一種乙太網環路的保護方法及系統的製作方法
2023-12-10 21:12:22
專利名稱：一種乙太網環路的保護方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種乙太網環路的保護方法，尤其是一種多播業務下乙太網環路的保護方法，以及與該方法相對應的乙太網環路的保護系統。
背景技術：
目前，乙太網(Ethernet)的應用已經覆蓋接入網、城域網甚至骨幹網的各個方面。但隨著寬帶數據網絡的不斷發展，原有的基於乙太網的城域系統面臨著巨大挑戰，現有的網絡架構不能夠提供具有運營商級的業務保護手段，而對於由於光纖和設備故障導致的網絡中斷，必須能夠通過可靠的措施提供業務的保護和恢復。從現有的網絡技術來看，採用基於以太環網的結構可以對用戶的業務提供有效的保護。
同時，寬帶多媒體網絡的不斷發展使得各種寬帶網絡應用層出不窮。IPTV、視頻會議、數據和資料分發、多媒體遠程教育等寬帶應用都對現有寬帶多媒體網絡的承載能力提出了挑戰。採用單播技術(Unicast)構建的傳統網絡已經無法滿足新興寬帶網絡應用在帶寬和網絡服務質量方面的要求。多播(Multicast，也稱多址廣播或IP組播)技術，是一種允許一臺或多臺主機(多播源)發送單一數據包到多臺主機的TCP/IP網絡技術。使用多播技術進行傳遞的多播業務目前已經廣泛地用於寬帶網絡應用中。
乙太網環路上有多種保護方法，其中乙太網環路保護(Ethernet Ring Protection；ERP)協議是一個在乙太網環路拓撲結構中對鏈路進行快速故障檢測並對故障鏈路進行快速恢復的2層協議保護方法。
利用以太換網實現針對鏈路或者設備故障進行恢復(failover)的業務保護時間通常設定為50毫秒，即無論對於單播業務還是對於多播業務都要達到上述要求。目前利用上述乙太網環路保護協議能夠在單播情況下達到上述要求，但是對於多播業務，採用乙太網環路保護協議仍然無法滿足上述故障恢復時間的要求。
發明內容
因此，本發明的主要目的在於提供一種乙太網環路的保護方法，通過採用該方法，使得對於乙太網上運行的多播業務的故障恢復時間能夠達到用戶可以接受的程度。
為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的一種乙太網環路的保護方法，上述乙太網環路由至少一個乙太網節點構成，在上述乙太網環路上包括至少一個域，每個上述域包括至少一個工作鏈路和至少一個保護鏈路，上述每個域包括至少一個冗餘管理者，該方法包含以下步驟(1)上述域中工作鏈路的每個工作節點將其多播信息通知給上述域中的其他乙太網節點；(2)上述域中的每個乙太網節點接收上述工作節點的多播信息並根據上述多播信息更新上述乙太網節點的多播信息表。
在步驟(1)中，上述域中工作鏈路的每個工作節點將其多播信息同步通知給上述域中的其他乙太網節點。
在步驟(1)中，上述域中工作鏈路的每個工作節點通過網橋協議數據單元(Bridge Protocol DataUnit；BPDU)將其多播信息同步通知給上述域中的其他乙太網節點。
上述域中工作鏈路的每個工作節點發送相鄰網橋協議數據單元的間隔小於乙太網環路的故障恢復時間。
在步驟(2)中，上述域中的每個乙太網節點接收上述工作節點通過網橋協議數據單元通知的多播信息並根據上述多播信息更新上述乙太網節點的多播信息表。
上述網橋協議數據單元中的多播信息包括乙太網節點標識符、域名、乙太網環路保護的虛擬區域網組標識、乙太網環路保護的多播組標識中的至少一項信息。
在步驟(1)中，上述域中工作鏈路的每個工作節點通過輪詢方式或者中斷方式將其多播信息通知給上述域中的其他乙太網節點。
在步驟(1)中，上述域中的其他乙太網節點為工作鏈路的工作節點或者保護鏈路的保護節點。
本發明還提出一種乙太網環路的保護系統，上述乙太網環路由至少一個乙太網節點構成，在上述乙太網環路上包括至少一個域，每個上述域包括至少一個工作鏈路和至少一個保護鏈路，上述每個域包括至少一個冗餘管理者，上述乙太網環路還包括至少一個發送單元和至少一個接收單元，上述發送單元將上述域中工作鏈路的每個工作節點的多播信息發送給上述域中的其他乙太網節點；上述接收單元接收上述發送單元發送的多播信息並根據上述多播信息更新上述域中乙太網節點的多播信息表。
上述發送單元位於上述域中工作鏈路的工作節點上，上述接收單元位於上述域中的乙太網節點上。
可見，本發明所提供的一種乙太網環路的保護方法及系統，具有以下的優點和特點(1)本發明的方法能夠在工作鏈路發生故障前或者工作鏈路發生故障後將工作鏈路的多播信息通知給保護鏈路，一旦鏈路發生故障，保護鏈路就能夠在短時間內得知工作鏈路的多播信息從而承載業務包的運行，進而將動態多播業務發生故障時的恢復時間從秒量級縮短到毫秒量級，縮短了保護時間。
(2)本發明的方法是現有的乙太網環路保護協議ERP的補充，並且本發明方法無需對現有設備進行改動，因此成本極低。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的描述，其中圖1是乙太網環路保護協議ERP的示意圖。
圖2是採用乙太網環路保護協議ERP的乙太網環路的初始狀態示意圖。
圖3是採用乙太網環路保護協議ERP的乙太網環路的正常狀態示意圖。
圖4是採用乙太網環路保護協議ERP的乙太網環路發生故障時，採用本發明方法進行保護的狀態示意圖。
圖5是採用乙太網環路保護協議ERP的乙太網環路重新恢復正常狀態示意圖。
具體實施例方式
圖1是乙太網環路保護協議ERP的示意圖。圖1中的乙太網節點NE1～NE7組成了一個物理上的乙太網環路，上述物理上的乙太網環路上可以包含多個邏輯上的域(domain)，每個域又包含一個工作鏈路和一個保護鏈路。例如在圖1所示的域中，乙太網節點RM A、NE2、NE3、NE4、NE5組成了一個工作鏈路，如圖1中的實線所示；而NE1、NE7、NE6組成了一個保護鏈路，如圖1中的虛線所示。在這個域上的一個節點被指定為冗餘管理者(RedundancyManager)RM A。在乙太網環路上的其他節點則被指定為普通交換節點。
通常一個多播源(Multicast Source)向一個域上的節點發送業務信息，而在一個域中通常存在多個虛擬區域網(Virtual Local Area Network；VLAN)，每個虛擬區域網中通常又包含多個多播組(Multicast Group)。
RM A對ERP協議的控制信息進行處理，維護該域上的工作鏈路和保護鏈路的信息，例如該域上哪些節點是工作節點，哪些節點是保護節點，工作節點是否發生故障而中斷等信息。此外，RM節點在上述域所在的環路上有兩個埠，其中一個埠被RM配置為主要埠(Primary Port；P)，另一個埠被RM配置為次要埠(Secondary Prot；S)。
在冗餘管理者RM所屬的域中，針對該域中VLAN下的多播組中所有的非ERP控制信息，將次要埠進行鎖定(Block)，如圖1中RM下面的虛線圓圈所示。這樣，冗餘管理者RM就將主要埠P和次要埠S進行有效隔離，從而避免在乙太網環路上形成一個迴路。儘管進行了鎖定，但是ERP的控制信息仍然能夠通過次要埠進行發送或者接收，這樣，在工作鏈路上既有業務包(Traffic Package)在運行，同時也有控制信息在運行，而在保護鏈路上則沒有這個域的業務包運行，而只有控制信息在運行。
圖2是採用乙太網環路保護協議ERP的乙太網環路的初始狀態示意圖。圖2中右側為一個多播源，在上述多播源通過以太環網發布信息之前，與該多播源相關的域中的所有乙太網節點，包括工作鏈路節點和保護鏈路節點的多播信息表都為空，即NE1～NE7、RMA的多播信息表都為空。
圖3是採用乙太網環路保護協議ERP的乙太網環路的正常狀態示意圖。上述多播源通過以太環網向上述域中的所有節點發布業務信息。上述域中的工作鏈路上的節點能夠從多播源發布的業務信息中獲得多播信息，然後寫入該工作鏈路節點的多播信息表中，也就是說，RM A、NE2、NE3、NE4、NE5分別從多播源發布的業務信息中獲得多播信息，再寫入各自的多播信息表中。而上述域中的保護鏈路上的節點由於次要埠被鎖定，使得這些保護節點不能夠處理多播源的業務信息，因此，NE1、NE7、NE6的多播信息表仍然為空。
圖4是採用乙太網環路保護協議ERP的乙太網環路發生故障時，採用本發明方法進行保護的狀態示意圖。在圖4中的實線圓圈表示乙太網環路在此處發生故障，RM通過中斷或者輪詢等故障檢測機製得知鏈路發生故障後，就將原來所定的次要埠S打開，使得業務包也能夠在原有的保護鏈路上運行。
然後，工作鏈路的每個工作節點NE2、NE3、NE4、NE5、RMA將其多播信息表中的多播信息通知給上述域中的其他乙太網節點，所謂的其他乙太網節點既包括工作節點、也包括保護節點。上述工作節點發送的多播信息屬於控制信息。通常，工作鏈路的每個工作節點可以通過網橋協議數據單元BPDU將其多播信息通知給上述域中的其他乙太網節點。網橋協議數據單元BPDU中的多播信息包括乙太網節點標識符、域名、乙太網環路保護的虛擬區域網組標識、乙太網環路保護的多播組標識(為簡化起見，圖3-圖5中只標出了多播組標識)。
乙太網節點標識符表明該多播信息從哪個工作節點發出，如果上述域中的一個乙太網節點接收到的網橋協議數據單元BPDU中的乙太網節點標識符信息與該乙太網節點本身的節點標識符不同，則該乙太網節點接收上述網橋協議數據單元BPDU中的多播信息。如果上述域中的一個乙太網節點接收到的網橋協議數據單元BPDU中的乙太網節點標識符信息與該乙太網節點本身的節點標識符相同，則將該BPDU中的多播信息丟棄。這樣能夠避免重複接收。域名表明工作節點和保護節點所處的域，乙太網環路保護的虛擬區域網組標識表明上述域中存在哪些虛擬區域網、乙太網環路保護的多播組標識表明每個虛擬區域網中包含哪些多播組。每個多播組具有至少一個埠。
域中的每個乙太網節點對網橋協議數據單元BPDU中的多播信息進行接收後，根據該多播信息的內容，更新該乙太網節點自身的多播信息表。
工作鏈路的每個工作節點發送其多播信息的過程是動態的，一直到該域中每個使用ERP協議的乙太網節點的多播信息都趨於相同，也就是說，實現了該域中每個使用ERP協議的乙太網節點的多播信息的同步。工作鏈路的每個工作節點發送相鄰的兩個網橋協議數據單元BPDU之間具有一定的時間間隔，該間隔至少應低於乙太網環路所要求的故障恢復時間，通常為50毫秒，以能夠保證上述乙太網節點的多播信息的同步。
圖5是採用乙太網環路保護協議ERP的乙太網環路重新恢復正常狀態示意圖。當上述域中的所有節點的多播信息都被同步後，圖中保護鏈路成為新的工作鏈路，工作鏈路成為新的保護鏈路，也就是說，RMA、NE1、NE7、NE6、NE5為新的工作節點，NE2、NE3、NE4為新的保護節點。多播用戶能夠通過新的工作鏈路獲得多播源的業務信息。RM節點在上述域上重新配置主要埠P和次要埠S，如圖5中的虛線圓圈所示。
上述實施例中多播信息的通知方式採用的是中斷方式。除了中斷方式外，還可以採用其他方式，例如輪詢方式。中斷方式與輪詢方式的不同之處在於前者是在鏈路故障發生後將工作鏈路上工作節點的多播信息發送給保護鏈路上的保護節點，而後者是在鏈路故障發生前就將工作鏈路上工作節點的多播信息發送給保護鏈路上的保護節點。
另外，圖1還表明了本發明的乙太網環路的保護系統的實施例，圖1中的乙太網節點NE1～NE7組成了一個物理上的乙太網環路，上述物理上的乙太網環路上可以包含多個邏輯上的域(domain)，每個域又包含一個工作鏈路和一個保護鏈路。例如在圖1所示的域中，乙太網節點RM A、NE2、NE3、NE4、NE5組成了一個工作鏈路，如圖1中的實線所示；而NE1、NE7、NE6組成了一個保護鏈路，如圖1中的虛線所示。在這個域上的一個節點被指定為冗餘管理者(Redundancy Manager)RMA。在乙太網環路上的其他節點則被指定為普通交換節點。
乙太網環路包括5個發送單元和8個接收單元，這5個發送單元分別位於上述域中工作鏈路的工作節點RM A、NE2、NE3、NE4、NE5上，並分別將工作節點RM A、NE2、NE3、NE4、NE5的多播信息發送給上述域中的其他乙太網節點；上述8個發送單元分別位於上述域中的乙太網節點RMA、NE1～NE7上，上述接收單元接收上述發送單元發送的多播信息並根據上述多播信息更新上述域中乙太網節點的多播信息表。
由上述實施例可見，本發明的方法能夠在工作鏈路發生故障前或者工作鏈路發生故障後將工作鏈路的多播信息通知給保護鏈路，一旦連路發生故障，保護鏈路就能夠在短時間內得知工作鏈路的多播信息從而承載業務包的運行，進而將動態多播業務發生故障時的恢復時間從秒量級縮短到毫秒量級，縮短了保護時間。而且，由於本發明的方法是現有的乙太網環路保護協議ERP的補充，本發明方法無需對現有設備進行改動，因此成本極低。
權利要求
1.一種乙太網環路的保護方法，上述乙太網環路由至少一個乙太網節點構成，在上述乙太網環路上包括至少一個域，每個上述域包括至少一個工作鏈路和至少一個保護鏈路，上述每個域包括至少一個冗餘管理者，其特徵在於該方法包含以下步驟(1)上述域中工作鏈路的每個工作節點將其多播信息通知給上述域中的其他乙太網節點；(2)上述域中的每個乙太網節點接收上述工作節點的多播信息並根據上述多播信息更新上述乙太網節點的多播信息表。
2.如權利要求1所述的乙太網環路的保護方法，其特徵在於在步驟(1)中，上述域中工作鏈路的每個工作節點將其多播信息同步通知給上述域中的其他乙太網節點。
3.如權利要求1所述的乙太網環路的保護方法，其特徵在於在步驟(1)中，上述域中工作鏈路的每個工作節點通過網橋協議數據單元將其多播信息同步通知給上述域中的其他乙太網節點。
4.如權利要求3所述的乙太網環路的保護方法，其特徵在於上述域中工作鏈路的每個工作節點發送相鄰網橋協議數據單元的間隔小於乙太網環路的故障恢復時間。
5.如權利要求1所述的乙太網環路的保護方法，其特徵在於在步驟(2)中，上述域中的每個乙太網節點接收上述工作節點通過網橋協議數據單元通知的多播信息並根據上述多播信息更新上述乙太網節點的多播信息表。
6.如權利要求3或5所述的乙太網環路的保護方法，其特徵在於上述網橋協議數據單元中的多播信息包括乙太網節點標識符、域名、乙太網環路保護的虛擬區域網組標識、乙太網環路保護的多播組標識中的至少一項信息。
7.如權利要求1所述的乙太網環路的保護方法，其特徵在於在步驟(1)中，上述域中工作鏈路的每個工作節點通過輪詢方式或者中斷方式將其多播信息通知給上述域中的其他乙太網節點。
8.如權利要求1、2、3或7中任一所述的乙太網環路的保護方法，其特徵在於在步驟(1)中，上述域中的其他乙太網節點為工作鏈路的工作節點或者保護鏈路的保護節點。
9.一種乙太網環路的保護系統，上述乙太網環路由至少一個乙太網節點構成，在上述乙太網環路上包括至少一個域，每個上述域包括至少一個工作鏈路和至少一個保護鏈路，上述每個域包括至少一個冗餘管理者，其特徵在於，上述乙太網環路還包括至少一個發送單元和至少一個接收單元，上述發送單元將上述域中工作鏈路的每個工作節點的多播信息發送給上述域中的其他乙太網節點；上述接收單元接收上述發送單元發送的多播信息並根據上述多播信息更新上述域中乙太網節點的多播信息表。
10.如權利要求9所述的乙太網環路的保護系統，其特徵在於上述發送單元位於上述域中工作鏈路的工作節點上。
11.如權利要求9所述的乙太網環路的保護系統，其特徵在於上述接收單元位於上述域中的乙太網節點上。
全文摘要
本發明提出一種乙太網環路的保護方法，上述乙太網環路由至少一個乙太網節點構成，在上述乙太網環路上包括至少一個域，每個上述域包括至少一個工作鏈路和至少一個保護鏈路，上述每個域包括至少一個冗餘管理者，上述域中工作鏈路的每個工作節點將其多播信息通知給上述域中的其他乙太網節點；上述域中的每個乙太網節點接收上述工作節點的多播信息並根據上述多播信息更新上述乙太網節點的多播信息表。本發明還提出一種乙太網環路的保護系統。採用本發明能夠將動態多播業務發生故障時的恢復時間從秒量級縮短到毫秒量級，縮短了保護時間。
文檔編號H04L12/28GK101064632SQ200610076158
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月28日 優先權日2006年4月28日
發明者劉輝 申請人:西門子通信技術(北京)有限公司