一种环网保护方法和系统与流程

本发明涉及环网保护领域，具体涉及一种环网保护方法和系统。

背景技术：

为了提高网络的可用性，网络传输路径往往提供冗余链路。目前可用的冗余链路管理协议有：STP(Spanning Tree Protocol，生成树协议)、G.8032、SNCP(subnetwork connection protection，子网连接保护)等，此类协议主要用来保证故障时的保护倒换以及收敛状态下的链路修剪。常见的冗余链路组网主要成环形，因为环形组网提供了较为便利的保护倒换功能，因而在传统电信网络里被广泛采用。

类似的，运行在环网里的环路保护协议也有多种提案，但是大部分环路保护协议配置复杂，应用不方便，例如，传统电信网络(如：SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系统))里需要复杂的开销字节和固定的报文格式来传递环路和故障信息，并且需要频繁的发送报文来检测链路故障，对硬件要求较高；而G.8032等均需要指定固定的RPL(ringprotection link，环路保护链路)，无法根据链路质量来自动进行RPL选择和流量转发路径选择，环路保护机制也不够智能。

技术实现要素：

本发明为了解决现有环路保护机制无法满足环路自主倒换的要求，提供一种环网保护方法和系统。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种环网保护方法，所述环网包括多个节点，包括：

各节点在所述环网中发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文；

将当前状态信息优先级最高的节点设置为环网的当前主节点；

所述当前主节点按照预先设置的环端口阻塞规则确定被阻塞的环端口，并通知所述环网中的其它节点。

优选地，将当前状态信息优先级最高的节点设置为当前主节点包括：

接收到其它节点发送的自动保护切换报文时，判断本节点的当前状态信息优先级是否高于其它节点的当前状态信息，如果是，继续发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文，否则转发接收到的自动保护切换报文，直至整个环网中各节点只转发一个节点的自动保护切换报文时，将该节点设置为当前主节点。

优选地，所述自动保护切换报文包括：节点标识，所述节点在判断接收到的自动保护切换报文中的节点标识与本节点的节点标识不一致时，判断为接收到它节点发送的自动保护切换报文。

优选地，所述状态信息包括：环端口状态信息，信号劣化状态信息，环节点优先级信息以及节点标识。

优选地，判断本节点的当前状态信息优先级是否高于其它节点的当前状态信息具体包括：

当本节点的环端口状态值高于其它节点的环端口状态值时，

当本节点的环端口状态值与其它节点的环端口状态值相等但信号劣化状态信息值高于其它节点的信号劣化状态信息值时，

当本节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值均与其它节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值相等但环节点优先级高于其它节点的环节点优先级值时，或者，

当本节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值、环节点优先级值均与其它节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值相等但节点标识值优大于其它节点的节点标识值时，

确定本节点的当前状态信息优先级高于其它节点的当前状态信息。

优选地，各节点通过操作、管理和维护OAM帧获取环端口信号劣化状态信息。

优选地，当所述环网中存在节点的当前状态信息发生变化时或者当前链路状态发生变化时，各节点在所述环网中发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文。

优选地，所述的自动保护切换报文包括报文特征标识，所述节点根据所述报文特征标识确定接收到的报文为自动保护切换报文。

优选地，所述的自动保护切换报文采用Y.1731定义的CFM报文头且设置特定值的操作码为报文特征标识。

优选地，所述主节点发送所述自动保护切换报文时，包括含有其环端口阻塞状态的节点状态信息。

优选地，所述节点状态信息还包括：用于通知其它节点清除原有转发地址清表信息。

优选地，非主节点的节点在预设的环维持时间内未收到主节点发送的自动保护切换报文时，判断链路出现故障，并且按照预设的预先设置的环端口阻塞规则阻塞环端口。

优选地，非主节点的节点超过在预设的等待时间内收到当前主节点发送的自动保护切换报文时，如果该节点的当前状态信息优先级高于当前主节点的优先级，将该环网中的当前主节点设置为该节点。

优选地，当前主节点检测到前状态信息发生变化时或者当前链路状态发生变化时，先根据预先设置的环端口阻塞规则重新确定阻塞端口，并更新将包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文从未阻塞的端口转发出去。

优选地，整个环网中各节点只转发一个节点的自动保护切换报文超过预先设置的等待切换时间时，将该节点设置为当前主节点。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种环网保护系统，所述系统包括多个节点，所述节点执行上述的方法。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明的环网保护方法和系统自动选择最优路径转发，环路更加智能，链路质量更加优秀；通过自动保护切换APS报文传递环节点状态信息，根据各环节点的当前状态信息选举确定自身角色，而无需预先指定主节点，使得配置更加简单；本发明的方法和系统实时监控链路的信号劣化、断开等故障，使得状态更新更加及时，快速保护倒换更加直接、及时和快速；也有利于利于网管、自动化测试和网络故障分析排查。

附图说明

图1是本发明实施例的环网保护方法的流程图；

图2是本发明实施例的优先级比较示意图；

图3是本发明实施例的环网的示意图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本发明实施例提供一种环网保护方法，包括：

S101、各节点在所述环网中发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换APS(Auto Protection Switch)报文；

S102、将当前状态信息优先级最高的节点设置为环网的当前主节点；

S103、所述当前主节点按照预先设置的环端口阻塞规则确定被阻塞的环端口，并通知所述环网中的其它节点。

本发明实施例中步骤S103按照预先设置的环端口阻塞规则确定被阻塞的环端口时，是根据环端口阻塞规则和环端口状态差异确定当前主节点的环端口状态，所述环端口状态用于确定是否阻塞业务报文，进而确定所述环网的报文传递路径。

本发明实施例可以自动选择最优路径转发，无需指定报文传递链路，环路更加智能，链路质量更加优秀；不需要指定主节点，而是通过各节点发送的APS报文中包括的当前节点状态信息进行优先级比较，从而确定环节点状态和角色，配置更加简单。

基于以上实施例，步骤S102中将当前状态信息优先级最高的节点设置为当前主节点包括：

接收到其它节点发送的自动保护切换报文时，判断本节点的当前状态信息优先级是否高于其它节点的当前状态信息，如果是，继续发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文，否则转发接收到的自动保护切换报文，直至整个环网中各节点只转发一个节点的自动保护切换报文时，将该节点设置为当前主节点。

本发明实施例中，每个节点，在接收到环网中相邻节点发送的自动保护切换报文时，将本节点的自动保护切换报文与接收到的自动保护切换报文进行当前状态信息优先级比较，如果本节点的当前状态信息优先级高于接收到的自动保护切换报文对应的节点的优先级，则发送本节点的自动保护切换报文，如果本节点的当前状态信息优先级低于接收到的自动保护切换报文对应的节点的优先级，则转发接收到的自动保护切换报文，而不再发送包括本节点的当前状态信息的自动保护切换报文。

其中，所述自动保护切换报文包括：节点标识，所述节点在判断接收到的自动保护切换报文中的节点标识与本节点的节点标识不一致时，判断为接收到它节点发送的自动保护切换报文。

本发明实施例中，根据接收到的自动保护切换报文所携带的节点标识，判断所述自动保护切换报文是否为本节点发送的；以确定是否进行比较步骤。

所述状态信息包括：环端口状态信息，信号劣化状态信息，环节点优先级信息以及节点标识。

判断本节点的当前状态信息优先级是否高于其它节点的当前状态信息具体包括：

当本节点的环端口状态值高于其它节点的环端口状态值时，

当本节点的环端口状态值与其它节点的环端口状态值相等但信号劣化状态信息值高于其它节点的信号劣化状态信息值时，

当本节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值均与其它节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值相等但环节点优先级高于其它节点的环节点优先级值时，或者，

当本节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值、环节点优先级值均与其它节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值相等但节点标识值优大于其它节点的节点标识值时，

确定本节点的当前状态信息优先级高于其它节点的当前状态信息。

具体地，如图2所示，在通过节点标识Node ID判断出接收到其它节点的APS报文后，依次比较环端口状态(link state)值、信号劣化状态信息(SD state)值、环节点优先级值以及节点标识(Node ID)值，确定节点当前状态的优先级，且在当前比较项已经具有区分时不再进行下一状态信息值的比较。

其中，上述状态信息值中，各节点的节点标识、环节点优先级值可以通过预配置来设定，环端口状态值通过节点本地判断可获知，而各节点通过操作、管理和维护OAM帧获取信号劣化状态信息。

本发明实施例通过环网中各节点当前状态以及特别地通过OAM实时监控链路的信号劣化状态信息、断开等链路故障信息，使得保护倒换更加直接、及时和快速成为可能。

当所述环网中存在节点的当前状态信息发生变化时或者当前链路状态发生变化时，各节点在所述环网中发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文。

当所述环网中存在节点的当前状态信息发生变化时或者当前链路状态发生变化时，各节点通过在所述环网中发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文，重新选举主节点，基于上述实施例，仍然将当前状态信息优先级最高的节点设置为环网的当前主节点，实现了环网中主节点的自动选举过程。

所述的自动保护切换报文包括报文特征标识，所述节点根据所述报文特征标识确定接收到的报文为自动保护切换报文。

所述的自动保护切换报文采用Y.1731定义的CFM报文头且设置特定值的操作码为报文特征标识。

所述主节点发送所述自动保护切换报文时，包括含有其环端口阻塞状态的节点状态信息。

所述节点状态信息还包括：用于通知其它节点清除原有转发地址清表信息。

非主节点的节点在预设的环维持时间内未收到主节点发送的自动保护切换报文时，判断链路出现故障，并且按照预设的预先设置的环端口阻塞规则阻塞环端口。

本实施例中当本节点在环维持时间内未收到相邻节点发送的自动保护切换报文时，确定所述相邻节点出现故障；本节点向所述环网中相邻节点发送自动保护切换报文，并按照预设的预先设置的环端口阻塞规则阻塞环端口；重新根据所述环网中的每个节点的节点状态信息和接收的自动保护切换报文对应的联网设备的节点状态信息的优先级，重新选举主节点，基于上述实施例，仍然将当前状态信息优先级最高的节点设置为环网的当前主节点，实现了环网中主节点的自动选举过程，使得环网的自动保护过程可以自动实现，无需过多的配置过程。

优选地，非主节点的节点超过在预设的等待时间内收到当前主节点发送的自动保护切换报文时，如果该节点的当前状态信息优先级高于当前主节点的优先级，将该环网中的当前主节点设置为该节点。

当前主节点检测到前状态信息发生变化时或者当前链路状态发生变化时，先根据预先设置的环端口阻塞规则重新确定阻塞端口，并更新将包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文从未阻塞的端口转发出去。

整个环网中各节点只转发一个节点的自动保护切换报文超过预先设置的等待切换时间时，将该节点设置为当前主节点。

如图3所示，本发明实施例还提供一种环网保护系统，所述环网包括多个节点，图中示意性的表示出5个节点，在其他的实施例中可以包括更多或者更少的节点，包括：

各节点在所述环网中发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文；

将当前状态信息优先级最高的节点设置为环网的当前主节点；

所述当前主节点按照预先设置的环端口阻塞规则确定被阻塞的环端口，并通知所述环网中的其它节点。

将当前状态信息优先级最高的节点设置为当前主节点包括：

接收到其它节点发送的自动保护切换报文时，判断本节点的当前状态信息优先级是否高于其它节点的当前状态信息，如果是，继续发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文，否则转发接收到的自动保护切换报文，直至整个环网中各节点只转发一个节点的自动保护切换报文时，将该节点设置为当前主节点。

所述自动保护切换报文包括：节点标识，所述节点在判断接收到的自动保护切换报文中的节点标识与本节点的节点标识不一致时，判断为接收到它节点发送的自动保护切换报文。

所述状态信息包括：环端口状态信息，信号劣化状态信息，环节点优先级信息以及节点标识。

判断本节点的当前状态信息优先级是否高于其它节点的当前状态信息具体包括：

当本节点的环端口状态值高于其它节点的环端口状态值时，

当本节点的环端口状态值与其它节点的环端口状态值相等但信号劣化状态信息值高于其它节点的信号劣化状态信息值时，

当本节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值均与其它节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值相等但环节点优先级高于其它节点的环节点优先级值时，或者，

当本节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值、环节点优先级值均与其它节点的环端口状态值、信号劣化状态信息值相等但节点标识值优大于其它节点的节点标识值时，

确定本节点的当前状态信息优先级高于其它节点的当前状态信息。

各节点通过操作、管理和维护OAM帧获取环端口信号劣化状态信息。

当所述环网中存在节点的当前状态信息发生变化时或者当前链路状态发生变化时，各节点在所述环网中发送包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文。

所述的自动保护切换报文包括报文特征标识，所述节点根据所述报文特征标识确定接收到的报文为自动保护切换报文。

所述的自动保护切换报文采用Y.1731定义的CFM报文头且设置特定值的操作码为报文特征标识。

所述主节点发送所述自动保护切换报文时，包括含有其环端口阻塞状态的节点状态信息。

所述节点状态信息还包括：用于通知其它节点清除原有转发地址清表信息。

所述的节点在预设的环维持时间内未收到其它节点发送的自动保护切换报文时，判断链路出现故障，并且按照预设的预先设置的环端口阻塞规则阻塞环端口。

非主节点的节点超过在预设的等待时间内收到当前主节点发送的自动保护切换报文时，如果该节点的当前状态信息优先级高于当前主节点的优先级，将该环网中的当前主节点设置为该节点。

当前主节点检测到前状态信息发生变化时或者当前链路状态发生变化时，先根据预先设置的环端口阻塞规则重新确定阻塞端口，并更新将包括本节点当前状态信息的自动保护切换报文从未阻塞的端口转发出去。

整个环网中各节点只转发一个节点的自动保护切换报文超过预先设置的等待切换时间时，将该节点设置为当前主节点。

实施例1

如图2和图3所示，以环网中包括5个节点为例，说明本实施例的环网保护方法。

本实施例的环网中不需要指定环节点的角色，而是通过自行运算环路角色，并通过运算出来的环路角色决定转发/阻塞动作。因此在本实施例中配置简单，只需要指定环网中每个节点的环优先级、环端口和VLAN即可。

本实施例中预先设置用来传递节点当前状态信息的自动保护切换APS(Auto Protection Switch)报文，其中，APS报文格式定义如下：

报文头部借用Y.1731定义的CFM头部，目的MAC地址按照ITU定义的组播MAC地址，示例性的可以采用01:19:a7:00:00:08，用以与普通CFM区分开，操作码OPCODE可以设置为特定的值，(例如：40)，以此作为APS的报文特征标识，即，环网中各节点可以通过该报文特征标识确定接收到的报文为APS报文。

载荷部分的格式如表1所示：

表1

其中，报文中各值设置如下：

(1)version值为设定值，可以默认设置为1，也可以为其它值；

(2)state：环端口状态值，根据环路端口的当前实际状态进行置位，可以占据1位报文空间，link down(断掉)置为1，link up(连接)置为0。根据link状态由本节点获知并且实时更新；

(3)SD(Signal Degrade)：信号劣化状态值，根据链路当前状态确定，例如正常置为0，而产生劣化时置为1。

说明一点：当各节点link OAM后，根据IEEE802.3AH标准定义的link OAM事件定义有如下几种：0x01Errored Symbol Period Event、0x02Errored Frame Event、0x03Errored Frame Period Event、0x04Errored Frame Seconds Summary Event。根据802.3ah的监测情况实时上报，其中，开启SD检测时节点会获取到OAM事件和告警；根据获取到告警事件时可以对SD进行享相应置位；

(4)PRIORITY值：环节点优先级，对于每个节点，可配置环节点优先级，如果为8位时，优先级的取值范围为0～255。

(5)NODE ID：节点标识，用于区别每个节点，可以使用节点的MAC进行标识，此时NODE ID须至少占用6个字节；

(6)Status：节点状态值，例如利用高两位分别标识端口的阻塞状态和清表信息，低6位用来标识环路开合状态，此6位用来通知其他节点环路状态。PB值标识主节点对端口的动作，如果已经阻塞相关端口置为1，否则置为0。DNF值标识是否需要清除缓存表项，新的主节点产生时立刻发送DNF值为1的报文，用来清除表项，否则置为0；低6位用来标识环路开合状态，根据环路状态定义R-closed/R-open两种状态，主节点通过该bit位来通知其它节点环路的闭合信息。

(7)Reserved，保留字节的报文信息用作扩展；

在上述协议报文中，state、SD、PRIOTITY、NODE ID四个字段作为参与当前环网主节点选举的状态信息，比较顺序和比较算法下文详细介绍。

在本实施例中，额外设置如下规则：

环端口的阻塞规则：优先将link down/SD的环端口进行阻塞，如果link状态和SD状态均一致则将端口号大的环端口阻塞；

环端口阻塞行为：只阻塞业务报文，不阻塞OAM报文和APS报文。

如图3所示，基于以上设定，环网保护方法的运行过程如下：

初始化时：各节点使能自动保护切换APS协议，并分别配置VLAN、环端口、优先级等信息，节点进入初始化状态。此处配置的VLAN包含协议运行VLAN和需要进行阻塞的业务VLAN列表，协议运行VLAN用于节点之间传递APS报文，阻塞业务VLAN列表表示环网收敛后端口选择性阻塞的业务VLAN。

所有节点在初始化时均默认处于PRE-OWNER状态，根据端口阻塞规则阻塞环端口，从本节点环端口往外发送环保护切换APS(Auto Protection Switch)报文，典型的，可以以3.3ms的时间周期向外发送APS报文；

当环网上的节点接收到来自其它节点的APS报文(通过判断接收到的APS报文所携带的Node ID非本节点信息而确定为其他节点的APS报文)后，提取APS报文中的下述节点状态信息：端口状态值、信号劣化状态值、环点优先级值，节点标识值，并对上述状态信息值按序进行比较，确定优先级高低；如果本节点优先级高则维持继续向外发送自身APS报文，否则停止自身APS报文发送并转发接收到的APS报文；

继续以上流程，当环网内只有一个优先级最高的APS报文在持续发送时，较优的，整个环网中各节点只转发一个节点的自动保护切换报文超过预先设置的等待切换时间时，说明环网内所有节点都已经进行过选举比较，将发送该优先级最高的节点设为环网中的当前主节点，该主节点按照预先设置的环端口阻塞规则确定被阻塞的环端口，并通知所述环网中的其它节点更新转发地址清表信息。

当本发明实施例中的环网中存在节点的当前状态信息发生变化时或者当前链路状态发生变化时，环网需要进行保护倒换的过程如下：

非当前主节点在预设的环维持时间(例如，20ms)内未收到主节点发送的自动保护切换报文时，判断链路出现故障，自行按照端口阻塞规则阻塞本节点环端口，往外发送包括本节点当前状态信息的APS报文参与主节点选举过程，所述的选举过程与初始化时类似，直至链路收敛；

非当前主节点在正常情况下环端口均处于转发状态，当环路中出现链路故障和信号劣化等事件且超过等待时间(例如，10ms)收到主节点发送的APS报文时，上报(例如通过OAM)以上事件的环节点更新自身当前状态信息并与当前主节点的状态信息进行对比，如果优先级高则恢复往外发送APS，并将自身角色置为主节点，阻塞相关环端口更新APS中的环路闭合状态，优先级低于当前主节点，则环网中当前主节点不变；

当前主节点接收到新的APS报文后与自身比较且在优先级低时，不再作为主节点放开阻塞端口转发业务，如果当前主节点自身检测到链路故障和信号劣化时，先根据环端口阻塞规则来重新选择阻塞端口，并更新自身当前状态信息从未阻塞的端口转发出去，此时刷新环路闭合状态通知其他节点；

通过上述的流程，也可以根据当前节点和链路状态选举产生新的主节点，则由新主节点发送包括清除原有转发地址清表信息的报文，完成业务倒换。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。