden LSPs (z.B. LSP1) aus, so erhält der Router R1 eine entsprechende Fehlermeldung. Daraufhin ermittelt der Router R1 den von dem Fehler betroffenen LSP und schließt lediglich diesen LSP vom load balancing aus. In den gemäß 2 und 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; deshalb wird hier nun der gesamte Verkehr über den LSP2 transportiert.The LSPs should be as disjoint (with the exception of the LSP Ingress Router) and configured so that the traffic from the router R 1 to LAN B by load distribution (load balancing) on both LSPs as evenly distributed (this load distribution can be realized, for example in that the N LSPs are assigned the same LSP metric (ie the same LSP rating length qualification value) and ECMP (Equal Cost Multi Path) is activated for the LSPs, whereupon traffic to the target LSP LAN is shared among all LSPs that share the same metric). If an LSP component, eg a link and / or a router on one of the two LSPs (eg LSP 1 ) now fails, then the router R 1 receives a corresponding error message. The router R 1 then determines the LSP affected by the error and excludes only this LSP from load balancing. In accordance with 2 and 3 In the cases shown (link error, router error), this means that there is no load balancing at all, as only one LSP is available to the destination; Therefore, all traffic is now transported via the LSP 2 here .

War jedoch N ≥ 3, so findet auch nach Auftreten eines Fehlers ein load balancing durch den Router R1 statt, jedoch nur noch über N-1 LSPs.However, if N ≥ 3, load balancing takes place through router R 1 even after an error has occurred, but only over N-1 LSPs.

Bemerkung:Comment:

Um den Vorteil der Erfindung voll zur Geltung zu bringen, sollten LSP1 und LSP2 tatsächlich disjunkt sein (bis auf 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 1 bis 3 wie folgt geschehen kann: Die Links R1-R2, R2-R3 und R3-R4 werden „rot" markiert; die Links R5-R6, R6-R7 und R7-R8 werden „grün" markiert; die Links R1-R5, R2-R6, R3-R7 und R4-R8 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). Nun wird RSVP so konfiguriert, dass LSP1 nur „rote" Links und LSP2 nur grüne Links verwendet.In order to fully exploit the advantage of the invention, LSP 1 and LSP 2 should indeed be disjoint (except for R 1 ). This can be achieved, for example, by using RSVP and CSPF (Constraint-Based Shortest Path First) with the aid of the "zinc coloring" concept for the construction of the LSPs, which in the example network according to FIG 1 to 3 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 become "marked green; the links R 1 -R 5 , R 2 -R 6 , R 3 -R 7 and R 4 -R 8 are marked both "red" and "green" (marking means that the links are assigned to specific administrative groups, namely the groups "red" and "green", it is permissible and necessary that some links belong to more than one such group). Now RSVP is configured so that LSP 1 uses only "red" links and LSP 2 uses only green links.

4. Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung4. Advantages the solution according to the invention

  • • Schutz des(der) Egress-Router(s): Auch wenn der LSP Egress Router (in obigem Beispiel R4 bzw. R8) ausfällt, sind die übrigen LSPs voll verfügbar. Dies ist weder mit „MPLS FastReRoute" noch mit „MPLS primary/secondary LSP" realisierbar.• Protection of the Egress Router (s): Even if the LSP Egress Router (R 4 or R 8 in the example above) fails, the remaining LSPs are fully available. This can not be achieved with "MPLS FastReRoute" or "MPLS primary / secondary LSP".
  • • Schnelle Fehlerbehebung: Im Fehlerfall muss lediglich der defekte LSP aus dem Load Balancing vom LSP Ingress Router (in obigem Beispiel R1) ausgeschlossen werden. Das führt zu sehr kleinen Ausfallzeiten.• Quick troubleshooting: In the event of an error, only the defective LSP from the load balancing must be excluded from the LSP Ingress Router (R 1 in the example above). 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. In obigem Beispiel ist m = 1.• Easy feasible: The number of LSPs used is comparatively kept small: to get absolute security against m-mistakes needed man (m + 1) LSPs. In the example above, m = 1.
  • • Bandbreitengarantie auch im Fehlerfall: Alle Features (wie z.B. 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). Für secondary/detour LSPs steht oft nur eine verringerte Featureauswahl zur Verfügung.• Bandwidth guarantee even in the event of a fault: all features (such as the auto-bandwidth feature, the it is that the for the LSPs reserved bandwidth dynamically the current traffic situation is adjusted), which for primary LSPs available are, can for all LSPs are used (even in case of error). For secondary / detour LSPs stands often only a reduced feature selection available.

Claims (9)

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 the traffic in one Parcel network, accordingly a) a part of the traffic or all traffic coming from a first Subnet (LAN A) of the packet network comes and its destination in one second subnet (LAN B) of the packet network, via a specific node (R1) of the packet network becomes, b) is caused by said node, that for said Traffic towards the destination subnet set up at least two routes become, c) traffic over the said established paths are transported distributed, d) one of the mentioned ways of said distribution of traffic is excluded if this way of failure of a component is affected. 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.Method according to claim 1, characterized in that that the said paths are set up so that they except of the first node exclusively over different ones Lead knot. 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.Method according to claim 1 or 2, characterized that said paths towards destination subnet set up this way be that they do not end at a node of the packet network, but instead at different nodes. 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.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that it is in the said packet network to the IP network and at the said node is router. 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.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that said set up the ways using MPLS realized which paths are then called LSPs (Label Switched Paths). be designated. 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 gekenn shows that a) the named pathways (LSPs) are established by means of RSVP (Resource Reservation Protocol), b) the property of the paths to be disjoint with each other, with the help of CSPF (Constraint Shortest Path First) and a "Zinc Coloring "Concept is achieved. 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) which causes that for a part of the traffic or all traffic passing through it extends and whose destination is in a subnet of the packet network, at least two predetermined ways are set up, b) the said Traffic in error-free case over distributed the said established paths, c) one of the excludes such routes from the distribution of traffic mentioned, if he learns that this Path is affected by the failure of a path component. 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.Node according to claim 7, characterized in that he controls the setting up of said paths towards the destination, that they are not at a node but at different nodes end up. 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 that the packet network is the IP network and the aforementioned Node to router is.
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