EP1256257A1 - Verfahren zum ersatzschalten von übertragungseinrichtungen in mpls-netzen - Google Patents

Abstract

Die Ersatzschaltung von MPLS-Pakete birgt beim Stand der Technik das Problem von Fehlschaltungen in sich. Das erfindungsgemäße Verfahren schafft hier Abhilfe, indem bei Störung einer Betriebsstrecke nach Maßgabe von Prioritätskriterien und logischer Verbindungsinformation eine Ersatzschaltung auf lediglich eine Ersatzstrecke gesteuert wird.

Description

Beschreibung

Verfahren zum Ersatzschalten von Übertragungseinrichtungen m MPLS-Netzen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Verfahren zum Ersatzschalten von Ubertragungsemrichtun- gen ist bereits aus der deutschen Patentschrift DE 196 46 016 C2 bekannt.

Dieses bekannte Verfahren bezieht sich auf Ubertragungsem- πchtungen, über die Informationen nach einem asynchronen Transfermodus (ATM) geleitet werden. Hierbei ist eine Uber- tragungsemrichtung zur bidirektionalen Übertragung von Digi- talsignalen vorgesehen, bei der zwei als Endstellen fungierende Vermittlungseinrichtungen über eine Betriebsstrecke und eine Ersatzstrecke miteinander verbunden sind. Die beiden Endstellen enthalten jeweils eine Uberwachungsvorπchtung zur Feststellung von Ubertragungsstorungen . Eine durch die Uber- wachungsvorπchtung steuerbare Schaltvorrichtung verbindet eine Empfangsvorrichtung m einen ersten Schaltzustand mit der Betriebsstrecke und m einem zweiten Schaltzustand mit der Ersatzstrecke.

Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist, daß es sich ausschließlich auf ATM-Ubertragungsemrichtungen bezieht. Im Internet werden Informationen über eine Mehrzahl von Netz- knoten, die als Router ausgebildet sein können, dem empfangenden Teilnehmer zugeführt. Zwischen den Routern können MPLS- Netze angeordnet sein. MPLS-Netze sind aber m dem bekannten Verfahren nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auch im In- ternet Informationen mit großer Sicherheit über eine Mehrzahl von Netzknoten übertragen werden können.

Die Erfindung wird ausgehend von den im Oberbegriff des Pa- tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale durch dessen kennzeich^¬ nende Merkmale gelost.

Vorteilhaft an der Erfindung ist insbesondere, daß die MPLS- Pakete zusätzlich über die Ersatzstrecke geleitet werden, und daß im Storungsfall auf der Betriebsstrecke die über die Er^¬ satzstrecke zwischen den beiden Vermittlungseinrichtungen ge^¬ leiteten MPLS-Pakete nach Maßgabe von Pπoritatskriteπen, mittels derer beim gleichzeitigen Auftreten mehrerer Ersatz- schaltanforderungen festgelegt ist, welches Kriterium höchste Priorität hat, aufgenommen und von im Paketkopf der MPLS-Pakete enthaltenen logischen Verbindungsinformationen übertragen und den weiteren Einrichtungen des MPLS-Netzes zugeführt werden. Damit ist der Vorteil verbunden, daß die Verbindung im Fehlerfall aufrechterhalten werden kann. Das Vorsehen einer oder mehrerer Paketkopfe, die dem IP-Paket im MPLS-Netz hinzugefugt sind, bildet hierbei keine Einschränkung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind m den Unter- anspruchen anggegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausfuhrungsbei- spiels naher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein m das Internet eingebundenes MPLS-Netz,

Figur 2 das erfindungsgemaße Verfahren zur Übertragung von MPLS-Paketen m einer 1+1-Struktur,

Figur 3 die verwendeten Prioritäten, nach deren Maßgabe die Ersatzschaltung erfolgt. In Fig. 1 ist beispielhaft aufgezeigt, wie Informationen aus^¬ gehend von einem Teilnehmer TLN1 einem Teilnehmer TLN2 zu^¬ geführt werden. Der sendende Teilnehmer TLN1 ist dabei an das _Internet-Netz IP angeschlossen, durch das die Informationen nach einem Internetprotokoll wie z.B. das IP-Protokoll ge^¬ leitet werden. Dieses Protokoll ist kein verbmdungsoπen- tiertes Protokoll. Das Internet-Netz IP weist eine Mehrzahl von Routern R auf, die untereinander vermascht sein können. Der empfangende Teilnehmer TLN2 ist an ein weiteres Internet- Netz IP angeschlossen. Zwischen den beiden Internet-Netzen IP ist ein MPLS-Netz (Multiprotocol Packet Label Switching) ein^¬ gefugt, durch das Informationen m Form von MPLS-Paketen ver- bmdungsorientiert durchgeschaltet werden. Dieses Netz weist eine Mehrzahl von miteinander vermaschten Routern auf. In einem MPLS-Netz können dies sogenannte Label Switched Router (LSR) sein. Einer der Router ist als sendende Einrichtung W und ein weiterer als empfangende Einrichtung E bezeichnet.

MPLS-Pakete weisen jeweils einen Kopfteil sowie einen Infor- mationsteil auf. Der Kopfteil dient der Aufnahme von Verbindungsinformation wahrend der Informationstell der Aufnahme von Nutzinformation dienlich ist. Als Nutzinformation werden IP-Pakete verwendet. Die im Kopfteil enthaltene Verbindungsinformation ist als MPLS-Verbindungsnummer ausgebildet. Diese hat aber lediglich im MPLS-Netz Gültigkeit. Wenn somit ein IP-Paket vom Internet-Netz IP m das MPLS-Netz eindringt, wird diesem der im MPLS-Netz gültige Kopfteil angehängt. Darin sind alle Verbindungsinformationen enthalten, die den Weg des MPLS-Paketes im MPLS-Netz vorgeben. Verlaßt das MPLS- Paket das MPLS-Netz, wird der Kopfteil wieder entfernt und das IP-Paket im sich daran anschließenden Internet-Netz IP nach Maßgabe des IP-Protokolls weitergeroutet .

In Fig. 2 ist die Struktur des MPLS-Netzes naher aufgezeigt. Beispielhaft sind hier zwei Knoten eines MPLS-Netzes offenbart. Hierbei handelt es sich um eine unidirektionale 1+1 Struktur. Beide Knoten stellen Vermittlungseinrichtung dar, und sind als Router (Label Switched Router, LSR) W, E ausge^¬ bildet. In vorliegendem Ausfuhrungsbeispiel wird davon aus^¬ gegangen, daß es sich bei diesen Routern um MPLS Cross Con- nect Vermittlungseinrichtungen handelt. Die Verwendung derart ausgebildeter Router bedeutet jedoch keine Einschränkung der Erfindung, andere Vermittlungseinrichtungen wie z. B. ATM- Vermittlungsemrichtungen sind ebenso verwendbar. In Fig. 2 sollen nun MPLS-Pakete (Mul tiprotocol Label Switched Packets) von dem Label Switched Router W zu dem Label Switched Router E hin übertragen werden. Eine Ruckrichtung ist bei MPLS-Net- zen defmitionsgemaß nicht vorgesehen.

Die Label Switched Router W, E sind über eine Betriebsstrecke WE (WORKING ENTITY) sowie eine Ersatzstrecke PE (PROTECTION ENTITY) miteinander verbunden. Sendeseitig ist eine Schalteinrichtung S (BRIDGE) aufgezeigt, über die im Label Switched Router W eintreffende MPLS-Pakete dupliziert und sowohl über die zugehörige Betriebsstrecke WE als auch die Ersatzstrecke PE zum Label Switched Router E hin bertragen werden. Die Ersatzstrecke PE dient somit als Ersatzpfad für die über die Betriebsstrecke WE geführten MPLS-Pakete. Das Einrichten des Ersatzpfades ist optional.

Weiterhin ist im empfangenden Label Switched Router E eine Selektionsemrichtung SN offenbart, deren Aufgabe darin besteht, die über d e Betriebsstrecke WE übertragenen MPLS-Pakete dem Ausgang des Label Switched Routers E zuzuführen. Weiterhin sind hier Uberwachungsvorrichtungen UE₀, UEi (PROTECTION DOMAIN SINK, PROTECTION DOMAIN SOURCE) aufge- zeigt, die den Zustand bzw. die Qualltat der über die Betriebstrecke WE sowie die Ersatzstrecke PE geführten MPLS-Pakete überwachen. Die Uberwachungsvorrichtungen UE₀, UE_X sind ebenso sendeseitig im Label Switched Router W angeordnet. Beispielsweise können MPLS-Pakete bevor sie über die Be- triebsstrecke WE zum Label Switched Router E hm übertragen werden, m der Uberwachungsemrichtung UE_X des Label Switched Routers W mit Steuerinformationen beaufschlagt werden. Diese mitgefuhrten Steuerinformationen werden dann e pfangsseitig von der Überwachungseinrichtung ÜEi des empfangenden Label Switched Routers E entnommen und überprüft. Anhand dieser Steuerinformationen kann dann z. B. ermittelt werden, ob die _Übertragung des MPLS-Paketes korrekt erfolgt ist oder nicht. Insbesondere kann hier ein möglicher Totalausfall (SIGNAL FAIL FOR WORKING ENTITY) der Betriebsstrecke WE ermittelt werden. Ebenso sind aber auch unter Verwendung bekannter Ver^¬ fahren Verschlechterungen m der Ubertragungsqualitat (SIGNAL DEGRADE) ermittelbar. Die Uberwachungsvorrichtungen UE₀, ÜEi schließen die Betriebsstrecke WE und Ersatzstrecke PE auf beiden Seiten ab. Die Ersatzstrecke PE soll im Fehlerfall als Ubertragungsstrecke f r die außer Betrieb genommene Betriebsstrecke WE dienen.

In edem Label Switched Router W, E sind ferner zentrale Steuereinrichtungen ZST angeordnet. Diese beinhalten jeweils Prioritatstabellen PL. Hierbei handelt es sich um lokale Prioπtatstabellen, m denen Zustand und Priorität des loka- len Label Switched Routers abgespeichert ist. Durch die Einfuhrung der Prioritäten wird erreicht, daß beim gleichzeitigen Auftreten mehrerer Ersatzschalteanforderungen festgelegt ist, welche Ersatzschalteanforderung prioπsiert zu verwenden ist. So besteht beispielsweise eine hochpπore Anforderung von einem Anwender. Da dieser Ersatzschalteanforderung eine hohe Priorität zugewiesen ist, wird sie somit bevorzugt gesteuert. Eine anderen niederpriore Ersatzschalteanforderung wird somit zurückgewiesen. Die einzelnen Prioritäten sind tabellarisch m Fig. 3 aufgezeigt.

Im folgenden wird nun die Durchfuhrung des erfmdungsgemaßen Verfahrens naher erläutert. Bei der Konfiguration gemäß Fig. 2 wird zunächst davon ausgegangen, daß jede MPLS-Verbmdung individuell überwacht und individuell ersatzgeschaltet wird. Ausfalle und Störungen können daher verbmdungsmdividuell berücksichtigt werden. Die MPLS-Pakete werden vom Label Switched Router W zum Label Switched Router E hin über die Be- triebsstrecke WE sowie die Ersatzstrecke PE übertragen. Zu^¬ n_ächst ist die Betriebstrecke WE noch intakt und die MPLS-Pa^¬ kete werden darüber korrekt dem empfangenden Label Switched Router E zugeführt. Die MPLS-Pakete gehören einer oder mehr- eren Verbindungen an, die physikalisch über die gleiche Be^¬ triebsstrecke WE gefuhrt werden und die jeweils einen Ersatz^¬ pfad (optional) über die Ersatzstrecke PE aufweisen können. Die einzelnen Verbindungen werden anhand der im Kopfteil der MPLS-Pakete eingetragenen logischen MPLS-Verbindungsnummer unterschieden.

Die Schaltvorrichtung S des Label Switched Routers W dupli^¬ ziert die eintreffenden MPLS-Pakete und übergibt sie den Uoerwachungseinrichtungen UE₀, UE_± . Hier werden die MPLS-Pa- kete mit den bereits angesprochenen Steuerinformationen beaufschlagt und über die Betriebsstrecke WE sowie die Ersatzstrecke PE dem empfangenden Label Switched Router E zugeführt. Emgangsseitig sind dort die Uberwachungsemrichtungen UE , UE angeordnet. Die mitgefuhrte Steuerinformation wird nun überprüft, woraufhin gegebenenfalls ein Fehlerfall ermittelt wird. Ist die Übertragung korrekt erfolgt, werden die MPLS-Pakete einem Koppelfeld SN zugeführt.

Im folgenden wird nun davon ausgegangen, daß die Betriebs- strecke WE ausgefallen ist. Dies wird von der Uberwachungs- emπchtung UEi des empfangenden Label Switched Routers E ermittelt. Eine zu diesem Zweck generierte Ersatzschalteanforderung wird nun zur betreffenden zentralen Steuereinrichtung ZST des empfangenden Label Switched Routers E übermittelt, und dort m der hier geführten lokalen Prioritatstabelle PL abgelegt .

Nach Maßgabe der m der lokalen Prioritatstabelle PL abgespeicherten Prioritäten wird nun ermittelt, ob noch hoher priore Anforderungen anstehen. Dies konnte beispielsweise die bereits angesprochene Umschalteanforderung des Anwenders (FORCED SWITCH) sein. Die m der lokalen Prioritatstabelle PL gespeicherten Prioritäten sind m Fig. 3 aufgezeigt. Sind keine hoher priorisierte Anforderungen vorhanden, wird die Schaltvorrichtung SN des Label Switched Routers E m den ver^¬ bleibenden Betriebszustand gesteuert, wie m Figur 1 aufge- zeigt. Die über die Ersatzstrecke PE geleiteten MPLS-Pakete werden aufgenommen und dem Koppelfeld SN zugeführt, die Be^¬ triebsstrecke WE wird außer Betrieb genommen.

Bislang wurde davon ausgegangen, daß jede MPLS-Verbmdung m- dividuell überwacht und ersatzgeschaltet wird. Ausfalle und Störungen können daher verbmdungsindividuell derart berück^¬ sichtigt werden, indem bei Ausfall oder Verschlechterung der Ubertragungsqualitat einer einzelnen Verbindung diese ersatzgeschaltet werden kann.

In praktischen Ausfuhrungen von Ubertragungsemrichtungen dieser Art werden jedoch häufig viele Emzelverbindungen über den gleichen physikalischen Weg (z. B. eine Glasfaser) zwischen Ubertragungsemrichtungen gefuhrt. Im Falle einer Un- terbrechung dieses Weges (z. B. Glasfaserbruch) sind dann alle Emzelverbindungen durch einen einzigen Ausfall betroffen. Ausfalle dieser Art überwiegen m der Praxis gegenüber Ausfallen, die nur Emzelverbindungen betreffen. Insbesondere mußten m diesem Fall für jede unterbrochene Einzelverbindung ein Ersatzschalteprotokoll m der Prioritatstabelle PL eingetragen werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgesehen, mittels einer Gruppenersatzschaltung eine Vielzahl von Em- zelverbmdungen gemeinsam ersatzzuschalten.

Hierzu werden alle über denselben physikalischen Pfad geführten MPLS-Verbmdungen logisch zu einer Gruppe zusammengefaßt. Ferner werden für diese Gruppe 2 Ersatzschalteverbmdungen erstellt. Die erste dieser Ersatzschalteverbmdungen wird über die Betriebsstrecke WE geleitet (MPLS-Ersatzschalte-LSP; LSP= Label Switched Path; , womit sie über den gleichen physikalischen Weg zwischen den Label Switched Routern W und E gefuhrt ist, wie alle zugehörigen Emzelverbindungen. Die zweite dieser Ersatzschalteverbmdungen wird über die Er^¬ satzstrecke PE eingerichtet.

Im Gruppenersatzschalteverfahren werden nun nur noch diese beiden Ersatzschalteverbmdungen auf Ausfalle und Störungen den Uberwachungsemrichtungen UEi, UE₀ überwacht. Die Em^¬ zelverbindungen werden nicht mehr überwacht. Im Falle einer Ersatzschalteanforderung wird die pπoritatsgesteuerte Er- satzschalteentscheidung wie bisher m der Prioritatslogik PL getroffen. Im Ersatzschaltefall werden allerdings alle zu einer Gruppe zugehörigen Emzelverbindungen gemeinsam durch die Schaltvorrichtung SN umgeschaltet.

Vorteilhaft daran ist, dass eine Vielzahl von Emzelverbindungen durch eine einzige Ersatzschalteverb dung überwacht und ersatzgeschaltet werden können, um somit auf die im praktischen Betrieb am häufigsten vorkommenden Fehlerfalle ange- messen reagieren zu können. Ferner wird lediglich em Ersatz- schalteprotokoll m der Prioritatstabelle PL eingetragen.

Die Betriebs- und Ersatzstrecken WE und PE müssen vor Inbetriebnahme eingerichtet werden. Dazu müssen Verbindungen zwi- sehen den Label Switched Routern W und E, sowie gegebenenfalls an dazwischenliegenden (m Figur 3 nicht dargestellten) Ubertragungsemrichtungen eingerichtet (konfiguriert) werden.

Das Einrichten dieser Verbindungen erfolgt üblicherweise per TMN (Telekommunikations-Netzmanagement) , kann aber auch mittels eines MPLS-Signalisierungsprotokolles erfolgen. Hierzu wird dabei per Signalisierung der Weg der Betriebs- bzw. Ersatzstrecke festgelegt. Zusätzlich wird über das Signalisie- rungsprotokoll Bandbreite m den Ubertragungsemrichtungen reserviert, damit die Übertragung der Informationen über die Betriebs- bzw. Ersatzstrecke sichergestellt ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ersatzschalten von Ubertragungsemrichtungen MPLS-Netzen, mit zwei Vermittlungseinrichtungen (W, E) die jeweils einen aus einer Betriebsstrecke (WE) und einer Ersatzstrecke (PE) ge^¬ bildeten Ubertragungsabschnitt abschließen, wobei m den Ubertragungsabschnitt weitere Vermittlungseinrichtungen ange^¬ ordnet sein können, und wobei eine der Vermittlungsemrich- tungen (W) Informationen m MPLS-Paketen der verbleibenden Vermittlungseinrichtung (E) über den Ubertragungsabschnitt zufuhrt, und wobei Uberwachungsemrichtungen (UE₀, UEi) vorgesehen sind, die jeweils am Ende des Ubertragungsabsch ittes angeordnet sind und von denen eine Störung auf dem Uber- tragungsabschnitt ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die MPLS-Pakete zusätzlich über die Ersatzstrecke (PE) geleitet werden, daß im Storungsfall auf der Betriebsstrecke (WE) die über die Ersatzstrecke (PE) zwischen den beiden Vermittlungseinrichtungen (W, E) geleiteten MPLS-Pakete nach Maßgabe von Pπo- πtatskriterien, mittels derer beim gleichzeitigen Auftreten mehrerer Ersatzschaltanforderungen festgelegt ist, welches Kriterium höchste Priorität hat, aufgenommen und von im Pa- ketkopf der MPLS-Pakete enthaltenen logischen Verbindungsinformationen übertragen und weiteren Einrichtungen des MPLS- Netzes zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ersatzschaltefall eine Ersatzschalteanforderung generiert wird, der weitere Prioritäten zugewiesen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verbindungsinformation die Nummer der MPLS- Verbmdung (Label Value) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ersatzschalteanforderung pro ausgefallener MPLS-Ver- bmdung m Prioritatstabellen (PL) gespeichert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ersatzschaltung durch Ansteuern einer m der empfan^¬ genden Vermittlungseinrichtung angeordneten Selektionsem- πchtung (SN) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Totalaufall und Verschlechterung einer Betriebsstrecke m der Uberwachungsemrichtung der empfangenden Vermittlungs^¬ einrichtung ermittelt werden.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppenersatzschaltung vorgesehen wird, indem alle über denselben physikalischen Pfad geführten MPLS-Verbmdun- gen logisch zu einer Gruppe zusammengefaßt werden, und für die derart geformte Gruppe zwei Ersatzschalteverbmdungen erstellt werden, wobei die erste dieser Ersatzschalteverbm- düngen über die Betriebsstrecke (WE) und die zweite dieser

Ersatzschalteverbmdungen über die Ersatzstrecke (PE) eingerichtet wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle des Vorsehens einer Gruppenersatzschaltung von den Uberwachungsemrichtungen (UE₀, UEi) lediglich die beiden Ersatzschalteverbmdungen überwacht werden.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einrichten der über die Betriebsstrecke (WE) sowie d e Ersatzstrecke geführten Verbindungen durch em MPLS Sig- nalisierungsprotokoll erfolgt, das Bandbreite m den Ubertragungsemrichtungen reserviert und den Weg der Betriebsstrecke (WE) und der Ersatzstrecke (PE) festlegt.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermittlungseinrichtungen (W, E) als Crossconnect- Schaltemrichtungen ausgebildet sind.