专利名称：一种基于vpls的以太网及其组播流处理方法
技术领域：
本发明涉及以太网的组网技术，尤其涉及一种基于VPLS的以太网及其组播流处 理方法。
背景技术：
在城域网中通常会遇到三种故障，即一、城域网中一个节点或一条链路故障； 二、城域网到核心上网之间的链路故障；三、核心网中的节点故障。这些故障会严重影响网 络的健壮性和稳定性。 针对链路故障的问题，现有技术提出了一种虚拟专用局域网业务(VPLS， Virtual Private LAN Service)组网技术，如图1所示为现有技术中基于VPLS的分发模型，图中所 有运营商边缘(PE，Provider Edge)设备都下挂用户边缘(CE，Custom Edge)设备。现有技 术中，应用图1的VPLS的分发模型，一种采用城域网全网VPLS组网技术的城域网解决方案 如图2所示，全网VPLS组网技术采用双P(Provider)上行、即通过两台P设备(Rl和R2) 静态加入组播组将流量引入网络中的两台下行路由器(PE1和PE2);在城域网采用三层环 状组网，在路由收敛之后，可以通过水平分割和毒性反转保证三层不存在环路。在三层物理 环网基础上，相邻PE建立二层的分层虚拟专用局域网业务(H-VPLS，Hierarchical Virtual Private LAN service)，业务在H-VPLS环上传递，如此可以有效的保障链路故障时，城域网 的健壮性和稳定性。 上述图2所示的组网解决方案之所以采用H-VPLS的原因是，传统VPLS为了防 止环路采用了水平分割技术，即"没有PE向一个PE转发它从另一个PE接收到的数据 包"，如果采用传统VPLS，由于所有PE的组播位于同一虚拟路由转发实例(VFI， Virtual Forwarding Instance)内，那么当PE2收到了 PE1的报文，由于VPLS的水平分割技术，PE2 不会把组播报文转发给PE3。所以如果采用普通VPLS，必须采用VPLS全连接组播报文才能 发给每个PE，因此这里采用了 H-VPLS技术。
上述组网解决方案有以下几个要点
1、 H-VPLS环。 H-VPLS分为Hub和Spoke两种类型的虚链路(PW， Pseudo Wire)，其中，Spoke PE 之间、Spoke PE和Hub PE之间可以转发数据报文，而Hub PE之间不能转发数据报文。则 图2所示城域网的PE之间可以采用Spoke类型的PW互联(图2中虚线所示为PW)，也可 以采用Spoke-Hub类型的PW交替互联，如PE1〈->PE2/PE2〈->PE3/PE3〈->PE4/PE4〈->PE5之 间可以建立Spoke类型的PW。但是连接上行2台P设备(Rl和R2)的2台PE (PE1和PE5) 之间是不能建立PW的，如果建立的话会造成2层VPLS环路。 根据图2的组网结构，无论组播流是从Rl引入还是R2引入，组播流弓I入到各个PE 时(假设各个PE下挂的CE有用户点播)仅仅能在相邻PE之间洪泛，因此组播流在PW间 的流向都是单向的且唯一的、即组播报文在城域网中仅复制一份。如图3所示即为组播流 从PE1引入的情况。
2、组播业务引入机制。 因为城域网上行有2台P设备，所以采用静态组播组加入的方式将业务流引入上行路由器，上行路由器采取主备技术，即这两个业务节点(图3中PE1和PE5)分别是主备，通过主备间的Internet组管理协议(IGMP， Internet GroupManagement Protocol)查询器
选举机制来决定主备的切换。
3、 MPLS FRR。 MPLS快速重路由(FRR)技术被广泛应用于保证MPLS网络具有电信级的可靠性保护(50ms倒换)，该组播城域网解决方案内使用了 MPLS FRR来保证链路的VPLS保护，当没有发生链路中断时，组播流在H-VPLS环的路径为(假设Rl是主查询器)Rl- > PE1- >PE2- > PE3- > PE4- > PE5，如图4所示。 如图5所示的应用场景，当PE2和PE3之间发生链路中断时，因为PE2和PE3建立的PW，所以PE2和PE3的路由中断时，PE3的环回(Loopback)路由会通过PE4、 PE5、 PE1发布给PE2，因此，PE2到PE3的新MPLS转发路径是PE2- > PE1- > PE5- > PE4- > PE3，PE2依据这个新的标签交换路径(LSP， Label Switching Path)和PE3建立PW，则组播流在二层H-VPLS环的路径如图5所示，为Rl- > PE1- > PE2- > PE1- > PE5- > PE4- > PE3- >PE4- > PE5，这样就通过MPLS FRR保证了链路中断的情况下VPLS组播报文可转发。
4、上述技术的优势与问题。 根据上面的分析，该城域网解决技术的优势主要体现在 这种VPLS组网，通过H-VPLS避免了 VPLS的全连接，因此P设备引入的组播报文在P设备只需要复制一份给H-VPLS环，整个组播数据报文在单个PW内单向传输。同时，通过MPLS FRR可以保证组播流达到电信级50ms的倒换保护。
但是这种解决方案的缺陷也是显而易见的，主要包括 在链路断链的时候，即使通过FRR来保护流量的倒换，但是组播流在经过VPLS环时，流量路径产生了明显的冗余，严重浪费带宽，也就是说如果假设组播流量占据了较大带宽，在链路故障FRR倒换保护时，有可能产生严重的丢包； 另外，对单节点故障的保护不力，如图6所示，当节点PE3宕机(down)时，PE2、PE3及PE3、 PE4之间永远无法建立PW，因为PE3的loopback地址不可达。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于VPLS的以太网及其组播流处理
方法，以解决现有技术中存在的流量路径冗余和对单节点故障保护不力的问题。 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的 本发明提供了一种基于虚拟专用局域网业务(VPLS)的以太网的组播流处理方法，该方法包括 配置半开口型的分层虚拟专用局域网业务(H-VPLS)环由第一半环和第二半环组成，且所述第一半环通过第一运营商边缘(PE)设备与第二半环连通，所述第二半环通过第二 PE设备与第一半环连通； 所述第一 PE设备通过双向转发检测(BFD)，在检测到第一半环故障，且第二半环正常时，主动建立与所述第二PE设备之间的虚链路(PW)连接；
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所述第二 PE设备通过BFD，在检测到第二半环故障，且第一半环正常时，主动建立与所述第一 PE设备之间的PW连接。 在配置第一半环和第二半环之后，该方法进一步包括配置第一 PE设备和第二 PE设备之间的PW，且所述第一 PE设备和第二 PE设备默认不主动建立标签分发协议(LDP)连接，只能被动建立PW连接。 该方法进一步包括在所述第一半环和第二半环都正常时，所述第一 PE设备和第二 PE设备之间的PW状态为down,且所述第一 PE设备和第二 PE设备之间没有组播流引入。
所述第一 PE设备通过BFD，在检测到第一半环故障，且第二半环正常时，主动建立与第二PE设备之间的PW连接，具体为 当所述第一 PE设备检测到自身与第一半环的P设备之间的BFD状态为down,与第二半环的P设备之间的BFD状态为up时，主动建立与第二 PE设备之间的PW连接。
所述第二 PE设备通过BFD，在检测到第二半环故障，且第一半环正常时，主动建立与第一PE设备之间的PW连接，具体为 当所述第二 PE设备检测到自身与第二半环的P设备之间的BFD状态为down,与第一半环的P设备之间的BFD状态为up时，主动建立与第一 PE设备之间的PW连接。
本发明还提供了一种基于VPLS的以太网，所述以太网的半开口型H-VPLS环由第一半环和第二半环组成，且所述第一半环通过第一 PE设备与第二半环连通，所述第二半环通过第二 PE设备与第一半环连通； 所述第一 PE设备，用于通过BFD，在检测到第一半环故障，且第二半环正常时，主动建立与所述第二 PE设备之间的PW连接； 所述第二 PE设备，用于通过BFD，在检测到第二半环故障，且第一半环正常时，主动建立与所述第一 PE设备之间的PW连接。 所述第一 PE设备和第二 PE设备之间的配置PW，且所述第一 PE设备和第二 PE设备默认不主动建立LDP连接，只能被动建立PW连接。 在所述第一半环和第二半环都正常时，所述第一 PE设备和第二 PE设备之间的PW
状态为down,且所述第一 PE设备和第二 PE设备之间没有组播流引入。 所述第一 PE设备进一步用于，在检测到自身与第一半环的P设备之间的BFD状态
为down,与第二半环的P设备之间的BFD状态为up时，主动建立与第二 PE设备之间的PW连接。 所述第二 PE设备进一步用于，在检测到自身与第二半环的P设备之间的BFD状态为down,与第一半环的P设备之间的BFD状态为up时，主动建立与第一 PE设备之间的PW连接。 本发明所提供的一种基于VPLS的以太网及其组播流处理方法，配置半开口型的H-VPLS环由第一半环和第二半环组成，且第一半环通过第一 PE设备与第二半环连通，第二半环通过第二PE设备与第一半环连通；第一PE设备通过双向转发检测(BFD)，在检测到第一半环故障，且第二半环正常时，主动建立与第二 PE设备之间的PW连接；第二 PE设备通过BFD，在检测到第二半环故障，且第一半环正常时，主动建立与第一 PE设备之间的PW连接。
通过本发明，避免了业务流冗余和带宽浪费，在发生单节点故障时，能够起到很好的业务保护；另外，由于业务流一直在环上，从而縮短了引入业务流的时间。
图1为现有技术中基于VPLS的分发模型示意图； 图2为现有技术中全网VPLS组网的示意图； 图3为现有技术的全网VPLS中组播流引入的示意图； 图4为现有技术中当无链路中断时，组播流在H-VPLS环的路径示意图； 图5为现有技术中当链路中断时，组播流在H-VPLS环的路径示意图； 图6为现有技术中当节点故障时，组播流在H-VPLS环的路径示意图； 图7为本发明中基于VPLS的以太网组网示意图； 图8为本发明中当链路中断时，组播流在H-VPLS环的路径示意图； 图9为本发明中当节点故障时，组播流在H-VPLS环的路径示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
为解决现有技术中存在的流量路径冗余和对单节点故障保护不力的问题，本发明提出一种基于VPLS的以太网组网方式，配置半开口型的H-VPLS环由第一半环和第二半环组成，且第一半环通过第一 PE设备与第二半环连通，第二半环通过第二 PE设备与第一半环连通；然后，配置第一 PE设备和第二 PE设备之间的PW，且配置第一 PE设备和第二 PE设备默认不主动建立标签分发协议(LDP， Label Distribution Protocol)连接，只能被动建立PW连接。 基于上述的组网方式和配置，第一PE设备和第二PE设备通过双向转发检测(BFD，Bidirectional Forwarding Detection)，在检测到第一半环和第二半环都正常时，第一 PE设备和第二 PE设备之间的PW状态为down,且第一 PE设备和第二 PE设备之间没有组播流引入； 在第一 PE设备通过BFD检测到第一半环故障，且第二半环正常时，第一 PE设备主动建立与第二 PE设备之间的PW连接；具体的当第一 PE设备检测到自身与第一半环的P设备之间的BFD状态为down,与第二半环的P设备之间的BFD状态为up时，主动建立与第二PE设备之间的PW连接； 在第二 PE设备通过BFD检测到第二半环故障，且第一半环正常时，第二 PE设备主动建立与第一 PE设备之间的PW连接；具体的当第二 PE设备检测到自身与第二半环的P设备之间的BFD状态为down,与第一半环的P设备之间的BFD状态为up时，主动建立与第一PE设备之间的PW连接。 下面结合具体实施例对上述的组网方式和组播流处理方法进一步详细阐述。
如图7所示，整个组网采用半开口型组网，并使用一个组播VFI ;业务VFI分为两条路径传递(即两个半环)，在PEl和PE6之间没有物理连接，且PE3和PE4之间并没有建立可转发的PW，此处采用bfd for backup pw技术，描述如下 PE3 (第一 PE设备)和PE4 (第二 PE设备)配置PW，但是默认不主动建立LDP连接，只能被动建立PW连接，或者PE3和PE4的状态设置为备用(Standby) ， PE3和PE4通过BFD来触发PW连接；
PE3与Rl (第一 P设备)建立BFD， PE4与R2 (第二 P设备)建立BFD，当且仅当PE3检测到PE3至R2 (PE3-R2)的BFD状态up， PE3至Rl (PE3-R1)的BFD状态down时，PE3将主动与PE4建立激活(active)的PW连接，在PE3和PE4之间的PW连接建立后，PE3和PE4之间可以转发组播数据流； 同样的，当且仅当PE4检测到PE4至Rl (PE4-R1)的BFD状态up， PE4至R2 (PE4-R2)的BFD状态down时，PE4将主动与PE3建立active的PW连接，在PE4和PE3之间的PW连接建立后，PE4和PE3之间可以转发组播数据流。 在图7所示的组网条件下，R1和R2都是组播查询节点，其通过静态加入组来引入全部组播流下行，环下接的交换设备通过IGMP SNOOPING来侦听是否引入相应的组播流。
下面参照图8所示的链路中断时，组播流在H-VPLS环的路径示意图，对链路中断时的组播流处理方法进行说明。如图8所示，当PE2和PE3之间的链路断开时，PE3检测到PE3-R1的BFD状态down,而PE3-R2的BFD状态up，PE3将主动建立与PE4的active的PW连接，此时的组播流转发路径如图中箭头线所示，包括Rl- > PE1- > PE2和R2- > PE6- >PE5- > PE4- > PE3这两条组播流转发路径。 下面再参照图9所示的单节点故障时，组播流在H-VPLS环的路径示意图，对单节点故障时的组播流处理方法进行说明。如图9所示，当节点PE2发生故障时，PE3检测到PE3-R1的BFD状态down，PE3-R2的BFD状态up，PE3将主动建立与PE4的active的PW连接，此时的组播流转发路径如图中箭头线所示，包括Rl- > PE1和R2- > PE6- > PE5- >PE4- > PE3这两条组播流转发路径。 仍以上述图7、图8、图9所示的组网方式为例，其配置H-VPLS环上组播的流程具体包括以下步骤 步骤101，准备PE设备之间的连线，准备双P设备上行。 步骤102，配置PE之间的三层路由，PE1和PE6之间没有直接连接。 步骤103，配置PE之间的H-VPLS连接。 步骤104，组播VFI分为两条路径传递，Rl和R2都为组播查询器。 步骤105， Rl和R2通过静态加入组，组播流分别引入在两个半环上。 步骤106， PE3和PE4配置PW，但是默认不主动建立LDP连接，只能被动建立PW连接。 环境配置完成后，正常情况下，PE3和PE4之间的PW状态为down,没有组播流引入，因此，正常情况下的两个半环不会造成组播业务冲突。 当PE2和PE3之间的链路因出现故障而断开时，PE3检测到PE3-R2的BFD状态up，且PE3-R1的BFD状态down，PE3将主动与PE4建立active的PW连接。由于PE3和PE4的PW状态up，且组播流一直在环上，因此新生成的两个半环上又有全部的组播流，从而组播流不会发生中断。 当PE2节点出现故障时，PE3检测到PE3-R2的BFD状态up，且PE3-R1的BFD状态down, PE3将主动与PE4建立active的PW连接。由于PE3和PE4的PW状态up，且组播流一直在环上，因此新生成的两个半环上又有全部的组播流，从而组播流不会发生中断。
综上所述，通过本发明的组网方式和组播流处理方法，避免了业务流冗余和带宽浪费，在发生单节点故障时，能够起到很好的业务保护；另外，由于业务流一直在环上，从而
8縮短了引入业务流的时间。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
一种基于虚拟专用局域网业务(VPLS)的以太网的组播流处理方法，其特征在于，该方法包括配置半开口型的分层虚拟专用局域网业务(H-VPLS)环由第一半环和第二半环组成，且所述第一半环通过第一运营商边缘(PE)设备与第二半环连通，所述第二半环通过第二PE设备与第一半环连通；所述第一PE设备通过双向转发检测(BFD)，在检测到第一半环故障，且第二半环正常时，主动建立与所述第二PE设备之间的虚链路(PW)连接；所述第二PE设备通过BFD，在检测到第二半环故障，且第一半环正常时，主动建立与所述第一PE设备之间的PW连接。
2. 根据权利要求1所述基于VPLS的以太网的组播流处理方法，其特征在于，在配置第 一半环和第二半环之后，该方法进一步包括配置第一 PE设备和第二 PE设备之间的PW，且 所述第一PE设备和第二PE设备默认不主动建立标签分发协议(LDP)连接，只能被动建立 PW连接。
3. 根据权利要求1或2所述基于VPLS的以太网的组播流处理方法，其特征在于，该方 法进一步包括在所述第一半环和第二半环都正常时，所述第一PE设备和第二PE设备之间 的PW状态为down,且所述第一 PE设备和第二 PE设备之间没有组播流引入。
4. 根据权利要求1或2所述基于VPLS的以太网的组播流处理方法，其特征在于，所述 第一 PE设备通过BFD，在检测到第一半环故障，且第二半环正常时，主动建立与第二 PE设备 之间的PW连接，具体为当所述第一 PE设备检测到自身与第一半环的P设备之间的BFD状态为down,与第二半 环的P设备之间的BFD状态为up时，主动建立与第二 PE设备之间的PW连接。
5. 根据权利要求1或2所述基于VPLS的以太网的组播流处理方法，其特征在于，所述 第二 PE设备通过BFD，在检测到第二半环故障，且第一半环正常时，主动建立与第一PE设备 之间的PW连接，具体为当所述第二 PE设备检测到自身与第二半环的P设备之间的BFD状态为down,与第一半 环的P设备之间的BFD状态为up时，主动建立与第一 PE设备之间的PW连接。
6. —种基于VPLS的以太网，其特征在于，所述以太网的半开口型H-VPLS环由第一半环 和第二半环组成，且所述第一半环通过第一 PE设备与第二半环连通，所述第二半环通过第 二 PE设备与第一半环连通；所述第一 PE设备，用于通过BFD，在检测到第一半环故障，且第二半环正常时，主动建 立与所述第二 PE设备之间的PW连接；所述第二PE设备，用于通过BFD，在检测到第二半环故障，且第一半环正常时，主动建 立与所述第一 PE设备之间的PW连接。
7. 根据权利要求6所述基于VPLS的以太网，其特征在于，所述第一 PE设备和第二 PE 设备之间的配置PW，且所述第一 PE设备和第二 PE设备默认不主动建立LDP连接，只能被动 建立PW连接。
8. 根据权利要求6或7所述基于VPLS的以太网，其特征在于，在所述第一半环和第二 半环都正常时，所述第一 PE设备和第二 PE设备之间的PW状态为down,且所述第一 PE设备 和第二 PE设备之间没有组播流引入。
9. 根据权利要求6或7所述基于VPLS的以太网，其特征在于，所述第一 PE设备进一步 用于，在检测到自身与第一半环的P设备之间的BFD状态为down,与第二半环的P设备之间 的BFD状态为up时，主动建立与第二 PE设备之间的PW连接。
10. 根据权利要求6或7所述基于VPLS的以太网，其特征在于，所述第二 PE设备进一 步用于，在检测到自身与第二半环的P设备之间的BFD状态为down,与第一半环的P设备之 间的BFD状态为up时，主动建立与第一 PE设备之间的PW连接。
全文摘要
本发明公开了一种基于虚拟专用局域网业务(VPLS)的以太网及其组播流处理方法，配置半开口型的分层虚拟专用局域网业务(H-VPLS)环由第一半环和第二半环组成，且第一半环通过第一运营商边缘(PE)设备与第二半环连通，第二半环通过第二PE设备与第一半环连通；第一PE设备通过双向转发检测(BFD)，在检测到第一半环故障，且第二半环正常时，主动建立与第二PE设备之间的虚链路(PW)连接；第二PE设备通过BFD，在检测到第二半环故障，且第一半环正常时，主动建立与第一PE设备之间的PW连接。通过本发明，避免了业务流冗余和带宽浪费，在发生单节点故障时，能够起到很好的业务保护。
文档编号H04L12/437GK101778031SQ200910217530
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者王瑾, 袁博 申请人:中兴通讯股份有限公司