专利名称：一种基于生存时间(ttl)控制的保护倒换优化方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据通信技术和传输技术领域，尤其涉及波分监控系统中一种基于生存时间(Time To Live，TTL)控制的保护倒换优化方法及其相关装置。
背景技术：
保护倒换在波分监控系统中的作用非常重要，保护倒换可以保证在故障情况，如断纤、信号失效(SF)、信号劣化(SD)等，实现业务的快速自愈，保证业务的不间断性，是波分传输网络的重要功能之一。而波分网络常用的保护方式又可以分为1+1保护，通道保护， 复用段保护等，ITU-T规定，传输距离彡1200km时，各种保护的倒换时间应该彡50ms，这样的倒换时间可以保证即使如语音等实时性较强的业务，用户也几乎感觉不到业务的中断， 因此，保护倒换功能在波分监控系统中起着至关重要的作用。波分监控系统中，一旦检测出保护倒换的发生条件，就需要通知保护系统的所有网元节点进行保护倒换的动作，而这个通知，是通过组播路由的方式实现的，这可以保证保护倒换只在相关的保护组内进行。其中，倒换时间是一个关键因素，在保护系统的搭建过程中，为了保证倒换时间小于50ms，倒换命令的下发通常采用组播路由硬转发的方式，在这种情况下，如果设备之间存在多条链路，就可能产生冗余的倒换命令组播包，极大影响网络效率。图1显示了现有技术中监控系统组网示意图，如图1所示，整个网络从物理连接上为环形网络，每个紧凑型光监控信道板(Smart Optical Supervision Channel，S0SC)代表一个用于监控的节点，并且连接一个自动保护倒换(Automatic Protection and Switch, APS)的控制器，各个SOSC之间通过光纤连接。所述SOSC用于提供路由通道，将APS下发的保护倒换命令转发至网络中保护组内的每一个节点，同时，基于SOSC计算组播转发的规则，使组播包不会在网络中形成环路。当网络中网元节点A与网元节点C之间的光纤链路故障，SOSC A将其APS下发的组播包通过逆时针方向通知所有网元节点网络发生保护倒换。当两个SOSC之间连接多条链路时，可以通过两个方向发送倒换命令，以保证组播包到达网络中组播组的每一个节点，其不足之处在于组播在发送过程中会出现冗余包，随着节点的增多，这种冗余包是指数增加的，以两个SOSC间都以2纤连接为例，组播包会1变2、2 变4……严重影响网络效率。图2显示了现有技术中监控系统组网第二示意图，如图2所示，整个网络从物理连接上为链状网络，每个SOSC代表一个用于监控的节点，并且连接一个APS控制器，各个SOSC 之间通过光纤连接。所述SOSC用于提供路由通道，将APS下发的保护倒换命令转发至网络中保护组内的每一个节点。当两个SOSC间仅有一条链路时，如果光纤发生断纤，就没有传输组播包的通路，保护倒换是无法进行的。当两个SOSC间存在多条链路，且光纤断纤时，会导致上一级的组播包在下一级被复制多次，如果有多级的网络节点，冗余包的数量会指数级增长，严重影响网络效率。因此，如何在相邻SOSC间存在多条链路时有效控制冗余包就成为亟待解决得问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于TTL控制的保护倒换优化方法和装置，能够解决了相邻网元节点间存在多条链路时冗余包的控制问题。根据本发明的一个方面，本发明提供的一种基于TTL控制的保护倒换优化方法包括A)根据最大组播包数目和最大冗余包数目，确定组播包在网络中的生存时间 (Time To Live, TTL)权值 N ；B)触发网络发生保护倒换的网元节点生成TTL值为N的组播包，并将所述组播包发送至网络中每一个网元节点。进一步地，根据网络中单条链路的组播带宽、组播带宽权值和组播包大小，确定网络中单条链路容纳的最大组播包的数目，所述最大组播包数目通过组播带宽乘以组播带宽权值除以组播包大小得到。进一步地，根据所述最大组播包的数目和单个组播包在相邻两个网元节点间转发过程中产生的最大冗余包数目，确定TTL权值N，所述TTL权值N通过以最大冗余包数目为底、最大组播包数目的对数向下取整得到；进一步地，所述步骤B)具体为Bi)网络发生保护倒换时，触发网络发生保护倒换的网元节点生成TTL值为N的组播包，并将所述组播包发送至下一个网元节点；B2)下一个网元节点将接收的组播包的TTL值减1，并判断结果是否为0;B3)若为0，则下一个网元节点重新生成TTL值为N的组播包，并将该组播包发送至其下一个网元节点，并重复步骤B2)，否则，将TTL值减1后的组播包转发至其下一个网元节点，并重复步骤B2)，直至组播包发送至网络中的每一个网元节点。进一步地，所述网络是环形网络，其相邻两个网元节点之间可以增加链路。进一步地，所述网络是链状网络，其相邻两个网元节点之间增加链路。根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种基于TTL控制的保护倒换优化装置包括TTL权值生成装置，用于根据最大组播包数目和最大冗余包数目，确定组播包在网络中的TTL权值N;中继节点，用于生成或再生TTL权值为N的组播包；转发节点，用于转发组播包。进一步地，所述TTL权值生成装置包括最大组播包数目生成子模块，用于根据网络中单条链路的组播带宽、组播带宽权值和组播包大小，确定网络中单条链路容纳的最大组播包数目，所述最大组播包数目通过组播带宽乘以组播带宽权值除以组播包大小得到；TTL权值生成子模块，用于根据所述最大组播包的数目和单个组播包在相邻两个网元节点间转发过程中产生的最大冗余包数目，确定TTL权值N，所述TTL权值N通过以最大冗余包数目为底、最大组播包数目的对数向下取整得到。
进一步地，所述网络是环形网络，其相邻两个网元节点之间可以增加链路。进一步地，所述网络是链状网络，其相邻两个网元节点之间增加链路。与现有技术相比，本发明的有益效果在于本发明在相邻网元节点间存在多条链路的情况下，通过使用TTL有效控制组播包的冗余转发，从而提高了网络进行保护倒换的效率，适用于环形网络和链状网络。
图1是现有技术中监控系统组网第一示意图；图2是现有技术中监控系统组网第二示意图；图3是本发明实施例提供的基于TTL控制的保护倒换优化方法流程图；图4是本发明第一实施例的基于TTL控制的保护倒换优化方法应用示意图；图5是本发明第二实施例的基于TTL控制的保护倒换优化方法应用示意图；图6是图4和图5中相邻网元节点间一条链路故障时保护倒换的情况；图7是本发明实施例提供的一种基于TTL控制的保护倒换优化方法流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。图3是显示了本发明实施例提供的一种基于TTL控制的保护倒换优化方法流程图，如图3所示，包括步骤301 根据最大组播包数目和最大冗余包数目，确定组播包在网络中的生存时间(Time To Live，TTL)权值 N ；步骤302 触发网络发生保护倒换的网元节点生成TTL值为N的组播包，并将所述组播包发送至网络中每一个网元节点。所述步骤301具体为根据网络的组播带宽Bm。、组播带宽权值Ii1和组播包大小 Km。，确定网络容纳的最大组播包的数目I2^n1，即所述最大组播包数目通过组播带宽乘以
组播带宽权值除以组播包大小得到；根据所述最大组播包的数目f^A和单个组播包在相
邻两个网元节点间转发过程中产生的最大冗余包数目Pnum，确定TTL权值N = edK1()gfcni)，
即所述TTL权值N通过以最大冗余包数目为底、最大组播包数目的对数向下取整得到；其
中，eeiia。gPK 表示对IogF1向下取整。所述步骤302具体为步骤3021 网络发生保护倒换时，触发网络发生保护倒换的网元节点生成TTL值为N的组播包，并将所述组播包发送至下一个网元节点；步骤3022下一个网元节点将接收的组播包的TTL值减1，并判断结果是否为0 ；步骤3023若为0，则下一个网元节点重新生成TTL值为N的组播包，并将该组播包发送至其下一个网元节点，并重复步骤3022，否则，将TTL值减1后的组播包转发至其下一个网元节点，并重复步骤3022，直至组播包发送至网络中的每一个网元节点。进一步地，所述网络是环形网络，其相邻两个网元节点之间可以增加保护链路，即可以设置一条或多条保护链路。进一步地，所述网络是链状网络，其相邻两个网元节点之间增加保护链路，即相邻两个网元节点之间设置多条保护链路。本发明可用于波分监控系统，在保证组播包硬转发速度的同时，有效的控制了冗余包影响网络效率的问题，提供一种通用的监控系统保护机制。图4显示了本发明第一实施例的基于TTL控制的保护倒换优化方法应用示意图， 如图4所示，此图为本发明在环形网络中的应用，每一个网元节点包括一个SOSC及APS控制器。所述SOSC用于提供路由通道，将APS下发的保护倒换命令发送至网络中保护组内的每一个网元节点，同时，基于SOSC计算组播转发的规则，使组播包不会在网络中形成环路。传统网络的组网方式中，在断纤时可以正常保护倒换，即假设网元节点A与网元节点C之间的光纤断了，网元节点A的保护倒换命令可以通过逆时针方向通知所有节点进行保护倒换。当两个网元节点间连接多条链路时，可以通过两个方向的倒换命令发送保证组播包可以到达网络中组播组的每一个网元节点。并且下发保护倒换命令的网元节点在其生成的组播包中设置TTL值为TTL权值N，使得组播包在N-I次转发后，由于组播包中的TTL值减为0而不能继续进行组播包的硬转发，接收到该组播包的网元节点将其再生为TTL值为 N的组播包，然后发送出去。通过TTL控制组播包转发，能够有效控制组播在发送过程中出现的冗余包，使冗余包在可控范围内，提高了网络效率。其中，生成或再生组播包的网元节点为中继节点，转发组播包的网元节点为转发节点。图5显示了本发明第二实施例的基于TTL控制的保护倒换优化方法应用示意图， 如图5所示，此图为本发明在链状网络中的应用，每一个网元节点均包括一个SOSC及与 SOSC相连的APS控制器。所述SOSC用于提供路由通道，将APS下发的保护倒换命令发送至网络中保护组内的每一个网元节点，各个SOSC之间通过光纤连接。当两个SOSC间仅有一条链路时，如果发生光纤断纤，就没有传输组播包的通路，保护倒换是无法进行的。当两个 SOSC间存在多条链路时，如果发生光纤断纤，可以通过备份的链路完成保护倒换。并且下发保护倒换命令的网元节点在其生成的组播包中设置TTL值为TTL权值N，使得组播包在N-I 次转发后，由于组播包中的TTL值减为0而不能继续进行组播包的硬转发，接收到该组播包的网元节点将其再生为TTL值为N的组播包，然后发送出去。通过TTL控制组播包转发，能够有效控制组播在发送过程中出现的冗余包，使冗余包在可控范围内，提高了网络效率，适用于链状网络的保护倒换。其中，生成或再生组播包的网元节点为中继节点，转发组播包的网元节点为转发节点。图6显示了图4和图5中相邻网元节点间一条链路故障时保护倒换的情况，如图6 所示，如果两个网元节点之间的光口 4发生了断纤，光口 1的光路仍然可以工作，因而不必担心冗余包对网络的影响。可见，本发明提供的一种保护倒换优化方法，可以在两个网元节点间设置多条保护链路，尤其在链状网络下，实现了保护倒换的快速响应，并且不必担心冗余包的问题。图7显示了本发明实施例提供的一种基于TTL控制的保护倒换优化方法流程图， 如图7所示，步骤包括首先，网元节点间可以设置多条链路，在环形网络中，可以采用传统的组网方式， 即在网元节点间设置一条链路，也可以设置多条链路；在链状网络中，网元节点之间必须设置多条链路，链路之间互为保护关系，在计算保护倒换的组播路由硬转发方向时，选择多条链路进行转发，从而保证了在链路故障时，用于通知网络发生保护倒换的组播包可以通过其他链路到达对端。其次，设置网络后，根据最大组播包数目和最大冗余包数目，确定TTL权值。具体地说，若单个网元节点的端口数目为Pnum，网络中为组播提供的带宽为Bm。，典型保护倒换组
播包大小Km。，则在链型网络中所能承受的最大组播包的个数为I2^n1，所述最大组播包数
目通过组播带宽乘以组播带宽权值除以组播包大小得到。其中H1为组播带宽权值，这个权值需要根据网络的可用带宽与最大带宽来确定；PM、Bm。、Km。为常值。由于组播采用硬转发的方式以节省保护倒换时间，因此，单个组播包可能导致出端口的多个冗余包的出现，以最坏情况下，即两个设备采用全端口对联，计算组播路由转发过程的冗余包个数(单个网元节点的端口数目)SPm，所述Pm是常量，则根据链路转发冗余满足如下公式^n1=Pl
Kmc因此，得到N'=Iog^ni
■*· num由此可见，N'对应为常值。在网络中，可以将这个值向下取整得到网络中允许通过的硬转发设备数目N = Ceil(N')所得到的N即为TTL权值，这个TTL权值为全网公用，用于控制组播包在网络中的扩散范围。然后，确定中继节点的节点类型。具体地说，当发生保护倒换时，根据链状网络和环形网络的不同，可以根据网元节点是否转发组播包，将网络的网元节点划分为中继节点和转发节点，两个中继节点之间网元个数会小于N。这一过程是随着网络保护倒换产生而自动发生的，不需要人为设置。当发生保护倒换时，下达保护倒换命令的网元自动变为中继节点，而其后的N-I个节点则为转发节点。最后，中继节点负责组播包的生成或再生，转发节点负责组播包的转发。具体地说，当发生保护倒换时，组播包在TTL变为1之前在网络中被转发节点转发；当TTL减为1 时，到达下一个中继节点，则会因TTL变为0而被送交芯片处理，而不再进行转发；此时， TTL变为0的组播包会在芯片里再生为其TTL值为TTL权重N的组播包，然后继续发送出去，进而在整个网络中通过组播来通知保护倒换动作。本发明所涉及的基于TTL控制的保护倒换优化方法，是符合《中华人民共和国通信行业标准》YD/T1266的相关要求的。特殊情况下，在两个网元间存在多条链路时，采用传统的组播硬转发算法会导致组播包的指数级冗余，影响网络的整体效率，而采用TTL控制后，可以有效的控制这种指数级的冗余转发。此外，本发明实施例还提供了一种基于TTL控制的保护倒换优化装置，包括TTL权值生成装置，用于根据最大组播包数目和最大冗余包数目，确定组播包在网络中的TTL权值N;中继节点，用于生成或再生TTL权值为N的组播包；
转发节点，用于转发组播包。所述TTL权值生成装置进一步包括最大组播包数目生成子模块，用于根据网络的组播带宽Bm。、组播带宽权值Ii1和组播包大小Km。，确定网络容纳的最大组播包数目^n1 ；
-rsTricTTL权值生成子模块，用于根据所述最大组播包的数目I^n1和单个组播包在相
-rsTric
邻两个网元节点间转发过程中产生的最大冗余包数目Pnum，确定TTL权值N = eeiKk)gfcni);
Pnum
^mcBmc
其中，Ce1Kl0gG1)表示对IogGni向下取整。
PnumPnum所述网络是环形网络，其相邻两个网元节点之间可以增加链路。所述网络是链状网络，其相邻两个网元节点之间增加链路。综上所述，本发明的有益效果在于本发明通过对网络拓扑的分析，确定相关的权值，从而控制组播包的TTL值，在使用组播包通知网元节点保护倒换的同时，控制组播包在两个网元节点间存在多条链路时不在网络内泛滥，提高了波分网络的可靠性、可用性和高效性。尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于生存时间(TTL)控制的保护倒换优化方法，其特征在于，包括A)根据最大组播包数目和最大冗余包数目，确定组播包在网络中的生存时间(TimeTo Live，TTL)权值 N;B)触发网络发生保护倒换的网元节点生成TTL值为N的组播包，并将所述组播包发送至网络中每一个网元节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据网络中单条链路的组播带宽、组播带宽权值和组播包大小，确定网络中单条链路容纳的最大组播包数目，所述最大组播包数目通过组播带宽乘以组播带宽权值除以组播包大小得到。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述最大组播包数目和单个组播包在相邻两个网元节点间转发过程中产生的最大冗余包数目，确定TTL权值N，所述TTL权值 N通过以最大冗余包数目为底、最大组播包数目的对数向下取整得到。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B)具体为Bi)网络发生保护倒换时，触发网络发生保护倒换的网元节点生成TTL值为N的组播包，并将所述组播包发送至下一个网元节点；B2)下一个网元节点将接收的组播包的TTL值减1，并判断结果是否为O ；B3)若为0，则下一个网元节点重新生成TTL值为N的组播包，并将该组播包发送至其下一个网元节点，并重复步骤B》，否则，将TTL值减1后的组播包转发至其下一个网元节点，并重复步骤B2)，直至组播包发送至网络中的每一个网元节点。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述网络是环形网络，其相邻两个网元节点之间可以增加链路。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述网络是链状网络，其相邻两个网元节点之间增加链路。
7.一种基于TTL控制的保护倒换优化装置，其特征在于，包括TTL权值生成装置，用于根据最大组播包数目和最大冗余包数目，确定组播包在网络中的TTL权值N ；中继节点，用于生成或再生TTL权值为N的组播包；转发节点，用于转发组播包。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述TTL权值生成装置包括最大组播包数目生成子模块，用于根据网络中单条链路的组播带宽、组播带宽权值和组播包大小，确定网络中单条链路容纳的最大组播包数目，所述最大组播包数目通过组播带宽乘以组播带宽权值除以组播包大小得到；TTL权值生成子模块，用于根据所述最大组播包的数目和单个组播包在相邻两个网元节点间转发过程中产生的最大冗余包数目，确定TTL权值N，所述TTL权值N通过以最大冗余包数目为底、最大组播包数目的对数向下取整得到。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述网络是环形网络，其相邻两个网元节点之间可以增加链路。
10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述网络是链状网络，其相邻两个网元节点之间增加链路。
全文摘要
本发明公开了一种基于TTL控制的保护倒换优化方法和装置，方法包括根据最大组播包数目和最大冗余包数目，确定组播包在网络中的生存时间(Time To Live，TTL)权值N；触发网络发生保护倒换的网元节点生成TTL值为N的组播包，并发送至网络中每一个网元节点。本发明通过TTL权值，在环形网络或链状网络中相邻网元节点间存在多条链路时，能够有效控制冗余包的转发，提高网络效率，实现快速的保护倒换。
文档编号H04L12/24GK102170397SQ20111011854
公开日2011年8月31日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者朱林 申请人:中兴通讯股份有限公司