DE602004005166T2

DE602004005166T2 - Verfahren und System zur Handhabung von Ausfällen auf Routerniveau

Info

Publication number: DE602004005166T2
Application number: DE602004005166T
Authority: DE
Inventors: Marc Capelle; Francois Billaut; Bruno Decraene
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: ES2282821T3; US20050270971A1; CN1705298A; DE602004005166D1; CN1705298B; EP1603285A1; EP1603285B1; ATE356500T1; US7567506B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwaltung von Funktionsstörungen eines Fernmeldenetzes in Höhe einer Routingeinrichtung sowie eine solche Routingeinrichtung.
In den Fernmeldenetzen werden Routen für die Weiterleitung von Datenpaketen zwischen verschiedenen Routingeinrichtungen definiert.
Alle Einrichtungen weisen mehrere Kommunikationsschnittstellen mit dem Netz auf. Jede Einrichtung muss ein Kommunikationsprotokoll verwenden, und bestimmte Einrichtungen müssen mehrere verschiedene Kommunikationsprotokolle verwalten, um die Datenpakete weiterzuleiten.
Üblicherweise weist eine gegebene Routingeinrichtung eine einheitliche Datenbasis von Routinginformationen für jedes Routingprotokoll auf, "RIB" genannt (englisch: "Routing Information Base"). Es gibt zum Beispiel in der gleichen Routingeinrichtung eine Routing-Datenbasis für Interdomain-Routing-Protokolle, "RIB-EGP" genannt (englisch: "Exterior Gateway Protocol") und eine für Intradomain-Routing-Protokolle, "RIB-IGP" genannt (englisch "Interior Gateway Protocol").
Die Gesamtheit dieser einheitlichen Datenbasen wird von der Routingeinrichtung synthetisiert, um einen funktionsfähigen Routingplan zu bilden, "FIB" genannt (englisch: "Forwarding Information Base"), der der Synthese der einheitlichen Datenbasen mit einer spezifischen Verwaltung der Routenüberlagerungen entspricht, um eine Datenstruktur zu erhalten, die alle Routinglösungen für eine gegebene Routingeinrichtung angibt.
Dieser funktionsfähige Routingplan wird anschließend an jede Schnittstelle der Routingeinrichtung übertragen, um es ihnen zu ermöglichen, das Routen der Pakete autonom und kohärent durchzuführen.
Wenn in einem solchen Fernmeldenetz eine Funktionsstörung auftritt, die zum Beispiel aus der Nichtverfügbarkeit einer gegebenen Routingeinrichtung resultiert, müssen alle oder ein Teil der anderen Routingeinrichtungen dieses Netzes ihren funktionsfähigen Routingplan ändern, um sich an den Notbetrieb des Netzes anzupassen.
Ein solches System ist zum Beispiel in der Druckschrift US 6 327 669 beschrieben.
Bei den existierenden verfahren zur Verwaltung von Funktionsstörungen folgt auf die Erfassung des Störfalls eine Periode der Ausbreitung der Information, die der Warnung der Gesamtheit der Routingeinrichtungen gewidmet ist, deren Betrieb gestört ist.
Jede dieser Einrichtungen berechnet neue Routingwege und aktualisiert die einheitliche Datenbasis bezüglich des zugeordneten Protokolls. Auf diese Aktualisierung folgt eine neue Berechnung des funktionsfähigen Routingplans, der anschließend an jede der Schnittstellen übertragen werden muss.
Diese Vorgänge sind lang und komplex und werden durch die Vervielfältigung der Schnittstellen und die Anzahl der Routen erschwert.
Insbesondere führt die Zeit, die für die Berechnung der Aktualisierung jeder einheitlichen Datenbasis und dann des funktionsfähigen Routingplans und seines Transfers zu allen Schnittstellen notwendig ist, zu einer Nichtverfügbarkeit der Einrichtung, die für die Gesamtheit des Netzes besonders nachteilig ist.
Es ist das Ziel der Erfindung, dieses Problem zu lösen, indem ein Verfahren zur Verwaltung von Funktionsstörungen eines Netzes definiert wird, das die schnelle Wiederherstellung des Betriebs nach der Erfassung einer Funktionsstörung erlaubt.
Zu diesem Zweck hat die vorliegende Erfindung das Verfahren zur Verwaltung von Funktionsstörungen zum Gegenstand, das gemäß Anspruch 1 definiert ist.
Die vorherige Berechnung von mehreren sekundären Routingplänen und ihr Transfer zu jeder der Schnittstellen im Nominalbetrieb ermöglicht es, eine schnelle Umschaltung der Schnittstellen zu erhalten, wenn eine Funktionsstörung erfasst wird.
Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Außerdem hat die Erfindung ebenfalls eine Routingeinrichtung gemäß Anspruch 8 zum Gegenstand.
Die Erfindung wird besser verstanden anhand der nachfolgenden Beschreibung, die nur als nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel dient und sich auf die Zeichnungen bezieht. Es zeigen:
1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2 ein Blockschaltbild einer Routingeinrichtung, die das Verfahren der 1 einsetzt.
1 zeigt das Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Verwaltung von Funktionsstörungen eines Fernmeldenetzes gemäß der Erfindung.
Dieses Verfahren wird in Höhe einer gegebenen Routingeinrichtung eingesetzt, wobei diese Einrichtung mehrere Kommunikationsschnittstellen mit dem Netz und einen nominalen funktionsfähigen Routingplan, "FIB" genannt (englisch: "Forwarding Information Base"), aufweist, der auf jeder Kommunikationsschnittstelle dupliziert ist.
Bei der beschriebenen Ausführungsform weist die Routingeinrichtung mehrere Kommunikationsschnittstellen auf und ist ausgelegt, um mehrere Netzprotokolle zu verwalten. Sie weist eine einheitliche Datenbasis von Routinginformationen auf, die jedem dieser Protokolle zugeordnet ist, "RIB" genannt (englisch: "Routing Information Base").
Wie oben gesagt, wird eine einheitliche Datenbasis zum Beispiel für jedes Routing-Protokoll definiert. Insbesondere gibt es eine einheitliche Datenbasis für jedes Interdomain-Protokoll, "RIB-EGP" genannt (englisch: "Exterior Gateway Protocol"), wie zum Beispiel das Protokoll "BGP4". Desgleichen gibt es eine einheitliche Basis für jedes Intradomain-Routing-Protokoll, "RIB-IGP" genannt (englisch: "Interior Gateway Protocol"), wie zum Beispiel die Protokolle "ISIS" oder "OSPF", und für jede andere Familie von Protokollen, die im Netz übertragen werden, wie zum Beispiel das Protokoll "MULTICAST".
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine erste Phase A auf, die während einer nominalen Betriebsperiode der Routingeinrichtung eingesetzt wird.
Diese erste Phase A weist zunächst einen Schritt 10 der Berechnung mehrerer sekundärer funktionsfähiger Routingpläne für Notbetriebsmodi des Netzes auf.
Im Beispiel weist dieser Schritt 10 einen Unterschritt 12 der Simulation einer Funktionsstörung für die betrachtete Routingeinrichtung auf. Dieser Unterschritt 12 wird zum Beispiel mit Hilfe eines von der Routingeinrichtung getrennten Simulators und durch die manuelle Auswahl von Funktionsstörungen durchgeführt, die in der Topologie des Netzes auftreten.
Auf den Unterschritt 12 folgt ein Unterschritt 14 der Berechnung der kürzesten Wege zur Weiterleitung der Informationen im Notbetriebsmodus, der aus der im Unterschritt 12 simulierten Funktionsstörung resultiert.
Der Unterschritt 14 wird für jede der Schnittstellen der Routingeinrichtung mit Hilfe von klassischen Algorithmen durchgeführt, und die Gesamtheit der während dieser Unterschritte 14 erhaltenen Ergebnisse wird in einem Unterschritt 16 synthetisiert, was die Definition eines sekundären funktionsfähigen Routingplans für den Notbetriebsmodus ermöglicht, der aus der simulierten Funktionsstörung resultiert.
Die Unterschritte 12, 14 und 16 werden wiederholt, um sekundäre funktionsfähige Routingpläne für alle möglichen Funktionsstörungen oder zumindest für die hauptsächlichen Funktionsstörungen zu erhalten, die vorkommen können, oder auch für die kritischsten Funktionsstörungen.
Am Ende des Schritts 10 stehen also einer oder mehrere sekundäre funktionsfähige Routingpläne für Notbetriebsmodi des Netzes zur Verfügung.
Natürlich können mehrere Notbetriebsmodi dem gleichen sekundären funktionsfähigen Routingplan zugeordnet werden.
Das Verfahren weist danach einen Schritt 20 des Transfers aller sekundären funktionsfähigen Routingpläne zu jeder Schnittstelle der Routingeinrichtung auf.
Dieser Schritt 20 wird ebenfalls während der Phase A durchgeführt, d.h. während einer nominalen Betriebsperiode der Routingeinrichtung, so dass die Transferzeit der Gesamtheit dieser sekundären Pläne nicht das Betriebsverhalten der Routingeinrichtung beeinflusst.
Am Ende des Schritts 20 verfügt jede Schnittstelle der Routingeinrichtung also über den nominalen funktionsfähigen Routingplan sowie über einen oder mehrere sekundäre funktionsfähige Routingpläne für Notbetriebsmodi des Netzes.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist anschließend eine Phase B auf, die im Fall der Erfassung einer Funktionsstörung im Netz eingesetzt wird, wobei diese Phase B von Natur aus zu einem beliebigen Zeitpunkt bezüglich der Phase A eintreten kann.
Die Phase B beginnt mit einem Schritt 30 der Erfassung einer Funktionsstörung durch die Routingeinrichtung. Zum Beispiel entspricht dieser Erfassungsschritt 30 in üblicher Weise dem Verlust eines physikalischen Signals, dem Ausbleiben des Empfangs von Rahmen oder von Datenpaketen, die einer protokollarischen Erklärung entsprechen, die regelmäßig von einer Einrichtung an ihre Nachbarn geschickt wird, um sie über ihren Betriebszustand zu informieren.
Auf den Erfassungsschritt 30 folgt ein Schritt 40 der Umschaltung aller Schnittstellen der Routingeinrichtung vom nominalen funktionsfähigen Routingplan zu einem sekundären funktionsfähigen Routingplan, der einem Notbetriebsmodus entspricht, der aus der erfassten Funktionsstörung resultiert.
Dieser Schritt 40 weist zunächst einen Unterschritt 42 der Auswahl eines sekundären Plans unter den mehreren sekundären Plänen, die während der Phase A vorberechnet wurden, und dann einen Unterschritt 44 des Sendens einer Synchronisationsinformation an alle Kommunikationsschnittstellen auf, um die gleichzeitige und sofortige Umschaltung aller dieser Schnittstellen auf den ausgewählten sekundären Plan zu bewirken.
Dieser Unterschritt 44 kann insbesondere durch das Senden von zwei aufeinanderfolgenden Mitteilungen durchgeführt werden, von denen die erste jede Schnittstelle über den ausgewählten sekundären Plan informiert, und die zweite Synchronisationsmitteilung, um die Anwendung des sekundären Plans zu befehlen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es also, die Zeit beträchtlich zu verringern, die zwischen dem Schritt 30 der Erfassung einer Funktionsstörung und dem Ende des Schritts 40 abläuft, nach dem die Routingeinrichtung im Notbetriebsmodus des Netzes funktionsfähig ist.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nämlich die Berechnung des sekundären funktionsfähigen Routingplans sowie sein Transfer zu den Schnittstellen während einer nominalen Betriebsperiode vorweggenommen und durchgeführt.
Zwischen dem Zeitpunkt der Erfassung einer Funktionsstörung und der Verfügbarkeit der Routingeinrichtung muss so keine Berechnung durchgeführt werden, und es werden nur kurze Synchronisationsinformationen übertragen.
Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren zusammen mit einem vorhandenen Verfahren existieren, so dass ein klassisches Verfahren in dem Fall angewendet wird, in dem die erfasste Funktionsstörung keinem in der Phase A vorweggenommenen und vorherberechneten Notbetriebsmodus entspricht, so dass kein sekundärer funktionsfähiger Routingplan zum Zeitpunkt der Erfassung der Funktionsstörung verfügbar ist.
Vorteilhafterweise wird die Phase A des erfindungsgemäßen Verfahrens periodisch durchgeführt, um die sekundären funktionsfähigen Routingpläne in Abhängigkeit von den Entwicklungen der Topologie des Netzes zu aktualisieren. Insbesondere in dem Fall, in dem eine Funktionsstörung dauerhaft geworden ist, wird der Notbetriebsmodus der nominale Betriebsmodus, und der sekundäre funktionsfähige Routingplan wird der nominale Funktionsplan, wobei andere sekundäre funktionsfähige Routingpläne in Höhe jeder Schnittstelle berechnet und gespeichert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft bei Routingeinrichtungen anwendbar, die sich an der Peripherie eines Netzes befinden und daher über eine geringe Anzahl von Schnittstellen zum Kern des Netzes hin verfügen, und ggf. nur über zwei Schnittstellen, die einem normalen Betrieb und einem Notbetrieb entsprechen. In dieser Ausführungsform ermöglichen die Berechnung eines nominalen funktionsfähigen Routingplans und eines einzigen sekundären funktionsfähigen Routingplans die Verwaltung aller Fälle von Funktionsstörungen.
Unter Bezugnahme auf 2 wird nun ein Blockschaltbild der Routingeinrichtung beschrieben, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird.
In üblicher Weise weist diese Routingeinrichtung 50 mehrere einheitliches Datenbasen RIB-1 bis RIB-N auf, wobei die Gesamtheit dieser Datenbasen mit dem allgemeinen Bezugszeichen 52 bezeichnet ist.
Die Routingeinrichtung weist außerdem eine Einheit 54 zur Berechnung funktionsfähiger Routingpläne auf, die mit den Datenbasen 52 verbunden und ausgelegt ist, um den nominalen funktionsfähigen Routingplan zu liefern, der mit FIB-O bezeichnet ist. Die Routingeinrichtung weist anschließend Mittel 56 für den Transfer von Informationen zu mehreren Netzschnittstellen I-1 bis I-N auf. Diese Schnittstellen sind in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet.
Jede Netzschnittstelle weist eine eigene Speichereinheit 62₁ bis 62_N auf, die insbesondere für die Speicherung des nominalen funktionsfähigen Routingplans FIB-O bestimmt ist.
Im Rahmen der Erfindung weist die Routingeinrichtung 50 Mittel 64 zur Simulation von Funktionsstörungen auf, die mit der Recheneinheit 54 und über diese mit den Datenbasen 52 verbunden sind.
Außerdem weist die Routingeinrichtung 50 Mittel 66 zur Erfassung von Funktionsstörungen auf, die mit Mitteln 68 zur Synchronisation der Schnittstellen 60 verbunden sind, die ausgelegt sind, um die Mittel 56 für den Informationstransfer zu den Schnittstellen 60 zu steuern.
Die Mittel 66 zur Erfassung einer Funktionsstörung sowie jede Schnittstelle 60 sind mit dem Fernmeldenetz verbunden, das mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet ist.
Im Nominalbetrieb ermöglichen die Datenbasen 52 es der Recheneinheit 54, den nominalen funktionsfähigen Routingplan FIB-O zu berechnen, der an die Schnittstellen 60 über die Transfermittel 56 übertragen wird. Jede Schnittstelle 60 speichert in ihrem Speicher 62 diesen nominalen Plan, um ihn anzuwenden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verändern während des Nominalbetriebs die Simulationsmittel 64 von den Datenbasen 52 gelieferte Parameter, um die Berechnung von sekundären funktionsfähigen Routingplänen für Notbetriebsmodi durch die Recheneinheit 54 zu erlauben.
Die Simulationsmittel 64 und die Recheneinheit 54 verwenden so den Schritt 10 des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die mit FIB-S1 bis FIB-SR bezeichneten sekundären funktionsfähigen Routingpläne werden anschließend von den Transfermitteln 56 zu den Speichern 62₁ bis 62_N der Schnittstellen I-1 bis I-N übertragen, wodurch der Schritt 20 des Verfahrens angewendet wird.
Jede Schnittstelle 60 speichert so den nominalen funktionsfähigen Routingplan FIB-O und die Gesamtheit der sekundären funktionsfähigen Routingpläne FIB-S1 bis FIB-SR.
Später erfassen die Mittel 66 das Auftreten einer Funktionsstörung im Netz 70, indem sie den Schritt 30 des Verfahrens anwenden.
Die Art der Funktionsstörung wird an die Synchronisationsmitteln 68 übertragen, die einen sekundären funktionsfähigen Routingplan aus der Vielzahl auswählen, die vorher berechnet wurde, und übertragen über die Mittel 56 einen Umschaltbefehl an die Schnittstellen 60.
Dieser Befehl wird gleichzeitig von allen Schnittstellen 60 empfangen, die vom nominalen funktionsfähigen Routingplan FIB-O zu einem bestimmten sekundären Plan umschalten, der vorher gespeichert wurde.
Diese Umschaltung entspricht der Anwendung des Schritts 40 und ist extrem schnell.
In einer Variante befinden sich die Simulationsmittel 64 außerhalb der Routingeinrichtung 50 und sind mit dieser über klassische Verbindungsmittel, wie zum Beispiel Verbindungen vom Typ USB, oder interne und getrennte Prozesse verbunden.
In einer anderen Variante befinden sich ebenfalls die Mittel 66 zur Erfassung von Funktionsstörungen außerhalb der Routingeinrichtung 50, die über Verbindungsmittel mit diesen Mitteln zur Erfassung von Funktionsstörungen verfügt.
In der beschriebenen Ausführungsform ist die Gesamtheit der Rechenmittel, die von den Simulationsmitteln 64, der Recheneinheit 54, den Transfermitteln 56 und den Umschaltmitteln 68 gebildet werden, in den gleichen Mikroprozessor integriert. Natürlich sind andere Hardwarelösungen möglich, wie die Verwendung von programmierten Komponenten, mehreren Mikroprozessoren, oder mehrere andere gleichwertige Lösungen können im Rahmen der Erfindung in Betracht gezogen werden.

Claims

Verfahren zur Verwaltung von Funktionsstörungen eines Fernmeldenetzes (70) in Höhe einer Routingeinrichtung (50), die mehrere Kommunikations-Schnittstellen (60) mit dem Netz (70) und einen nominalen funktionsfähigen Routingplan (FIB-O) aufweist, der auf jeder Schnittstelle (60) dupliziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass es im Nominalbetrieb aufweist: – einen Schritt (10) der Berechnung mindestens eines sekundären funktionsfähigen Routingplans (FIB-S1 bis FIB-SR) für Notbetriebsmodi des Netzes (70); und – einen Schritt (20) des Transfers aller sekundären Pläne an jede Schnittstelle (60), und dass es weiter im Fall der Erfassung einer Funktionsstörung im Netz (70) einen Schritt (40) der Umschaltung aller Schnittstellen (60) vom nominalen Plan (FIB-O) zu einem sekundären Plan aufweist, der dem Notbetrieb entspricht, der aus der erfassten Funktionsstörung resultiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schnittstellen (60) an die Verwaltung eines oder mehrerer Netzkommunikationsprotokolle angepasst ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechenschritt (10) aufweist: – einen Unterschritt (12) der Simulation einer Funktionsstörung; – einen Unterschritt (14) der Aktualisierung von den Schnittstellen (60) zugeordneten einheitlichen Routing-Datenbasen (52) unter Berücksichtigung der simulierten Funktionsstörung; und – einen Unterschritt (16) der Berechnung eines sekundären funktionsfähigen Routingplan für den Notbetriebsmodus, der aus der simulierten Funktionsstörung resultiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte der Berechnung (10) und des Transfers (20) periodisch ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (40) der Umschaltung aller Schnittstellen (60) aufweist: – einen Unterschritt (42) der Auswahl eines sekundären funktionsfähigen Routingplans entsprechend einem Notbetriebsmodus resultierend aus einer erfassten Funktionsstörung; und – einen Unterschritt (44) der Übertragung von Synchronisationsinformationen für die gleichzeitige Umschaltung aller Schnittstellen (60) zum ausgewählten sekundären Plan.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschritt (44) der Übertragung von Synchronisationsinformationen die Übertragung einer Identifikationsinformation des ausgewählten sekundären funktionsfähigen Routingplans und später die Übertragung eines Umschaltbefehls enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Routingeinrichtung (50) zwei Kommunikationsschnittstellen mit dem Netz (70) aufweist und dass der Rechenschritt (10) die Berechnung eines einzigen sekundären funktionsfähigen Routingplans aufweist.
Routingeinrichtung (50) von der Art, die mehrere Kommunikationsschnittstellen (60) mit einem Fernmeldenetz (70) aufweist, die außerdem eine einheitliche Datenbasis von Routinginformationen (52) für jede Schnittstelle (60), Mittel (52) zur Berechnung eines nominalen funktionsfähigen Routingplans ausgehend von diesen einheitlichen Datenbasen (52) und Mittel (56) für den Transfer von Informationen zu jeder Schnittstelle (60) zugeordneten Speichern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenmittel (52) angepasst sind, um mit Mitteln (64) zur Simulation von Funktionsstörungen verbunden zu werden, um sekundäre funktionsfähige Routingpläne für Notbetriebsmodi des Netzes zu berechnen, wobei die Transfersmittel (56) angepasst sind, um diese sekundären Pläne an die den Schnittstellen (60) zugeordneten Speicher (62) zu übertragen, wobei die Einrichtung (50) Synchronisationsmittel (68) der Schnittstellen (60) aufweist, um ihre Umschaltung von dem nominalen Plan zu einem sekundären Plan zu steuern, wenn eine Funktionsstörung erfasst wird.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Simulationsmittel (64) enthält.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Erfassung von Funktionsstörungen aufweist, die mit dem Netz (70) und mit den Synchronisationsmitteln (68) verbunden sind.