CN1412977A - 在rpr网中传播故障信息的方法及相应rpr数据包 - Google Patents

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Abstract

一种在弹性分组环(RPR)网中传播故障信息的方法，其中每个弹性分组环网络节点周期性地沿环的两个方向发送含有故障信息的keep－alive消息给相邻节点，用来通知相邻节点该网络节点工作正常或传播故障检测信息。一旦传播一个故障通知，每个网络节点必须等待一定时间才能执行必要步骤，以确定该故障通知持续不变。

Description

在RPR网中传播故障信息的方法 及相应RPR数据包
技术领域
本发明涉及RPR(弹性分组环)网领域，更准确地说，涉及一种在RPR网中传播故障信息的方法和相应RPR数据包。
背景技术
IEEE 802.17 RPR(弹性分组环)中，IEEE标准化协会定义了一种新技术，用于环网中分组传输可用带宽的优化，这里所述环网为定义的RPR网，尤其用在MAN(城域网)中，例如描述于文章″ResilientPacket Rings for Metro Networks″，Global Optical Communication，Pages 142-146，作者为N.Cole，J.Hawkins，M.Green，R.Sharma，K.Vasani，可参见网址http：//www.rpralliance.org/。
例如环技术可基于SDH，SONET或Ethernet的物理传输层，其中将RPR网的数据包物理传输。
如图1所示，众所周知的RPR网基于反向旋转的双环设置，内环为顺时针方向，显示为灰色，外环为逆时针方向，显示为黑色。双环用于在系列RPR节点间传输数据和/或控制RPR数据包，例如，参见图1，在系列RPR网络节点A～F之间。
一个RPR数据包是指众所周知的ISO-OSI或TCP-IP协议栈第二层的一帧。设置RPR控制数据包来实现众所周知的RPR功能，即″拓扑发现″、″保护切换″和″带宽管理″功能。
″拓扑发现″功能基于一种机制，允许每个RPR节点识别和定位所有其它节点和间距。当RPR节点在环中***一个新RPR数据包时，根据网络拓扑和要通过的RPR节点数，选择内环或外环以便沿最短路径到达RPR目的节点。
″保护切换″功能保证称为″弹性″的功能，即通过从检测到故障后预建立周期(50ms)内的反应，RPR数据包级的保护能力。在RPR网中发生故障时，″保护切换″功能的RPR控制数据包用来执行APS(自动保护切换)型协议。同时支持众所周知的″绕接保护″机制，理论上类似于应用在RPR层的众所周知的MS-Spring SDH***，以及″导引保护″机制，理论上类似于应用于RPR层的众所周知的跨洋MS-SPRING***。
在RPR环中用于带宽管理的RPR控制数据包用来保证在各RPR节点中适当地接入环，而不管在环中的物理位置。
RPR技术允许带宽空间再利用，通过支持″目标剥离″功能：即，将单播RPR数据包从RPR目的节点的环中去除而不用通过整个环路，从而留出剩余路径再利用。反之，多播、或广播或其RPR目的节点不在该环上的单播RPR数据包，可以进行″源剥离″，即在通过整个环后能够从相同RPR源节点中去除。″生存时间″程序还用于防止RPR数据包在环中无限循环传播。
即使RPR数据包格式还没有详细标准化，RPR数据包格式也包括一个报头和净荷。净荷包括数据，即要传输的高层信息。而报头至少需要如下字段：
-RPR目的节点的标识地址；
-RPR源节点的标识地址；
-帧类型，用来在用户数据的各种类型RPR数据包中区分控制或其它特定RPR帧；
-协议类型，用来确定在净荷中传输的信息类型；
-″生存时间″TTL：数据包能在网络中通过最大节点数，用于防止RPR数据包在环中无限循环传播；
-环ID：确定***RPR数据包的内或外环路径；
-CoS，用来确定RPR数据包的服务等级，即优先级。
众所周知在RPR网中RPR数据包的数据包级的一些保护机制。所述的保护机制必须介入以在非常短的时间内排除故障，典型时间为50ms。
所以就出现问题，故障信息在RPR网络单元间的交换必须非常快速而高效，从而允许所有RPR网络单元迅速反应以保证在非常短的时间(50ms)内排除故障。
发明内容
本发明的目的为解决上述的问题，并提出一种在RPR网中传播故障信息的方法，实现一个连续和专用来在RPR双环中交换故障信息的逻辑信息信道。
根据本发明，每个RPR网络节点周期性地沿双环方向向相邻节点发送包含故障信息的″ keep-alive(保持有效)″消息(按RPR控制数据包形式)。该消息有双重功能：
-将该网络节点正在工作情况通知给相邻节点：这样如果一定时间内没有接收到″keep-alive″消息就能告知故障；
-传播有关检测到的故障的故障信息。
发送″keep-alive″消息包括：按一定时钟同步传送定期消息，通常用于重新产生前面的消息；以及异步传送消息una tantum，以报告指示刚刚发生的故障。
另外，一旦传播故障通知，每个网络节点必须等待一定时间才能执行必要步骤，以确定该故障通知持续不变。
本发明的另一目的是定义带有″keep-alive″消息的RPR控制数据包格式。
为实现该目的，本发明涉及在RPR网中传播故障信息的方法和相应RPR数据包，如权利要求书所述。
根据本发明，通过RPR网传播故障信息的方法的主要优点为提供一个连续的RPR信息信道。这允许将故障快速通知给RPR网络节点，还适用于丢失部分″keep-alive″保护消息的情形。
第二个优点为，根据本发明的方法不需要再用″拓扑发现″算法修正来检测故障及其位置。
第三个优点为在同时有两个或更多具有不同优先级的故障的情形下，由于持续故障通知检查机制和时间短，无需执行不必要的″保护切换″。
附图说明
本发明的其它目的和优点从下面非限定性的实施方式的详细描述和附图中清晰可见，其中：
图1示出众所周知的RPR网结构，前面已经描述；
图2示出根据本发明在无故障时的信息发送；
图3示出有一个故障时的信息发送，该故障导致同一网络节点两个路径中断；
图4示出有两个故障时的信息发送，每个故障导致同一网络节点两个路径中断；
图5示出有一个故障时的信息发送，只中断一个方向的路径；
图6示出同一网络节点检测两个本地故障时的信息发送；
图7和8分别示出网络节点中用于产生故障信息的时间图和内部电路实例。
具体实施方式
此后描述根据本发明在RPR网中传播故障信息的方法。
正如所述，使用一个连续逻辑信息信道专用于RPR双环的故障信息交换。
每个RPR网络节点周期性地向相邻节点沿环的两个方向发送包含故障信息的″keep-alive″消息。该消息具有双重功能：
通知相邻节点该网络节点正在工作：这样在一定时间内如果未接收到″keep-alive″消息就通知故障；
传播有关检测故障的保护信息。
发送″keep-alive″消息包括：以固定时钟(例如每毫秒一个信号)同步发送定期消息，通常用于重新产生前面的消息；以及异步发送una-tantum消息，报告刚刚产生的故障情况。
故障总是在输入方向检测到并总是认为是双向，即如果故障在输入方向检测到，也在另一个环的发出方向上通知有故障。
众所周知，RPR环上的故障检测技术为已知，不是本发明的内容，本发明的目的为在RPR环上传播故障信息。
此后详细描述参见图7和图8，根据故障的发生和/或检测点，一般网络节点有两种情形：第一种情形，如果故障由网络节点本身检测到，后者立即产生(有最高优先级)发送故障信息的″keep-alive″消息，并将之立即双向发送到相邻节点；第二种情形，如果故障已由其它发送″keep-alive″消息的节点检测到，该节点立即重新产生该消息并沿接收同一方向将该消息传播到环的相邻节点。这样，故障检测信息迅速在环中双向传播。
传播信息类型取决于故障数量和相应的优先级。有多个故障时，只通知具有最高优先级的故障，即各个RPR网络节点重新产生″keep-alive″消息，根据相应的优先级决定确认那个故障通知，以后详述。
只要传播有故障通知，每个网络节点必须等待一定时间(毫秒为单位)才能执行其它命令，以确保故障通知持续不变，即不能被其它具有更高优先级的故障替换。
此段时间后，该故障认为是持续不变的：而后建立RPR环中数据流量的保护切换方式。
各个网络节点控制双环的输入部分进行直接故障检测。
至于包含″keep-alive″消息的RPR数据包格式，该数据包为控制类型，正如所述，由网络节点沿双环两个输出方向发送。
″keep-alive″消息(参见前述一般格式)报头部分至少包括如下根据本发明方法感兴趣的字段中的数据：
-RPR目的节点标识：广播；
-帧类型：RPR控制数据包；
-协议类型：标识保护协议；
″生存时间″TTL-1：数据包在下一网络节点重新产生；
CoS：业务等级(即优先级)，顺序产生并在最短的时间内发送，由普通***预见(本身已知)用于RPR数据包生成。
反之，″keep-alive″消息的净荷部分包括如下信息：
检测故障的RPR网络节点MAC地址：当没有故障时(见图2)该部分置为逻辑0；
故障类型：同样当没有故障时该部分置为逻辑0；
方向指示：在与故障检测位置(图3 KAD消息类型)相反方向置为逻辑1，在故障检测(图3 KA消息类型)环方向置为逻辑0；该部分用于标识故障发生的方向(双环中哪一个)；并且当有故障时该部分在两个方向置为逻辑0。
正如所述，优先级关联各种类型故障。例如，在各种类型故障中适用以下由低到高的优先级：
-无故障；
-等待恢复WTR：恢复故障并指示等待时间间隔，修正故障后完全恢复连接并当修复稳定时；单个故障后恢复时生成；
-手动保护切换：由操作者手动完成；当有更高优先级的故障时可从网络中去除；
-信号变差；
-无信号：由于线路中断(例如光纤切断)；
-强制保护切换：由操作者强制持续执行。
正如所述，一般有多个故障时，只通知具有最高优先级的故障(即由各个网络节点重新产生的)，而拒绝其它的故障；仅在有强制切换类型同时发生的故障和无信号情形，这些故障才可共存于同一环，就象两个同等故障通知可以共存一样。
因而在多故障情形，所有检测到故障的网络节点直接发布包括MAC地址和故障类型的″keep-alive″消息。如上所说，方向指示置为逻辑1或0。
同一网络节点在两个方向沿一个和两个相邻路径检测到两个本地故障情形，每个故障只沿和检测方向相反(逆时针)方向通知。
如果一定时间内，网络节点没有从相邻节点接收到″keep-alive″消息，各个连接被认为没有信号，生成对应故障信号通知。
正如所述，在重新产生情形，每个在环中(沿一个方向)接收到故障通知的网络节点，必须将之发送-通过对之立即重新产生
-在同一环(方向)给相邻节点。如果接收到故障通知的同一节点还在本地检测到其它故障，那么该节点就发送具有更高优先级的故障通知，而拒绝另外一个。如果它们具有相同的优先级，那么节点就传播本地检测到的故障通知。如果本地故障为强制切换或无信号，总是传播本地故障。
如上所述，一旦发送故障通知，所有之后发送的″keep-alive″消息应包括该故障通知直到被替换。这允许对可能丢失保护消息有非常快的反应。
在图2至图5中，描述一些检查和产生″keep-alive″消息的例子。如图1所示，两个反向旋转的环各自显示为，灰色(内环为顺时针旋转方向)和黑色(外环为逆时针旋转方向)。此外，图中显示了消息净荷的内容。
图2显示无故障情形下信息的发送：如上所述，在双环上，各种网络节点产生内容为逻辑0的周期型消息。
图3显示当环在相同网络节点A和B有一个故障和一个双向路径中断情形下信息的发送。
节点A和B在两个方向都置有为故障发生要素的MAC地址。此后，消息传播要遵循上述规则，因此，在外环(黑色)传播的MAC地址应为B，而在内环(灰色)为A。如你所见，这样所有的节点知道故障发生在A和B之间。这样，保护切换算法提供切换来排除A和B间的直接路径并在B和A间其它部分重新路由通信业务。
此外，A沿逆时针方向(外环，黑色)设置逻辑1为方向指示位，B沿顺时针方向(内环，灰色)设置。
在涉及故障类型的部分中，如上所述，每个节点重新产生指示。
图4显示环有两个故障情形时信息的发送，每个故障导致在相同网络节点两个路径中断，分别为A和B对，以及D和E对。对于两对中的每一对，图3所述的A和B对有效。由于A和B之间以及D和E之间路径中断，保护切换的算法将确定切换来排除这些路径并在保持路径A-F-E和B-C-D重新路由通信业务。
图5显示在一个环只有一个链路沿一个方向有故障和通信业务中断情形时信息的发送。
在一对路径中的一个路径检测到的故障认为是，对数据是双向的，对″keep-alive″消息是单向的。
参见图5，意指当节点A收到节点B的通知并且通知稳定，节点A和B间的通信业务被切断，但是从B到A仍然发送通知。
因此，考虑到通信业务，该情形类似于图3中的情形。
参见图6，如上所述，在相同网络节点沿双向同时在一个和两个相邻链路上检测到双重本地故障情形下，每个故障仅沿和检测方向相反(逆时针)方向发信号。因此，例如，如果这发生在网络节点B，节点B将在相同连接相反路径发出包含故障通知的″keep-alive″消息，故障通知涉及MAC地址为MAC＝B同方向的其它链路，并且方向指示为逻辑1。这用于双向。
由于将故障通知立即发送，每个网络节点必须在处理数据通信业务前″整合″接收到的通知。意思是说，节点等待一定时间(例如多少个毫秒)才认为是最后的消息。整合必须在将故障通知发送给相邻节点后完成。
在同时有具有不同优先级的故障情形下，由于发送消息的传播时间，有可能执行不希望的切换。可通过将整合时间设置为至少等于一条消息沿整个环的往返时间防止其发生。。
参见图7和8，详细解释″keep-alive″消息在节点A和B(图1)之间连接情形下的产生方法。
每个网络节点通过包括时钟的PER块周期性地产生″keep-alive″消息，正如所述，并根据故障的检测位置将其发送到所有在两个发出方向上或仅在接收方向上的相邻节点(图8中黑色和灰色箭头)。消息根据上面分别描述部分的定义来构成。
即使所述周期通常在所有节点相同(例如，1ms)，但各自的相位却不相关，因此，每个节点有自己的生成消息，独立于其它节点。
所述消息在无故障时置为逻辑0：图7中，对应于从A和B的出口(Out A，Out B)初始条件OK1，然后在B的入口(In B)。
假设在某个时刻，节点A检测到一个故障，显示为它的内部块RIL：所述故障信令可通过″keep-alive″消息从任何一个其它RPR网络节点或从相同节点内部发出，例如由物理传输层(SDH)生成，或当无信号或无″keep-alive″消息时直接检测。
从RIL输出的故障信号SET决定根据块ASY产生，在A内部，显示故障通知的异步类型(una-tantum)的″keep-alive″消息F；该消息F立即发送给A出口(Out A)，例如一个给B，具有最高优先级。B接收后(In B)立即在出口(Out B)重新产生。
正如所述，根据故障检测位置，该″keep-alive″消息还沿所有发出方向向所有相邻节点(图8中黑色和灰色箭头)或仅沿接收方向发送。
从该时刻开始，每个从PER块(在A和B的出口)输出的消息，周期性地发送，还显示从ASY接收到的所述故障条件F。换言之，ASY将消息F加到PER中。只要RIL出口保持故障条件，这就一直有效；若其消失则认为是时钟PER复位RES，恢复周期性产生的″keep-alive″消息为逻辑0(无故障)，图7中OK2为按照上面描述沿环重新传播。
块RIL能够检测到故障信令的起点，无论在网络节点内部或外部，在其它节点并控制块PER和ASY来仅在一个方向或同时在两个方向发送″keep-alive″消息。
根据上述描述，通过运用众所周知的RPR传送技术的一般知识，无须给出其它解释，熟练的技术人员能够得到实现本发明的在RPR网上传播故障信息的方法的所有必要信息，以及有关各个RPR数据包的生成及其在网络上的循环传播的信息。

Claims (10)

1.在弹性分组环电信网中传播故障信息的方法，该网包括多个通过链路互连并构成两个反向旋转的环的弹性分组环网络节点(A至F)，其中数据包沿两个相反方向循环传播，其特征在于，实现一个连续的逻辑信息信道，该信息信道专用于在弹性分组环双环中的故障信息交换，其中每个弹性分组环网络节点发送包含故障信息的keep-alive消息给网络中相邻节点。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，发送keep-alive消息的步骤包括：同步传送定期消息；以及异步传送una-tantum消息，以报告刚刚产生的故障情况，其中所述消息具有最高优先级。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，对于每个网络节点：
如果网络节点本身检测到故障，就发出keep-alive消息并沿双向发送给环上相邻节点；
如果其它已经发出keep-alive消息的节点检测到故障，所述节点通过重新产生该消息并将其沿与接收相同的方向传播给环上其它节点。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于
每个接收到包含故障信息的keep-alive消息的RPR网络节点立即重新产生该消息并发送该消息；
所述故障具有不同的优先级，一旦其中所述节点本地检测到其它故障，就发送具有更高优先级的故障信息并丢弃其余的故障信息，
如果它们具有相同的优先级，该节点就传播本地检测到的故障通知，并将所述故障信息在随后的消息中发送，直到被更高优先级故障通知或故障修复通知替换。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，每个接收到故障信息的弹性分组环网络节点等待一定时间再将该消息认为是最后的，以确定该故障通知持续不变而不会被其它具有更高优先级的故障通知替换。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，在环上输入方向检测到故障通知的弹性分组环网络节点，还认为从另一个环输出的并行方向上有故障。
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述keep-alive消息按RPR控制数据包形式发送，包括报头和净荷，其中每个数据包至少包括如下信息：
a)报头中：
目的RPR网络节点标识：广播类型；
保护协议类型；
在下一个网络节点重新产生的数据包(″生存时间″TTL＝1)；
业务等级(CoS)或最高优先级；
b)净荷中：
检测到故障的RPR网络节点的MAC地址；
故障类型；
发生故障的方向指示。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，如果无故障，所述MAC地址和所述故障类型设置为逻辑0；其中所述方向指示在发出通知方向设置为逻辑1，该方向与故障检测方向相反，并在检测到故障的环方向上设置为逻辑0；此外，如果无故障，在两个方向都设置为逻辑0。
9.根据权利要求4的方法，其特征在于，如果网络节点本身在两个方向上的一个和两个相邻链路上检测到双重本地故障，只在与检测方向相反的方向(逆时针)发送每个故障信号。
10.分组RPR(弹性分组环)电信网，包括如同前述任一权利要求所述的实现在RPR网中传播故障信息的装置和相应的RPR数据包。
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