CN101822000B

CN101822000B - 在网络中运行的方法和网络的装置以及包括这种装置的通信系统

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Publication number: CN101822000B
Application number: CN200880110395.3A
Authority: CN
Inventors: J·M·拉马尔霍里贝罗多斯桑托斯
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2028-08-04
Also published as: WO2009019257A2; WO2009019257A3; US20110317549A1; CN101822000A; US8717879B2; EP2023543A1

Abstract

本发明提供一种在网络中(或者具体来说在这种网络的网络组件上)运行的方法和装置。网络包括经由环连接的多个网络元件，其中一个网络元件是包括主要端口和辅助端口的环主控。该方式包括以下步骤：(i)沿环的一个方向的故障由环主控来检测；以及(ii)环主控经由其端口发送指明故障方向的第一消息。

Description

在网络中运行的方法和网络的装置以及包括这种装置的通信系统

本发明涉及在网络中运行的方法和网络的装置以及包括这种装置的通信系统。

在例如EP 1062787 B1中公开了以太网环保护(ERP)机制和协议。另外，存在另一种环保护机制，称作以太网自动保护交换(EAPS)，如例如IETF RRC 3619中所述的一样。

这类环保护机制包括协调环保护活动的环主控(ring master)RM(又称作冗余度管理器)。

这个意义上的保护具体表示避免了物理以太网中的链路层环路。配备环主控以防止环形成这类以太网环路(Ethernet loops)。

当环主控收到关于环是健康的、即所有环节点(网络元件)和链路(段或弧)是可操作的通知(例如经由环主控通过其两个端口所发送的测试分组)时，环主控通过在其环端口之一(环主控的辅助接口)阻塞业务接收和传送来断开链路层环路。

所有业务均在那个辅助端口被阻塞，但除了以太网环保护控制业务、例如测试分组之外。优选地，这种控制业务经由控制虚拟LAN(VLAN)发送。

从链路层的角度来看，在环主控的辅助端口阻塞业务的操作将环的拓扑结构变换成节点(网络元件)链。这在典型的第2层(L2)网络中是必要的(又参见文献IEEE 802.1，以便进行进一步说明)。环主控阻塞其辅助端口从而产生网络元件链的拓扑结构的操作被认为是以太网环保护机制的正常操作状态。

图1示出这种ERP结构。环包括网络元件或节点101至106，其中节点101是具有主要端口P和辅助端口S的环主控RM(又称作冗余度管理器)。如前面所述，在正常操作中，环主控阻塞其辅助端口S，从而引起节点101至106构建用于用户业务的链拓扑结构。

链路或端口故障：

当故障出现于环、例如环段的链路故障时，环主控开启其辅助端口S，由此重建所有环节点之间的通信。

如果故障出现在其端口之一，则故障可由环主控本身直接检测。备选地，可由环的另一个网络元件来通知环主控关于在网络元件的端口之一检测到的故障。在这种情况下，受影响的网络元件向环主控发送链路不运行(Link Down)消息。环主控随后开启其辅助端口S(参见图2)。

故障恢复：

当环的网络元件检测到故障恢复时，它向环主控发送指明链路或端口再次是可操作的通知。这可通过网络元件向环主控发送链路运行(Link Up)消息来实现。网络元件将切换到临时阻塞状态(pre-forwarding state)，从而阻塞除了测试分组之外的所有业务(经由VLAN所传送的健康检查消息)。在这种临时阻塞状态中，网络元件等待来自环主控的消息，以便再次切换到正常操作(或转发状态)。

环主控再次阻塞辅助端口S，并且向网络元件发送消息，以便回到正常操作。环主控允许网络元件仅在环主控阻塞其辅助端口S之后才从其临时阻塞状态转移到正常操作(转发状态)。这避免链路层环路的配置。

优选地，环主控通过经由其两个环接口、即经由其主要端口P和其辅助端口S频繁发送健康检查分组，来评估整个环的操作状态。这些健康检查分组(又称作测试分组)可经由控制VLAN传送。如果环是可操作的，则环主控经由相应的其它接口来接收所发送的其测试分组。如果没有接收到测试分组，则环可能断开，并且应当发起保护恢复动作。

不利的是，按照非致命错误，测试分组可能只在一个方向上丢失。这导致部分有缺陷的业务，即，业务的一部分可能丢失，而另一部分仍然可到达其目的地。

待解决的目标是避免前面所述的缺点，并且提供一种处理仅在一个方向上有缺陷但在另一个方向上可操作的链路的方式。

这个问题根据独立权利要求的特征得到解决。其它实施例产生于从属权利要求。

为了克服这个问题，提供一种在网络中(或者具体来说在这种网络的网络组件上)运行的方法。网络包括经由环连接的多个网络元件，其中一个网络元件是包括主要端口和辅助端口的环主控。该方法包括以下步骤：

-沿环的一个方向的故障由环主控来检测；

-环主控经由其端口发送指明故障的方向的第一消息。

具体来说，环主控允许检测环中的故障，所述故障仅在沿路径的一个方向上而不在另一个方向上发生。环主控通过经由端口(其主要端口或辅助端口)发送指示故障或者指明故障的方向的第一消息来作用于这种检测。

在一个实施例中，故障由环主控经由没有到达其端口(至少)之一的至少一个第二消息来检测。

由于只有一个第二消息未到达该端口但其它却到达相对端口的事实，环主控确定通信路径仅在一个方向上受到破坏。

在另一个实施例中，至少一个第二消息是测试消息和/或健康检查消息。这种至少一个第二消息可作为数据分组来传送。

在另一个实施例中，至少一个第二消息由环主控发送。另外，至少一个第二消息可由环主控经由其主要端口以及经由其辅助端口来发送。

有利的是，经由环主控的端口之一所发送的这种至少一个第二消息通过环网传播，并且到达环主控的相对端口。在环主控的辅助端口接收例如至少一个第二消息，环主控可认识到它已经由其本身生成并且经由其主要端口发送。因此，从主要端口(通过环网)到辅助端口的通信路径是可操作的。同样的机制可应用于从辅助端口到主要端口的相反方向，由此指明通过环网的这个具体方向是否有缺陷。

在又一个实施例中，至少一个第二消息经由控制虚拟局域网(控制VLAN)来发送。

这种控制VLAN在通过环的两个方向上都是可操作的，并且有利地由环主控来管理。但是，这与用户业务的不同之处在于，在正常操作中、即环网中没有故障的情况下，可以不经由环主控的辅助端口(如上所述，它在正常操作中被阻塞)来传送。

在另一个实施例中，第一消息由环主控经由没有接收到至少一个第二消息的端口来发送。

因此，在环网中的单向故障的情况下，至少一个第二消息可能没有到达环主控的端口之一。选择这个端口用于将第一消息分派到环网中。

第一消息具体可以是建议接收方在某些状况时阻塞接口的消息。

在一个实施例中，该方法包括以下步骤：

-接收到第一消息的网络元件在至少一个第二消息没有到达其两个端口时转发第一消息；

-接收到第一消息的网络元件在至少一个第二消息到达其两个端口时进入预定义状态。

因此，接收到第一消息，网络元件确定至少一个第二消息(例如测试消息)是否到达其两个端口。如果情况是这样，则这个特定网络元件不是在其两个端口接收到至少一个第二消息的最后一个网络元件。因此，将第一消息沿环主控所指定的方向转发到下一个网络元件。

因此，一个接一个网络元件运行这种机制，并且沿给定方向(例如从环主控经由其没有接收到至少一个第二消息、例如测试分组的端口)转发第一消息，直至发现网络元件在其两个端口接收到第二消息。因此，这个网络元件是在两侧(端口)接收到至少一个第二消息的最后一个网络元件。链路故障是在所识别的这个网络元件与最后分派第一消息的网络元件之间。

相应地，这个网络元件进入预定义状态。

一个实施例是，在预定义状态中，网络元件阻塞在其中接收到第一消息的端口。

优选地，预定义状态可以是临时阻塞状态。

在又一个实施例中，进入预定义状态的网络元件向环主控发送第三消息。这个第三消息可以是对第一消息的确认消息。

在一个实施例中，第三消息经由没有故障的路径来发送。

此外，在接收到第三消息时，环主控可开启其辅助端口。

因此，环主控察觉，根据它的所发送的第一消息，网络元件进入临时阻塞状态，并且经由第三消息发送对这个第一消息的确认。根据接收到第三消息，环主控知道网络元件的一个端口已经被阻塞，因而环主控可开启其辅助端口，以便维持环网中的业务流。

在另一个实施例中，该方法包括以下步骤：

-环主控在其辅助端口以及在其主要端口检测到至少第二消息；

-环主控阻塞其辅助端口；

-环主控向已进入预定义状态的网络元件发送第四消息。

一旦环主控知道至少一个第二消息(再次)到达其两个端口，这允许环主控切换到正常操作模式，即阻塞其辅助端口。因此，一个方向上的链路故障被校正，环主控回到正常操作，并且向进入预定义(例如临时阻塞)状态的网络元件发送第四消息。

作为另一个实施例，处于预定义状态的网络元件在接收到第四消息时开启其端口。具体来说，处于预定义状态的网络元件可进入转发状态。

在又一个实施例中，切换回转发状态的网络元件(随后)通过向环主控发送相应消息，来通知环主控关于其状态变化。

因此，环主控可能已经阻塞其辅助端口，并且通知处于预定义状态的网络元件切换到正常操作，即开启其先前阻塞的端口并切换到转发状态。在受影响的网络元件相应动作之后，环主控收到关于这个网络元件回到正常操作的通知。因此，环网(再次)完全可操作于正常状态，正如由环主控检测到任何故障之前一样。

如上所述的问题还通过包括处理器单元的装置来解决，处理器单元设置和/或配备成使得本文所述的方法可在所述处理器上运行和/或执行。

具体来说，该装置可以是通信装置，例如网络元件或环主控。

如上所述的问题还通过包括本文所述的装置的通信系统来解决。

附图中示出并说明本发明的实施例：

图3示出具有环主控检测到的单向链路故障的环网；

图4示出图3的环网，其中将环主控所发起的“阻塞接口”消息发送到环网的与单向链路故障相邻的网络元件；

图5示出图4的环网，其中进入临时阻塞状态的网络元件经由健康路径向环主控发送“阻塞接口确认”消息；

图6示出图5的环网，其中校正了链路故障，并且不再中断测试消息；

图7示出图6的环网，其中，由于健康环的原因，环主控阻塞其辅助端口，并且向仍然处于临时阻塞状态的网络元件发送“开启接口”消息；

图8示出图7的环网，其中已经处于临时阻塞状态的网络元件切换到转发状态，并且向环主控发送“开启接口确认”消息；

图9示出包括要在环网的环主控上运行和/或执行的步骤的流程图。

本文所述的方式优选地基于仅在一个方向上的链路故障，即，通信信道可将数据从A传递到B，但反过来不行。

下面所述的示例具体使用对前面所述的消息的以下映射：

a)所描述的第一消息对应于环主控RM所发送的指明网络元件必须阻塞特定端口的阻塞接口消息(BI)。

b)所描述的至少一个第二消息对应于测试消息(或健康检查消息)。测试消息优选地由环主控RM经由其主要端口以及经由其辅助端口来发送。(在环网中无故障情况下的正常操作中)测试消息由环主控的相应的另一个端口来接收，由此通知环主控关于环(在两个方向上)是可操作的。测试消息优选地经由环网的控制VLAN来发送。

c)第三消息是对第一消息的确认消息，优选地是阻塞接口确认消息(BI_ack)。

d)第四消息是由环主控所发送的告知环网的特定网络元件开启其端口并且切换到正常操作(即，转发状态)的消息。这个第四消息又称作开启接口消息(UI)。

e)另外还存在由接收到开启接口消息并且进入转发状态、由此向环主控发送开启接口确认消息(UI_ack)的网络元件所发送的其它消息。

阻塞接口消息、阻塞接口确认消息、开启接口消息和开启接口确认消息优选地经由以太网慢协议(Ethernet slow protocol)来传送。

图3至图8示出关于本文所提供的方式可如何工作的示例。这些附图示出包括网络元件(或节点)301至306的环网，其中网络元件301是环主控RM(又称作冗余度管理器)。就环保护而言，则环网可运行以太网环保护(ERP)协议或者以太网自动保护交换(EAPS)协议。

图3中，链路故障LF在网络元件304与网络元件305之间的连接处发生，其中故障仅影响连接的一个方向，即，业务可从网络元件305传递到网络元件304，但是反过来不行。环主控301经由其两个端口309和310定期分派测试消息。

由于链路故障LF，经由端口309所发送的测试消息307中断，但是经由端口310所发送的测试消息308回到环主控301的端口309，由此指明在环网中的某个位置存在单向链路故障。

因此，如图4所示，环主控301经由其没有接收到测试消息的端口310来发送阻塞接口消息401。在网络元件306接收到阻塞接口消息401。

随后，网络元件306评估是否在其两个端口接收到测试消息。根据这个示例并且在图3可看到，网络元件306仅在其端口之一接收到测试消息308，测试消息307由于单向链路故障LF而无法到达这个网络元件306。

由于测试消息没有到达网络元件306的两个端口，所以这个网络元件306向网络元件305转发阻塞接口消息402。

对于网络元件305，只有其端口之一接收到测试消息(即，经由环主控301的端口310所发送的测试消息308)。因此，网络元件305向网络元件304转发阻塞接口消息403。

由于链路故障LF只是从网络元件304到网络元件305的单向的，所以阻塞接口消息403到达网络元件304。

网络元件304是测试消息路径307中在其两个端口接收到测试消息的最后一个网络元件。因此，网络元件304进入临时阻塞状态，并且阻塞(参见图5中的标号502)其端口以指示链路故障、接收阻塞接口消息的方向。要注意，被阻塞接口502仍然可经由例如控制VLAN来接收测试消息。

另外，网络元件304经由没有链路故障的路径向环主控301发送阻塞接口确认消息501。

在接收到阻塞接口确认消息501时，环主控301开启其辅助端口，由此恢复环网的连通性。

图6示出已经校正链路故障LF，测试消息601和602到达环主控301的两个端口。环主控301阻塞其辅助端口，以便避免环网中的环路。

但是，由于链路故障LF，网络元件304仍然处于临时阻塞状态，并且其端口502仍然被阻塞。

如图7所示，环主控301经由其两个端口309和310向网络元件304发送开启接口消息701和702。

在其两个端口处接收到开启接口消息701和702时，网络元件304开启其接口502，并且从临时阻塞状态切换到转发状态。另外，网络元件304经由其两个端口向环主控301发送开启接口确认消息801和802(如图8所示)。

要注意，各消息可发送一次以上，具体来说是为了避免因丢失的数据分组而引起的任何错误。

还要注意，链路故障可在共享链路上发生。在这种情况下，只有一个环主控可检测到故障，并且可提供本文所述的措施。

这种方式的一个优点在于，网络中的单向链路故障可被检测并且从第2层路径中正确地去除。避免了环网中的临时环路。

图9示出包括要在环网的环主控上运行和/或执行的步骤的流程图。在步骤901，环主控检测到单向链路故障，并且在步骤902，经由其因单向链路故障而没有接收到测试消息的端口发送阻塞接口消息。在接收到阻塞接口确认消息时，在步骤903，环主控开启其辅助端口，以便维持整个环网的业务流。在检测到(再次)到达其两个端口的测试分组时，在步骤904，环主控阻塞辅助端口，并且(在步骤905)向处于临时阻塞状态的网络元件发送开启接口消息。

Claims

1.一种在网络中运行的方法，

-其中所述网络包括经由环连接的多个网络元件；

-其中所述网络元件中的一个网络元件是包括主要端口和辅助端口的环主控；

包括以下步骤：

-沿所述环的一个方向的故障由所述环主控检测，其中所述故障由所述环主控经由没有到达其端口之一的至少一个第二消息来检测；

-所述环主控经由其端口发送指明所述故障的方向的第一消息；

-接收到所述第一消息的网络元件在所述至少一个第二消息没有到达其两个端口时转发所述第一消息；

-接收到所述第一消息的网络元件在所述至少一个第二消息到达其两个端口时进入预定义状态，其中，在所述预定义状态中，进入所述预定义状态的所述网络元件阻塞接收到所述第一消息的端口，以及进入所述预定义状态的所述网络元件向所述环主控发送第三消息。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个第二消息是测试消息和/或健康检查消息。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个第二消息由所述环主控发送。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个第二消息由所述环主控经由其主要端口以及经由其辅助端口来发送。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个第二消息经由控制虚拟局域网(VLAN)来发送。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一消息由所述环主控经由没有接收到所述至少一个第二消息的端口来发送。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定义状态是临时阻塞状态。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第三消息是对所述第一消息的确认消息。

9.如权利要求1或8所述的方法，其中，所述第三消息经由没有所述故障的路径来发送。

10.如权利要求1或8所述的方法，其中，在接收到所述第三消息时，所述环主控开启其辅助端口。

11.如权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：

-所述环主控在其辅助端口以及在其主要端口检测所述至少一个第二消息；

-所述环主控阻塞其辅助端口；

-所述环主控向已进入所述预定义状态的所述网络元件发送第四消息。

12.如权利要求11所述的方法，其中，处于所述预定义状态的所述网络元件在接收到所述第四消息时开启其端口。

13.如权利要求12所述的方法，其中，处于所述预定义状态的所述网络元件进入转发状态。

14.如权利要求13所述的方法，其中，进入所述转发状态的所述网络元件将它进入了所述转发状态通知所述环主控。

15.一种在网络中运行的通信系统，

-其中所述网络包括经由环连接的多个网络元件；

所述通信系统包括：

-用于由所述环主控检测沿所述环的一个方向的故障的部件，其中所述故障由所述环主控经由没有到达其端口之一的至少一个第二消息来检测；

-用于由所述环主控经由其端口发送指明所述故障的方向的第一消息的部件；

-用于由接收到所述第一消息的网络元件在所述至少一个第二消息没有到达其两个端口时转发所述第一消息的部件；

-用于由接收到所述第一消息的网络元件在所述至少一个第二消息到达其两个端口时进入预定义状态的部件，其中所述通信系统进一步包括用于在所述预定义状态中由进入所述预定义状态的所述网络元件阻塞接收到所述第一消息的端口的部件，以及用于由进入所述预定义状态的所述网络元件向所述环主控发送第三消息的部件。