一种多协议标签交换网络的业务承载方法及装置与流程

本发明涉及多协议标签交换(MPLS)技术领域，尤其涉及一种MPLS网络的业务承载方法及装置。

背景技术：
目前，通信系统电信级的可靠性要求包括5个9的网络高可靠性要求，典型电信级以太网业务要求实现50毫秒(ms)的网络自愈时间要求。在多协议标签交换(MPLS)网络部署时，为保证通信网络能满足电信级的可靠性要求，快速的业务保护机制是组网需考虑的重要功能。线性保护倒换是为工作资源分配对应的保护资源的保护机制，采用可预测的方式实现网络资源的切换，可方便运营商进行网络的规划、部署和管理，实现电信级的运营。保护是指在故障发生前为工作实体指定了备实体，在网络故障发生时迅速反应并倒换到备实体，实现业务的快速自愈。MPLS作为面向连接的骨干网技术，在完成高效迅速的数据转发的同时，还需保证服务质量与数据传输的可靠性，即使在业务中断时也要能及时恢复，在电信级的应用上要求能满足50ms的保护倒换时间。骨干网中的设备需支持基于MPLS网络的线性保护倒换功能，在主标签交换路径(LSP，也称线性标签交换通道)出现故障时，承载的保护伪线(PW)业务可迅速切换到备LSP上，并尽可能缩短业务切换所用时间，以提高网络可靠性。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够保证服务质量且具有高可靠性的多协议标签交换技术。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多协议标签交换(MPLS)网络的业务承载方法，应用于该MPLS网络上建立标签交换路径(LSP)1:1保护；所述MPLS网络中边缘路由器节点的入端口上可以承载多条伪线(PW)业务；该方法包括：将所述多条PW业务封装成一条MPLS报文；将所述MPLS报文承载在主传输路径或者备传输路径上，并从所述边缘路由器节点的对应出端口输出。优选地，将所述多条PW业务封装成一条MPLS报文，包括：建立出口标签为内部多协议标签交换标签(inner_mpls_label)的内部入方向LSP(inner_ingress_lsp)，将所述多条PW业务封装成承载在所述inner_ingress_lsp上的所述MPLS报文。优选地，所述主传输路径的入口标签为所述inner_mpls_label，出口标签为所述边缘路由器节点的主出端口标签；所述备传输路径的入口标签为所述inner_mpls_label，出口标签为所述边缘路由器节点的备出端口标签。优选地，将所述MPLS报文承载在主传输路径或者备传输路径上，并从所述边缘路由器节点的对应出端口输出，包括：当节点主传输路径处于正常状态时，将所述MPLS报文承载在所述主传输路径上，并从所述主出端口输出；当触发倒换保护时，将所述MPLS报文切换承载到所述备传输路径上，并从所述备出端口输出。优选地，所述主出端口及主出端口标签、所述备出端口及备出端口标签，为所述边缘路由器节点的预置端口及端口对应标签。本申请还提供了一种多协议标签交换(MPLS)网络的业务承载装置，应用于该MPLS网络上建立标签交换路径(LSP)1:1保护；所述MPLS网络中边缘路由器节点的入端口上可以承载多条伪线(PW)业务；该装置包括：封装模块，设置为将所述多条PW业务封装成一条MPLS报文；承载模块，设置为将所述MPLS报文承载在主传输路径或者备传输路径上，并从所述边缘路由器节点的对应出端口输出。优选地，所述封装模块包括：建立单元，设置为建立出口标签为内部多协议标签交换标签(inner_mpls_label)的内部入方向LSP(inner_ingress_lsp)；封装单元，设置为将所述多条PW业务封装成承载在所述inner_ingress_lsp上的所述MPLS报文。优选地，所述主传输路径的入口标签为所述inner_mpls_label，出口标签为所述边缘路由器节点的主出端口标签；所述备传输路径的入口标签为所述inner_mpls_label，出口标签为所述边缘路由器节点的备出端口标签。优选地，所述承载模块设置为当节点主传输路径处于正常状态时，将所述MPLS报文承载在所述主传输路径上，并从所述主出端口输出；当触发倒换保护时，将所述MPLS报文切换承载到所述备传输路径上，并从所述备出端口输出。优选地，所述主出端口及主出端口标签、所述备出端口及备出端口标签，为所述边缘路由器节点的预置端口及端口对应标签。优选地，所述封装模块集成在一交换芯片中，所述承载模块集成在另一交换芯片中。优选地，该装置还包括：端口自环电路，设置为将所述多条PW业务封装成的所述MPLS报文无处理回送至一交换芯片的环回端口；其中，所述封装模块及承载模块集成在所述交换芯片中。与现有技术相比，本申请的实施例针对标签交换路径(LSP，也称线性标签交换通道)1:1保护的具体PW(伪线)业务情况，通过缩短倒换操作时间，提高了保护倒换性能，能够将LSP1:1保护倒换的时间复杂度缩小为O(1)。本申请的实施例能够在故障检测时间和故障通告时间恒定的情况下，显著提高LSP1:1保护倒换的性能。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。图1为ITU-TG.808.1和MEF2定义的网络保护的时间模型示意图。图2为MPLS网络应用中LSP1:1APS保护业务模型示意图。图3为本实施例的LSP1:1APS保护业务模型示意图。图4为本申请实施例的MPLS网络的业务承载方法的流程示意图。图5为本申请实施例的MPLS网络的业务承载装置的构造示意图。图6为本申请实施例的LSP1:1APS保护业务硬件逻辑模型示意图。图7为本申请实施例的LSP1:1APS保护业务另一硬件逻辑模型示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征在不相冲突前提下的相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。根据ITU-TG.808.1(国际电信联盟电信标准之一)和城域以太网论坛(MEF)2的定义，网络保护的时间模型如图1所示。ITU-T要求线性保护倒换的时间在50ms以内。根据网络保护的时间模型，需着重缩短故障检测、故障通告和倒换操作的时间。在故障检测和通告时间恒定的情况下，要提高保护倒换的性能，一般只能从提高倒换操作的性能入手，以缩短倒换操作的时间，从而整体上缩短信息保护倒换的时间。在MPLS网络应用中，如图2业务模型所示，MPLS网络运营商边缘路由器(provideredgerouter，PE)节点上的入端口在入方向标签交换路径(ingresslsp)上可以承载多条PW(伪线)业务(比如n条PW业务，n大于等于1)，入方向标签交换路径(ingresslsp)所包含的主入方向LSP(ingress_work_lsp)和备入方向LSP(ingress_protect_lsp)上都可以承载该多条PW业务。在MPLS网络的PE节点上，对于任意一条标签交换路径(LSP，也称线性标签交换通道)，其承载的PW业务从入端口进行提取，将业务封装成MPLS报文后，从预先配置好的固定的出端口输送到MPLS网络中。在MPLS组网拓扑中，PE节点的一个出端口对应着一条LSP链路。LSP1:1保护的实质，就是将主LSP承载的PW业务倒换到备LSP上去承载。LSP1:1保护倒换保护的业务对象为主ingress_work_lsp上承载的PW业务。备ingress_protect_lsp上承载的PW业务不在保护的范围内。从LSP1:1自动保护倒换(APS)的倒换操作的角度来看，只有两种保护倒换动作：(1)将所保护的PW从工作ingress_work_lsp倒换到保护ingress_protect_lsp；(2)将所保护的PW从保护ingress_protect_lsp倒换到工作ingress_work_lsp。如果LSP1:1保护了n条PW业务，常规实现需要轮询倒换这n条PW，倒换一条PW的承载的LSP的时间复杂度为O(1)，完成一条LSP1:1保护的n条PW的倒换操作的时间复杂度就是O(n)。通过前述分析可以发现，这个数量级为n的轮询保护倒换操作，是提高LSP1:1保护倒换性能的重要制约因素。本申请的实施例，将时间复杂度为O(n)的保护倒换操作进行优化，可以达到提高保护倒换性能的目的。本申请的实施例可以将LSP1:1保护倒换操作的时间复杂度由数量级为n降低为1。如图3和图4所示，本申请实施例的多协议标签交换(MPLS)网络的业务承载方法，应用于该MPLS网络上建立标签交换路径(LSP)1:1保护；所述MPLS网络中边缘路由器节点的入端口上可以承载多条伪线(PW)业务。该方法主要包括如下步骤：步骤S410，将多条PW业务封装成一条MPLS报文。本申请的实施例在MPLS网络上建立LSP1:1保护时，在设备内部设置一条内部入方向LSP(inner_ingress_lsp)，一条与主ingress_work_lsp对应的内部主传输LSP(inner_work_transit_lsp)以及一条与备ingress_protect_lsp对应的内部备传输LSP(inner_protect_transit_lsp)。其中，将inner_work_transit_lsp的入端口设置为PE节点上的入端口，其出口标签为：内部多协议标签交换标签inner_mpls_label，而内部主传输LSP(inner_work_transit_lsp)的入口标签为inner_mpls_label，出口标签为PE节点上的主出端口标签：mpls_work_lable；内部备传输LSP(inner_protect_transit_lsp)的入口标签为inner_mpls_label，出口标签为PE节点上的备出端口标签：mpls_protect_lable。在LSP1:1保护建立以后，将PE节点上的入端口承载的多条PW业务封装成一条出口标签为inner_mpls_label的MPLS报文。步骤S420，将MPLS报文承载在主传输路径或者备传输路径上，并按照当前工作状态以设定的输出标签从边缘路由器节点的对应出端口输出。如果为正常工作状态(即：使用PE节点上的主出端口输出报文)时，该报文设定其输出标签为：mpls_work_lable，选用内部主传输LSP(inner_work_transit_lsp)，而从PE节点上的主出端口输出；当需要进行保护(即：使用PE节点上的备出端口输出报文)时，此时，将出口标签为inner_mpls_label的一条MPLS报文倒换到内部备传输LSP(inner_protect_transit_lsp)，此时设定该报文的出口标签为PE节点上的备出端口标签：mpls_protect_lable。由此可见，在本申请实施例中，MPLS网络中传输的MPLS报文不感知报文的PWlabel，n条PW报文，通过inner_ingress_lsp处理之后就变为1条MPLS报文，后面的inner_*_transit_lsp收到之前的多条PW报文此时已经变为一条MPLS报文。在触发倒换操作时，本申请的实施例只需倒换与内部主备传输方向LSP对应的内部transitlsp即可，而对于inner_work_transit_lsp或者inner_protect_transit_lsp都只看到一条MPLS报文，至此当需要进行切换时，现有技术中的多条PW的切换转换为本实施例中的一条MPLS报文的切换，倒换操作的时间复杂度为O(1)。由此，LSP1:1保护倒换操作时间的数量级由n降低为1。对于上述倒换需要说明的是：(1)所述主出端口及主出端口标签、所述备出端口及备出端口标签均为所述边缘路由器节点的预置端口及端口对应标签，是节点的配置项。(2)触发倒换操作的条件可以为现有技术中的任何一种，而路径切换的方式也可以选择现有技术中的任何一种，例如，可控开关的方式，在此均不再赘述。本申请实施例的MPLS网络的业务承载装置，应用于该MPLS网络上建立标签交换路径(LSP)1:1保护；所述MPLS网络中边缘路由器节点的入端口上可以承载多条PW(伪线)业务。如图5所示，该装置主要包括封装模块510、承载模块520。封装模块510，设置为在LSP1:1保护建立以后，将所述多条PW业务封装成一条MPLS报文。承载模块520，设置为将所述MPLS报文承载在主传输路径或者备传输路径上，并从所述边缘路由器节点的对应出端口输出。本申请的实施例中，设备内部设置有一条内部入方向LSP(inner_ingress_lsp)，一条与主ingress_work_lsp对应的内部主传输LSP(inner_work_transit_lsp)以及一条与备ingress_protect_lsp对应的内部备传输LSP(inner_protect_transit_lsp)。其中，inner_work_transit_lsp的入端口被设置为PE节点上的入端口，其出口标签为：内部多协议标签交换标签inner_mpls_label，而内部主传输LSP(inner_work_transit_lsp)的入口标签被设置为inner_mpls_label，出口标签为PE节点上的主出端口标签：mpls_work_lable；内部备传输LSP(inner_protect_transit_lsp)的入口标签为inner_mpls_label，出口标签为PE节点上的备出端口标签：mpls_protect_lable。如图5所示，本申请的实施例中，封装模块510包括建立单元511以及封装单元512。建立单元511设置为建立出口标签为内部多协议标签交换标签(inner_mpls_label)的内部入方向LSP(inner_ingress_lsp)。封装单元512设置为将所述多条PW业务封装成承载在所述inner_ingress_lsp上的所述MPLS报文。本申请的实施例中，所述主传输路径的入口标签为所述inner_mpls_label，出口标签为所述边缘路由器节点的主出端口标签；所述备传输路径的入口标签为所述inner_mpls_label，出口标签为所述边缘路由器节点的备出端口标签。本申请的实施例中，所述承载模块设置为当节点主传输路径处于正常状态时，将所述MPLS报文承载在所述主传输路径上，并从所述主出端口输出；当触发倒换保护时，将所述MPLS报文切换承载到所述备传输路径上，并从所述备出端口输出。本申请的实施例中，所述主出端口及主出端口标签、所述备出端口及备出端口标签，为所述边缘路由器节点的预置端口及端口对应标签。在进行硬件设计与开发时，本申请的实施例可以采用两块交换芯片来完成inner_ingress_lsp与inner_work_transit_lsp和inner_protect_transit_lsp之间的连接及信息传输，如图6所示。其中，第一交换芯片610可以被认为是上述的封装模块510，第二交换芯片620可以被认为是上述的承载模块520，两者之间可以采用GE或10GE的以太总线进行互联。图6所示的示意图中，以R表示接收(receive)端口，以S表示发送(send)端口。第一交换芯片610，设置有一条内部入方向LSP(inner_ingress_lsp)，将PE节点入端口上的多条PW业务封装成出口标签为内部多协议标签交换标签(inner_mpls_label)的一条MPLS报文，并承载在内部入方向LSP(inner_ingress_lsp)，发送给第二交换芯片620。第二交换芯片620，设置有一条与现有技术中的主ingress_work_lsp对应的、入口标签为inner_mpls_label、出口标签为mpls_work_lable的内部主传输LSP(inner_work_transit_lsp)，以及一条与现有技术中的备ingress_protect_lsp对应的、入口标签为inner_mpls_label、出口标签为mpls_protect_lable的内部备传输LSP(inner_protect_transit_lsp)，以实现保护功能，其将收到的使用内部多协议标签交换标签(inner_mpls_label)的MPLS报文按照当前工作状态以设定的输出标签选择内部主传输LSP(inner_work_transit_lsp)或者内部备传输LSP(inner_protect_transit_lsp)之一从对应PE节点上的出端口输出。本申请的实施例中，第二交换芯片620上承载的inner_work_transit_lsp和inner_protect_transit_lsp的出端口具体选择哪一交换芯片上的端口，可以根据数据传输线路的实际情况由开关控制。一般地，在正常工作状态下，选择inner_work_transit_lsp，而在保护状态下选择inner_protect_transit_lsp。在本发明硬件实现的另一个实施例中，可以通过一片交换芯片，并且利用使用现场可编程门阵列(FPGA)等实现端口自环技术(其他能实现端口自环的技术也可以)来完成inner_ingress_lsp到inner_work_transit_lsp和inner_protect_transit_lsp的连接，从而可以降低方案实现成本。如图7所示，本申请实施例所包括的交换芯片720与端口自环电路710采用GE或10GE的以太总线连接。交换芯片720设置有一条内部入方向LSP(inner_ingress_lsp)，将PE节点上的入端口承载的多条PW业务封装成一条出口标签为inner_mpls_label的MPLS报文固定承载在内部的inner_ingress_lsp上；将该MPLS报文从交换芯片720的环回端口输出至端口自环电路710。并且，其还设置有一条与现有技术中的主ingress_work_lsp对应的、入口标签为inner_mpls_label、出口标签为mpls_work_lable的内部主传输LSP(inner_work_transit_lsp)，以及一条与现有技术中的备ingress_protect_lsp对应的、入口标签为inner_mpls_label、出口标签为mpls_protect_lable的内部传输LSP(inner_protect_transit_lsp)，将从端口自环电路710输出的出口标签为inner_mpls_label的MPLS报文重新作为交换芯片720环回端口的输入，按照当前工作状态以设定的输出标签选择内部主传输LSP(inner_work_transit_lsp)或者内部备传输LSP(inner_protect_transit_lsp)之一从对应PE节点上的出端口输出。端口自环电路710，采用端口自环将从交换芯片720输出的inner_ingress_lsp上承载的多条PW业务封装成的MPLS报文(出口标签为inner_mpls_label)，无处理地输入到交换芯片720的环回端口，此时报文依然为出口标签为inner_mpls_label的MPLS报文。示例性的，端口自环电路710可以采用FPGA来实现。在图7所示的本申请的实施例中，实际上交换芯片720集成了封装模块510及承载模块520，但是由于单片交换芯片实现一次数据交换，所以在该实现方式上，借助于端口自环电路710来对交换芯片720的环回端口进行环回操作，从而达到本申请的目的，即，从端口自环电路710输入的报文可以在例如锁相环电路实现的自环电路中绕一图后，再从该报文输入的交换芯片的环回端口输入。即，所有被保护的PW业务承载在inner_ingress_lsp上，封装为label为inner_mpls_label的MPLS报文，在经过端口自环电路710的处理后，通过端口自环电路710回送到交换芯片720。在交换芯片720中，该MPLS报文根据LSP1:1APS的倒换操作状态，选择inner_work_transit_lsp或者inner_protect_transit_lsp进行承载输出。可见，实际上，本申请的实施例的LSP1:1APS的保护倒换操作中，n条PW的倒换被转换为一条MPLS报文倒换的操作，如此将LSP1:1APS保护倒换的时间复杂度降低为O(1)。本申请的实施例在故障检测和通告时间固定的情况下，将LSP1:1保护倒换操作的时间降低了一个数量级，由O(N)降低到O(1)，大大缩短了保护倒换操作的时间，而且保护倒换的性能与保护的PW业务个数无关，可以更好地满足MPLS网络电信级50ms保护倒换时间的要求。本领域的技术人员应该明白，上述的本申请实施例所提供的装置的各组成部分，以及方法中的各步骤，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上。可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现。从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。