CN101895455B - 一种基于mpls-tp的环网快速保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于MPLS-TP的环网快速保护方法，包括1)环网发生故障和2)环网反转恢复。本发明是保证以太多环网在链路倒换后能够在50ms内收敛，与传统的Wrapping保护方案相比，该方案节省了带宽，同时能够与Steering保护方案很好地匹配，这对提升基于MPLS-TP技术的环网性能是非常有意义的。

Description

一种基于MPLS-TP的环网快速保护方法

技术领域

本发明涉及数据通信领域，更具体地涉及一种基于MPLS-TP的环网快速保护方法。

背景技术

MPLS(Multi-protocol Label Switching，简称多协议标签交换)是当今分组交换网的最重要的一项技术，目前已经由点到点发展到点到多点，如此复杂的技术如果用于电信级网络，需要在MPLS中补充强大的OAM(操作与管理)功能，MPLS-TP(MPLS TransportProfile，即：MPLS传输框架)正是在这种背景下提出的，它是ITU-T和IETF组成的联合工作组(JWT)开发的协议族，涉及OAM、生存性、网管和控制面等多项技术，目的在于提高传送网的功能和互操作特性。IETF主要由MPLS、CCAMP、PWE3和L2VPN这些工作组共同来完成，ITU-T也制定了一些标准，如：G.8110.1、G.8121、G.8131、G.8132、G.8113和G.8114等。

目前，在MPLS-TP的标准制定过程中，在可靠性和生存性等方面已经被提到重要议程，其中对于MPLS-TP的线性保护，参会专家没有太大的异议，基本达成一致。但是，对于环网保护方案，现有提出保护方案有很多种，比较有代表性的有：FRR的bypass保护方法、FRR的Detour保护方法以及基于G.8132保护方法。其中，FRR的bypass保护方法、FRR的Detour保护方法不采用APS消息，它们需要在每条保护路径的两端配置管理实体(MEP)(即：要配置大量的管理实体)，成对的MEP之间要发送CCM报文以判断保护路径是否完好，这些CCM报文浪费了大量的网络资源。因此，目前大家比较关注的是基于APS消息的G.8132的方案。

基于ITU-T G.8132的方案在IETF已经有类似的工作组草案(即：draft-weingarten-mpls-tp-ring-protection)，该草案有两种方案，即：Wrapping保护方式和Steering保护方案。其中Wrapping保护方案是一种快速保护方案，Steering方案是一种慢速保护方案，主要用来优化保护路径。本专利主要涉及快速保护方案，因此，下面我们主要介绍草案中的Wrapping保护方法。

如图1a所示，在使用Wrapping保护方式的情况下，当环网无故障时，LISP1为由A到D的标签交换路径，它的工作路径和工作标签描述为：

A{W1}→B{W2}→C{W3}→D；

保护路径和保护标签为：

A{P1}→F{P2}→E{P3}→D{P4}→C{P5}→B{P6}→A

其中，工作标签与保护标签的关联关系为：

{W1}←→{P6}；{W2}←→{P5}；{W3}←→{P4}；

特别说明的是：1)标签交换的使用：以节点B为例，当节点B从节点A收到带有“标签W1”的分组时，该节点查表，查询出“标签W1”对应的条目中的出标签为“标签W2”，该节点将收到的分组头中的“标签W1”替换为“标签W2”，同时将该分组从查询到的条目中对应的出端口转发出去；2)将保护路径和工作路径的部分标签关联或绑定目的是环回机制打下基础。

如图1b所示，当<B，C>链路发生故障时，节点B和节点C分别沿环上两个端口向对方发送APS(自动保护)消息。节点B将LISP1的工作标签{W1}切换到关联的保护标签{P6}，然后LISP1上传送的数据流沿环网回绕到节点C，随后节点C将LISP1的保护标签{P4}切换到工作标签{W3}，沿工作路径发送到节点D，然后下环。因此当<B，C>链路发生故障后，LISP1的路径和标签状况如下所示：

A{W1}→B{P6}→A{P1}→F{P2}→E{P3}→D{P4}→C{W3}→D

上述方案是基于APS消息的快速保护方案，存在带宽浪费和采用的保护路径与Steering保护方式的保护路径不一致的缺点。本发明将设计一种新型的保护方案解决上述两个问题。

发明内容

技术问题：

1)技术问题1

ITU-T G.8132和IETF的工作组草案“draft-weingarten-mpls-tp-ring-protection”中提到的Wrapping快速保护方法存在着带宽严重浪费的问题。

如图1b所示，当<B，C>链路发生故障时，受影响的LSP1的数据流将在故障链路相邻的节点B通过保护链路进行回绕到节点C，然后利用工作路径将数据流发送到节点D，此时LSP1的路径为：A→B→A→F→E→D→C→D。如果LSP1占用的带宽为W，那么在该方案中环回后的LSP1将占用网络带宽7W，这比LSP1上的数据流环绕整个环网一周占用的带宽5W还要多处2W，这显然是该方案的一个硬伤。

2)技术问题2

ITU-T G.8132和IETF的工作组草案“draft-weingarten-mpls-tp-ring-protection”中提到的Wrapping快速保护方法中的保护链路的配置不能够与这两个标准中的第2种慢速保护方案中的Steering保护方案中的保护链路兼容。如图2a所示，该图中的LSP1的工作路径和标签使用与图1a中的LSP1的工作路径和标签使用一样，如下所示：

A{W1}→B{W2}→C{W3}→D；

保护路径和标签的使用为：

A{P1’}→F{P2’}→E{P3’}→D；

上述保护路径中的标签{P1’}、{P2’}和{P3’}与Wrapping快速保护方法中的保护路径中的标签{P1}、{P2}和{P3}必须不同。如果相同，那么就会发生图2a中的现象，即：当<B，C>链路发生故障时，如果先采用了Wrapping快速保护方法后再采用Steering保护方案优化保护路径，此时由于源节点A感知到LSP1受到了影响，源节点A将启用保护路径，保护倒换后的LSP1的路径为：

A{P1}→F{P2}→E{P3}→D{P4}→C{W3}→D

从上面可以看出，当{P1}＝{P1’}、{P2}＝{P2’}和{P3}＝{P3’}时，LSP1上的数据流到达节点D后并不能立刻下环，而是继续传送到节点C，然后切换到工作标签{W3}后再次返回节点D才下环。因此，可以下这样一个结论，Wrapping快速保护方法中的保护路径必须与Steering保护方案中的保护路径不一样。这必然会加大保护路径配置的工作量。

通过对问题1和问题2的分析，传统的Wrapping快速保护方法存在浪费带宽和与Steering保护方法不兼容的问题。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于MPLS-TP的环网快速保护方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于MPLS-TP的环网快速保护方法，其特征在于所述方法如下：

1)环网发生故障

当环网发生故障时，检测到链路故障的节点阻塞故障相邻的环上端口的数据报文转发功能，沿环上端口周期性地发送故障通知消息(SF)，同时在由所述节点上环的标签交换路径LSP的工作路径和保护路径上发送数据报文；

当非故障环上节点的环上端口收到故障通知消息(SF)后，抽取<Node_ID，BPR>信息，该端口将报文中的<Node_ID，BPR>信息与原先在该端口保存的<Node_ID，BPR>信息进行比较，如果两者一致，则忽略该报文，否则该端口将原先的保存<Node_ID，BPR>删除，并把新的<Node_ID，BPR>保存，所述节点判定出环网发生了拓扑变化，因而在由所述节点上环的标签交换路径LSP的工作路径和保护路径上同时发送数据报文；

2)环网反转恢复

当故障链路相邻的节点检测到所述链路的故障消失时，所述节点停止发送故障通知报文(SF)，并且启动WTR定时器，当WTR定时器超时后，所述节点打开阻塞端口数据报文的转发功能，并且沿环上的两个端口周期性地发送无请求报文(NR)，通知环上的其它节点环网的故障消除了，同时对于在所述节点上环的LSP仅仅在工作路径上传送数据流；

当环上的其它节点的环上端口收到无请求报文(NR)时，抽取<Node_ID，BPR>信息，该端口将报文中的<Node_ID，BPR>信息与原先在该端口保存的<Node_ID，BPR>信息进行比较，如果两者一致，则忽略该报文，否则该端口将原先的保存<Node_ID，BPR>删除，并把新的<Node_ID，BPR>保存；同时，所述节点上环的LSP仅用工作路径传送数据流，停止在保护路径上传送数据流；

其中Node_ID为发送协议报文的节点号；

BPR为1：东面端口阻塞(w)，0：西面端口阻塞(e)。

有益效果：

本发明是一种快速保护方法，保证以太多环网在链路倒换后能够在50ms内收敛，与传统的Wrapping保护方案相比，该方案节省了带宽，同时能够与Steering保护方案很好地匹配，这对提升基于MPLS-TP技术的环网性能是非常有意义的。

附图说明

图1a是采用环回保护方案情况下的保护路径的配置

图1b是环网发生故障情况下的数据流环回转发的示意图；

图2a是采用Steering保护方案情况下的工作和保护路径的配置；

图2b是环网发生故障情况下采用Steering保护方案的数据流转发的示意图；

图3和图4是本发明实施的具体流程图；

图5a和5b是本发明的实施例1；

图6a和6b是本发明的实施例2。

具体实施方式

本发明提出一种基于MPLS-TP的快速保护方法，包括以下两部分：

1)环网发生故障

当环网发生故障时，检测到链路故障的节点阻塞故障相邻的环上端口的数据报文转发功能，沿环上端口周期性地发送故障通知消息(SF)，同时在由所述节点上环的LSP(标签交换路径)的工作路径和保护路径上发送数据报文。

当非故障环上节点的环上端口收到故障通知消息(SF)后，抽取<Node_ID，BPR>信息。该端口将报文中的<Node_ID，BPR>信息与原先在该端口保存的<Node_ID，BPR>信息进行比较，如果两者一致，则忽略该报文，否则该端口将原先的保存<Node_ID，BPR>删除，并把新的<Node_ID，BPR>保存，所述节点判定出环网发生了拓扑变化，因而在由所述节点上环的LSP(标签交换路径)的工作路径和保护路径上同时发送数据报文。

2)环网反转恢复

当故障链路相邻的节点检测到所述链路的故障消失时，所述节点停止发送故障通知报文(SF)，并且启动WTR定时器。当WTR定时器超时后，所述节点打开阻塞端口数据报文的转发功能，并且沿环上的两个端口周期性地发送无请求报文(NR)，通知环上的其它节点环网的故障消除了，同时对于在所述节点上环的LSP仅仅在工作路径上传送数据流。

当环上的其它节点的环上端口收到无请求报文(NR)时，抽取<Node_ID，BPR>信息。该端口将报文中的<Node_ID，BPR>信息与原先在该端口保存的<Node_ID，BPR>信息进行比较，如果两者一致，则忽略该报文，否则该端口将原先的保存<Node_ID，BPR>删除，并把新的<Node_ID，BPR>保存。同时，所述节点上环的LSP仅用工作路径传送数据流，停止在保护路径上传送数据流。

为实现上述核心内容，本发明应该还包含以下内容：

Node_ID：发送协议报文的节点号；

BPR：仅具有本地含义。1：东面端口阻塞(w)0：西面端口阻塞(e)；

特别说明：

方案中，“检测到链路故障的节点要阻塞故障链路相邻的端口”，这个目的是防止环网发生单通故障时，LSP的下环处的节点从保护路径和工作路径上都收到报文。

为了进一步说明本发明的方案，本发明的步骤阐述如图3和图4所示：

图3是故障链路相邻节点的处理流程：

步骤301，环网的节点检测到相邻链路发生故障，所述节点阻塞与故障链路相邻的环上端口；

步骤302，所述节点沿两个环上端口周期性地发送故障通知报文(SF)，同时将上环的LSP沿工作路径和备份路径同时发送数据；

步骤303，所述节点判断故障链路是否恢复，如果恢复，转入步骤304；

步骤304，所述节点启动WTR定时器；

步骤305，判断WTR定时器是否超时，如果超时，转入步骤306；

步骤306，所述节点打开阻塞端口的数据报文的转发功能，同时沿环上的两个端口发送无请求报文(NR)

步骤307，所述节点对上环的LSP仅用工作路径传送数据流，停止在保护路径上传送数据流。

图4是非故障链路相邻节点的处理流程：

步骤401，所述非故障链路相邻节点的端口接收环上传送来的协议报文，接收该报文的端口读取该协议报文的<Node_ID，BPR>，并且分析协议报文的类型；

步骤402，判断该协议报文是否是NR报文，如果是转入步骤403，否则转入步骤408；

步骤403，所述节点的接收端口将读取的<Node_ID，BPR>与自身保存的<Node_ID，BPR>进行比较；

步骤404，判定两者是否相等。如果不相等，转入步骤406，否则转入步骤405；

步骤405，忽略该协议报文；

步骤406，该端口保存协议报文的<Node_ID，BPR>，删除原先自身保存的<Node_ID，BPR>；

步骤407，所述节点对上环的LSP仅用工作路径传送数据流，停止在保护路径上传送数据流。

步骤408，判断该协议报文是否是SF报文，如果是转入步骤409；

步骤409，所述节点的接收端口将读取的<Node_ID，BPR>与自身保存的<Node_ID，BPR>进行比较；

步骤410，判定两者是否相等。如果不相等，转入步骤412，否则转入步骤411；

步骤411，忽略该协议报文；

步骤412，该端口保存协议报文的<Node_ID，BPR>，删除原先自身保存的<Node_ID，BPR>；

步骤413，所述节点对上环的LSP在工作路径和保护路径同时传送数据流；

实施例一、环网发生故障的情况：

如图5a所示，环网包含的节点有A、B、C、D、E、F和G，包含的链路有<G，A>、<A，B>、<B，C>、<C，D>、<D，E>和<E，F>链路。LISP1为由节点A到节点D的标签交换路径，它的工作路径和工作标签描述为：

A{W1}→B{W2}→C{W3}→D；

保护路径和保护标签为：

A{P1’}→F{P2’}→E{P3’}→D；

如图5b所示，环网的链路<B，C>发生了故障，节点B阻塞故障链路相邻端口的数据报文的转发功能，同时对上环的LSP在工作路径和保护路径同时传送数据流，并沿完好端口周期性地发送SF报文(带有<Node_ID，BPR>信息)，节点C的处理方法与节点B相同。

环上的其它节点的环上端口收到SF报文后，首先抽取报文中的<Node_ID，BPR>信息，并且将它与自身存储的<Node_ID，BPR>进行比较。如果相同，就说明该报文是重复的报文，如果不同，环上节点对由该节点上环的LSP在工作路径和保护路径同时传送数据流。例如：节点A收到SF报文后，它在LSP 1的工作路径和保护路径上同时发送数据报文，如果LSP1上的数据流的带宽为W，那么在此场景下，LSP1消耗的带宽为4W带宽，相比环回方式的情况下消耗的带宽5W(图2b所示)减少了W。因此，本方案具有比传统的环回方案节省带宽的优势。

实施例二、环网故障消失的情况

如图6a所示，当环网的链路<B，C>的故障消失，节点B继续阻塞端口的数据报文的转发功能，启动WTR定时器(Wait Timer)。

当WTR定时器超时以后，如图6b所示，节点B放开阻塞端口的数据报文的转发功能，同时沿两个环上端口周期性地发送无请求报文(NR报文)，同时，对于在B节点上环的LSP仅在工作路径上传送数据流。对于节点C而言，处理方法与节点B相同。

当环上的其它节点的环上端口收到SF报文后，首先抽取报文中的<Node_ID，BPR>信息，并且将它与自身存储的<Node_ID，BPR>进行比较。如果相同，就说明该报文是重复的报文，如果不同，环上节点对由该节点上环的LSP仅仅在工作路径传送数据流。例如：LSP 1是在节点A上环的，当节点A收到NR报文时，节点A仅仅在LSP 1的工作路径上传送数据报文，即此时LSP1在环上的传输路径为：A{W1}→B{W2}→C{W3}→D；

从上面分析可知，本发明能够实现对LSP路径进行快速保护，即在50ms内实现快速保护，同时该方案与传统的环回保护方案相比，该方案还有节省带宽优势。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于MPLS-TP的环网快速保护方法，其特征在于所述方法如下：

1)环网发生故障

当环网发生故障时，检测到链路故障的节点阻塞故障相邻的环上端口的数据报文转发功能，沿环上端口周期性地发送故障通知消息(SF)，同时在由所述节点上环的标签交换路径LSP的工作路径和保护路径上发送数据报文；

当非故障环上节点的环上端口收到故障通知消息(SF)后，抽取<Node_ID，BPR>信息，该端口将报文中的<Node_ID，BPR＞信息与原先在该端口保存的<Node_ID，BPR>信息进行比较，如果两者一致，则忽略该报文，否则该端口将原先的保存<Node_ID，BPR>删除，并把新的<Node_ID，BPR>保存，该节点判定出环网发生了拓扑变化，因而在由该节点上环的标签交换路径LSP的工作路径和保护路径上同时发送数据报文；

2)环网反转恢复

当故障链路相邻的节点检测到所述链路的故障消失时，该节点停止发送故障通知报文(SF)，并且启动WTR定时器，当WTR定时器超时后，该节点打开阻塞端口数据报文的转发功能，并且沿环上的两个端口周期性地发送无请求报文(NR)，通知环上的其它节点环网的故障消除了，同时对于在所述故障链路相邻的节点上环的LSP仅仅在工作路径上传送数据流；

当环上的其它节点的环上端口收到无请求报文(NR)时，抽取<Node_ID，BPR>信息，该端口将报文中的<Node_ID，BPR＞信息与原先在该端口保存的<Node_ID，BPR>信息进行比较，如果两者一致，则忽略该报文，否则该端口将原先的保存<Node_ID，BPR>删除，并把新的<Node_ID，BPR>保存；同时，在该节点上环的LSP仅用工作路径传送数据流，停止在保护路径上传送数据流；

其中Node ID为发送协议报文的节点号；

BPR为1：东面端口阻塞，0：西面端口阻塞。

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