專利名稱：用于提供商骨干網(wǎng)橋流量工程的保護的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及網(wǎng)絡通信，以及更為具體地涉及用于提供商骨干網(wǎng)橋流量工程的 保護。相關申請的交叉引用
要求 2008 年 9 月 11 日提交的題為 “SECTION PROTECTION FOR PROVIDER BACKBONE BRIDGE TRAFFIC ENGINEERING”的美國臨時專利申請61/096，011的優(yōu)先權。
背景技術：
提供商骨干網(wǎng)橋流量工程(“PBB-TE”)使用端到端1 :1保護范例，在本文中稱為 “端到端保護(Ue保護)”。這提供了可用在任意網(wǎng)格狀網(wǎng)絡連接上的魯棒的保護機制。不 過，許多網(wǎng)絡的底層物理連接常常使用光纖環(huán)，其使得環(huán)拓撲上的保護成為重要情況。在如 圖1所示的級聯(lián)環(huán)網(wǎng)絡中，匹配的節(jié)點對被用于互連邏輯上相鄰的環(huán)的通信鏈路。端點之 間的主路徑橫穿匹配的節(jié)點對中的多個(即主路徑節(jié)點)之間的鏈路。保護路徑橫穿匹配 的節(jié)點對中對應的節(jié)點(即保護路徑節(jié)點)之間的不同鏈路。PBB-TE中的每條路徑與VLAN ID(VID)相關聯(lián)。在主路徑的鏈路或節(jié)點中出現(xiàn)故障的情況下，通過頭端端點改變數(shù)據(jù)幀上 使用的VID，流量被切換到保護路徑。盡管端到端1 :1保護范例工作良好，但它具有一些缺陷。例如，不同的環(huán)可能與承 載商內不同組織所管理和操作的不同地理域相關聯(lián)，并且每個組織可能希望在不需要與其 它組織協(xié)調的情況下來調度維修停機。此外，在長距通信部署中，擴展的端到端路徑上的故 障頻率可能變得足夠明顯，在第一次故障被修復之前發(fā)生在保護路徑上的第二次故障概率 變得不可接受。擴展的端到端保護范例可用于減輕這種情形，但是所需要的保護路徑數(shù)量 作為環(huán)的數(shù)量和保護范圍(例如跨多個環(huán)的多重故障的保護)的函數(shù)而顯著增長。例如，需 要四條端到端路徑用于去耦合級聯(lián)的一對環(huán)，因為存在四條可能的路徑。在三個環(huán)級聯(lián)的 情況下，需要六條路徑來保護任意環(huán)對上的兩個獨立的故障，并且需要八條路徑來完全保 護每個環(huán)上的同時發(fā)生的單個故障。維護大量的路徑可能是有問題的，因為轉發(fā)狀態(tài)直接 涉及所建立的路徑的數(shù)量，并且每條路徑給終端節(jié)點增加了連續(xù)性故障管理(“CFM”)會話。
發(fā)明內容
按照本發(fā)明的實施例，一種用于在提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡中提供保護的方法包括 響應于故障，在可能的情況下利用區(qū)段保護，其中在入口點和出口點之間定義區(qū)段，所述區(qū) 段不跨越整個提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡；以及在該故障無法用區(qū)段保護來克服的情況下利用端 到端保護。按照本發(fā)明的另一實施例，用于在端點之間利用提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡來通信的裝 置包括入口點節(jié)點和出口點節(jié)點，它們一起操作以提供針對入口點節(jié)點和出口點節(jié)點之 間的網(wǎng)絡的區(qū)段的保護，其中所述區(qū)段不跨越整個的提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡，所述網(wǎng)絡響應 于故障進行操作，在可能的情況下利用區(qū)段保護，以及在故障無法用區(qū)段保護克服的情況下利用端點之間的端到端保護。與本發(fā)明關聯(lián)的優(yōu)點包括更高效地使用網(wǎng)絡資源以及增強保護。盡管用于全面保 護所需的多條路徑中每一條路徑都需要在節(jié)點中建立轉發(fā)狀態(tài)以指定流量所占用的路徑， 但是按照PBB-TE所使用的1 :1 “頭端切換”模型，數(shù)據(jù)流量在任何時刻只在一條端到端路 徑上傳播。這使得先前的1 + 1區(qū)段保護實施例的網(wǎng)絡資源的使用低效(其先前還使得區(qū)段 保護與端到端路徑保護相結合的部署不經濟)得到了克服。此外，通過利用針對主端到端路 徑和保護端到端路徑的區(qū)段保護，可以容許每個環(huán)一個故障，包括一個匹配的節(jié)點故障(其 使得兩個環(huán)故障)、同時僅使在匹配的節(jié)點處存儲的狀態(tài)信息量加倍的情況。不過，應理解 本發(fā)明不限于環(huán)結構。根據(jù)詳細的描述和附圖，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點將更為清楚。
圖1示出了端到端1 1保護范例。圖2示出了僅應用于主路徑的具有端到端保護以及區(qū)段保護的范例。圖3示出了針對主路徑和保護路徑兩者的區(qū)段保護。圖4示出了將用作用于描述對圖5至10所示的各種不同的故障情況做出響應的 基礎的本發(fā)明的實施例。圖5示出了主路由中的上游故障。圖6示出了主路由中的下游故障。圖7示出了在每個網(wǎng)橋需要單個轉發(fā)數(shù)據(jù)庫的情況下，圖5和6中所示的響應如 何潛在地相沖突。圖8示出了對圖7所示問題的基于VID交換的解決方案。圖9和10示出了對圖7所示問題的共振切換(sympathetic switch)解決方案。
具體實施例方式數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡可以包括各種計算機、服務器、節(jié)點、路由器、交換機、網(wǎng)橋、集線器、 代理和耦合到以及配置成彼此傳遞數(shù)據(jù)的其它網(wǎng)絡設備。這些設備在此將被稱為“節(jié)點”。 通過利用節(jié)點間的一個或多個通信鏈路在節(jié)點之間傳遞協(xié)議數(shù)據(jù)單元，如網(wǎng)際協(xié)議分組、 以太網(wǎng)幀、數(shù)據(jù)單元、區(qū)段或其它數(shù)據(jù)邏輯關聯(lián)，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡進行傳送。具體的 協(xié)議數(shù)據(jù)單元可由多個節(jié)點來處理，并且當它在網(wǎng)絡上在它的源和它的目的地之間行進時 可穿過多個通信鏈路。這里描述的細節(jié)是為了描述本發(fā)明所示出的實施例，以便提供被認為是有用的并 且易于理解的對本發(fā)明的原理和構思方面的描述。并沒有作出嘗試以比基本理解本發(fā)明所 需的更多細節(jié)來示出本發(fā)明的結構方面。圖2示出了在經由三個級聯(lián)環(huán)連接的兩個端節(jié)點200、202的情況下的具有端到端 保護和區(qū)段保護兩者的保護范例，所述三個級聯(lián)環(huán)由匹配的節(jié)點對(204，206)，(208,210) 互連。與鏈路214、216、218關聯(lián)的主路徑212通過與鏈路222、224、2沈關聯(lián)的保護路徑 220基于端到端進行保護。主路徑的一個或多個區(qū)段也基于局部來保護，其中“區(qū)段”是網(wǎng) 絡的鏈路、環(huán)、干線、或其它部分。例如，鏈路214可以通過路徑2 經由鏈路222進行保護，鏈路216可以通過路徑230經由鏈路2M進行保護，鏈路218可以通過路徑232經由鏈 路2 進行保護。穿過區(qū)段的每條路徑的故障狀態(tài)通過區(qū)段端點之間的CFM會話來獨立監(jiān) 控。響應于故障狀況的檢測，在可能的情況下利用區(qū)段保護來克服該故障，否則利用端到端 保護。例如，在端到端CFM會話指示故障之前，超時時段可以被設置得比對應的區(qū)段超時時 段更長，從而使得不必要的端到端保護切換不被觸發(fā)。注意到調用區(qū)段保護不是意味著從 主端到端路徑到保護端到端路徑的切換。更確切地說，僅在受影響的區(qū)段中將主端到端路 徑重新路由。因此，與端到端1:1保護范例相關聯(lián)的至少一些問題可被減輕。盡管圖2特 別示出了環(huán)，但是這里所描述的區(qū)段保護機制可以在任何拓撲上使用，且唯一的限制是形 成保護區(qū)段的兩條路徑在保護打開和閉合之間不能交叉。必須理解的是，盡管用于全面保護所需的多條路徑中每條路徑都需要在節(jié)點中建 立轉發(fā)狀態(tài)，以指示流量占用的路徑，但是PBB-TE所使用的1 :1 “頭端切換”模型意味著流 量在任何時刻曾經僅在一條端到端路徑上行進。這使得先前1 + 1區(qū)段保護實施例的網(wǎng)絡 資源的使用低效(其先前還使區(qū)段保護與端到端路徑保護相結合的部署不經濟)得到了克 服。針對指定區(qū)段的保護可以在單個匹配的節(jié)點、或該區(qū)段的入口和出口處的對應節(jié) 點上閉合。例如，主鏈路214和經由鏈路222承載的對應的保護路徑2 在節(jié)點204上閉 合，該節(jié)點204與節(jié)點206匹配。因此，鏈路214中的故障可以通過利用用于區(qū)段保護的鏈 路228、而不需要從節(jié)點204切換離開、或者需要節(jié)點206主動地介入該切換過程來克服。 在較小可能的節(jié)點204故障的情況下，由于路徑212上主端到端CFM會話故障，端到端保護 將被調用，并且流量將被切換到與保護路徑220關聯(lián)的鏈路和節(jié)點，包括使用節(jié)點206而不 是節(jié)點204。這有利地減輕了與匹配節(jié)點之間的保護同步有關的問題。參考圖3，在一個實施例中，主路徑和保護路徑兩者都被設置了區(qū)段保護。更為具 體地，除了關于圖2描述的路徑和鏈路之外，鏈路222通過路徑300經由鏈路214來保護， 鏈路2M通過路徑302經由鏈路216來保護，鏈路2 通過路徑304經由鏈路218來保護。 針對每個區(qū)段的保護在主路徑和保護路徑上被獨立地打開和閉合。針對端點240、242之間 的主路徑和保護路徑維持CFM連通性檢驗會話，以便連續(xù)地確定兩個端到端路徑的狀態(tài)。 兩個CFM會話306 (—個順時針，另一個逆時針)利用主端到端路徑使用的VID來確定節(jié)點 200和204之間的兩條路徑的狀態(tài)，并且兩個另外的CFM會話307利用保護端到端路徑所使 用的VID來確定節(jié)點200和206之間的兩條路徑的狀態(tài)。兩個CFM會話308利用主端到端 路徑使用的VID來確定節(jié)點204和208之間的兩條路徑的狀態(tài)，并且兩個另外的CFM會話 309利用保護端到端路徑所使用的VID來確定節(jié)點206和210之間的兩條路徑的狀態(tài)。各 個區(qū)段保護CFM會話不需要針對每個端到端路徑來創(chuàng)建。例如，兩個會話308可用于經由 節(jié)點204和208進入和離開中間環(huán)的所有路由。通過利用用于主路徑和保護路徑的區(qū)段保 護，可以容許每個環(huán)一個故障，包括一個匹配的節(jié)點故障(其使兩個環(huán)故障)、同時僅使匹配 的節(jié)點處存儲的狀態(tài)信息量加倍的情況。圖4示出了將用作描述對圖5至10所示的各種不同故障情況的響應的基礎的本 發(fā)明的實施例。在不損失一般性的情況下，僅僅示出了針對流量從左流向右的所有情況下 的效果，并且相對于該流向使用“上游”和“下游”。如圖4所示，骨干邊緣網(wǎng)橋(BEB) 400， 402通過環(huán)進行通信。環(huán)在匹配的骨干核心網(wǎng)橋(BCB)對4(Ma、404b、406a、406b處對接。每個BCB包括四個提供商網(wǎng)絡端口(PNP)，例如408a、408b、408c、408d。每個BEB包括客戶 骨干端口(CBP) 410和兩個PNP 412a,412b0 BEB之間的主路徑420通過端到端保護路徑 似4和BCB 40 和406b之間的區(qū)段保護路徑422來保護。用于端到端保護路徑的區(qū)段保 護未示出，從而提供更清楚的圖。為了檢測故障并觸發(fā)保護切換，在以下對之間維持CFM會 話(BEB 400,BCB 404b) ； (BEB 400,BCB 404a)；(BCB 404b,BCB 406b) ； (BCB 404a,BCB 406a) ； (BCB 406b, BEB 402)；以及(BCB 406a, BEB 402)。圖5示出了主路徑420中的故障500，其是BCB 40 的上游。響應于通過(BEB 400,BCB 404a)CFM會話的故障檢測到的故障，流量由BEB 400沿針對420的順著第一區(qū)段 的區(qū)段保護路徑、穿過PNP 41 到BCB 404b并隨后到BCB 40 進行重新路由。BCB 404a 將經重新路由的流量在PNP 408d處返回到主路徑420。圖6示出了 BCB 404a的主路由下游中的故障。響應于該故障情況，流量經由用于 第二區(qū)段的區(qū)段保護進行重新路由。更為具體地，BCB 40 對在其PNP 408c處(流量經由 此處繼續(xù)到BCB 404b和BCB406b)接收的流量進行重新路由。BCB 406b將該流量轉發(fā)給 BCB 406a, BCB 406a將經重新路由的流量在其PNP 408d處返回到主路徑。經重新路由的 幀在保護打開點BCB 404a處不以任何方式改變；它們能夠并確實使用(與主端到端路徑關 聯(lián)的)相同VID值。圖7示出了圖5和6中所示的響應如何要求BCB匹配的節(jié)點404b具有在不同環(huán) 境下使用的用于主端到端路徑的區(qū)段保護的兩條轉發(fā)路徑。盡管所述兩條路徑不能同時有 效，但是BCB 404b沒有直接的手段來確定哪條路徑將被使用以及何時使用，并且就狀態(tài)和 復雜性而言維持該缺乏有效涉及(active involvement)是有利的。同時建立這兩條轉發(fā)路 徑潛在地表現(xiàn)出沖突。具體地，不同的路由與BCB 404b處的(端點BEB 402的)相同地址相 關聯(lián)。這是個問題，因為BCB典型地只有一個轉發(fā)數(shù)據(jù)庫(FDB)。對該問題的一個簡單的方 案是在每個PNP處有不同的轉發(fā)數(shù)據(jù)庫。然而，這與以太網(wǎng)網(wǎng)橋標準IEEE 802. IQ和IEEE 802. Iah相反，這些標準中FDB可應用于所有的網(wǎng)橋端口，這在期望符合這些標準的情況下 是有問題的。圖8示出了對圖7所示問題的另一解決方案。所示出的解決方案基于VID交換操 作。按照該解決方案，在區(qū)段保護路徑上從上游節(jié)點到伙伴節(jié)點，或者從伙伴節(jié)點到下游 節(jié)點跨越BCB交換機上執(zhí)行VID交換。在特別示出的示例中，VID交換在BCB 404b的PNP 408a處執(zhí)行，以及再在PNP 408d處執(zhí)行，使得PNP 408d處存在的流量與進入PNP 408a的 流量具有相同的VID，但是在BCB 404b內不存在地址沖突，因為各路徑與不同的VID相關 聯(lián)。因此，每個VLAN —個FDB可以依照以太網(wǎng)標準來被維持。圖9和10示出了分別針對下游和上游故障的另一保護切換解決方案，其中在匹配 的節(jié)點上建立CFM會話形式的額外狀態(tài)，但是在匹配的節(jié)點對如40 和404b之間依然不 需要明確的同步。在該解決方案中，附加的CCM會話對(順時針和逆時針的)在打開主端到 端路徑上的區(qū)段保護的匹配節(jié)點和閉合該保護端到端路徑上的保護的匹配節(jié)點之間維持。 匹配節(jié)點之間的這些“對角線”會話允許區(qū)段保護路徑上的上游匹配節(jié)點直接確定到區(qū)段 保護閉合點的該區(qū)段保護路徑的下游部分是否可操作。例如，在BCB 406a和BCB 404b之 間維持對角線CCM會話900。該對角線會話允許該網(wǎng)絡直接確定BCB 404b是否可到達BCB 406a的PNP 408d處的區(qū)段閉合點。如果故障902發(fā)生在主路徑中，則BCB 404b將流量繞保護路徑順時針轉發(fā)至BCB 406a，因為伙伴匹配節(jié)點40 也已經直接從其與BCB 406a的 主CCM會話的故障中檢測到故障，并已經將流量切換到區(qū)段保護路徑上。上游故障1000將 不會被CCM會話900檢測到，因此流量缺省地(即，當CFM會話900正確地運行時)由BCB 404b轉發(fā)，就好像上游環(huán)上的主路徑故障一樣，即故障1000被認定。注意到在匹配的節(jié)點 之間的鏈路上的故障1001的情況下(其將兩條路徑都斷開)，BCB 404b的行為無關緊要，因 為兩個環(huán)現(xiàn)在都發(fā)生故障，穿過兩個區(qū)段的主端到端路徑上的后續(xù)故障只能通過端到端保 護切換來恢復。 盡管通過以上示例性實施例對本發(fā)明進行了說明，本領域普通技術人員將理解在 不脫離這里所公開的發(fā)明構思的情況下可以作出對所示實施例的修改和變形。而且，盡管 對所述優(yōu)選的實施例連同各種說明性結構進行了描述，但是本領域普通技術人員將認識到 可使用各種特定結構來體現(xiàn)該系統(tǒng)。相應地，本發(fā)明不應被視作由所附權利要求的范圍和 精神以外的來限制。
權利要求
1.一種用于在提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡中提供保護的方法，包括響應于故障，在可能的情況下利用區(qū)段保護，其中在入口點和出口點之間定義區(qū)段，所 述區(qū)段不跨越整個提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡；以及在該故障無法用區(qū)段保護來克服的情況下利用端到端保護。
2.如權利要求1所述的方法，其中端到端保護包括主路徑和保護路徑，并且區(qū)段保護 包括針對所述主路徑的至少一個區(qū)段的保護，并且所述方法包括針對主路徑上的每個區(qū)段 獨立地打開和閉合區(qū)段保護的步驟。
3.如權利要求1所述的方法，包括另一步驟利用連續(xù)性故障管理會話來確定穿過區(qū) 段的所有路徑的故障狀態(tài)，所述所有路徑能用于經由提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡的所述區(qū)段的第 一和第二節(jié)點進入和離開該區(qū)段的所有流量。
4.如權利要求1所述的方法，其中區(qū)段保護在區(qū)段的每端處的一對的單個匹配的節(jié)點 上閉合，以及所述方法包括另一步驟利用區(qū)段保護而不用將所述單個匹配的節(jié)點與它們 的對應的匹配節(jié)點同步。
5.如權利要求1所述的方法，包括另一步驟利用位于端到端主路徑上的一個匹配節(jié) 點和位于端到端保護路徑上的另一匹配節(jié)點之間的連續(xù)性故障管理會話來確定在區(qū)段保 護路徑和具有對應的區(qū)段主路徑的下游保護閉合點之間是否存在連通性。
6.如權利要求1所述的方法，包括通過維持用于至少一個節(jié)點的多個轉發(fā)數(shù)據(jù)庫，允 許該至少一個節(jié)點參與至少兩個保護區(qū)段而不用與其它節(jié)點同步。
7.如權利要求1所述的方法，包括通過第一連續(xù)性故障管理會話來確定該故障是否 能用端到端保護來克服，并通過第二連續(xù)性故障管理會話來確定該故障是否能用區(qū)段保護 來克服，其中針對第一連續(xù)性故障管理會話的超時時段長于針對第二連續(xù)性故障管理會話 的超時時段。
8.如權利要求1所述的方法，包括在每個區(qū)段保護打開點，基于各條路徑的故障狀態(tài) 以及端到端VLAN標識符，將針對給定目的地的幀放在穿過所述區(qū)段的主路徑上或穿過所 述區(qū)段的保護路徑上，而不用改變VLAN標識符。
9.如權利要求5所述的方法，包括在參與上游和下游區(qū)段的保護的節(jié)點處，基于端到 端VLAN標識符和下游區(qū)段的狀態(tài)，將流量放在到上游區(qū)段的保護閉合點的路徑上或者放 在到下游區(qū)段的保護閉合點的路徑上。
10.一種利用提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡在端點之間通信的裝置，包括入口點節(jié)點和出口點節(jié)點，它們一起操作以提供針對入口點節(jié)點和出口點節(jié)點之間的 網(wǎng)絡的區(qū)段的保護，其中所述區(qū)段不跨越整個提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡，所述網(wǎng)絡響應于故障 進行操作，以便在可能的情況下利用區(qū)段保護，以及在故障無法用區(qū)段保護克服的情況下 利用端點之間的端到端保護。
11.如權利要求10所述的裝置，其中端到端保護包括主路徑和保護路徑，并且區(qū)段保 護包括針對所述主路徑的至少一個區(qū)段的保護，并且針對每個區(qū)段的區(qū)段保護被獨立地打 開和閉合。
12.如權利要求10所述的裝置，其中連續(xù)性故障管理會話被用來確定穿過區(qū)段的所有 路徑的故障狀態(tài)，所述所有路徑能用于經由提供商網(wǎng)橋骨干網(wǎng)絡的所述區(qū)段的第一和第二 節(jié)點進入和離開該區(qū)段的所有流量。
13.如權利要求10所述的裝置，其中區(qū)段保護在區(qū)段的每端處的一對的單個匹配的節(jié) 點上閉合，以及其中利用區(qū)段保護而不用將所述單個匹配的節(jié)點與它們的對應的匹配節(jié) 點同步。
14.如權利要求10所述的裝置，其中利用位于端到端主路徑上的一個匹配節(jié)點和位于 端到端保護路徑上的另一匹配節(jié)點之間的連續(xù)性故障管理會話來確定在區(qū)段保護路徑和 具有對應的區(qū)段主路徑的下游保護閉合點之間是否存在連通性。
15.如權利要求10所述的裝置，其中通過維持用于至少一個節(jié)點的多個轉發(fā)數(shù)據(jù)庫， 允許該至少一個節(jié)點參與至少兩個保護區(qū)段而不用與其它節(jié)點同步。
16.如權利要求10所述的裝置，其中使用第一連續(xù)性故障管理會話來確定該故障是否 能用端到端保護來克服，并使用第二連續(xù)性故障管理會話來確定該故障是否能用區(qū)段保護 來克服，以及其中針對第一連續(xù)性故障管理會話的超時時段長于針對第二連續(xù)性故障管理 會話的超時時段。
17.如權利要求10所述的裝置，其中在每個區(qū)段保護打開點處，基于各條路徑的故障 狀態(tài)以及端到端VLAN標識符，將針對給定目的地的幀放在穿過所述區(qū)段的主路徑上或穿 過所述區(qū)段的保護路徑上，而不改變VLAN標識符。
18.如權利要求14所述的裝置，在參與上游和下游區(qū)段的保護的節(jié)點處，基于端到端 VLAN標識符和下游區(qū)段的狀態(tài)，將流量放在到上游區(qū)段的保護閉合點的路徑上或者放在到 下游區(qū)段的保護閉合點的路徑上。
全文摘要
端點之間的網(wǎng)絡保護包括端到端和局部區(qū)段保護兩者。端點之間的主路徑包括多個鏈路，并通過與不同鏈路關聯(lián)的保護路徑基于端到端來保護。主路徑的至少一個區(qū)段還基于局部來保護，其中“區(qū)段”是鏈路、環(huán)、干線或網(wǎng)絡的其它部分。保護路徑的一個或多個區(qū)段也可以基于局部來保護。響應于故障情況的檢測，在可能的情況下利用區(qū)段保護來克服故障，否則利用端到端保護。調用區(qū)段保護不是意味著從主端到端路徑切換到保護端到端路徑，而是在受影響的區(qū)段中將主端到端路徑重新路由。
文檔編號G01R31/08GK102150053SQ200980135626
公開日2011年8月10日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權日2008年9月11日
發(fā)明者布拉格 N. 申請人:北方電訊網(wǎng)絡有限公司