CN1878135A - 包交换网络中判断伪线路连接状态的方法及服务设备 - Google Patents
包交换网络中判断伪线路连接状态的方法及服务设备 Download PDFInfo
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Abstract
一种包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，增加伪线路操作管理和维护报文，用于伪线路连通状态检测；本端服务设备发送所述的伪线路操作管理和维护报文，对端服务设备接收到所述的伪线路操作管理和维护报文后，回复相应的伪线路操作管理和维护报文；当本端服务设备在预设时间内收到所述回复的报文后，认为服务设备之间的伪线路正常。相应的服务设备中采用OAM模块进行伪线路操作管理和维护报文的发送、接收和处理。本发明克服了现有技术OAM缺陷检测无法适用于PW状态检测的不足，实现利用OAM方式有效完成PW数据平面连通性的检测。
Description
技术领域
本发明涉及包交换网络技术领域，尤其涉及一种包交换网络中判断伪线路连接状态的方法及服务设备。
背景技术
目前运营商在提供多种业务时，采用的基本都是并行或“重叠”的方式：组建和维护多种网络，在呈现点针对每种不同的业务使用不同的接入设备。这样做除了使得网络规划更加复杂外，而且无论是建设成本还是运营成本都很昂贵。所以运营商在提供多种业务时，为了降低建设和运营成本，希望寻求一种在公用的包交换网络(PSN)上能够提供多种业务的方法。
为了提供统一的多业务网络平台，IETF开始了在包交换网络上传输任何业务的“X over PSN”的标准化工作，并把它命名为端到端的伪线路仿真(Pseudo-Wire Emulation Edge-to-Edge，缩写为PWE3)。
动态PW的建立是两端PE(Provider Equipment，服务商设备)互相协商的结果，需要LDP(标记分配协议)的参与。两端PE要交互本地PW转发状态。本地PW的转发状态取决于需要进行仿真的AC(配属电路或直连电路)业务的状态、和远端PE的LDP session(LDP会话)的状态以及承载伪线业务的外层隧道的状态。
OAM(操作、管理和维护)功能在公共网中十分重要，它能简化网络操作、监测网络性能、降低网络运营成本。在提供业务质量(QOS)保证的网络中，OAM功能尤其重要。MPLS作为可拓展的下一代网络的关键技术，支持QOS和多种网络业务，同样要求操作、管理和维护(OAM)功能。ITU-T-Y.1711规定的所有MPLS OAM报文都使用一个全球周知的预留标签值14，称作“OAM Alert Label”，以区别于普通的MPLS用户流量报文。
OAM缺陷检测功能是基于CV(连通性确认)报文或FFD(快速失效检测)报文从LSP(标签交换路径)的源端(ingress)到宿端(egress)的周期性发送。OAM报文在源端被封装为MPLS(Multiple protocol label switching，多协议标签交换)报文，即报文的外层标签为LSP(标签交换路径)在该节点的出标签，内层标签值为14(OAM Route alert label)，其余为OAM协议报文净荷。当宿端检测到缺陷时会通过反向通道向宿端发送BDI(反向缺陷检测)报文，这样在LSP的源宿节点都可以获知当前LSP的状态。
OAM报文有效载荷由OAM功能类型、特定的功能类型数据、和1个普通的BIP16错误检测机制构成。为加快处理和支持现有二层技术(如以太网)的最小报文长度，所有的OAM报文的最小负荷长度必须为44字节长。
Y.1711提出的MPLS OAM机制中用于连接验证的有两种报文，即CV和FFD报文。其中，CV报文一秒中一个，FFD报文默认50毫秒(也可以配置成10毫秒、20毫秒、100毫秒、200毫秒和500毫秒)一个。MPLS OAM缺陷检测功能是基于CV报文或FFD报文从LSP的源端(ingress)到宿端(egress)的周期性发送。
PW在数据平面可以理解为由两条反向的LSP组成。因此，与MPLS LSP类似，PW同样也需要一种检测技术，检测其连接的有效性。但ITU-T在Y.1711提出的OAM缺陷检测无法适用于PW的状态检测。在数据转发平面，MPLSLSP是单向的，可以通过Y.1711中描述的“源发宿收”的检测方式进行数据平面故障检查，即源端定时地向宿端发送OAM检测报文，宿端在规定时间内检查是否收到检测报文。这种检测方式只能满足单向链路的连通性检测，PW则是一条双向的链路，现有的Y.1711OAM检查方式，只能满足其数据平面一个方向的检查，无法满足PW的检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术OAM缺陷检测无法适用于PW状态检测的不足，提供一种包交换网络中判断伪线路连接状态的方法及服务设备，实现利用OAM方式有效完成PW数据平面连通性的检测。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
这种包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，包括以下步骤：
增加伪线路操作管理和维护报文，用于伪线路连通状态检测；
本端服务设备发送所述的伪线路操作管理和维护报文，对端服务设备接收到所述的伪线路操作管理和维护报文后，回复相应的伪线路操作管理和维护报文；
当本端服务设备在预设时间内收到所述回复的报文后，认为服务设备之间的伪线路正常。
其中，服务设备不断通过伪线路链路发出伪线路操作管理和维护报文，并检测发出的报文是否在预设的时间内返回，来确定伪线路是否出现故障。
其中，在伪线路硬件转发表中设置伪线路有效标志位，用于约束数据报文的转发，所述伪线路有效标志位由所述检测结果控制，该标志位置位表示伪线路有效时，数据报文可以正常转发；否则不进行转发。
其中，所述对端服务设备接收到所述伪线路操作管理和维护报文后，对伪线路标签进行替换操作，获得新的伪线路标签，通过新获得的标签将所述伪线路操作管理和维护报文回送到本端。
其中，所述对端服务设备建立内层标签的替换表项，并下发至硬件，使其接收到所述伪线路操作管理和维护报文后，可以进行伪线路标签的替换。
其中，所述伪线路的操作管理和维护报文中包含三层标签，最外层为标签交换路径标签，中间为伪线路标签，最内层为操作管理和维护标签；对端服务设备接收到所述伪线路操作管理和维护报文后，对所述标签交换路径标签做出栈操作，对所述伪线路标签进行替换操作。
其中，在入域标签映射表中添加操作管理和维护标志位，表示对应的伪线路是否配置操作管理和维护功能。
其中，所述对端服务设备收到伪线路操作管理和维护报文时处理步骤包括：
将外层的标签交换路径标签出栈，然后根据伪线路标签查所述的入域标签映射表，检查所述的操作管理和维护标志位；
根据所述操作管理和维护标志位判断伪线路是否配置操作管理和维护功能，如果没有，则所有转发都正常处理；如果伪线路已经配置操作管理和维护功能，则判断下一层标签；
如果存在下一层标签，并且是栈底标签，标签值等于14，则表明捕获报文是伪线路操作管理和维护报文，对该操作管理和维护报文做替换操作，获得新的标签交换路径标签和伪线路标签，重新组装伪线路操作管理和维护报文，发送回所述的本端服务设备。
相应的一种包交换网络中的服务设备，包括发送模块和接收模块，还包括与所述发送模块和接收模块连接的操作管理和维护模块；所述操作管理和维护模块通过所述的发送模块发送伪线路操作管理和维护报文；所述的接收模块接收报文后，交给所述的操作管理和维护模块进行处理，如果所接收报文为在预设时间内收到的所述发送报文的回复操作管理和维护报文时，认为服务设备之间的伪线路正常。
相应的一种包交换网络中的服务设备，包括发送模块和接收模块，还包括与所述发送模块连接的操作管理和维护模块；所述的接收模块接收伪线路操作管理和维护报文，交给所述的操作管理和维护模块进行处理；所述操作管理和维护模块将所述的伪线路操作管理和维护报文通过所述的发送模块返回给发送方。
本发明的有益效果为：本发明扩展Y.1711提出的OAM缺陷检测，使这种专用的OAM标签网络性能监控、故障告警机制适用于PW，有效完成PW数据平面连通性的检测，实现判断PW连接通断的功能。
本发明检测方法是通用的，在整个检测过程中，PW-OAM报文的处理不涉及任何的具体业务。被检测PW仿真的专线或链路，可以是IEEE PWE3草案中规定的任何一种，如Eth/TDM/FR/ATM等。
附图说明
图1为本发明检测原理示意图；
图2为本发明PW OAM检测过程示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
现有实现OAM功能可以有两种方式，第一种是定义专用的OAM标签进行网络性能监控，故障告警，类似于ATM中的OAM信元；第二种是类似于传统IP网络中的Ping，通过模拟ICMP(Internet控制消息协议)echo request和reply，发现和定位网络故障。在本发明中，将上述两种OAM实现方式结合起来，即：定义专用的OAM标签，通过模拟ICMP echo request和reply，进行PW故障检测。
如图1所示，PE1负责发送OAM报文(request)，本文称之PW OAM主动方；PE2接收到OAM报文后，回复相应的OAM报文(reply)，本文称之PW OAM被动方。通过PW OAM报文在被检测PW链路上的一来一回，当PE1在规定时间内收到报文后，认为该PW正常；否则，产生故障告警。步骤如下：
1、PW OAM主动方发送PW OAM报文；
2、PW OAM被动方收到后，回复PW OAM报文；
3、PW OAM主动方检测在规定时间内是否收到报文后，如果收到，认为该PW正常；否则，产生故障告警。
如图2所示，PW OAM一次的检测过程步骤如下：
(0前提)PE1(主动方)和PE2(被动方)之间建立PW，双方主机软件生成转发表项，并下发至硬件(这样，转发直接访问硬件表项即可，不再访问软件)；在PE1和PE2上分别配置OAM，对建立的PW进行检测；
(1)PE1启动OAM检测定时器，并发起OAM检测；
(2)PE1主机软件下发OAM标签给硬件，组装OAM包；
(3)PE1根据PW硬件转发表发送OAM包；
(4)PE2接收并解析报文，交OAM硬件模块处理；
(5)PE2OAM硬件模块分析报文，交OAM包组装模块处理；
(6)PE2组装OAM包；
(7)PE2发送；
(8)PE1接收，解析报文，交OAM硬件模块处理；
(9)报文上交主机软件，完成一次检测。
一、下面对PW OAM主动方处理进行具体说明：
(一)功能
为了检测PW双向的数据平面连通性，OAM报文在PW链路上进行一次往返。OAM报文由主动方PE发出，经过链路往返后，又在主动方PE接收。所以，将LSP OAM源端和宿端的处理集于一台PE设备，在主动方发送，并在主动方接收检测。即：将LSP OAM的发送、接收和检测机制直接移植、合并，就构成PW主动方的OAM功能。
(二)PW-OAM报文
本发明定义一种新的OAM检测报文：PW-OAM报文，作用类似于LSPOAM的CV、FFD报文，用于PW连通状态检测。报文的功能类型(FunctionType)为0x08。报文格式如下：
| FunctionType(0x08) | Reserved |
| 1字节 | 48字节 |
主动方不断通过PW链路发出OAM报文，并在本地检测发出的报文是否在规定时间内返回，从而确定PW是否出现故障。
(三)PW有效标志位(PW_Avail_Flag)
本发明在PW硬件转发表(NHLFE)中，新定义一个PW有效标志位——PW_Avail_Flag，用于约束PW数据报文的转发。PW硬件转发表格式如下：
| NHLFE-id | PWLabel | LSP Label | …… | PW_Avail_Flag |
| …… | ||||
| …… |
如果PW_Avail_Flag等于1，则PW有效，数据可以正常转发；否则，表示PW出现故障，丢弃数据转发报文。该标志位由检测结果控制，当检测PW出现故障时，将该标志位置0，阻止数据转发；反之，当检测PW恢复正常时，则将该标志位置1，使数据正常转发。
注意：PW_Avail_Flag仅仅约束非OAM的数据报文，对OAM报文而言，此标志无意义，即该标志不能控制OAM报文的转发(因为OAM报文也是查询该表进行转发的，如果PW_Avail_Flag影响OAM报文的转发，则标志位无法置1)。
二、下面对PW OAM被动方处理进行具体说明：
(一)PW-OAM报文逆向转发
PW的OAM报文中包含3层标签，最外层用于LSP转发，中间一层用于PW转发，最内层标签应该是OAM标签：14，PW OAM报文格式如下：
| 链路层 | LSP标签 | PW标签 | 0AM标签(14) | PW-OAM报文 |
LSP OAM在宿端将LSP转发标签做POP(出栈)操作，再将标签14POP，交OAM模块处理，最终在主机软件检测。但PW OAM不是在这里检测，而是要将OAM报文再回送给主动方。因此，被动方接收到OAM报文，LSP标签仍然做POP操作，PW标签则要进行SWAP(替换)操作，获得新的PW标签和LSP标签，通过新获得的标签将OAM报文回送。这里称这一过程为PWOAM逆向转发。本发明使用的OAM检测方法，检测过程与ping操作类似，在被动方的操作就是“解析和组装”的过程，包括：接收、解析、组装、发送。
(二)PW OAM检测标志(OAM_Flag)
在PW OAM逆向转发过程中，为了保证高效率转发，报文的所有处理都由硬件完成，没有任何软件的参与。因此，在配置PW OAM后，被动方必须建立一套内层标签的SWAP表项，并下发至硬件，使被动方接收到OAM报文后，可以再发送回给主动方。
为了实现逆向转发，本发明在硬件的ILM(Incoming Label Map，入域标签映射)表中添加一个OAM_Flag的OAM标志位，表示该PW是否配置OAM。如果PW配置OAM，则置OAM_F为1；否则置为0，支持PW OAM的ILM表结构如下：
| ILM表 | ||||||
| Label | 0AM_F | 0 | OP | POP…… | ||
| 1 | 下一层标签不是14 | SWAP…… | ||||
| 下一层标签是14 | SWAP NHLFE-id(被检测的PW) | |||||
(三)逆向转发过程
综上所述，PW OAM逆向转发实现如下：
当被动方收到一个PW报文时，首先将外层的LSP标签POP，然后根据PW标签查ILM表。查到后，检查OAM_F的值。
如果OAM_F等于0，表明PW没有配置OAM，所有转发都正常处理；
如果OAM_F等于1，表明PW已经配置OAM，判断下一层标签。如果存在下一层标签，并且是栈底标签，标签值等于14，则表明捕获报文是OAM报文，对该OAM报文做SWAP操作，获得新的LSP标签和PW标签，重新组装OAM报文，发送回至主动方。
本发明同时提供一种包交换网络中的服务设备，如图2中的PE1，包括发送模块和接收模块，还包括与发送模块和接收模块连接的操作管理和维护模块(如图2中PE1内虚线框所示)；操作管理和维护模块通过发送模块发送伪线路操作管理和维护报文；接收模块接收报文后，交给操作管理和维护模块进行处理，如果所接收报文为在预设时间内收到的所述发送报文的回复操作管理和维护报文时，认为服务设备之间的伪线路正常。
本发明同时提供的另一种包交换网络中的服务设备，如图2中的PE2，包括发送模块和接收模块，还包括与发送模块连接的操作管理和维护模块(如图2中PE2内虚线框所示)；接收模块接收伪线路操作管理和维护报文，交给操作管理和维护模块进行处理；操作管理和维护模块将伪线路操作管理和维护报文通过发送模块返回给发送方。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (10)
1、一种包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，其特征在于包括以下步骤：
增加伪线路操作管理和维护报文，用于伪线路连通状态检测；
本端服务设备发送所述的伪线路操作管理和维护报文，对端服务设备接收到所述的伪线路操作管理和维护报文后，回复相应的伪线路操作管理和维护报文；
当本端服务设备在预设时间内收到所述回复的报文后，认为服务设备之间的伪线路正常。
2、根据权利要求1所述的包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，其特征在于：服务设备不断通过伪线路链路发出伪线路操作管理和维护报文，并检测发出的报文是否在预设的时间内返回，来确定伪线路是否出现故障。
3、根据权利要求1或2所述的包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，其特征在于：在伪线路硬件转发表中设置伪线路有效标志位，用于约束数据报文的转发，所述伪线路有效标志位由所述检测结果控制，该标志位置位表示伪线路有效时，数据报文可以正常转发；否则不进行转发。
4、根据权利要求3所述的包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，其特征在于：所述对端服务设备接收到所述伪线路操作管理和维护报文后，对伪线路标签进行替换操作，获得新的伪线路标签，通过新获得的标签将所述伪线路操作管理和维护报文回送到本端。
5、根据权利要求4所述的包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，其特征在于：所述对端服务设备建立内层标签的替换表项，并下发至硬件，使其接收到所述伪线路操作管理和维护报文后，可以进行伪线路标签的替换。
6、根据权利要求4所述的包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，其特征在于：所述伪线路的操作管理和维护报文中包含三层标签，最外层为标签交换路径标签，中间为伪线路标签，最内层为操作管理和维护标签；对端服务设备接收到所述伪线路操作管理和维护报文后，对所述标签交换路径标签做出栈操作，对所述伪线路标签进行替换操作。
7、根据权利要求3所述的包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，其特征在于：在入域标签映射表中添加操作管理和维护标志位，表示对应的伪线路是否配置操作管理和维护功能。
8、根据权利要求7所述的包交换网络中判断伪线路连接状态的方法，其特征在于：所述对端服务设备收到伪线路操作管理和维护报文时处理步骤包括：
将外层的标签交换路径标签出栈，然后根据伪线路标签查所述的入域标签映射表，检查所述的操作管理和维护标志位；
根据所述操作管理和维护标志位判断伪线路是否配置操作管理和维护功能，如果没有，则所有转发都正常处理；如果伪线路已经配置操作管理和维护功能，则判断下一层标签；
如果存在下一层标签，并且是栈底标签，标签值等于14，则表明捕获报文是伪线路操作管理和维护报文，对该操作管理和维护报文做替换操作，获得新的标签交换路径标签和伪线路标签，重新组装伪线路操作管理和维护报文，发送回所述的本端服务设备。
9、一种包交换网络中的服务设备，包括发送模块和接收模块，其特征在于：还包括与所述发送模块和接收模块连接的操作管理和维护模块；
所述操作管理和维护模块通过所述的发送模块发送伪线路操作管理和维护报文；
所述的接收模块接收报文后，交给所述的操作管理和维护模块进行处理，如果所接收报文为在预设时间内收到的所述发送报文的回复操作管理和维护报文时，认为服务设备之间的伪线路正常。
10、一种包交换网络中的服务设备，包括发送模块和接收模块，其特征在于：还包括与所述发送模块连接的操作管理和维护模块；
所述的接收模块接收伪线路操作管理和维护报文，交给所述的操作管理和维护模块进行处理；
所述操作管理和维护模块将所述的伪线路操作管理和维护报文通过所述的发送模块返回给发送方。
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