WO2005034442A1 - Rapid error response in loosely meshed ip networks - Google Patents
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Definitions
- the subject of the application relates to methods for fast error reaction in a loosely meshed packet-oriented data network.
- a network with connectionless packet switching for example an IP network
- the reliability of such a network can be significantly improved by providing several routes to the destination and making local decisions.
- At some points in the network for topological reasons (e.g. because the network is only loosely meshed) or due to other restrictions, no alternative routes to a destination can be found, so that traffic that has already been sent to such a point is lost when the next one Connection line fails.
- the object of the application is based on the problem of specifying a method which avoids the situation described, according to which traffic is lost due to only one available path, which was also canceled.
- Network nodes that have a node with only one forwarding link (so-called OL node) on the way to a destination thus carry out an advanced, fast error detection.
- OL node forwarding link
- Fig. 1 example network with nodes Rl to R7 and links L1 to L10. Arrows: (Multi-path) routing for traffic according to R7. Dashed: undirected link and Fig 2 example network with nodes Rl to R5 and links Ll to L6. Arrows: (Multi-path) routing for traffic according to R5. Dashed: undirected link for use as a "joker link”.
- a destination In conventional IP networks, a destination remains unreachable after a link or node failure until the failure is recognized in the routing protocol and a new route has been found.
- FIG. 1 shows a packet-oriented data network (IP network) with seven routers (network nodes, nodes) R1..R7 and ten links (transmission paths, routes) L1..L10.
- the arrows on the links indicate in which direction the link is used when traffic is to be sent to router R7.
- Link L9 is operated as a so-called joker link for target R7, ie R5 or R6 may use L9 if it is recognized locally that the only further link (L8 for R5 or L10 for R6) to target R7 has failed.
- the status is only ended when either R4 is given the opportunity to signal back that there is no longer a route to R7 via R4 (rapid error signaling) or if new routing is exchanged in the network after accessibility or link status information has been exchanged is set (or trivial: when L7 is in operation again).
- a network control server or a corresponding protocol between the nodes now cause further changes in the monitoring, so that in the network according to FIG Node R2 monitors the route L2-L6 since there is no longer a local alternative route to R7 at R3 after the failure of L7.
- a routing change will also be necessary to restore R4 connectivity.
- the availability test messages can actually be routed via the desired node (eg R4 before a failure in FIG. 1) by using the IP source routing option. Communication is monitored over a poorly connected node. This can be (as shown in FIG. 1) a node which can only use one output link towards a destination, and also a node which is only “on a link” anyway, like node R2 shown in FIG. 2.
- the reachability messages can be exchanged across several nodes. It is also possible to cover distances of e.g. to monitor several oil knots in a row.
- a network control server can configure which routes must be monitored. • Alternatively, the sections to be monitored can also be identified (e.g. in the case of distributed route calculation) by the nodes themselves by evaluating the routing information.
- reachability messages could also be sent systematically from network edge to network edge, a type of "fabric" of streams of reachability messages superimposed on the network.
- the nodes in the network could in principle listen to the messages and, from missing messages, also conclude that link failures were removed.
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Abstract
In a loosely meshed IP network, the network nodes exchange availability messages. According to the invention, a network node, which identifies the failure of its sole transmission route to a desired destination, informs a network node that lies downstream on the transmission route and has an available alternative routing option to said destination and the latter network node forwards the data packets that are bound for said destination via an alternative route. This permits an error response that is significantly more rapid than a reconfiguration of the network by means of routing information, thus minimising the delay in the delivery of data packets.
Description
Schnelle Fehlerreaktion in lose vermaschten IP-NetzenFast error response in loosely meshed IP networks
Der Anmeldungsgegenstand betrifft Verfahren zur schnellen Fehlerreaktion in einem lose vermaschten paketorientierten Datennetz .The subject of the application relates to methods for fast error reaction in a loosely meshed packet-oriented data network.
Betrachtet wird ein Netz mit verbindungsloser Paketvermittlung, beispielsweise ein IP-Netz. Durch Bereitstellung mehre- rer Wege zum Ziel und lokale Entscheidungen kann die Ausfallsicherheit eines solchen Netzes deutlich verbessert werden. An manchen Stellen im Netz lassen sich aus topologischen Gründen (beispielsweise weil das Netz nur lose vermascht ist) oder durch sonstige Einschränkungen keine Alternativwege zu einem Ziel finden, so dass Verkehr, der bereits zu einer solchen Stelle gesendet wurde, verloren geht, wenn die nachfolgende Verbindungsleitung ausfällt.A network with connectionless packet switching, for example an IP network, is considered. The reliability of such a network can be significantly improved by providing several routes to the destination and making local decisions. At some points in the network, for topological reasons (e.g. because the network is only loosely meshed) or due to other restrictions, no alternative routes to a destination can be found, so that traffic that has already been sent to such a point is lost when the next one Connection line fails.
Dem Anmeldungsgegenstand liegt das Problem zugrunde, ein Ver- fahren anzugeben, das die geschilderte Situation, wonach Verkehr aufgrund nur eines zur Verfügung stehenden Weges, der obendrein ausgefallen ist, verloren geht, vermieden wird.The object of the application is based on the problem of specifying a method which avoids the situation described, according to which traffic is lost due to only one available path, which was also canceled.
Das Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelöst.The problem is solved by the features of claim 1 or 2.
Mit der angegebenen Lösung kann auch bei schlecht angebundenen Knoten, die keinen Alternativweg zu einem bestimmten Ziel haben, eine schnelle lokale Fehlerreaktion ohne Einschränkung der Reaktionsgeschwindigkeit eingesetzt werden. Die Fehlererkennung und -reaktion wird dabei auf Vorgängerknoten verlagert, die einen Alternativweg besitzen.With the solution given, a fast local error reaction can be used even with poorly connected nodes that have no alternative route to a specific destination, without restricting the reaction speed. The error detection and reaction is shifted to predecessor nodes that have an alternative route.
Netzknoten, die auf dem Weg zu einem Ziel einen Knoten mit nur einem weiterführenden Link (sog. Ol-Knoten) haben, führen damit eine erweiterte schnelle Fehlererkennung durch.
Erfindungsgemäß findet also die lokale Erkennung von Fehlern dort statt, wo die Entscheidung der Paketweiterleitung getroffen wird.Network nodes that have a node with only one forwarding link (so-called OL node) on the way to a destination thus carry out an advanced, fast error detection. According to the invention, the local detection of errors takes place where the decision of the packet forwarding is made.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Anmeldungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the subject of the application are specified in the subclaims.
Der Anmeldungsgegenstand wird im folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:The subject of the application is explained in more detail below as an exemplary embodiment to the extent necessary for understanding with reference to figures. Show:
Fig 1 Beispielnetz mit Knoten Rl bis R7 und Links Ll bis L10. Pfeile: (Multi-Path-) Routing für Verkehr nach R7. Gestrichelt: ungerichteter Link und Fig 2 Beispielnetz mit Knoten Rl bis R5 und Links Ll bis L6. Pfeile: (Multi-Path-) Routing für Verkehr nach R5. Gestrichelt: ungerichteter Link zur Verwendung als "Joker Link" .Fig. 1 example network with nodes Rl to R7 and links L1 to L10. Arrows: (Multi-path) routing for traffic according to R7. Dashed: undirected link and Fig 2 example network with nodes Rl to R5 and links Ll to L6. Arrows: (Multi-path) routing for traffic according to R5. Dashed: undirected link for use as a "joker link".
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Ele- mente .In the figures, the same designations denote the same elements.
In herkömmlichen IP-Netzen bleibt ein Ziel nach einem Linkoder Knotenausfall so lange unerreichbar, bis im Routing-Protokoll der Ausfall erkannt ist und ein neuer Weg gefunden wurde.In conventional IP networks, a destination remains unreachable after a link or node failure until the failure is recognized in the routing protocol and a new route has been found.
Es ist prinzipiell möglich, für einen Knoten mehrere Wege zu einem Ziel bereitzustellen, außer die Topologie läßt nur einen Weg zu.In principle, it is possible to provide several routes to a destination for a node, unless the topology allows only one route.
In Figur 1 ist ein paketorientiertes Datennetz (IP Netz) mit sieben Routern (Netzknoten, Knoten) R1..R7 und zehn Links (Übertragungswegen, Routen) L1..L10 gezeigt. Die Pfeile an den Links deuten an, in welche Richtung der Link benutzt wird, wenn Verkehr zu Router R7 geschickt werden soll. In diesem Beispielnetz stehen für das Routing zu R7 an den Knoten R4 und R5 keine Alternativlinks zur Verkehrsverteilung
zur Verfügung. Link L9 wird für Ziel R7 als sogenanntes Joker-Link betrieben, d.h. R5 oder R6 darf L9 verwenden, wenn lokal erkannt wird, dass der einzige weiterführende Link (L8 für R5 bzw. L10 für R6) zum Ziel R7 ausgefallen ist.FIG. 1 shows a packet-oriented data network (IP network) with seven routers (network nodes, nodes) R1..R7 and ten links (transmission paths, routes) L1..L10. The arrows on the links indicate in which direction the link is used when traffic is to be sent to router R7. In this example network, there are no alternative links to traffic distribution for routing to R7 at nodes R4 and R5 to disposal. Link L9 is operated as a so-called joker link for target R7, ie R5 or R6 may use L9 if it is recognized locally that the only further link (L8 for R5 or L10 for R6) to target R7 has failed.
Für Knoten R4 steht diese Option nicht zur Verfügung, so dass bei einem Ausfall von L7 nicht nur R4 seine Konnektivität zu R7 verliert, sondern auch die Knoten Rl und R3 (sowie R2 über R3) einen Teil ihres Verkehrs verlieren, ohne dass sie die Möglichkeit zur schnellen lokalen Reaktion hätten. DieserThis option is not available for node R4, so that if L7 fails, not only does R4 lose its connectivity to R7, but nodes Rl and R3 (as well as R2 via R3) also lose part of their traffic without losing the opportunity for quick local response. This
Zustand wird erst beendet, wenn entweder R4 eine Möglichkeit erhält, zurückzusignalisieren, dass über R4 kein weiterführender Weg zu R7 mehr vorhanden ist (schnelle Fehler-Signalisierung) oder wenn nach dem Austausch von Erreichbarkeits- oder Link-Zustands-Informationen im Netz ein neues Routing eingestellt wird (oder trivial: wenn L7 wieder in Betrieb ist) .The status is only ended when either R4 is given the opportunity to signal back that there is no longer a route to R7 via R4 (rapid error signaling) or if new routing is exchanged in the network after accessibility or link status information has been exchanged is set (or trivial: when L7 is in operation again).
Im Beispiel nach Figur 1 bedeutet das, dass die Knoten Rl und R3 jeweils mit dem Knoten R7 über den Knoten R4 hinweg ständig Nachrichten austauschen, um die Funktionsfähigkeit der Link-Ketten L3+L7 bzw. L5+L7 zu beobachten. Wenn nun L7 ausfällt, werden die Knoten Rl und R3 feststellen, dass sie über ihre Links L3 und L5 keinen Verkehr mehr an R7 schicken können. Daher werden sie jeweils nur noch lokal ihren zweiten Weg zu R7 einsetzen, d.h. den Verkehr an R7 über Ll bzw. L6 schicken.In the example according to FIG. 1, this means that the nodes R1 and R3 in each case continuously exchange messages with the node R7 via the node R4 in order to observe the operability of the link chains L3 + L7 and L5 + L7. If L7 fails now, nodes Rl and R3 will find that they can no longer send traffic to R7 via their links L3 and L5. Therefore, they will only use their second route to R7 locally, i.e. Send traffic to R7 via Ll or L6.
Vor dem nächsten Link-Ausfall uss nun natürlich z.B. ein Network Control Server oder ein entsprechendes Protokoll zwi- sehen den Knoten weitere Änderungen der Überwachung veranlassen, so dass in dem Netz nach Figur 1 nach Ausfall von L7 der Knoten Rl die Strecke L1-L6 und Knoten R2 die Strecke L2-L6 überwacht, da an R3 nach dem Ausfall von L7 kein lokaler Alternativweg mehr zu R7 zur Verfügung steht. Ebenso wird eine Routing-Änderung nötig sein, um R4 wieder Konnektivität zu verschaffen.
Dass die Erreichbarkeits-Test-Nachrichten tatsächlich über den gewünschten Knoten (z.B. R4 vor einem Ausfall in Figur 1) geleitet werden, kann ggf. durch Verwendung der IP-Source- Routing-Option gewährleistet werden. Hierbei wird die Kommunikation über einen schlecht angebundenen Knoten hinweg überwacht. Dies kann sowohl (wie in Figur 1 dargestellt) ein Knoten sein, der zu einem Ziel hin nur einen Ausgangslink verwenden kann, als auch ein Knoten, der ohnehin nur "auf einem Link liegt", wie der in Figur 2 gezeigte Knoten R2.Before the next link failure, of course, a network control server or a corresponding protocol between the nodes now cause further changes in the monitoring, so that in the network according to FIG Node R2 monitors the route L2-L6 since there is no longer a local alternative route to R7 at R3 after the failure of L7. A routing change will also be necessary to restore R4 connectivity. If necessary, the availability test messages can actually be routed via the desired node (eg R4 before a failure in FIG. 1) by using the IP source routing option. Communication is monitored over a poorly connected node. This can be (as shown in FIG. 1) a node which can only use one output link towards a destination, and also a node which is only “on a link” anyway, like node R2 shown in FIG. 2.
Optionen und Erweiterungen des Verfahrens:Options and extensions of the procedure:
• Multi-Hop-Überwachung• Multi-hop monitoring
• Die Erreichbarkeitsnachrichten können über mehrere Knoten hinweg ausgetauscht werden. Damit ist es auch möglich, Strecken von z.B. mehreren hintereinanderliegenden Ol-Kno— ten zu überwachen.• The reachability messages can be exchanged across several nodes. It is also possible to cover distances of e.g. to monitor several oil knots in a row.
• Ein Network Control Server kann ausgehend vom Routing im Netz konfigurieren, welche Strecken überwacht werden müssen. • Alternativ können die zu überwachenden Abschnitte auch (z.B. bei verteilter Routen-Berechnung) durch die Knoten selbst identifiziert werden, indem die Knoten Routing- Informationen auswerten.• Based on the routing in the network, a network control server can configure which routes must be monitored. • Alternatively, the sections to be monitored can also be identified (e.g. in the case of distributed route calculation) by the nodes themselves by evaluating the routing information.
• Führung der Erreichbarkeitsnachrichten auf den richtigen Weg• Guiding the availability messages on the right path
• IP Source Routing• IP source routing
• MPLS• MPLS
• Variante: Systematische Überwachung eines ganzen Netzes• Variant: systematic monitoring of an entire network
• Erreichbarkeitsnachrichten könnten im Prinzip auch systema- tisch von Netzrand zu Netzrand verschickt werden, eine Art dem Netz überlagertes "Gewebe" aus Strömen von Erreichbarkeitsnachrichten . - In diesem Fall könnten die Knoten im Netz grundsätzlich die Nachrichten abhören und aus fehlenden Nachrichten auch auf entfernte Linkausfälle schließen.
• In principle, reachability messages could also be sent systematically from network edge to network edge, a type of "fabric" of streams of reachability messages superimposed on the network. In this case, the nodes in the network could in principle listen to the messages and, from missing messages, also conclude that link failures were removed.
Claims
1. Verfahren zur schnellen Fehlerreaktion in einem lose ver- maschten paketorientierten Datennetz demzufolge1. Accordingly, a method for fast error reaction in a loosely meshed packet-oriented data network
- ein Netzknoten (R1..R7) mit nur einer Wegemöglichkeit zu einem Ziel einem auf dem Übertragungsweg (L1..L10) zu dem Ziel vor ihm liegenden Netzknoten mit mehreren bereitge- haltenen Wegemöglichkeiten zu dem Ziel Erreichbarkeitsnachrichten regelmäßig zusendet- A network node (R1..R7) with only one way to a destination regularly sends reachability messages to a network node lying in front of it on the transmission route (L1..L10) with a number of available ways to the destination
- der Netzknoten mit nur einer Wegemöglichkeit zu dem Ziel bei Erkennen einer Nicht-Erreichbarkeit des Ziels über ihn dem Netzknoten mit mehreren Wegemöglichkeiten eine Erreichbarkeitsnachricht negativen Inhalts sendet und- The network node with only one way to the destination upon detection of a non-reachability of the destination via it sends the network node with several ways a reachability message of negative content and
- der Netzknoten mit den mehreren Wegemöglichkeiten einen Weg für zu dem Ziel bestimmte Datenpakete auswählt, der verschieden ist von dem mit der Nicht-Erreichbarkeit behafteten Weg.- The network node with the multiple route options selects a route for data packets destined for the destination, which route is different from the route which is not accessible.
2. Verfahren zur schnellen Fehlerreaktion in einem lose vermaschten paketorientierten Datennetz demzufolge2. Accordingly, a method for fast error reaction in a loosely meshed packet-oriented data network
- Netzknoten (R1..R7) Erreichbarkeitsnachrichten austauschen - ein Netzknoten mit nur einer Wegemöglichkeit zu einem Ziel bei Ausbleiben einer vorgegebenen Anzahl von Erreichbarkeitsnachrichten eine Nicht-Erreichbarkeit auf dem Übertragungsweg (L1..L10) zu dem Ziel erkennt, der Netzknoten mit nur einer Wegemöglichkeit zu dem Ziel, der die Nicht-Erreichbarkeit auf dem Übertragungsweg zu dem Ziel erkannt hat, einen auf dem Übertragungsweg zu dem Ziel vor ihm liegenden Netzknoten mit mehreren bereitgehaltenen Wegemöglichkeiten zu dem Ziel eine Information betreffend die Nicht-Erreichbarkeit des Zieles über ihn sendet und der Netzknoten mit den mehreren Wegemöglichkeiten einen Weg für zu dem Ziel bestimmte Datenpakete auswählt, der verschieden ist von dem mit der Nicht-Erreichbarkeit behafteten Weg.- Exchange network nodes (R1..R7) reachability messages - a network node with only one way to reach a destination if a specified number of reachability messages fail to recognize non-reachability on the transmission path (L1..L10) to the destination, the network node with only one Possibility of route to the destination, which has recognized the unreachability on the transmission path to the destination, sends a network node lying in front of it on the transmission route to the destination with a plurality of provided route possibilities to the destination, information about the unreachability of the destination via him and the network node with the multiple route options selects a route for data packets destined for the destination, which is different from the path with the unreachability.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
- die Netzknoten Routing-Informationen miteinander austau¬ schen und die Periode, mit der die Erreichbarkeitsnachrichten senden/austauschen, um mindestens eine Größenordnung kleiner ist als die Periode, mit der die Routing-Informationen ausgetauscht werden. . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Periode, mit der die Netzknoten Erreichbarkeitsnachrichten senden, wenige Millisekunden beträgt.- the network node routing information austau ¬ rule to each other and to at least one order of magnitude smaller, the routing information is exchanged, the period of the exchange with send the reachability messages / than the period with which. , Method according to one of the preceding claims, characterized in that the period with which the network nodes send reachability messages is a few milliseconds.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Erreichbarkeitsnachrichten durch IP (Internet Protocol)- Datenpakete mit besonderer Kenzeichnung gegeben sind.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reachability messages are given by IP (Internet Protocol) data packets with special identification.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Erreichbarkeitsnachrichten über wenigstens den benachbarten Netzknoten hinweg ausgetauscht/gesendet werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reachability messages are exchanged / sent over at least the neighboring network node.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass nach Erkennen einer Nicht-Erreichbarkeit auf dem Übertragungsweg zu dem Ziel und Auswahl eines Weges, der von dem mit der Nicht-Erreichbarkeit behafteten Weg verschieden ist, der Austausch/das Senden der Erreichbarkeitsnachrichten an die neue Netzkonfiguration angepasst wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after recognizing an unreachability on the transmission path to the destination and selecting a path that is different from the path with the unreachability, the exchange / sending of the reachability messages the new network configuration is adjusted.
8 . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Austausch/das Senden von Erreichbarkeitsnachrichten zwischen den Netzknoten erfolgt indem Erreichbarkeitsnachrichten systematisch von Netzrand zu Netzrand verschickt werden .8th . Method according to one of the preceding claims, characterized in that The exchange / transmission of reachability messages between the network nodes is carried out by systematically sending reachability messages from network edge to network edge.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Erreichbarkeitsnachrichten unter Verwendung der IP- Source-Routing-Information über einen vorgegebenen Netzknoten ausgetauscht/gesendet werden. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reachability messages are exchanged / sent using the IP source routing information via a predetermined network node.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10345216.8 | 2003-09-29 | ||
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| WO (1) | WO2005034442A1 (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW |
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| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |