专利名称：汇接节点系统及相关方法
技术领域：
本发明涉及汇接节点系统以及通过该汇接节点系统发送信息的方法。
背景技术：
马林(Marlin)节点单元的基础结构构建的逻辑拓扑一直是网络集线器和辐条。对网络集线器来说所有的业务都是迂回信程的，并且如果不通过构成网络集线器的路由器或交换机，则两个接入接口之间不可能有通信业务。图1中的现有技术基础结构10示出了连接到接入网络16的路由器12和14，网络16与连接到内部网络的可能是公司的用户C1-C6相关联。网络16可能是具有多个适合用于VLAN结构的以太网交换机的大都市(metro)接入系统。尽管以太网交换机允许用户之间的直接通信，但运营商经常使用交换机中的VLAN技术和附加功能以阻止用户之间的任何直接通信。这样，运营商就能测量业务量并且相应地向用户收费，此外运营商还能保护用户免受其它用户的侵害。连接到网络集线器节点的每条中继线链路18、20可能承载来自加入到该系统中的叶接入端口(leaf access port)的业务。各个叶接入端口由与路由器子接口或网络集线器节点中的VLAN表入口相关的独特标记表示。
以太网交换机基于目的地址转发分组，以太网交换机是为了提供友好的企业环境并且包括多个自动化特征以便简化网络的安装和操作。然而，在大规模运营商环境下这些自动化特征就变得有问题了。这些自动化特征与大型的基础结构不成比例，有时为了提高安全性需要解除这些特征。这可能就需要手工配置大量的独立设备。以太网交换机的自动化特征的一个具体实例就是它们能够动态地获悉每个接收的分组的唯一源地址，这样它就能优化业务的转发。但有时为了阻止用户之间能够不通过服务提供商而直接相互通信，需要解除这种学习过程。总的来说，基本的以太网交换机包括以下问题不支持用户分隔；由于允许终端用户之间直接的交叉业务通信的低安全性等级；动态地址学习可能会对DoS攻击开放；由于需要配置和管理潜在的大量分布式部件集的实际情况，需要有分布式部件管理和服务创建；以及以基于标准的生成树协议(STP)为基础的恢复很慢。
发明内容
本发明的系统提供了对上述的问题的解决方法。更特别的，本发明的汇接节点系统具有第一节点，其具有连接到第一用户的第一端口组的接入链路以及连接到第一路由器的第一网络链路。第二节点，其具有连接到第一用户的第一端口组的接入链路以及连接到第二路由器的第一网络链路。第一节点具有连接到第二节点的第二网络链路。每一个节点阻止两个单独的接入端口之间的直接通信。优选地，第一节点处于活动状态并转发来自接入端口的业务，第二节点处于待用的准备状态并放弃进入到该接入端口的业务。
图1是具有VLAN用户分隔的现有接入网络的原理图示意；图2是接入网络中马林单元的原理图示意；图3是以汇接模式相连的两个马林单元的原理图示意；图4是汇接节点抽象的原理图示意；图5是内部连接故障恢复的原理图示意；图6是汇接连接故障恢复的原理图示意；
图7是节点故障恢复的原理图示意；图8是无保护的树形拓扑结构的原理图示意；图9是冗余菊花链拓扑结构的原理图示意；图10是无保护的点对点拓扑结构的原理图示意；图11是具有一个汇接节点的冗余树形拓扑结构的原理图示意；图12是具有多个汇接节点的冗余树形拓扑结构的原理图示意；图13是具有一个汇接节点的冗余环形拓扑结构的原理图示意；以及图14是冗余点对点拓扑结构的原理图示意。
具体实施例方式
如图2所示，物理拓扑30可能不同于逻辑集线器和辐条。首先，树形结构可能被用于聚集以多个步骤指向集线器节点的用户业务。当树形结构不合适或者为了减少光纤或铜链路的数量以及路由器或交换机接口的数量时，可以使用马林多路复用单元的菊花链32、34来简化网络的扩建。单元32、34可被用来连接和合并大量的用户线，同时使每个用户线以标签分开以便线路不会混在一起。例如，每个单元可以有10个接入端口和两个网络端口。单元32、34可以具有接收和发送以太网帧的特性，并且这些单元仅在接入端口和网络端口之间交换信息，反之亦然，而不是在不同的接入端口之间以及不同的网络端口之间交换信息。标签用于区分来自和发往用户的通信业务，以便可以在集线器节点内为每个用户建立虚拟接口。
优选地，标签是当前由多数路由器和交换机使用的类型以使实现简单。
当从用户发来未标注的业务时，马林单元在该业务被发送到上游马林单元或者发送到集线器节点之前添加该标签，标签可以保证业务被送往其中标签可能最终被移除的正确的虚拟接口。集线器节点也将通过这种方式知道业务是从哪个接入端口发来的。集线器节点可以依次被连接到IP网络或任何其它适当的网络。
可以使用多种不同的接入网络服务体系结构。这些体系结构可能基于到大都市核心网络和到用户站点的冗余连接的数量。单连接和双连接提供了四种可能的组合，包括有单个用户连接到其上的单网络。在单网络单用户的体系结构中，接入网络经由一个连接附加到大都市核心网，并且用户经由一个连接连接到该接入子系统。所有从该网络核心经由接入系统传送的业务被递送而不复制到用户，反之亦然。所有的冗余和恢复机制都被隐藏在接入子系统之内。在这种结构中不可能保护附加链路或附加节点。
另一种情况是只有一个用户附加到其上的双网络。接入网络经由两个独立的连接附加到大都市核心网，并且用户经由一个连接连接到接入子系统。以这种方式，诸如路由器或交换机的两个网络集线器节点可以被连接到接入网络，以便集线器节点发生故障时，另一个节点可以作为所述集线器节点的备份。所有经由这两个大都市核心网附加链路中的任何一个从网络核心传送的业务都被转发给用户。如果诸如IP路由器的提供商边缘设备能够过滤信息以便避免复制，则来自用户的业务将被同时转发给这两个大都市核心接入链路。在另一种环境下，如交换式以太网，入口业务量只经由两个大都市核心接入链路的其中一个送出。这种附加的过滤由附加到大都市核心网的马林单元提供。在这种体系结构中保护附加链路或附加节点是可能的，但这需要大都市核心系统或者用户系统中的附加功能。这种需求可以通过特定冗余机制来实现，诸如VRRP、HSRP或如OSPF的普通动态路由协议。VRRP和HSRP只能影响大都市核心系统，OSPF也需要用户参与到保护过程中。
另一个分类是一个有双用户附加到其上的单网络。接入网络经由一个连接附加到大都市核心网，而用户经由双连接连接到接入子系统。所有经由该接入系统从该网络核心传送的业务传递到用户连接中的任何一个而无需复制。这个系统的两种模式可能是用户发送每帧的一个拷贝到该两个附加连接，或者是用户传递单个拷贝给其中的一个附加连接。在这两种情况下接入网络都能保证无复制地递送信息。如果用户选择仅发送业务到其中一个接入链路，则其需要用户与接入系统本身或者与大都市核心网系统相互作用，以实现故障情况下的恢复。
最后一个分类包括有双用户附加到其上的双网络。接入网络经由双连接附加到大都市核心网，用户也经由双连接连接到接入子系统。这就是上面概述的实例的组合。
所有类型的恢复机制的基本需求就是要有冗余资源。一个公共的模型是使用一种特定资源作为主资源，并通过同一类型资源的备份或备用来保护该主资源。一种资源可以是多个主资源的备份。能够在使用马林单元建立起来的接入网络中复制的各种类型的资源都是通信链路和马林单元。通信链路包括光的以及电的链路。为了提供高度的冗余，复制的链路应该位于不同的电缆中以便实现物理上不同的通信路径。可以复制诸如马林等的单元以便防止节点故障，并提供执行得更好的机制以及在不影响服务递送的情况下对它们进行维护。
如下面将详细描述的，该系统利用节点和链路冗余，能够防止接入网络内的故障。为了防止到核心网络的附加链路的故障以及核心网络的附加单元的故障，应该复制诸如路由器和交换机的附着点。如果核心网络是IP网络，则路由器复制提供防止路由器故障以及到接入网络的附加链路的故障的可能。路由器复制还提供在不影响服务递送的情况下执行维护和升级的可能。可以通过人工方式从发生故障的路由器切换到备份路由器，或者通过利用诸如OSPF的动态路由协议或者其它诸如VRRP/HSRP的机制的自动切换，提供路由器故障情况下的恢复。下面将详细解释在马林接入网络中如何支持恢复机制的。如果核心网络是纯第2层交换式以太网，则诸如以太网交换机的冗余附加节点可以提供如上面的冗余路由器所完成的相同类型的保护。在第2层以太网系统中，可在第2层核心网络中自动执行从发生故障的主交换机到备用的次级交换机的切换。然而，这对马林接入网络提出了一些额外的要求。
马林接入网络还可以用于经由双冗余附加链路来连接用户站点。在这些情况下，可能需要用户驻地设备(CPE)实现某些要求，以便从用户隐藏双连接，并且在CPE与包括单、全双工和以太网连接的用户设备之间有简单和良好定义的接口。由此，就需要CPE在双冗余附加链路和该单用户链路之间映射。CPE应能从任何一个它的网络端口接收业务，经由它们二者传送所有的数据。这些需求可以通过M1000单元和其它诸如FSP150CP的单元实现。
为了从包括接入网络中的链路和节点的资源中故障恢复，需要用到包括故障检测、保护策略和恢复机制的三种机制。故障检测可以通过监视资源来实现，例如通过监控链路之上的CRC错误的数量，或者通过利用看门狗定时器监控特定节点是否有效。可以假定这样的一种机制存在，即马林单元可以基于节点或链路的故障检测，经由这两个网络端口发出事件消息。
当一个特定的故障发生时，保护策略可以提供应该采取什么行动的决定。为了做出这种决定，就需要相关于接入网络的物理拓扑结构方面的知识。最终，恢复机制是基于该策略所做的决定的实现。
可以以多个不同的方式在马林接入网络中实现该策略和恢复。这些解决方法可以被分成两类，包括人工重新配置和通过利用汇接节点的自动恢复。
通过人工重新配置恢复是可能的，当使用这种方法时，马林接入系统检测链路和节点故障，将相关这些故障的信息传播给了解拓扑结构的节点，该节点反之将相关故障的信息以及可能还有建议的动作传播到中央网络管理系统，在中央网络管理系统中要求运营商采取某种动作以便恢复服务。
作为实例，马林接入网络可以连接到这样的两个路由器，即这两个路由器没有运行任何动态路由协议或者VRRP/HSRP，以便在这两个路由器之间没有任何通信。可以假定对于特定的叶子接入端口，如端口(p)来说，其中的一个路由器，如路由器A是主路由器，另一个路由器，如路由器B是次级路由器。主路由器转发业务到端口(p)以及从端口(p)接收，并且核心网络的其余部分具有经由路由器A到端口(p)的路由。如果接入网络出现故障使得从路由器A到端口(p)的通信无效，则可以发送包含关于该故障的信息的消息，如SNMP陷阱到中央网络管理系统。运营商于是可以针对端口(p)人工将路由器B从次级状态切换到主状态，并由此恢复服务。从次级状态切换到主状态可能包括配置对应于从备用状态转换到可操作模式的端口(p)的路由器B的虚拟接口，由此使得路由器B能够转发业务到该接口或从该接口接收，此外还将这种对附加到该虚拟接口的任何子网的可到达性通告给路由器B的邻近路由器，并通过这个动作将端口(p)的业务转发从路由器A转移到路由器B。
如图3的最佳示意，系统40的两个马林单元42、44可以以汇接方式相连以提供冗余。当以汇接方式相连时，两个马林单元的U2网络端口46、48或者节点42、44经由U2链路50连接在一起，接入端口52、54被成对地分组，以便这两个单元42、44的包括(i)＝52/54(1)；52/54(2)；52/54(10)的接入端口(i)属于同一个组。端口组的索引可以与端口的索引相同。下面基于每个端口描述汇接节点42、44的行为。来自用户C的入口通信可被同时转发给U1和U2链路以提供冗余。如果汇接节点经由一个或多个IP路由器连接到IP网络，则该路由器确保相同的信息不会被发送到该IP网络两次。如果该汇接节点通过一个或多个以太网交换机连接到交换式以太网，则汇接节点负责确保不会有复制的消息被发送到附加交换机。
汇接节点42的出口通信可以例如经由汇接节点42的网络端口链路U1，例如马林节点组元(constituent Marlin nodes)的其中之一的U1网络端口接收，并且出口通信被转发到由接收业务的标签确定的端口组的其中一个接入端口。如果业务经由汇接节点的其它网络端口，即其它马林单元组元的端口U1被同时接收到，并且以相同的值标记，该业务被转发到同一端口组中的其中一个接入端口，以便如果所标记的业务是经由该汇接节点的一个或其它网络端口发来的也无关紧要的。汇接节点42、44内的业务路由以与各个马林节点相同的方式依赖于标签，以便标记为0xXX3的帧被转发到端口组3的其中一个端口。
经由端口组中的接入端口52、54中的其中一个接收的入口业务被转发到汇接节点42、44二者的网络端口U1。优选地，丢弃经由该组内的其它端口接收的入口通信。
因此，如果端口组被认为是抽象端口以致于端口组内的各个端口的身份被忽略，那么汇接模式的行为可能与普通马林单元的行为相同。
如图4的最佳示意，汇接节点56内部由连接有U2端口和两个U1端口58、60的两个马林单元42、44组成。汇接节点56的端口组由两个组元单元42、44的接入端口(i)组成，两个马林单元42、44中的每一个都以汇接模式运行。当处于汇接模式时，马林单元能处于基于每接入端口的两种汇接状态的其中一种，包括活动和备用状态。相对于第一接入端口，马林单元可处于活动状态，而相对于第二接入端口，马林单元可处于备用状态。换句话说，马林单元的状态与接入节点相关。当马林单元为活动状态时，相对于接入端口(p)，马林单元以与普通马林单元相同的方式运行，即，其将从任何其网络端口接收的以0xp标记的数据转发到端口(p)，并将经由接入端口(p)接收的所有入口业务同时发送到其网络端口58、60。当处于备用状态时，相对于接入端口(p)，马林单元将经由U1端口58或60接收的以0xXXp标记的业务不加修改地旁路给U2出口通信，对入口通信反之亦然。此外，经由接入端口(p)接收的入口通信都被丢弃了。
以汇接模式运行的马林单元也可基于每个接入端口和标签运行。在这种情况下，相对于第一接入端口和第一标记(p，t)的状态可能是活动的，相对于第二接入端口和第二标记(p’，t’)的马林单元的状态可能为备用状态，其中可保持p＝p’或t＝t’。当马林单元处于活动状态时，相对于接入端口(p)标签(t)，马林单元以与普通马林单元完全相同的方式运行，例如当它将从任何其网络端口接收的以0xpt标记的数据转发到端口(p)，并将该标签修改为0xt，以及将经由接入端口(p)接收的以0xt标记的所有入口业务同时转发到其网络端口258、260，并将该标签修改为0xpt。当处于备用状态时，相对于接入端口(p)和标签(t)，马林单元将经由U1端口258或260接收的以0xpt标记的所有业务不加修改地旁路到U2，对出口业务以及入口业务来说，反之亦然。此外，经由接入端口(p)接收的以0xt标记的入口业务被丢弃。
以这种方式，由于复制了网络端口，如在任何马林单元中节点自身被复制以及接入端口被复制的情形，汇接节点提供了高度的冗余。可以通过使用双网络端口将多个单元(U)连接到汇接节点，以便单元(U)的网络端口都连接到汇接节点的同一端口组的两个端口，构建受保护的接入网络。任何系统都能与汇接节点的接入端相连并且受到保护，只要在它从该两个网络端口接收数据并且将从接入端口接收的所有数据传送到该两个网络端口。
能够不加修改地支持该构思的两个系统是马林单元本身以及诸如FSP150CP单元的ADVA单元。应注意的是，根据马林或者汇接单元建立的完整子树可以连接到端口组。还应观察到的是，根据马林单元建立的不受保护的链满足上述的要求，由此能连接到端口组。
为了防止接入链路故障和汇接节点自身中的故障，所使用的恢复机制将马林单元组元的汇接状态由活动切换为备用以及由备用切换为活动。使用汇接模式建立马林接入网络提供了接入网络内部的链路和节点的故障保护，并且提供了组成汇接节点各部分的马林单元的故障保护。
如果树或链连接到端口组，则汇接节点的恢复机制可能是完全一样的。应该注意的是，汇接节点本身并不提供对用于连接接入网络到大都市核心网的链路的故障保护，它们也不对路由器故障提供故障保护。然而，汇接节点可以与其它的冗余机制一同工作，例如VRRP、HSRP和诸如OSPD的动态路由协议，以如下面将描述的提供对这些类型的故障的保护。
如图5的最佳示意的，当链路位于汇接节点56或者普通马林节点的下面时，汇接节点5具有内部连接到马林接入网络的链路。如链路64、66所指示的那样，相对于接入端口组(p)，汇接节点56的马林单元42处于活动状态，马林单元44处于备用状态。通常，端口组(p)由马林单元(M1)的端口(p1)和马林单元(Mr)的端口(pr)的两个端口组成。如果连接到端口组p的p1的链路发生故障，则将生成一个事件将该故障通知马林单元M1和马林单元Mr。一旦接收到这个事件，M1就将相对于端口组p从活动状态变为备用状态，而Mr将相对于组p从备用状态变为活动状态。在这些改变之后，恢复汇接节点56相对于端口组p的操作，以便故障之前和恢复之后的操作是相同的。
更特别的，链路64之上可能会出现故障62。由于在链路64之上没有接收到业务，节点42从活动状态切换到备用状态。由于在汇接链路70中没有接收到任何信息，节点44可以从备用模式切换到活动状态。也可建立节点44以将链路66中的输入业务与汇接链路70中的输入业务进行比较，如果有较大的差异，则节点44可以推断出现链路故障，或者节点42发生了故障。节点42同样也可发现链路64的故障62，并且节点42发送告警消息到链路58内，然后经由汇接链路70发送到节点44，告知节点42切换到备用状态。一旦收到这个告警信号，节点44就切换到活动状态。
由于节点44处于活动状态，节点44接受链路66中发送的信息并将该信息转发到链路60。节点44还将由节点42接收并转发到链路58的信息转发到汇接链路70之中。因此，节点内信息流被反向，并且信息同时在链路58、60中转发。
图6是在马林单元42、44之间扩展的汇接链路70之上的汇接链路故障68恢复的原理图示意。图6的左边部分描绘了相对于端口组p，马林单元42处于活动状态的正常情形，而右边的马林单元44为备用状态。如果连接马林单元的汇接链路68发生故障，则通过诸如链路不运行的直接检测机制，或者通过基于汇接节点内的节点42、44之间的通信或通信缺失的间接机制通知单元42、44。节点42、44可定期地在链路70之上交换状态信息，以便当链路70故障时，或者当该活动节点发生故障时，通知备用状态的节点，使得备用节点切换到活动状态。一旦接收到汇接链路68故障的通知，马林单元42、44就优选进入相对于所有端口组的活动状态，并且链路64、66二者都是活动的以传递业务，以便业务通过链路58、60转发。在这个状态改变之后，汇接节点56的操作与汇接链路故障之前的一样，以便业务在链路58、60中流入所连接的路由器。
图7示出了节点故障72恢复的实例。马林接入网络内部出现的节点故障，其并不是直接在路由器之下的故障，它可以得到与内部链路故障一样的处理。直接连接到核心网络或路由器的汇接节点的节点故障可能需要一些额外的解释，这是因为完全失去了到该路由器的链路。例如，汇接节点56的节点42可能经历节点故障72。节点42直接连接到路由器12，并且在故障72和路由器12之间没有节点。节点44通过链路中断信号，或者通过来自节点42经由链路70的通信的缺失来检测该故障72，然后改变备用状态以进入相对于所有端口组的活动状态。在这种改变之后，汇接节点56的操作可以被恢复，除非经由最左边的链路64发送的入口通信不能到达其目的地，并且也不能接收到经由网络链路58到路由器12的业务。业务将在链路66内经由马林单元44和链路60流向路由器14或从路由器14流入。由于出现故障的是附加到核心网络的单元，马林接入网络仅剩下一个工作附加点的这种情形可能是不可避免的。为了保护服务免受这些类别的故障的影响，可通过复制的路由器将接入网络连接到核心网络，并且如果服务的恢复将是自动进行的，则路由器需要运行某些类型的动态路由协议，如OSPF或是一些其它的诸如VRRP或HSRP74的一般性保护软件，以便路由器12、14可以通过U2链路70和链路58、60通信。当节点42发生故障，由于VRRP消息不能通过故障节点42，由路由器12发出的VRRP信息就不能经由链路70和链路60到达路由器14。
假定图7中的马林接入网络利用运行VRRP/HSRP的两个路由器12、14连接到核心网络。与节点42相连的路由器12处于活动状态，而与节点44相连的路由器14则处于备用状态。
当节点42以下面的这种方式发生故障时，即路由器12通过路由器接口的链路中断信号知道是附加链路58还是节点42发生了故障的事实。路由器12于是可以从其路由表中移除受到影响的接口及其所有的子接口，并且停止向核心网络的其余部分通告该附加子网络的可到达性。路由器12接着退出活动状态。路由器14于是根据来自路由器12的消息的缺失，可检测到该故障，并进入活动状态。在这种情况下，路由器14可启动到所有经由马林接入网络连接的子网的可到达性通告，并且开始转发经由连接到汇接节点56的链路接收的入口业务。
当节点42以下面的这种方式发生故障时，即路由器12不能直接知道故障情况，例如当链路仍然处于活动状态而马林单元42不能转发业务时，汇接保护机制可以例如根据来自节点42的通信的缺失，检测到该故障并如上所述恢复操作。
此外，VRRP/HSRP协议可以促使路由器14从备用状态切换到活动状态。现在的问题可能是路由器12并不知道本地节点发生故障，由于收不到VRRP/HSRP通信，并将错误地推断备用路由器14发生了故障。这样，路由器12将保持在活动状态。由于没有从路由器12接收到任何业务，备用路由器14于是可从备用状态切换到活动状态。现在的信息流如图7的最右边部分所示，其中路由器12、14都处于活动状态并且都通告到所连接的子网的可到达性。然而，只有路由器14能从子网接收和发送业务。路由器12经由用户端口接收的所有入口业务都将被转发到大都市核心网络，但是一些预定到用户站点的业务可能被发送到路由器12，路由器12不能传递这些信息到预定的目的地。换句话说，当节点42完全发生故障并且不在链路58内发送任何信息时，使得路由器12处于活动状态已不是一个问题了。当节点42局部发生故障以致它在链路58内发送一些信息到路由器12时，路由器12转发该信息到期望的目的地，此时问题就出现了。另一个问题在于，尽管由于节点42的故障用户不能由路由器12到达，路由器12将通告网络的其余部分它处于活动状态，并因此可接收将转发至用户的业务。
这是一个普通的问题并基本上依赖于用于以太网链路的链路协议的缺乏，即，以太网端口可处于运行状态“up”，但是该层的两条通信路径仍然是断开的。这个问题可以通过向网络管理操作中心76生成一个诸如SNMP陷阱的通知来解决，在此运营商可以通过发送配置断开信号78，将配置路由器12为待用状态并通过这个动作解决该问题。也可能这样设计节点42、44，以便其分别发送定期的状态信号到路由器12、14，这样当或者如果其中一个直接连接的节点发生故障时路由器都能知道。由于因为缺乏经由链路70接收的状态通信，节点44将知道这个故障，当节点42发生故障，对全功能节点44来说，也可以经由路由器14向管理中心76发送告警消息。
在网络链路故障期间，例如链路58、60之上的故障期间，当连接汇接节点56到核心网络的网络链路发生故障时，汇接节点56不采取任何动作。网络链路58、60的其中一个中的故障等效于直接连接到路由器12、14的上级节点42、44的故障。通过诸如VRRP/HSRP的路由冗余机制或者通过诸如OSPF的动态路由协议可以实现恢复。上面讨论的检测链路故障的问题在这种情形中也是存在的。为了简化恢复汇接节点，可向网络运行中心发出事件通知消息。
在路由器故障期间，通过提供双网络链路58、60，马林接入网络可提供路由器冗余支持。针对VRRP/HSRP的控制业务在该双网络链路之间转发。马林系统没有对路由器故障采取任何特别的动作。
故障发生后汇接节点56用于恢复用户服务所需的时间主要依赖于检测链路或单元故障所需的时间，传播故障通知到汇接节点56内的该两个马林单元42、44所需的时间，以及在备份端每个端口状态由被动的切换到活动状态所需的时间。如果存在用于检测链路故障的有效方法，则可能在50ms之内恢复对用户的服务。
使用马林单元至少能组成3种基本的拓扑结构，包括树形、链式和点对点的拓扑结构。在多级马林网络中可能有多种组合。所有组合都支持受保护的和不受保护的拓扑结构，包括所支持的拓扑结构至多有两条上行链路的特性，受保护的拓扑结构只有单个根节点以便在顶端只有一个马林或一个汇接节点，树形拓扑结构总是单根节点的，在顶端有一个马林或一个汇接节点，并且在树形和环型拓扑结构中，叶子端口与一个单独的端口ID相关，而不考虑冗余性。
下面将描述所支持的树形、链和点对点的拓扑结构。所有这三种不同类型的拓扑结构都可以以无冗余的非保护模式以及带冗余的保护模式构建。单个马林定义为树形结构。通过将马林单元的网络端口连接到另一马林单元的接入端口，可以构建一个两级树。
如图8的最佳示意，可能构建直到三级的树形结构，以便可以构建不受保护的树形拓扑80。顶端的马林单元82与路由器84、86相连。以这种方式，可大大增加能够连接的用户的数量。
如图9的最佳示意，可以在菊花链拓扑结构88中部署马林单元，其中第一马林单元92的一个网络端口90与另一马林单元96的网络端口94相连，依此类推。标签的第一部分可指出马林单元的级别，标签的第二部分可指出马林单元上的端口。以这种方式，只要马林单元不是标签的第一部分中提到的马林单元，该马林单元就将转发信息。当马林单元接收信息进入到其中一个接入端口之中时，该马林单元将会为马林单元添加标签号的第一部分，并且为信息从其发送的端口号或用户添加标签号的第二部分。马林单元接着将如上所述同时在两个上行链路中转发信息。在单条链中可以连接多达12个单元。当然，也可以根据需要使用更多或是更少的单元。通过连接相同的或是两个独立的路由器98、100到该链的两个端点102、104，也可能支持路由器冗余。如果链断开了，由于到链节点的出口业务通信到达该断路的另一错误端上的路由器可能会丢失，并且系统再也不能恢复，VRRP/HSRP信令将不能可靠地工作。在这种情形下，一些用户可能仍会得到服务。
这是涉及VRRP/HSRP的问题，并且在原理上与上面讨论的关于汇接节点的问题相同。其它如OSPF的机制甚至于在链断开后可完全恢复。VRRP/HSRP提供了路由器冗余，以及对与路由器端口直接相连的链路的保护，但不能从其它故障中可靠地恢复。
如图10的最佳示意，通过将马林单元106的网络端口112连接到另一单元108的网络端口114，两个马林单元106、108可以以点对点拓扑结构110连接。用户109与单元106相连，用户111与单元108相连。
以与由马林单元构建的不受保护的拓扑树同样的方式，利用汇接节点可构建受保护的树形拓扑结构。汇接节点是受保护的树。通过将马林单元或汇接节点的同时两个网络端口连接到汇接节点的端口组的两个端口，可以构建多级受保护的树。
可能会对受保护树提出下面的要求。只有当树在级别(i)受保护时，该树在级别(i+1)才受到保护。这个要求暗指，受保护的树是从根节点开始从上至下构建的。例如，如果第二级是利用汇接节点构造的，那么第一级也应该是用汇接节点构造的。下图中给出了冗余树形拓扑结构的实例。
图11示出了冗余树形拓扑结构116，其中顶级是使用汇接节点118构建的。优选地，每个树形拓扑仅有一个直接与路由器相连的顶层节点。图12中示出了树形拓扑120，其中第二级也是使用冗余汇接节点122、124、126构建的。也能以与非保护树完全相同的方式，即通过连接双冗余路由器到该受保护树的双上行链路，在保护树中支持路由器冗余。
图13示出了受保护的链式拓扑结构128，其通过连接未受保护链134的上行链路130、132到汇接节点140的端口组的两个端口136、138而构建。通过连接两个双冗余路由器142、144到汇接节点140的两个网络端口，可以提供路由器冗余。根据哪一个节点处于活动或是备用状态，汇接节点118接收的业务将丢弃两个链路130、132的其中一个中的信息，汇接节点118在两个上行链路141、143中发送该信息。如同上面的解释，由汇接节点140接收的业务将在链路130或在链路132中发送到链134。
如图14所示，如果在点对点配置150中使用两个中继线链路146、148，则数据总是在两个链路上发送。应注意的是，在此配置150没有路由器。例如，单元152可能同时在链路146、148之上发送信息。在接收方一侧，例如单元154，从链路146、148中的其中一个接受数据。各单元可以自动选择从其接收数据的其中一个上行链路端口。在活动链路发生故障的情况下，各单元可以自动切换到接收端上的另一条链路。
上面描述的汇接节点保护机制可能要求组成汇接节点的节点之间的通信，以便相对于端口组同步汇接状态，并且以便在故障的情况下切换到活动/备用状态。为了消除组成汇接节点的节点之间的这种信令要求，可以使用下面将要描述的方案，例如以轻量汇接操作(LWTO)。
在LWTO中，汇接节点每一半初始时都处于活动状态。在连接到其中一半的接入链路故障，或者这两个一半的其中一个的下面的链路/节点故障的情况下，汇接节点的受影响的部分直接切换到备用状态而无需任何信令。活动状态和备用状态中的操作与上面所描述的略微不同。LWTO也利用汇接链路之上发送的每一帧的标签中的1位。
在LWTO中，相对于端口组p，活动状态以以下方式操作从端口组p的接入端口接收的业务被传送到网络端口U1。此外，业务被标注并发往网络端口U2。从网络端口U1接收的以0xXXp标记的业务被传送到接入端口p。从网络端口U2接收的以0xXXp标记的未标注的业务被发送到接入端口P。从网络端口U2接收的以0xXXp标记的标注的业务被丢弃。
在LWTO中，相对于端口组p，备用状态以以下方式操作从接入端口p接收的业务被丢弃。从网络端口U1接收的以0xXXp标记的业务被不做标注地发往网络端口U2。从网络端口U2接收的以0xXXp标记的标注的业务不作标注地经由网络端口U1发送。从网络端口U2接收的以0xXXp标记的未标注的业务被丢弃。
利用上面描述的组成部分的行为，汇接节点的操作如下。最初，组成汇接节点的两个节点都处于活动状态。从端口组p的接入端口接收的业务经由汇接节点的网络端口，例如组成节点的U1链路被发送。备份业务则被标注后通过汇接链路传送并且在接收端被丢弃。通过汇接节点的任何一个网络端口接收的以0xXXp标记的业务由接收该业务的节点发送到端口组的接入端口p。如果连接到端口组p的端口的其中一个接入链路出现故障，则与该出现故障的链路连接的节点切换到相对于端口组p的备用状态。在这种配置中，包括备用/活动状态，业务将按照以下方式流动备用节点经由网络端口U2接收以0xXXp标记的标注的业务，然后将其经由网络端口U1无标注地传送出去。从网络端口U1接收的以0xXXp标记的业务经由网络端口U2被不带标注地传送出去。来自接入端口p的业务被丢弃。汇接节点的活动部分经由汇接链路，从备用节点接收以0xXXp标记的未标注的业务，并将其转发到接入端口p。应注意的是，以这种操作模式，只有检测到故障的节点改变行为，由此无需汇接节点的组成部分之间的信令。
虽然已经根据优选组合和实施例描述了本发明，应理解的是，在不背离如下的权利要求书的精神和范围可对其作某些替代和改变。
权利要求
1.一种汇接节点系统，包括具有连接到第一用户的第一端口组的接入链路以及连接到第一路由器的第一网络链路的第一节点；具有连接到所述第一用户的第一端口组的接入链路以及连接到第二路由器的第一网络链路的第二节点；以及所述第一节点具有连接到所述第二节点的第二网络链路的第二网络链路。
2.根据权利要求1所述的汇接节点系统，其中所述第一节点处于活动状态，所述第二节点是处于待用状态的备用节点。
3.根据权利要求1所述的汇接节点系统，其中所述第一节点具有连接到第一用户的第一接入链路的第一端口，所述第二节点具有连接到所述第一用户的第一接入链路的第一端口。
4.根据权利要求3所述的汇接节点系统，其中所述第一节点具有连接到第二用户的第二接入链路的第二端口，所述第二节点具有连接到所述第二用户的第二接入链路的第二端口。
5.根据权利要求4所述的汇接节点系统，其中所述第一节点的第一端口与所述第一节点的第二端口分离，以便不允许所述第一节点的第一端口与所述第一节点的第二端口之间的直接通信。
6.一种在汇接节点系统中发送信息的方法，包括提供第一节点和第二节点，所述第一节点具有连接到第一用户的第一端口组的接入链路以及连接到第一路由器的第一网络链路；所述第二节点具有连接到所述第一用户的第一端口组的接入链路以及连接到第二路由器的第一网络链路；并且所述第一节点具有连接到所述第二节点的第二网络链路的第二网络链路；在所述第一接入链路中发送信息到所述第一节点；所述第一节点接收所述信息，并在所述第一网络链路中转发所述信息到所述第一路由器；所述第一节点在所述第二网络链路中转发所述相同的信息到所述第二节点；所述第二节点在所述第二网络链路中接收来自所述第一节点的信息；所述第二节点在所述第一网络节点中发送所述接收的信息到所述第二路由器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括设置所述第一节点为活动状态以及所述第二节点为备用状态。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括当所述第二节点处于备用状态时，所述第二节点不处理来自所述第一用户的信息，当所述第二节点处于备用状态时，所述第二节点在所述第二网络链路中接收来自所述第一节点的信息。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括将所述第二节点置于备用状态，并且当所述第二节点处于备用状态时，所述第二节点忽略在所述第二节点的接入端口中接收的信息，并且所述第二节点接受在所述第二网络链路中接收的信息，以及转发所述接收的信息到所述第一网络链路中。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括针对第一端口组将所述第二节点置于备用状态，以及针对第二端口组将所述第二节点置于活动状态。
11.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括设置所述第一节点为活动状态以及所述第二节点为活动状态。
12.根据权利要求11所述的方法，识别与所述第一节点相关的故障，并将所述第一节点从活动状态切换到备用状态。
全文摘要
一种汇接节点系统具有第一节点，第一节点具有连接到第一用户的第一端口组的接入链路以及连接到第一路由器的第一网络链路。第二节点具有连接到第一用户的第一端口组的接入链路以及连接到第二路由器的第一网络链路。该第一节点具有连接到第二网络链路的第二网络链路。
文档编号H04L12/56GK1981279SQ200580014343
公开日2007年6月13日 申请日期2005年3月11日 优先权日2004年4月6日
发明者弗雷德里克·奥雷瓦, 拉斯·拉姆菲尔特 申请人:城域信息包系统公司