WO2011095024A1

WO2011095024A1 - 一种双向转发检测振荡阻尼的方法及装置

Info

Publication number: WO2011095024A1
Application number: PCT/CN2010/078820
Authority: WO
Inventors: 刘春江
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-08-11
Also published as: EP2533473A1; EP2533473A4; CN101800673B; CN101800673A

Abstract

本发明公开了一种双向转发检测振荡阻尼的方法及装置。本发明方案中，当链路频繁瞬断时，由线卡处理板通过振荡阻尼算法计算惩罚值，并根据相应的条件使BFD会话进入阻尼状态；当链路故障恢复后，LP根据相应的条件使BFD会话退出阻尼状态。通过本发明所述的方法及装置，解决了当某条链路发生频繁瞬断时，由于SCTP缓冲区不断被挤压而造成的业务中断问题，使业务能够通过其他正常链路进行传输，避免了整个业务的中断，进而保证整个上层业务的传输。

Description

一种双向转发检测振荡阻尼的方法及装置技术领域

本发明涉及双向转发检测（BFD , Bidirectional Forwarding Detection) 技术，特别是指一种双向转发检测振荡阻尼的方法及装置。背景技术

BFD是由国际标准组织 IETF提出并用来在以太网中对转发路径的故障进行快速检测的协议，上述转发路径包括：直接的物理链路、虚电路、隧道、多跳通道以及非直连的通道等。 BFD为网络的管理者提供了一种统一的故障检测方法，使网络管理者能够以一个统一的速率来检测转发路径的故障，既能使网络重新收敛的时间一致并且可预测，还能使网络整形和规划变得更加容易。利用 BFD实现故障检测，能够帮助 IP网络以良好的服务质量（QOS, Quality of Service )实现语音、视频及其他点播业务的传输，从而帮助服务提供商提供基于 IP网络的服务，为客户提供高可靠性、高适用性的语音业务（ VoIP, Voice over Internet Protocol )及其它实时业务。

BFD通过在两个系统之间发送 BFD探测报文来激活和维持 BFD会话，因此，为了建立一个 BFD会话，需要在对等的两个系统都配置 BFD会话，一旦 BFD会话的建立成功并且协商完成，两个运行 BFD会话的系统以相同的方式发送 BFD探测报文，当两个系统之间的某一条链路出现故障时，两个系统都将通过 BFD探测报文检测到链路故障，上报给使用 BFD进行检测的各个应用模块，如路由模块，并由应用模块釆取相应的措施绕过发生传输故障的路径，以避免业务中断。

随着 3G网元设备越来越多的应用 IP网络进行承载，近年来随着 VoIP 的发展，在 IP网中传递信令及语音已成为必然。 IP网新一代传输协议—— 流控制传输协议（ SCTP, Stream Control Transmission Protocol )是 IP网络传输语音业务的基础，该协议使得信令消息在一个基于 IP的公共分组交换网上完成传输，端到端地执行流量控制和差错控制，因此信令在 IP网上如何传输已经成为了关键问题，而信令传输具有高可靠性低时延的要求。这样 SCTP相对于 TCP来说引入了多归属，所谓多归属，是指一个 SCTP端点可以通过多个 IP地址到达，这样两个 SCTP端点在建立了偶联后，数据可以通过不同的物理路径进行传送。

3G网元设备在利用 IP网络传输信令时使用 SCTP进行信令的承载，通常为了应用多归属特性让 SCTP走不同的物理路径来达到相互备份的目的。通常在配置静态路由时，会釆用到同一个目的 IP地址配置多个等价下一跳 IP静态路由的方式来实现负载均衡组网方式，同时使用 BFD来进行每一条静态路由的下一跳的有效性检测。这种组网方式在负载均衡的多条链路正常时，能够有效的利用多条路径的带宽，使 STCP承载的信令业务能够均衡的分配到多条路径上。如果其中一条路径发生故障， BFD 能够正常检测到故障并进行相应的路由的有效性处理， SCTP会在实际断链时间点和 BFD 检测到断链的时间点这段延迟的时间内发生少量的报文丟失，但是由于 SCTP作为传输层协议有自己的重传机制，信令业务依然能够通过其他正常的备份路径发送，当 BFD检测到这条故障的路径恢复正常时，信令业务可以重新通过这条路径进行发送。

但是上述组网中，有一个重大缺陷，那就是如果这条故障的路径上频繁发生瞬断 , 也就是说路径时好时坏，由于 BFD检测到断链时间点和实际断链的时间点总有一定的时间间隔延迟，如果链路频繁发生瞬断， BFD就会不断的检测到断链和恢复，业务由于链路的频繁瞬断而造成丟失报文不断在累积，而由于 SCTP的重传机制，会造成 SCTP緩冲区不断被挤压，这样随着时间的增长，緩冲区挤压到一定程度后，将无法再往緩冲区发送数据包，即使其他链路均正常，也会由于一条链路的瞬断，造成业务全部中断，从而影响到整个上层业务的传输。发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种双向转发检测振荡阻尼的方法及装置，以解决当一条链路发生频繁瞬断时，由于 SCTP緩冲区不断挤压而造成的业务中断问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双向转发检测振荡阻尼的方法，该方法包括：当链路频繁瞬断时，由线卡处理板（LP )通过振荡阻尼算法计算惩罚值，并根据相应的条件使双向转发检测（BFD )会话进入阻尼状态；当该链路故障恢复后， LP根据相应的条件使 BFD会话退出阻尼状态。

所述通过振荡阻尼算法计算惩罚值，具体为：每当链路发生一次故障，惩罚值就增加一次；当链路故障恢复时，惩罚值按照公式/ (ο=/^。 ^- ⁾衰减，其中 λ的计算方法为： Η=1η2/λ , Η为半衰期。

所述根据相应的条件使 BFD会话进入阻尼状态，具体包括：当惩罚值大于所设置的抑制门限值时， LP上的 BFD进程使 BFD会话进入阻尼状态，并通知路由总控处理板（RP )上的 BFD进程；否则，继续通过探测报文对链路进行探测；和 /或，

所述根据相应的条件使 BFD会话退出阻尼状态，具体包括：当链路故障已恢复并进入稳态后，若惩罚值衰减到小于重新启用值， LP上的 BFD进程使 BFD会话退出阻尼状态，并通知 RP上的 BFD进程；否则，即使链路故障恢复， BFD会话仍处于阻尼状态。

所述 RP上的 BFD进程接收到使 BFD会话进入阻尼状态的通知后，该方法进一步包括： RP上的 BFD进程将该 BFD会话的阻尼标志位置位；和 / 或，所述 RP上的 BFD进程接收到使 BFD会话退出阻尼状态的通知后，该方法进一步包括： RP上的 BFD进程将 BFD会话的阻尼标志位清空。

在链路发生频繁振荡之前，该方法还包括：初始化 RP上的 BFD进程，并配置源地址到目的地址的静态路由、 BFD会话的发送报文时间间隔、接收报文时间间隔、单跳模式以及使能振荡阻尼参数。

所述初始化及配置之后，该方法还包括： RP上的 BFD进程向 LP上的 BFD进程发送创建 BFD会话命令， LP上的 BFD进程解析命令中的参数，并创建 BFD会话。

一种双向转发检测振荡阻尼的装置，该装置包括：

振荡阻尼算法模块，位于 LP上，用于当链路频繁瞬断时，通过振荡阻尼算法计算惩罚值，并根据相应的条件使 BFD会话进入阻尼状态；当该链路故障恢复后，根据相应的条件使 BFD会话退出阻尼状态。

所述根据相应的条件使 BFD会话进入阻尼状态，具体包括：当惩罚值大于所设置的抑制门限值时，通知 LP上的 BFD进程模块使 BFD会话进入阻尼状态，并通知 RP上的 BFD进程模块；否则，继续通过探测报文对链路进行探测；和 /或，

所述根据相应的条件使 BFD会话退出阻尼状态，具体包括：当链路故障已恢复并进入稳态后，若惩罚值衰减到小于重新启用值，则通知 LP上的 BFD进程模块使 BFD会话退出阻尼状态，并通知 RP上的 BFD进程；否则，即使链路故障恢复， BFD会话仍处于阻尼状态。

该装置还包括：位于 RP上的 BFD进程模块，以及位于 LP上的 BFD 进程模块；其中，位于 RP上的 BFD进程模块，用于向 LP上的 BFD进程模块发送创建、删除 BFD会话的命令；还用于存储 BFD会话的相关配置及参数，以及已注册的应用模块标识；

位于 LP上的 BFD进程模块，用于对 RP上的 BFD进程模块的命令中的参数进行解析，并根据该命令创建、删除相应的 BFD会话；还用于将 BFD 会话进入或退出阻尼状态的通知发送给 RP上的 BFD进程模块。

所述位于 RP上的 BFD进程模块，还用于根据 BFD会话进入或退出阻尼状态的通知，将 BFD会话的阻尼标志位进行置位或清空操作。

该装置还包括：位于 RP上的初始化配置模块，用于初始化 BFD进程模块，并配置源地址到目的地址的 BFD会话的发送报文时间间隔、使用此会话的静态路由、接收报文时间间隔、单跳模式以及使能振荡阻尼参数。

根据本发明所提供的方法及装置，当链路频繁瞬断时，由线卡处理板通过振荡阻尼算法计算惩罚值，并根据相应的条件使 BFD会话进入阻尼状态；当链路故障恢复后， LP根据相应的条件使 BFD会话退出阻尼状态，解决了当某条链路发生频繁瞬断时，由于 SCTP緩冲区不断被挤压而造成的业务中断问题，使业务能够通过其他正常链路进行传输，避免了整个业务的中断，进而保证整个上层业务的传输。附图说明

图 1为本发明实施例中网络拓朴结构图；

图 2为本发明双向转发检测振荡阻尼的方法流程图；

图 3为本发明振荡阻尼算法惩罚值增加及衰减曲线图；

图 4为本发明双向转发检测振荡阻尼的装置组成图。具体实施方式

本发明的基本思想是：当链路频繁瞬断时，由线卡处理板（LP, Line Process )通过振荡阻尼算法计算惩罚值，并根据相应的条件判断 BFD会话是否进入阻尼状态；当 BFD会话进入阻尼状态后， LP根据相应的条件判断 BFD会话是否退出阻尼状态。本发明提供的双向转发检测振荡阻尼的方法，釆用分布式架构来共同实现，即由路由总控处理板（RP, Route Process )和 LP来共同实现。其中， RP与 LP位于网元设备中，对应于同一个 BFD会话拥有各自的 BFD进程， RP上的 BFD进程向对应的 LP上的 BFD进程发送创建或删除 BFD会话的命令，不同的 LP可以连接到不同的 IP承载网接入路由器，其网络拓朴结构如图 1所示，其中 LP1的地址为 IP1 , LP2的地址为 IP2。

如图 2所示，本发明所提供的方法包括以下步骤：

步骤 201 : 初始化 RP上的 BFD进程，并通过网管进行相关配置；本步骤中，当 3G网元设备上电时，初始化 RP上的 BFD进程，其中包括： BFD会话管理所需的存储空间的分配、使用 BFD会话进行检测的应用模块如静态路由模块的注册工作等。

通过网管进行相关配置包括：首先，用户通过网管在 3G网元设备 1上进行将远端 3G网元设备 2作为目的地址的静态路由配置，将地址 IP1和 IP2 的下一 ϋ地址分别配置为 ΙΡ3和 ΙΡ4, 并启动应用模块的 BFD检测功能，使 RP接收到应用模块创建的 BFD会话请求；这里，创建的 BFD会话路径是：从 3G网元设备 1的 LP1上的源 IP地址一 IP1到承载网接入路由器 A 的目的 IP地址一 IP3 ,以及从 3G网元设备 1的 LP2上的源 IP地址一 IP2到承载网接入路由器 B的目的 IP地址一 IP4之间 , 即 IP1-IP3链路和 IP2-IP4 链路的 BFD会话。其次，用户通过网管配置 IP1-IP3链路和 IP2-IP4链路的 BFD会话的发送报文时间间隔、接收报文时间间隔、单跳模式以及使能振荡阻尼等参数。步骤 202: RP上的 BFD进程命令 LP上的 BFD进程创建 BFD会话；本步骤中， RP上的 BFD进程存储上述 BFD会话的相关配置及参数，以及已注册的应用模块标识，并根据会话的源 IP地址找到相应的 LP, 分别向相应的 LP1及 LP2发送创建 BFD会话命令，该命令中包含 BFD会话的发送报文时间间隔、接收报文时间间隔以及使能振荡阻尼等参数。

LP1和 LP2上的 BFD进程分别接收到创建 BFD会话命令后，对其中包含的参数进行解析，并分别在 LP1与接入路由器 A、 LP2与接入路由器 B 之间的链路创建相应的 BFD会话，即 IP1-IP3链路和 IP2-IP4链路的 BFD 会话，并把命令中包含的参数存储在这两个 BFD会话中，用于后续的会话协商。

步骤 203: 通过探测报文检测链路状态；

本步骤中，当 IP1-IP3和 IP2-IP4之间的链路正常时，两个 BFD会话分别和接入路由器 A与接入路由器 B协商成功，并通过探测报文检测 IP1-IP3 和 IP2-IP4之间链路的状态，当链路出现故障时， BFD会话状态为 Down, 当链路正常时， BFD会话状态为 UP。

步骤 204: LP1判断惩罚值是否大于抑制门限值，若大于抑制门限值，则使 LP1上的 BFD会话进入阻尼状态，并通知 RP上的 BFD进程，然后执行步骤 205; 否则，返回步骤 203 , 继续检测链路的状态；

本步骤中，假设当 IP1-IP3链路发生故障时， LP1上的 BFD进程中的 BFD会话状态变为 Down, 若此 BFD会话配置了振荡阻尼参数， LP1运用阻尼算法计算惩罚值（Penalty ) 的大小，如图 3 所示，在一定时间内，每当链路发生一次故障， Penalty值就增加一次，其中每次 Penalty值增加的幅度可以根据具体情况设定；当链路故障恢复时， Penalty 值按照公式 _p(t) = _p(to)e-"'-' 泉减, 其中， λ的计算方法为： Η=1η2/ λ , Η为半衰期，可由实际情况设置；当链路频繁瞬断即发生振荡时， Penalty值会不断增加，当 Penalty值大于所设置的抑制门限值 ( Suppress limit ) 时， LP1上的 BFD 进程使该 BFD会话进入阻尼状态，并通知 RP上的 BFD进程； RP上的 BFD 进程接收到此通知后，查找到相应的 BFD会话，若该 BFD会话不处于阻尼状态，则将该 BFD会话状态更新为 Down, 并将该 BFD会话的阻尼标志位置位，使该 BFD会话置为阻尼状态；其中，抑制门限值的大小可以根据具体情况而设置。

步骤 205: LP1判断惩罚值是否小于重新启用值，若小于重新启用值，则执行步骤 206; 否则，执行步骤 207;

本步骤中，当 BFD会话进入阻尼状态后，若通过探测报文探测到链路故障恢复， Penalty值会随时间衰减， LP1上的 BFD进程通知 RP上的 BFD 进程将 BFD会话状态更新为 UP,若 Penalty值衰减到小于重新启用值（ Reuse limit ), 则执行步骤 206; 否则执行步骤 207; 其中， Reuse limit值的大小可以根据具体情况而设置。

步骤 206: LP1上的 BFD进程通知 RP上的 BFD进程将该 BFD会话退出阻尼状态， RP上的 BFD进程将 BFD会话的阻尼标志位清空，并使 IP1-IP3 链路生效；

本步骤中，当 Penalty值衰减到小于 Reuse limit值，说明该链路故障已恢复并进入稳态， LP1上的 BFD进程使该 BFD会话退出阻尼状态，并通知 RP上的 BFD进程； RP上的 BFD进程接收到此通知后，将该 BFD会话的阻尼标志位清空，并通知注册的应用模块使业务重新通过 IP1-IP3之间的链路正常传输，使 IP1-IP3链路生效。

步骤 207: BFD会话仍处于阻尼状态， IP1-IP3链路仍然处于无效状态。本步骤中，当 Penalty值大于 Reuse limit值，说明链路还没有恢复到稳定状态， BFD会话仍处于阻尼状态，即使 BFD会话状态变为 UP, RP上的 BFD进程也不会将该状态的变化通知给注册的应用模块， IP1-IP3链路仍然处于无效状态，业务无法经过此链路传输，则此时业务可以由 IP2-IP4链路经过，因此不会因为丟包而发生阻塞。

基于上述方法，本发明还提供了一种双向转发检测振荡阻尼的装置，如图 4所示，该装置包括：

所述根据振荡阻尼算法计算惩罚值，具体为：在一定时间内，每当链路发生一次故障， Penalty值就增加一次，其中，每次 Penalty值增加的幅度可以根据具体情况设定；当链路故障恢复时， Penalty 值按照公式 _p(t) = _p(to)e-"'-' 泉减, 其中 λ的计算方法为： Η=1η2/ λ , Η为半衰期，可由实际情况设置。

所述根据相应的条件使 BFD会话进入阻尼状态，具体包括：当 Penalty 值随着链路的振荡而不断增加，使 Penalty值大于所设置的抑制门限值时，通知位于 LP上的 BFD进程模块使 BFD会话进入阻尼状态；

所述根据相应的条件使 BFD会话退出阻尼状态，具体包括：当链路故障已恢复并进入稳态后，若 Penalty值衰减到小于重新启用值，则通知位于 LP上的 BFD进程模块使 BFD会话退出阻尼状态。

上述方案中，该装置还包括：位于 RP上的 BFD进程模块，以及位于 LP上的 BFD进程模块；其中，

位于 RP上的 BFD进程模块，用于向位于 LP上的 BFD进程模块发送创建、删除 BFD会话的命令；还用于存储 BFD会话的相关配置及参数，以及已注册的应用模块标识。

位于 LP的 BFD进程模块，用于对位于 RP上的 BFD进程模块的命令中的参数进行解析，并根据该命令创建、删除相应的 BFD会话；还用于将 BFD会话进入或退出阻尼状态的通知发送给位于 RP上的 BFD进程模块。所述位于 RP上的 BFD进程模块，还用于根据 BFD会话进入或退出阻尼状态的通知，将 BFD会话的阻尼标志位进行置位或清空操作。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1、一种双向转发检测振荡阻尼的方法，其特征在于，该方法包括：当链路频繁瞬断时，由线卡处理板（LP )通过振荡阻尼算法计算惩罚值，并根据相应的条件使双向转发检测（BFD )会话进入阻尼状态；

当该链路故障恢复后， LP根据相应的条件使 BFD会话退出阻尼状态。

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述通过振荡阻尼算法计算惩罚值，具体为：每当链路发生一次故障，惩罚值就增加一次；当链路故障恢复时，惩罚值按照公式/ ^) = /^。 ^- ⁾衰减，其中 λ的计算方法为： Η=1η2/ λ , Η为半衰期。

3、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，

4、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，

所述 RP上的 BFD进程接收到使 BFD会话进入阻尼状态的通知后，该方法进一步包括： RP上的 BFD进程将该 BFD会话的阻尼标志位置位；和 / 或，

所述 RP上的 BFD进程接收到使 BFD会话退出阻尼状态的通知后，该方法进一步包括： RP上的 BFD进程将 BFD会话的阻尼标志位清空。

5、根据权利要求 1至 4任一项所述的方法，其特征在于，在链路发生频繁振荡之前，该方法还包括：初始化 RP上的 BFD进程，并配置源地址到目的地址的静态路由、 BFD会话的发送 ^艮文时间间隔、接收 ^艮文时间间隔、单跳模式以及使能振荡阻尼参数。

6、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述初始化及配置之后，该方法还包括： RP上的 BFD进程向 LP上的 BFD进程发送创建 BFD会话命令， LP上的 BFD进程解析命令中的参数，并创建 BFD会话。

7、一种双向转发检测振荡阻尼的装置，其特征在于，该装置包括：振荡阻尼算法模块，位于 LP上，用于当链路频繁瞬断时，通过振荡阻尼算法计算惩罚值，并根据相应的条件使 BFD会话进入阻尼状态；当该链路故障恢复后，根据相应的条件使 BFD会话退出阻尼状态。

8、根据权利要求 7所述的装置，其特征在于，所述通过振荡阻尼算法计算惩罚值，具体为：每当链路发生一次故障，惩罚值就增加一次；当链路故障恢复时，惩罚值按照公式/ ^) = /^。 ^- ⁾衰减，其中 λ的计算方法为： Η=1η2/ λ , Η为半衰期。

9、根据权利要求 7所述的装置，其特征在于，

10、根据权利要求 7所述的装置，其特征在于，该装置还包括：位于 RP上的 BFD进程模块，以及位于 LP上的 BFD进程模块；其中，位于 RP上的 BFD进程模块，用于向 LP上的 BFD进程模块发送创建、删除 BFD会话的命令；还用于存储 BFD会话的相关配置及参数，以及已注册的应用模块标识；

11、根据权利要求 10所述的装置，其特征在于，所述位于 RP上的 BFD 进程模块，还用于根据 BFD会话进入或退出阻尼状态的通知，将 BFD会话的阻尼标志位进行置位或清空操作。

12、根据权利要求 7至 11任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：位于 RP上的初始化配置模块，用于初始化 BFD进程模块，并配置源地址到目的地址的 BFD会话的发送报文时间间隔、使用此会话的静态路由、接收报文时间间隔、单跳模式以及使能振荡阻尼参数。