专利名称：一种在格状网中利用共享备用通道进行故障恢复的方法
技术领域：
本发明涉及一种在格状(Mesh)网中利用共享备用通道进行故障恢复的方法，可应用于光通信的骨干网，城域网领域。
背景技术：
近年来随着自动交换光网络技术的快速发展，它给光网络带来了很多自动化的控制手段，例如自动邻居发现，自动拓扑发现等等，同时在光网络可靠性方面带来的变革也是巨大的。
控制平面的引入要求自动交换光网络节点具有分布式处理功能。分布式处理功能使得格状网恢复有了实现的可能。格状网中的集中式恢复因为其恢复时间过长(为分钟级)，而没有得到广泛的应用。分布式格状网可以将恢复时间缩短到毫秒量级，从而使得格状网恢复的实用化成为可能。
故障恢复(recovery)是通过控制平面的机制来支持数据平面故障的恢复，包括两方面的内容-保护(protection)和修复(restoration)。它们是通过资源预置与否加以区分，保护需要预置资源而修复不需要。从恢复时间上看保护要优于修复，而从资源利用率的高低来看，则正好相反。
传统网络，例如在同步数字系列(SDH)环网中，主要采用保护的方式，在这样的方式下，有50％的资源用于冗余，资源利用率低。当链路发生两次故障时，会发生有些网上的业务无法保护的现象。相对来说，格状网中的恢复可以有效的克服以上的缺点，它不但有较高的资源利用率和一定的应付多次故障的能力，同时也具有接近于环网保护的恢复时间。
格状网中的故障标签交换路径(LSP)的恢复主要有重选路、恢复通道预计算、资源预留和标签预分配四种方式。分别描述如下重选路的恢复方式是指工作通道发生故障后，选路算法在网络中搜寻备用通道，然后启动信令过程建立备用通道以取代故障工作通道；恢复通道预计算的恢复方式是指主用通道发生故障，实时启动信令过程在预先计算好的通道上建立备用通道以取代故障工作通道；资源预留的恢复方式是指预先计算了备用通道，信令过程根据所计算的路由做了资源预留，当故障发生时信令过程建立备用通道，建立的过程中采用实时本地分配标签的方式；标签预分配的恢复方式是指预先计算了备用通道，计算过程中本地标签也已经预先分配了的，当故障发生时，信令过程根据预先计算的路由和预先分配的标签建立物理通道。
发明内容
本发明的目的是提供一种在格状网中利用共享备用通道进行故障恢复的方法，该方法包括如下步骤由网络入口节点接收连接请求，启动路由计算模块计算两条路由，一条用于主用通道，另一条用于备用通道；分别执行建立主用通道和备用通道的信令过程；建立主通道，使用标准的信令协议，例如通用多协议标签交换的资源预留协议扩展(GMPLS RSVP-TE)或通用多协议标签交换的受限标签分发协议(GMPLS CR-LDP)；建立备用通道，使用扩展的信令过程及相关信令，并为备用通道预留标签或资源，该备用通道预留的标签或资源为共享式，即该标签或资源可以由多个备用通道所共享；当检测到主通道发生故障后，由标签交换通道的入口节点或出口节点发起备用通道激活信令过程；当共享的备用通道之一被激活时，与该被激活备用通道实行资源共享的其它备用通道向各自的源节点发送备用通道拆除请求，源节点接收到备用通道拆除请求后，发起备用通道拆除的信令过程，拆除这些备用通道，并通知资源管理器更新相关信息；完成备用通道拆除后，相应的源节点重新计算各自的备用通道的路由，并重新执行备用通道建立过程，为其它主通道重新建立备用通道，以替代被拆除了的备用通道。
本发明的方法在具体使用中，备用通道的建立可以采用两种方式第一种方式预分配标签方式，即分配标签，不建立交叉连接，标签可共享。在这种方式下，标签管理器为备用通道所分配的标签是可以共享的，也就是说某个标签可能同时属于多个备用的标签交换路径(LSP)通道。标签分配完成以后标签管理器通知资源管理器更新相应的资源信息。标签管理器不会向交叉控制器发送建立交叉连接的请求。
该方式下备用通道的激活过程如下，标签管理器根据预分配的标签向交叉控制器发起交叉连接的请求，同时拆除与之共享的其它备用通道，并通知资源管理器更新相关的信息。当共享的其它备用通道被拆除时，会触发相应的备用通道的建立过程，为其它的主要通道建立新的备用通道。
对于预分配标签方式来说，备用通道拆除的信令过程会要求通道上的各个节点释放预分配的标签，然后更新相应的资源信息。
第二种方式预留资源方式，即不分配标签，仅仅进行资源预留。在这种方式下，标签管理器不分配标签，仅仅通知资源管理器更新相应的资源信息(主要指带宽信息)。标签管理器也不会向交叉控制器发送建立交叉连接的请求。
该方式下备用通道的激活过程如下，标签管理器首先要利用预留的资源进行标签分配，然后向交叉控制器发起交叉连接的请求，同时拆除与之共享的其它备用通道，并通知资源管理器更新相关的信息。当共享的其它备用通道被拆除时，会触发相应的备用通道的建立过程，为其它的主要通道建立新的备用通道。
对于预留资源方式来说，备用通道拆除的过程仅仅是通知资源管理器更新相应的资源信息。
本发明方法可以用于由同步数字系列(SDH)/同步光网络(SONET)设备所组成的格状(Mesh)网中，也可以用于光交叉连接(OXC，Optical Cross Connect)设备等其它的设备所组成的格状(Mesh)网，可以适用于任何网络节点，即可以是用户网络接口(UNI)节点，还可以是子网管理系统(EMS)节点/网络管理系统(NMS)节点。
本发明的方法具有以下几方面的效果一、在计算路由步骤中，预先计算好备用通道路由，主备用通道相关信息都已保存在本地节点中。备用通道激活的过程不需要计算路由，信令过程简单，从而缩短了业务恢复的时间。例如使用GMPLS RSVP-TE信令且预分配标签的恢复方式时，可以采用出口节点直接发送信令消息激活备用通道。
二、可以用于多种保护模式，例如可同时运用于1:1、1:N、M:N和(1:1)n的保护模式。
三、使用共享保护方式，一条保护链路可以保护多条工作链路，提高了网络的资源利用率。
图1本发明方法在格状网络中建立主用通道和备用通道的示意图；图2本发明方法所使用的节点控制模块的示意图；图3本发明预分配标签的备用通道建立过程；
图4本发明预留资源的备用通道建立过程；图5本发明预分配标签的备用通道激活过程；图6本发明预留资源的备用通道激活过程；图7本发明备用通道共享段被占用后的拆除过程；图8本发明节点内预分配标签的备用通道拆除过程；图9本发明节点内预留资源的备用通道的拆除过程；图10本发明预分配标签的主备通道建立实施例；图11本发明预分配标签的备用通道激活实施例；图12本发明预留资源的主备通道建立实施例；图13本发明预留资源的备通道激活实施例；图14本发明一个备用通道1被激活时另一个备用通道2被拆除和新建的实施例。
具体实施例方式
下面结合附图详细解释本发明的技术原理和具体实现方式。
首先，本发明要提供一种在格状网采用共享式恢复时备用通道的建立方法和当主用通道发生故障时备用通道的激活方法。主用通道的建立使用标准的信令协议，例如通用多协议标签交换的预留资源协议扩展(GMPLS RSVP-TE)或通用多协议标签交换的受限标签分发协议(GMPLS CR-LDP)。而备用通道建立需要对信令过程及其信令的进行相关扩展。本发明只考虑网络节点的信令方案，至于连接的发起者是UNI客户还是EMS/NMS则不作区分。网络的入口节点接收到连接请求以后，首先会触发路由计算模块计算路由，这里要计算的路由有两条一条用于主用通道，另一条用于备用通道(如果采用重选路的恢复方式，则不需要计算备用通道的路由)。路由计算完成以后主用通道和备用通道分别发起通道建立的信令过程。见图1。图2为单个节点的控制块框图。
备用通道的建立可以采用两种方式如图3所示的预分配标签方式，即分配标签，不建立交叉连接，标签可共享。在这种方式下，标签管理器为备用通道所分配的标签是可以共享的，也就是说某个标签可能同时属于多个备用的LSP通道。标签分配完成以后标签管理器通知资源管理器更新相应的资源信息。标签管理器不会向交叉控制器发送建立交叉连接的请求。如图4所示的预留资源方式，即不分配标签，仅仅进行资源预留。在这种方式下，标签管理器不分配标签，仅仅通知资源管理器更新相应的资源信息(主要指带宽信息)。标签管理器也不会向交叉控制器发送建立交叉连接的请求。
当检测到主用通道发生故障以后，LSP的入口节点或是出口节点发起备用通道激活的信令过程。在第一种方式下激活备用通道的过程如图5所示，标签管理器根据预分配的标签向交叉控制器发起交叉连接的请求，同时拆除与之共享的其它备用通道，并通知资源管理器更新相关的信息。当共享的其它备用通道被拆除时，会触发相应的备用通道的建立过程，为其它的主要通道建立新的备用通道。在第二种方式下激活备用通道的过程如图6所示，标签管理器首先要进行标签分配，然后向交叉控制器发起交叉连接的请求，同时拆除与之共享的其它备用通道，并通知资源管理器更新相关的信息。当共享的其它备用通道被拆除时，会触发相应的备用通道的建立过程，为其它的主用通道建立新的备用通道。
当共享的备用通道中有一条激活时，其它共享该部分标签或资源的备用通道向各自的源节点发送备用通道拆除请求，源节点接收到备用通道拆除请求后，发起备用通道拆除的信令过程，见图7。对于第一种建立方式来说，备用通道拆除的信令过程就是释放预分配标签的过程，通道上的各个节点会释放预分配的标签，然后更新相应的资源信息，见图8。对于第二种建立方式来说，备用通道拆除的过程是释放预资源的过程，通道上的各个节点会通知资源管理器更新相应的资源信息，见图9。完成备用通道预留资源或预留标签的拆除过程以后，相应的源节点会重新计算备用通道的路由，然后发起新的备用通道的建立过程，其建立过程与之前描述的备用通道建立过程相同。
图10描述了采用第一种方式下MESH网恢复的实施案例。主用通道1经过节点A、B、C、D，备用通道1经过节点A、E、F、D。主用通道2经过节点G、H、I、J，备用通道2经过节点G、E、F、J。两条主用通道使用共同节点E和节点F中的标签资源，并经过共同的链路段E-F，构成共享保护关系。当主用通道1发生故障以后，信令发起备用通道1的激活过程，见图11，节点A、E、F、D上的标签管理器向交叉控制器发送建立交叉连接的请求，由交叉控制器建立实际的物理链路。
图12描述了采用第一种方式下MESH网恢复的实施案例。主用通道1经过节点A、B、C、D，备用通道1经过节点A、E、F、D预留资源。主用通道2经过节点G、H、I、J，备用通道2经过节点G、E、F、J预留资源。两条主用通道使用共同节点E和节点F中的资源，并经过共同的链路段E-F，构成共享保护关系。当主用通道1发生故障以后，信令发起备用通道1的激活过程，见图13，节点A、E、F、D上的标签管理器分配标签然后向交叉控制器发送建立交叉连接的请求，由交叉控制器建立实际的物理链路。
与备用通道1共享资源的备用通道2的资源被收回并利用其它的资源重新预留。图14描述了备用通道拆除和重建的实例。备用通道1激活后，共享链路段E-F被占用，节点E根据链路共享信息找到共享的保护通道2，并向保护通道2的源节点G发送拆除备用通道2的请求。节点G接收到备用通道拆除请求后，启动备用通道2拆除的信令过程，释放备用通道2预分配标签或预留资源。源节点G确认备用通道2已拆除以后重新计算备用通道2的路由，然后发起备用通道2的重建过程。这个过程与图3或图4所述的过程一样，只是这次建立的备用通道2为G-M-N-J。
上述实施例和附图仅仅是为了说明的目的，并不对本发明方法的保护范围构成限制，本发明方法的保护范围由所附带的权利要求书进行限定。
权利要求
1.一种在格状网中利用共享备用通道进行故障恢复的方法，该方法包括步骤由网络入口节点接收连接请求，启动路由计算模块计算两条路由，一条用于主用通道，另一条用于备用通道；分别执行建立主用通道和备用通道的信令过程；建立主通道，使用标准的信令协议，例如通用多协议标签交换的资源预留协议扩展(GMPLSRSVP-TE)或通用多协议标签交换的受限标签分发协议(GMPLS CR-LDP)；建立备用通道，使用扩展的信令过程及相关信令，并为备用通道预留标签或资源，该备用通道预留的标签或资源为共享式，即该标签或资源可以由多个备用通道所共享；当检测到主通道发生故障后，由标签交换通道的入口节点或出口节点发起备用通道激活信令过程；当共享的备用通道之一被激活时，与该被激活备用通道实行资源共享的其它备用通道向各自的源节点发送备用通道拆除请求，源节点接收到备用通道拆除请求后，发起备用通道拆除的信令过程，拆除这些备用通道，并通知资源管理器更新相关信息；完成备用通道拆除后，相应的源节点重新计算各自的备用通道的路由，并重新执行备用通道建立过程，为其它主通道重新建立备用通道，以替代被拆除了的备用通道。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于备用通道建立使用预分配标签方式，不建立交叉连接，标签管理器为备用通道所分配的标签是共享的，即某个标签可同时属于多个备用的标签交换通道；标签分配完成后，标签管理器通知资源管理器更新相应的资源信息，标签管理器不会向交叉控制器发送建立交叉连接的请求；当使用备用通道时，标签管理器根据预分配的标签向交叉控制器发起交叉连接的请求，同时拆除与之有共享关系的其它备用通道，并通知资源管理器更新相关的信息；当共享的其它备用通道被拆除时，触发各自的备用通道建立过程，分别建立新的备用通道。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于备用通道拆除的信令过程会要求通道上的各个节点释放预分配的标签，然后更新相应的资源信息。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于备用通道的建立不使用分配标签方式，仅仅进行资源预留，为备用通道预留带宽；标签管理器不分配标签，仅仅通知资源管理器更新相应的资源信息，标签管理器也不会向交叉控制器发送建立交叉连接的请求；当使用备用通道时，标签管理器首先要利用预留的资源进行标签分配，然后向交叉控制器发起交叉连接的请求，同时拆除与之共享的其它备用通道，并通知资源管理器更新相关的信息；当共享的其它备用通道被拆除时，会触发相应的备用通道的建立过程，为其它的主要通道建立新的备用通道。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于备用通道拆除的过程仅仅是通知资源管理器更新相应的资源信息。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于预先计算好备用通道路由，将主、备用通道的相关信息都存储在本地节点中，备用通道激活的过程不需要计算路由。
全文摘要
本发明涉及一种在格状网中利用共享备用通道进行故障恢复的方法，该方法在建立主用通道时，预留备用通道，备用通道预留采用共享方式，即同一资源可以作为多个备用通道的预留资源，主通道发生故障时，使用标签交换协议执行备用通道激活信令过程，当共享的备用通道之一被激活时，与该被激活备用通道实行资源共享的其它备用通道被拆除，然后重新计算这些备用通道。本发明的方法使用共享保护，提高了网络资源的利用率，并且由于预先计算了备用通道，使得激活备用通道的过程简单快速。
文档编号H04L29/04GK1556637SQ200310123458
公开日2004年12月22日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者朱冰, 胡兴, 魏学勤, 朱 冰 申请人:烽火通信科技股份有限公司