专利名称：一种实现智能光网络保护和恢复的方法
技术领域：
本发明涉及光网络的保护和恢复方法，特别涉及采用上层智能软件和传统保护机制相结合的方式，实现智能光网络保护和恢复的方法。
背景技术：
在传统的光网络中，保护路径和业务路径均由手工配置。当被保护的光路径检测到故障时，利用自动保护倒换协议(APS)实现业务从工作路径到保护路径的快速倒换，倒换的时间通常小于50MS。
智能光网络是利用路由和信令技术自动建立承载业务的光路径，这和传统光网络手工配置业务光路径有很大的进步。智能光网络在原有的同步数字序列(SDH)，同步光纤网(SONET)和密集波分复用(DWDM)设备上增加一种智能化的功能，用于实现自动建立路由和光路径。该功能也可实现工作路径到保护路径的倒换。然而，在现有的具有上述智能功能的光网络中，由于是采用软件来实现工作路径和保护路径的建立和删除，业务路径建立之后，一旦发生故障，将由智能软件实现倒换的管理。这种由软件实现的功能，工作路径和保护路径的倒换的时间受制于软件本身以及设备的CPU等的性能，故业务倒换的时间不能保证在50MS内完成。也就是说，虽然智能光网络利用上层智能软件取得了自动建立工作路径和保护路径这一进步，然而，一旦光路径中发生故障，其采用软件实现的从工作路径到保护路径的业务倒换的速度实际上很难与传统光网络中采用的APS协议所实现的业务倒换向媲美。
本发明的内容针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种智能光网络的保护和恢复方法，其采用智能化的手段自动建立该网络中的工作路径和保护路径，当工作路径中监测到故障时，又能采用传统光网络中的自动保护倒换协议实现快速的保护和路径倒换。本发明的方法既体现智能光网络的灵活，又吸收了传统光网络保护方式的迅捷之长，能满足50ms内实现保护的国际标准。
为实现本发明的上述目的，提供了一种实现智能光网络保护和恢复的方法，包括利用上层智能软件自动建立工作路径和保护路径；当工作路径发生故障时，根据APS协议将业务倒换到保护路径；当故障恢复后，根据APS协议将业务恢复到工作路径；当需要删除该业务时，由所述上层智能软件发起删除命令，同时删除保护和工作路径。
在本发明的上述方法中，所述上层智能软件包括路由协议和信令协议。所述路由协议收集可用的光路径信息，形成路径状态数据库并计算出最佳的工作路径和保护路径，所述信令协议根据路由协议的信息在各节点之间建立工作路径和保护路径。所述信令协议还可发出删除命令以删除建立的工作路径和保护路径。
下面结合附图对本发明所述方法具体实施方式
进行详细说明，有助于理解本发明的上述技术方案。
附图的简要说明
图1示意性地说明根据本发明建立的工作路径和保护路径；图2示出了根据本发明的分叉LSP模型；图3(A)是待建分叉LSP示意图；图3(B)示出了在原节点A计算ERO；图3(C)示意性地说明沿着工作LSP发送LSP请求；
图3(D)示出了在首节点B停止转发LSP响应；图3(E)示意性地说明首节点沿着保护LSP发送LSP请求；图3(F)示意性地说明末节点沿着保护LSP转发LSP响应；图3(G)示意性地说明源节点A沿着工作LSP和保护LSP发送CONFIRM消息；图4示出了根据本发明要删除分叉LSP；图5(A)示出工作LSP和保护LSP均有效时删除光路径的方式；图5(B)示出工作LSP和保护LSP均失效时删除光路径的方式；图5(C)示出工作LSP失效时删除光路径的方式。
具体的实施方式本发明利用智能光网络中利用上层智能软件实现的智能化的路由和信令功能，进行寻路和建立光工作路径和保护路径，即由路由协议收集可用的光路径信息，形成路径状态数据库(LSDB)，通过受限最短路径优先(Constrained Shortest Path First，简称为CSPF)算法算出最佳的工作路径和保护路径，由信令协议CR-LDP(Constrained Route-Label Distribution Protocol基于约束路由的标签分发协议)或RSVP-TE(Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering资源预留协议-流量工程扩展)在各个节点之间建立光路径。当发生故障时，本发明利用传统的光网络实现快速检测故障，通过APS等协议实现业务快速倒换。当故障恢复后，仍然由传统光网络的APS协议实现业务路径的自动的恢复。下面结合附图，从业务路径的建立、删除以及故障的检测、倒换、恢复等方面说明本发明的上述方法。
图1示意性地示出了在智能光网络中由信令协议建立光路径。如图1所示，在光网络中建立光路径不能按照CR-LDP，RSVP-TE协议方式只建立一条路径，而是要适应保护的要求，同时建立至少两条光路径----工作路径和保护路径。如图1所示，根据信令协议建立从传输网元TNE1到TNE3的1+1保护的业务路径时，需要同时建立工作路径A和保护路径B。
根据本发明，在智能光网络中根据信令协议建立光路径时，要考虑到建立的时序和删除的时序，即本发明的分叉标签转发路径(LSP)的建立和删除。所谓分叉LSP，指一条LSP在某一个节点上被分成了两条LSP段，然后又在另外某个节点汇聚。图2是本发明所述的分叉LSP模型示意图。如图2所示，从A到H的LSP在B节点分叉成两条LSP段，然后在G节点汇聚。从A到H的LSP被称为分叉LSP，其中B节点称为分叉LSP首节点，G节点称为分叉LSP末节点；A节点为源节点，H节点为目的节点。
下面结合图3(A)到图3(G)说明分叉LSP的建立。
假定需要建立如下图3(A)所示的从源节点A到目的节点G的分叉LSP。该分叉LSP在B点分叉，在F点合并，其中BCDEF为工作LSP，BHIJF为保护LSP。建立这样一条连接过程如下(1)A点发起连接建立LSP请求。路由模块计算出A至H的路径，并载带两套ERO(Explicit Rout Object，显示路由对象)，其中，ERO1用于路径ABCDEFG；ERO2用于路径BHIJF。我们规定最长的ERO(如ERO1)为工作ERO，其它ERO都称为保护ERO(如ERO2)。工作ERO只有一个，保护ERO可以有多个，比如经过N个不同的环网时候，保护ERO就会有N个。此过程如图3(B)所示。
(2)沿着工作LSP的每个节点ABCDEFG都根据工作ERO逐跳发送LSP请求消息，直到到达目的节点G，如图3(C)所示。LSP请求消息中携带工作ERO和保护ERO，根据这些信息，每个节点都可以分析出自己是不是分叉LSP的首节点或者末节点。如图3(B)所示工作ERO为ABCDEFG，保护ERO为BHIJF，根据约定，可分析出B是分叉LSP的首节点，F是分叉LSP的末节点。
在此过程中，如果任何一个节点拒绝建立LSP，则不应该再建立LSP，所有节点释放相应的资源，LSP建立失败。
(3)目的节点G接收到LSP请求消息之后，沿着工作LSP依次逐跳向上发送LSP响应消息给上游节点。每个节点收到LSP响应消息之后，检查本节点是否是分叉LSP首节点。如果本节点是分叉LSP首节点，不再向上游节点发送LSP响应消息，如图3(D)所示。
(4)B节点收到C节点的LSP响应消息之后，发现本节点是分叉LSP的首节点，故B节点不再向上游节点A发送LSP响应消息，而是根据交叉ERO向H节点依次逐跳发送LSP请求消息，直到F节点，如图3(E)所示。沿着保护LSP段(BHIJF)发送的LSP请求消息中包含保护LSP标识(LSP ID)。
(5)F节点根据所接受的保护LSP ID知道本节点是保护LSP的最后一个节点(保护ERO最后一跳)，于是配置硬件选收(1+1保护需要在分叉LSP的首节点配置双发，即在工作和保护LSP发送相同的业务流，在分叉LSP的末节点选收，即从工作或保护LSP中选择一个业务流，具体选择哪个业务由APS协议控制)，发送LSP响应消息给J节点，并沿着保护LSP依次逐跳发送到B节点，如图3(F)所示。B节点收到沿着保护LSP发送到此的LSP响应消息后，配置本节点的硬件双发、选收。然后发送LSP响应消息给上游节点A。
在建立保护LSP的过程，如果任何一个节点拒绝建立LSP，则应该删除保护LSP，并由分叉LSP首节点(B节点)触发删除工作LSP操作。
(6)源节点A收到LSP响应消息之后，发送确认(Confirm)消息给下游节点B，该消息用来通知下游节点本节点已经收到LSP响应消息。B节点同时发送Confirm消息给工作和保护LSP段，依次逐跳下发，直到F节点。F节点会收到两份Confirm消息，但是F节点只需要将最先收到的Confirm消息发送给下游节点G。
值得注意的是，每个节点收到Confirm消息之后都需要开光告警，用来检测光丢失等，使得当检测到光丢失等错误时能发出告警信息。
如图4所示，假定分叉LSP已经建立，现在要删除LSP连接。连接删除命令下发后，如果信令信道正常，连接将被正常删除；如果信令信道故障，则故障点前面的连接将被删除，故障点后面的连接将依靠故障恢复后的同步过程(GMPLS协议标准定义的故障恢复后同步机制)来删除。
图4示出了在A节点发起删除的情况。A点发送关闭告警消息(GMPLS协议标准规定的消息，用来关闭光告警。这样能保证上游节点删除交叉连接的时候，不会引起下游的光丢失告警)到达B点；B点同时向工作LSP段和保护LSP段发送关闭告警消息，G节点收到关告警的消息后，向上游节点(F节点)发送删除消息，以删除建立的LSP。
如果工作LSP段和保护LSP段信令通道都正常，从A节点发出的关闭告警消息可以沿着工作LSP段和保护LSP段到达F节点。但是到达的时间会不一致。根据本发明，F节点无论从工作LSP段还是保护LSP段收到关闭告警消息后，必须等待另一LSP段上的关闭告警消息的到来。只有当关闭告警的消息沿着工作LSP段和保护LSP段都到达F节点之后，F节点才继续向下游节点发送关闭告警消息。
F节点在收到沿着工作LSP段和保护LSP段发送的关闭告警消息之后，向下游依次逐跳发送关闭告警消息，一直到达目的节点G。G节点收到关告警的消息后，向上游节点(F节点)发送删除消息，以删除建立的LSP。
如果工作LSP段和保护LSP段信令通道都失效，例如，如图5(B)所示，在工作LSP段中的D节点失效，在保护LSP段中的I节点失效。那么，C点或H点收到关闭告警消息后，由于与下游节点的信令信道中断，C点或H点不会向下游节点转发关闭告警消息(或者说转发失败)。这样，C点和H点之前的连接将由于超时收不到响应消息而自动删除(现有的上层智能软件能够支持这点，C点或H点之前的上游节点在向下游节点转发关闭告警消息后，设定一个定时器等待删除消息的到来，当定时器超时之后，还没有等到删除消息，则自动删除连接)。D点和I点(包括这两节点)之后的连接，将在节点信令通道恢复后，依靠其它条件来删除，例如，在节点信令通道恢复后进行自动同步检测，相邻的节点会进行同步操作，即上游节点将LSP ID发给下游节点，因为上游节点已经自动删除了一些连接，下游节点会发现上游节点发送来LSP ID和本节点的LSP ID不一致，删除多余LSP ID所代表的连接。
有时，只有工作LSP段信令通道失效或者只有保护LSP段信令通道失效。例如，在图5(C)中，假设工作LSP的D节点失效，则从A点发来的关闭告警消息发到C节点后不再向工作LSP下游转发，但保护LSP上的关闭告警消息能够顺利到达F点，F节点收到保护LSP上的关闭告警消息后，将启动定时器等待工作LSP上的关告警消息的到来，如果定时器超时仍未等到，F节点将自行向下游节点继续转发关闭告警消息。G节点收到关告警消息后，将按正常删除过程向上游发删除相关消息，这样保护LSP将被正常删除掉；工作LSP的B-C点之间的连接将依靠超时机制删除掉，D-E-F点之间的连接依靠恢复同步机制删除。
同样，当只有保护LSP信令通道失效时，与只有工作LSP段信令失效的处理类似，删除的结果是工作LSP被正常删除，保护LSP的故障点之前的连接将依靠超时机制删除掉，故障点之后的连接将依靠故障恢复后的同步过程删除掉。
根据本发明，在利用上层智能软件自动建立了工作路径和保护路径之后，当故障发生时，由传统的APS协议迅速将业务切换到保护路径，这个动作会上报网管系统，而不对信令产生影响。当工作路径恢复后，仍然用传统APS的保护协议将业务恢复到工作路径上，对上层智能软件不产生影响。当用户删除这条业务时，则通过信令协议同时删除工作路径和保护路径。
本发明的上述方法可以实现的保护支持多种拓扑的组网方式，如链型拓扑的1+1保护，链型拓扑的1∶1保护，二纤或四纤的单环拓扑SNCP(子网联接保护)的双向保护，二纤或四纤的单环拓扑MSP(复用段保护)的双向保护，双环拓扑MSP环和SNCP环单点相切保护，双环拓扑SNCP环和SNCP环单点相切保护，双环拓扑SNCP环和MSP环两点相交保护(不保护相交点的单点失效，双环拓扑MSP环和MSP环DNI连接时的保护(只支持同侧)以及双环拓扑MSP环和MSP环DNI连接时的保护。
本发明巧妙的将智能光网络的上层软件和传统的APS保护相结合，既具有智能光网络的灵活性，又有传统光网络的可靠性。
权利要求
1.实现智能光网络保护和恢复的方法，包括利用上层智能软件自动建立工作路径和保护路径；当工作路径发生故障时，根据APS(自动倒换保护)协议将业务倒换到保护路径；当故障恢复后，根据APS协议将业务恢复到工作路径；当需要删除该业务时，由所述上层智能软件发起删除命令，同时删除保护和工作路径。
2.根据权利要求1的方法，其中所述上层智能软件包括路由协议和信令协议。
3.根据权利要求2所述的方法，所述上层智能软件是基于标准的用于建立LSP的CR-LDP(Constrained Route-Label Distribution Protocol基于约束路由的标签分发协议)或RSVP-TE(Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering资源预留协议-流量工程扩展)协议以及路由协议设计的。
4.根据权利要求3的方法，其中所述路由协议收集可用的光路径信息，形成路径状态数据库并计算出最佳的工作路径和保护路径，所述信令协议根据路由协议的信息在各节点之间通过建立分叉LSP来同时建立工作路径和保护路径。
5.根据权利要求2的方法，其中根据所述上层智能软件的信令协议同时删除建立的工作路径和保护路径，以及在删除过程中异常情况的处理。
全文摘要
提供一种实现智能光网络保护和恢复的方法，包括利用上层智能软件自动建立工作路径和保护路径；当工作路径发生故障时，根据APS协议将业务倒换到保护路径；当故障恢复后，根据APS协议将业务恢复到工作路径；当需要删除该业务时，由所述上层智能软件发起删除命令，同时删除保护和工作路径。本发明的方法既体现智能光网络的灵活，又吸收了传统光网络保护方式的迅捷之长，能满足50ms内实现保护的国际标准。
文档编号H04B10/08GK1499747SQ0215013
公开日2004年5月26日 申请日期2002年11月7日 优先权日2002年11月7日
发明者宋辉, 陈勇, 石兴华, 蔡军州, 宋 辉 申请人:华为技术有限公司