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专利名称：用于提供商骨干网桥流量工程的保护的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及网络通信，以及更为具体地涉及用于提供商骨干网桥流量工程的 保护。相关申请的交叉引用
要求 2008 年 9 月 11 日提交的题为 “SECTION PROTECTION FOR PROVIDER BACKBONE BRIDGE TRAFFIC ENGINEERING”的美国临时专利申请61/096，011的优先权。
背景技术：
提供商骨干网桥流量工程(“PBB-TE”)使用端到端1 :1保护范例，在本文中称为 “端到端保护(Ue保护)”。这提供了可用在任意网格状网络连接上的鲁棒的保护机制。不 过，许多网络的底层物理连接常常使用光纤环，其使得环拓扑上的保护成为重要情况。在如 图1所示的级联环网络中，匹配的节点对被用于互连逻辑上相邻的环的通信链路。端点之 间的主路径横穿匹配的节点对中的多个(即主路径节点)之间的链路。保护路径横穿匹配 的节点对中对应的节点(即保护路径节点)之间的不同链路。PBB-TE中的每条路径与VLAN ID(VID)相关联。在主路径的链路或节点中出现故障的情况下，通过头端端点改变数据帧上 使用的VID，流量被切换到保护路径。尽管端到端1 :1保护范例工作良好，但它具有一些缺陷。例如，不同的环可能与承 载商内不同组织所管理和操作的不同地理域相关联，并且每个组织可能希望在不需要与其 它组织协调的情况下来调度维修停机。此外，在长距通信部署中，扩展的端到端路径上的故 障频率可能变得足够明显，在第一次故障被修复之前发生在保护路径上的第二次故障概率 变得不可接受。扩展的端到端保护范例可用于减轻这种情形，但是所需要的保护路径数量 作为环的数量和保护范围(例如跨多个环的多重故障的保护)的函数而显著增长。例如，需 要四条端到端路径用于去耦合级联的一对环，因为存在四条可能的路径。在三个环级联的 情况下，需要六条路径来保护任意环对上的两个独立的故障，并且需要八条路径来完全保 护每个环上的同时发生的单个故障。维护大量的路径可能是有问题的，因为转发状态直接 涉及所建立的路径的数量，并且每条路径给终端节点增加了连续性故障管理(“CFM”)会话。

发明内容
按照本发明的实施例，一种用于在提供商网桥骨干网络中提供保护的方法包括 响应于故障，在可能的情况下利用区段保护，其中在入口点和出口点之间定义区段，所述区 段不跨越整个提供商网桥骨干网络；以及在该故障无法用区段保护来克服的情况下利用端 到端保护。按照本发明的另一实施例，用于在端点之间利用提供商网桥骨干网络来通信的装 置包括入口点节点和出口点节点，它们一起操作以提供针对入口点节点和出口点节点之 间的网络的区段的保护，其中所述区段不跨越整个的提供商网桥骨干网络，所述网络响应 于故障进行操作，在可能的情况下利用区段保护，以及在故障无法用区段保护克服的情况下利用端点之间的端到端保护。与本发明关联的优点包括更高效地使用网络资源以及增强保护。尽管用于全面保 护所需的多条路径中每一条路径都需要在节点中建立转发状态以指定流量所占用的路径， 但是按照PBB-TE所使用的1 :1 “头端切换”模型，数据流量在任何时刻只在一条端到端路 径上传播。这使得先前的1 + 1区段保护实施例的网络资源的使用低效(其先前还使得区段 保护与端到端路径保护相结合的部署不经济)得到了克服。此外，通过利用针对主端到端路 径和保护端到端路径的区段保护，可以容许每个环一个故障，包括一个匹配的节点故障(其 使得两个环故障)、同时仅使在匹配的节点处存储的状态信息量加倍的情况。不过，应理解 本发明不限于环结构。根据详细的描述和附图，本发明的这些和其它优点将更为清楚。


图1示出了端到端1 1保护范例。图2示出了仅应用于主路径的具有端到端保护以及区段保护的范例。图3示出了针对主路径和保护路径两者的区段保护。图4示出了将用作用于描述对图5至10所示的各种不同的故障情况做出响应的 基础的本发明的实施例。图5示出了主路由中的上游故障。图6示出了主路由中的下游故障。图7示出了在每个网桥需要单个转发数据库的情况下，图5和6中所示的响应如 何潜在地相冲突。图8示出了对图7所示问题的基于VID交换的解决方案。图9和10示出了对图7所示问题的共振切换(sympathetic switch)解决方案。
具体实施例方式数据通信网络可以包括各种计算机、服务器、节点、路由器、交换机、网桥、集线器、 代理和耦合到以及配置成彼此传递数据的其它网络设备。这些设备在此将被称为“节点”。 通过利用节点间的一个或多个通信链路在节点之间传递协议数据单元，如网际协议分组、 以太网帧、数据单元、区段或其它数据逻辑关联，数据通过数据通信网络进行传送。具体的 协议数据单元可由多个节点来处理，并且当它在网络上在它的源和它的目的地之间行进时 可穿过多个通信链路。这里描述的细节是为了描述本发明所示出的实施例，以便提供被认为是有用的并 且易于理解的对本发明的原理和构思方面的描述。并没有作出尝试以比基本理解本发明所 需的更多细节来示出本发明的结构方面。图2示出了在经由三个级联环连接的两个端节点200、202的情况下的具有端到端 保护和区段保护两者的保护范例，所述三个级联环由匹配的节点对(204，206)，(208,210) 互连。与链路214、216、218关联的主路径212通过与链路222、224、2沈关联的保护路径 220基于端到端进行保护。主路径的一个或多个区段也基于局部来保护，其中“区段”是网 络的链路、环、干线、或其它部分。例如，链路214可以通过路径2 经由链路222进行保护，链路216可以通过路径230经由链路2M进行保护，链路218可以通过路径232经由链 路2 进行保护。穿过区段的每条路径的故障状态通过区段端点之间的CFM会话来独立监 控。响应于故障状况的检测，在可能的情况下利用区段保护来克服该故障，否则利用端到端 保护。例如，在端到端CFM会话指示故障之前，超时时段可以被设置得比对应的区段超时时 段更长，从而使得不必要的端到端保护切换不被触发。注意到调用区段保护不是意味着从 主端到端路径到保护端到端路径的切换。更确切地说，仅在受影响的区段中将主端到端路 径重新路由。因此，与端到端1:1保护范例相关联的至少一些问题可被减轻。尽管图2特 别示出了环，但是这里所描述的区段保护机制可以在任何拓扑上使用，且唯一的限制是形 成保护区段的两条路径在保护打开和闭合之间不能交叉。必须理解的是，尽管用于全面保护所需的多条路径中每条路径都需要在节点中建 立转发状态，以指示流量占用的路径，但是PBB-TE所使用的1 :1 “头端切换”模型意味着流 量在任何时刻曾经仅在一条端到端路径上行进。这使得先前1 + 1区段保护实施例的网络 资源的使用低效(其先前还使区段保护与端到端路径保护相结合的部署不经济)得到了克 服。针对指定区段的保护可以在单个匹配的节点、或该区段的入口和出口处的对应节 点上闭合。例如，主链路214和经由链路222承载的对应的保护路径2 在节点204上闭 合，该节点204与节点206匹配。因此，链路214中的故障可以通过利用用于区段保护的链 路228、而不需要从节点204切换离开、或者需要节点206主动地介入该切换过程来克服。 在较小可能的节点204故障的情况下，由于路径212上主端到端CFM会话故障，端到端保护 将被调用，并且流量将被切换到与保护路径220关联的链路和节点，包括使用节点206而不 是节点204。这有利地减轻了与匹配节点之间的保护同步有关的问题。参考图3，在一个实施例中，主路径和保护路径两者都被设置了区段保护。更为具 体地，除了关于图2描述的路径和链路之外，链路222通过路径300经由链路214来保护， 链路2M通过路径302经由链路216来保护，链路2 通过路径304经由链路218来保护。 针对每个区段的保护在主路径和保护路径上被独立地打开和闭合。针对端点240、242之间 的主路径和保护路径维持CFM连通性检验会话，以便连续地确定两个端到端路径的状态。 两个CFM会话306 (—个顺时针，另一个逆时针)利用主端到端路径使用的VID来确定节点 200和204之间的两条路径的状态，并且两个另外的CFM会话307利用保护端到端路径所使 用的VID来确定节点200和206之间的两条路径的状态。两个CFM会话308利用主端到端 路径使用的VID来确定节点204和208之间的两条路径的状态，并且两个另外的CFM会话 309利用保护端到端路径所使用的VID来确定节点206和210之间的两条路径的状态。各 个区段保护CFM会话不需要针对每个端到端路径来创建。例如，两个会话308可用于经由 节点204和208进入和离开中间环的所有路由。通过利用用于主路径和保护路径的区段保 护，可以容许每个环一个故障，包括一个匹配的节点故障(其使两个环故障)、同时仅使匹配 的节点处存储的状态信息量加倍的情况。图4示出了将用作描述对图5至10所示的各种不同故障情况的响应的基础的本 发明的实施例。在不损失一般性的情况下，仅仅示出了针对流量从左流向右的所有情况下 的效果，并且相对于该流向使用“上游”和“下游”。如图4所示，骨干边缘网桥(BEB) 400， 402通过环进行通信。环在匹配的骨干核心网桥(BCB)对4(Ma、404b、406a、406b处对接。每个BCB包括四个提供商网络端口(PNP)，例如408a、408b、408c、408d。每个BEB包括客户 骨干端口(CBP) 410和两个PNP 412a,412b0 BEB之间的主路径420通过端到端保护路径 似4和BCB 40 和406b之间的区段保护路径422来保护。用于端到端保护路径的区段保 护未示出，从而提供更清楚的图。为了检测故障并触发保护切换，在以下对之间维持CFM会 话(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)。图5示出了主路径420中的故障500，其是BCB 40 的上游。响应于通过(BEB 400,BCB 404a)CFM会话的故障检测到的故障，流量由BEB 400沿针对420的顺着第一区段 的区段保护路径、穿过PNP 41 到BCB 404b并随后到BCB 40 进行重新路由。BCB 404a 将经重新路由的流量在PNP 408d处返回到主路径420。图6示出了 BCB 404a的主路由下游中的故障。响应于该故障情况，流量经由用于 第二区段的区段保护进行重新路由。更为具体地，BCB 40 对在其PNP 408c处(流量经由 此处继续到BCB 404b和BCB406b)接收的流量进行重新路由。BCB 406b将该流量转发给 BCB 406a, BCB 406a将经重新路由的流量在其PNP 408d处返回到主路径。经重新路由的 帧在保护打开点BCB 404a处不以任何方式改变；它们能够并确实使用(与主端到端路径关 联的)相同VID值。图7示出了图5和6中所示的响应如何要求BCB匹配的节点404b具有在不同环 境下使用的用于主端到端路径的区段保护的两条转发路径。尽管所述两条路径不能同时有 效，但是BCB 404b没有直接的手段来确定哪条路径将被使用以及何时使用，并且就状态和 复杂性而言维持该缺乏有效涉及(active involvement)是有利的。同时建立这两条转发路 径潜在地表现出冲突。具体地，不同的路由与BCB 404b处的(端点BEB 402的)相同地址相 关联。这是个问题，因为BCB典型地只有一个转发数据库(FDB)。对该问题的一个简单的方 案是在每个PNP处有不同的转发数据库。然而，这与以太网网桥标准IEEE 802. IQ和IEEE 802. Iah相反，这些标准中FDB可应用于所有的网桥端口，这在期望符合这些标准的情况下 是有问题的。图8示出了对图7所示问题的另一解决方案。所示出的解决方案基于VID交换操 作。按照该解决方案，在区段保护路径上从上游节点到伙伴节点，或者从伙伴节点到下游 节点跨越BCB交换机上执行VID交换。在特别示出的示例中，VID交换在BCB 404b的PNP 408a处执行，以及再在PNP 408d处执行，使得PNP 408d处存在的流量与进入PNP 408a的 流量具有相同的VID，但是在BCB 404b内不存在地址冲突，因为各路径与不同的VID相关 联。因此，每个VLAN —个FDB可以依照以太网标准来被维持。图9和10示出了分别针对下游和上游故障的另一保护切换解决方案，其中在匹配 的节点上建立CFM会话形式的额外状态，但是在匹配的节点对如40 和404b之间依然不 需要明确的同步。在该解决方案中，附加的CCM会话对(顺时针和逆时针的)在打开主端到 端路径上的区段保护的匹配节点和闭合该保护端到端路径上的保护的匹配节点之间维持。 匹配节点之间的这些“对角线”会话允许区段保护路径上的上游匹配节点直接确定到区段 保护闭合点的该区段保护路径的下游部分是否可操作。例如，在BCB 406a和BCB 404b之 间维持对角线CCM会话900。该对角线会话允许该网络直接确定BCB 404b是否可到达BCB 406a的PNP 408d处的区段闭合点。如果故障902发生在主路径中，则BCB 404b将流量绕保护路径顺时针转发至BCB 406a，因为伙伴匹配节点40 也已经直接从其与BCB 406a的 主CCM会话的故障中检测到故障，并已经将流量切换到区段保护路径上。上游故障1000将 不会被CCM会话900检测到，因此流量缺省地(即，当CFM会话900正确地运行时)由BCB 404b转发，就好像上游环上的主路径故障一样，即故障1000被认定。注意到在匹配的节点 之间的链路上的故障1001的情况下(其将两条路径都断开)，BCB 404b的行为无关紧要，因 为两个环现在都发生故障，穿过两个区段的主端到端路径上的后续故障只能通过端到端保 护切换来恢复。 尽管通过以上示例性实施例对本发明进行了说明，本领域普通技术人员将理解在 不脱离这里所公开的发明构思的情况下可以作出对所示实施例的修改和变形。而且，尽管 对所述优选的实施例连同各种说明性结构进行了描述，但是本领域普通技术人员将认识到 可使用各种特定结构来体现该系统。相应地，本发明不应被视作由所附权利要求的范围和 精神以外的来限制。
权利要求
1.一种用于在提供商网桥骨干网络中提供保护的方法，包括响应于故障，在可能的情况下利用区段保护，其中在入口点和出口点之间定义区段，所 述区段不跨越整个提供商网桥骨干网络；以及在该故障无法用区段保护来克服的情况下利用端到端保护。
2.如权利要求1所述的方法，其中端到端保护包括主路径和保护路径，并且区段保护 包括针对所述主路径的至少一个区段的保护，并且所述方法包括针对主路径上的每个区段 独立地打开和闭合区段保护的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，包括另一步骤利用连续性故障管理会话来确定穿过区 段的所有路径的故障状态，所述所有路径能用于经由提供商网桥骨干网络的所述区段的第 一和第二节点进入和离开该区段的所有流量。
4.如权利要求1所述的方法，其中区段保护在区段的每端处的一对的单个匹配的节点 上闭合，以及所述方法包括另一步骤利用区段保护而不用将所述单个匹配的节点与它们 的对应的匹配节点同步。
5.如权利要求1所述的方法，包括另一步骤利用位于端到端主路径上的一个匹配节 点和位于端到端保护路径上的另一匹配节点之间的连续性故障管理会话来确定在区段保 护路径和具有对应的区段主路径的下游保护闭合点之间是否存在连通性。
6.如权利要求1所述的方法，包括通过维持用于至少一个节点的多个转发数据库，允 许该至少一个节点参与至少两个保护区段而不用与其它节点同步。
7.如权利要求1所述的方法，包括通过第一连续性故障管理会话来确定该故障是否 能用端到端保护来克服，并通过第二连续性故障管理会话来确定该故障是否能用区段保护 来克服，其中针对第一连续性故障管理会话的超时时段长于针对第二连续性故障管理会话 的超时时段。
8.如权利要求1所述的方法，包括在每个区段保护打开点，基于各条路径的故障状态 以及端到端VLAN标识符，将针对给定目的地的帧放在穿过所述区段的主路径上或穿过所 述区段的保护路径上，而不用改变VLAN标识符。
9.如权利要求5所述的方法，包括在参与上游和下游区段的保护的节点处，基于端到 端VLAN标识符和下游区段的状态，将流量放在到上游区段的保护闭合点的路径上或者放 在到下游区段的保护闭合点的路径上。
10.一种利用提供商网桥骨干网络在端点之间通信的装置，包括入口点节点和出口点节点，它们一起操作以提供针对入口点节点和出口点节点之间的 网络的区段的保护，其中所述区段不跨越整个提供商网桥骨干网络，所述网络响应于故障 进行操作，以便在可能的情况下利用区段保护，以及在故障无法用区段保护克服的情况下 利用端点之间的端到端保护。
11.如权利要求10所述的装置，其中端到端保护包括主路径和保护路径，并且区段保 护包括针对所述主路径的至少一个区段的保护，并且针对每个区段的区段保护被独立地打 开和闭合。
12.如权利要求10所述的装置，其中连续性故障管理会话被用来确定穿过区段的所有 路径的故障状态，所述所有路径能用于经由提供商网桥骨干网络的所述区段的第一和第二 节点进入和离开该区段的所有流量。
13.如权利要求10所述的装置，其中区段保护在区段的每端处的一对的单个匹配的节 点上闭合，以及其中利用区段保护而不用将所述单个匹配的节点与它们的对应的匹配节 点同步。
14.如权利要求10所述的装置，其中利用位于端到端主路径上的一个匹配节点和位于 端到端保护路径上的另一匹配节点之间的连续性故障管理会话来确定在区段保护路径和 具有对应的区段主路径的下游保护闭合点之间是否存在连通性。
15.如权利要求10所述的装置，其中通过维持用于至少一个节点的多个转发数据库， 允许该至少一个节点参与至少两个保护区段而不用与其它节点同步。
16.如权利要求10所述的装置，其中使用第一连续性故障管理会话来确定该故障是否 能用端到端保护来克服，并使用第二连续性故障管理会话来确定该故障是否能用区段保护 来克服，以及其中针对第一连续性故障管理会话的超时时段长于针对第二连续性故障管理 会话的超时时段。
17.如权利要求10所述的装置，其中在每个区段保护打开点处，基于各条路径的故障 状态以及端到端VLAN标识符，将针对给定目的地的帧放在穿过所述区段的主路径上或穿 过所述区段的保护路径上，而不改变VLAN标识符。
18.如权利要求14所述的装置，在参与上游和下游区段的保护的节点处，基于端到端 VLAN标识符和下游区段的状态，将流量放在到上游区段的保护闭合点的路径上或者放在到 下游区段的保护闭合点的路径上。
全文摘要
端点之间的网络保护包括端到端和局部区段保护两者。端点之间的主路径包括多个链路，并通过与不同链路关联的保护路径基于端到端来保护。主路径的至少一个区段还基于局部来保护，其中“区段”是链路、环、干线或网络的其它部分。保护路径的一个或多个区段也可以基于局部来保护。响应于故障情况的检测，在可能的情况下利用区段保护来克服故障，否则利用端到端保护。调用区段保护不是意味着从主端到端路径切换到保护端到端路径，而是在受影响的区段中将主端到端路径重新路由。
文档编号G01R31/08GK102150053SQ200980135626
公开日2011年8月10日 申请日期2009年6月22日 优先权日2008年9月11日
发明者布拉格 N. 申请人:北方电讯网络有限公司