专利名称：环网中保护倒换的实现方法
技术领域：
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种环网中保护倒换的实现方法。
背景技术：
保护倒换在本质上是一种可生存性技术。可生存性技术是通过提供从服务中断中恢复服务的能力来提高网络的可靠性性能的技术。这种技术应该可以应用于所有提供服务的场所，当然对于通讯网络来说，提供保护倒换更是一个必备条件。
保护倒换在通讯网络中有着广泛的应用。例如SDH/SONET(同步数字序列/)提供了1+1，1:N，两纤环/四纤环复用段保护，SNCP(子网连接保护)保护和DNI(双节点互连)保护，以及OTN(光传送网)的保护等。
在通信网络中，保护通道和工作通道的抗失效的能力一般情况下是相同的，因此保护通道和工作通道失效的概率也应该是相同的，如果采用1:N保护，当N比较大的情况下，多条工作通道争用一条保护通道的概率还是很大的。此时，网络中将不能提供对于某些工作通道的保护；当然如果采用1+1则可以保护每个工作通道均可以被保护，但1+1保护有时在网络中难以实现。因此，在一些通信网络中还推行了M:N保护的方案，所述的M:N保护方式是指M条保护工作通道保护N条工作通道的保护方式，且1＜＝M＜＝N。
在US 2004/0022279 A1专利申请中提供了相应的M:N路径保护的实现方法，在EP1014613 A2专利申请中描述了进行M:N保护倒换的网络节点的结构和功能，但是两件专利申请中均未提供一个完整的M:N保护倒换的方案，且均存在着相应的不足。也就是说，两件专利申请未提供基于APS(自动保护倒换)协议的M:N保护倒换的实现方法，并且，未提供各被保护的工作通道具体如何选择应用相应的保护通道。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种环网中保护倒换的实现方法，从而使得在光网络中可以有效利用保护通道实现可靠的M:N保护倒换操作，提高光网络的可靠性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明提供了一种环网中保护倒换的实现方法，包括A、在环网中设置有两条或两条以上工作通道，以及小于或等于工作通道总数量的保护通道；B、当环网中的网络节点之间出现待保护的工作通道时，通过本地保存的保护通道的使用情况和协议的信令传递，确定使用所述网络节点之间保护通道中的某一条保护通道的短径或长径对待保护的工作通道进行保护。
所述的步骤A还包括在环网中的各个网络节点中分别保存着各个保护通道的状态信息。
所述的保护通道的状态信息包括各个保护通道在各个区段保护的工作通道的通道号，保护通道的状态，以及被保护工作通道上的倒换请求。
所述的保护通道的状态包括K字节穿通态表示该保护通道只传递开销字节，没有传递业务环倒换态表示该保护通道的东西向已经被使用；空闲态表示该保护通道既没有传递开销也没有传递业务；
东向或西向区段倒换态表示该保护通道东向或西向区段被使用。
所述的环网中保护倒换的实现方法还包括根据各网络节点保存的保护通道的状态信息进行保护通道资源的分配，以及在保护通道资源紧张情况下控制保护通道的抢占。
所述的环网中保护倒换的实现方法中，步骤B所述的待保护的工作通道为网络节点通过检测相邻网络节点间的工作通道的状态或外部倒换命令，确定需要保护的工作通道。
所述的步骤B还包括优先利用保护通道的短径对待保护的工作通道进行保护。
所述的步骤B包括B1、确定环网中的网络节点间出现待保护的工作通道，判断待保护的工作通道的数量是否大于同区段可以用于保护的保护通道短径的数量，如果大于，则执行步骤B3，否则，执行步骤B2；B2、直接将待保护的工作通道桥接倒换到保护通道短径中；B3、根据待保护的工作通道的优先级高低为其确定相应的保护通道短径或长径，并将所述工作通道桥接倒换到确定的保护通道短径或长径上。
所述的步骤B3还包括B31、判断所述保护通道的长径是否可以用于保护工作通道上的业务，如果是，则执行步骤B32，否则，执行步骤B33；B32、使用可以使用的保护通道的长径对所述工作通道进行保护；B33、所述工作通道抢占已经使用的短径的保护通道，所述短径的保护通道当前正在保护倒换请求优先级比较低的工作通道上的业务。
所述的步骤B3还包括根据设定的倒换请求的优先级确定针对各个待保护的工作通道的倒换请求的优先级高低，并作为工作通道优先级高低的依据。
所述的步骤B还包括当承载着网络节点间工作通道传输业务的保护通道失效时，为所述失效的保护通道上保护的工作通道确定新的保护通道。
所述的环网中保护倒换的实现方法，步骤B所述的为所述失效的保护通道确定新的保护通道的过程包括在网络节点间可以应用的保护通道的短径和长径中为所述失效的保护通道上保护的工作通道重新确定新的保护通道。
所述的环网为物理上的环网或逻辑上的环网，且环网中的网络节点间传递的报文的开销字节或者专用报文承载倒换协议信令，并通过保护通道或者专用控制通道在网络节点间传递。
所述的工作通道和保护通道分别可以为一条独立的光纤，多协议标签交换MPLS中的虚容器组VcG，隧道tunnel，密集波分复用DWDM/光传送网OTN中的光交叉单元ODU级别通道，或者波长，及波长的组合。
所述的环网中保护倒换的实现方法包括为待保护的工作通道选择与其带宽相同的保护通道为其提供保护。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明由于采用了保护通道长、短径通道对工作通道进行保护，因而使得在发生多个工作通道的失效的时候，可以最大限度地满足针对工作通道上的业务的保护。同时由于保护通道的长短径可以同时被用来保护工作通道，因此，保护通道的使用效率得到提高。而且，本发明中可以支持各种外部倒换命令。
图1为本发明可以应用的环网结构示意图；
图2至图6为利用本发明进行保护倒换的应用实例示意图。
具体实施例方式
本发明的核心是在环网中的网络节点间充分利用保护通道的短径及长径方向两个保护通道路径分别为所述网络节点间的待保护的工作通道提供保护，从而使得当网络中的保护通道少于工作通道时，仍可以很好地满足各工作通道的保护倒换需求。
下面将结合附图对本发明的具体实现方式进行说明。
本发明所述的方法的具体实现方式主要包括以下步骤步骤1在环网中建立用于保护工作通道的保护通道，并且保护通道的数量少于工作通道的数量，假设设置为M:N环网保护，M为环网中保护通道数量，N为环网中工作通道数量，且1＜＝M＜＝N；本发明仅适用于环网中，所述环网的网络拓扑结构可以是物理上的环形，也可以是逻辑上的环形；环网上相邻节点之间有N条双向的工作通道，M条双向的保护通道相连，所述的通道可以是一条独立的光纤，也可以是MPLS中的VcG(虚容器组)，tunnel(隧道)等，也可以是DWDM/OTN(波分复用/光传输网)中的ODU(光交叉单元)级别通道或者某些波长或者波长的组合，只要是独立的通讯通道就可以。所述的M个保护通道，N个工作通道的带宽可以各不相同，但是，所述的保护通道仅可以保护与其带宽相同的工作通道；如图1所示，所述的环网包括A、B、C、D、E、F六个网络节点的环网，图中环网包括多条工作通道和多条保护通道，其中环网中的外环的三组双向箭头线表示为工作通道，内环的二组双向箭头线表示保护通道。
步骤2当环网中的网络节点检测到失效的工作通道，需要对其进行保护倒换操作；或者通过外部倒换命令接口收到FS(强制倒换)，MS(人工倒换)，LP(保护锁定)等外部倒换命令时也需要对相应的工作通道进行保护倒换操作；步骤3在检测到工作通道失效的网络节点或收到外部倒换命令的网络节点基于环网中应用的倒换协议生成保护倒换请求，并在环网中传递；在本发明中，进行APS协议信令的传递可以通过开销字节或者特殊报文，并使用保护通道或者专用控制通道传递倒换协议，即可以通过保护通道资源的争用，利用某个被争用的保护通道传递和提取保护信令；或者，还可以使用独立的控制通道传递和提取保护信令；步骤4失效的工作通道的两端的网络节点收到所述保护倒换请求后为其确定相应的保护通道，并进行保护倒换操作，从而使得通过信令的交互实现针对工作通道的保护；本发明中为相应的保护倒换请求确定保护通道是在保护通道的长、短径保护通道中选用，即实现环网中的保护通道的长、短径保护通道可以被同时用于保护工作通道的业务，从而使得环网中可以为更多的工作通道提供保护，有效地提高了网络传输的可靠性；在步骤3和步骤4中网络节点间通过协议信令的交互为待保护的工作通道确定了相应的保护通道，并将工作通道传输的业务桥接倒换到保护通道上；但由于本发明中，保护通道少于工作通道的数量，所以可能出现无法为所有工作通道提供保护通道的可能，为此，本发明中采用了支持保护通道优先级设置的方式，使得当发生多个工作通道失效时，可以进一步优化实现保护通道的使用，从而提供完善的保护倒换；本发明中当保护通道和工作通道带宽不一致时，还需要根据保护通道的带宽值为待保护的工作通道选择与其带宽相同的保护通道为其提供保护；同时，为提高网络资源的利用率，本发明中的保护通道还可以用于传递网络中的额外业务。
从上述步骤1到步骤4的保护倒换处理过程可以看出，本发明中，对于环网中任意的一个网络节点需要其具有以下功能1、必须具有上下业务的能力，并且东向的工作通道上的业务可以通过交叉矩阵与东向和西向的任意一条保护通道进行桥接和倒换，西向的工作通道上的业务也可以通过交叉矩阵与东向和西向的任意一条保护通道进行桥接和倒换，工作通道在东西向端口之间始终连接；这样才可以实现业务保护过程中需要实现的桥接倒换功能；2、环网中的网络节点需要具备检测各个工作通道或保护通道入口失效情况的能力；以便于网络节点可以获知通道的失效情况，从而为其提供相应的保护3、可以向所有的保护通道传递和提取保护信令，或使用独立的控制通道传递和提取保护信令，所述的控制通道可以到达环网上所有网络节点；因为在本发明中既可能使用保护通道传递信令，也可能采用控制通道传递信令；4、提供外部命令的输入接口，可以接收外部的保护倒换请求；5、可以实现保护通道资源协商使用，并可以基于APS协议进行保护倒换操作处理。
可以看出，本发明的核心就是如何为待保护的工作通道确定相应的保护通道，下面将进一步对该核心问题进行说明。
在环网的节点上，首先需要设置环网中各区段的保护通道的状态信息，所述的各个保护通道的状态信息分别包括各个保护通道在各个区段保护的工作通道的通道号，保护通道的状态，以及被保护工作通道上的倒换请求；所述的各网络节点保存的保护通道的状态信息用于作为保护通道资源分配的依据，以及作为在保护通道资源紧张情况下的保护通道抢占的依据。
所有节点的保护通道的状态都是针对某个具体的保护通道而言的，例如，可以是一个节点的第一个保护通道的状态是k字节穿通态，所述的部分穿通状态是指只穿通开销字节不穿通业务，即只传递开销字节，没有传递业务，第二个保护通道的状态是环倒换态，表示该节点东西向的第二条保护通道已经被使用，第三个保护通道的状态是空闲态，既没有传递开销也没有传递业务。第四个保护通道的状态是东向或西向区段倒换态，表示该节点与东向或西向相邻节点间的第四条保护通道被使用。
其次，在环网中就需要针对不同情况下的保护倒换分别按照不同的方式进行处理，具体包括以下几种情况(1)当环上只有一个区段发生工作通道的失效，如果失效的通道数小于等于保护通道的个数m，那么可以用同区段的保护通道的短径进行保护，并且，所有此区段两端网络节点的被使用的保护通道的状态都设置区段倒换态，表示该保护通道区段已经被使用；在其他网络节点上与该两端网络节点间被使用的保护通道处于同一个通道环上的其他区段的保护通道的状态则设置部分穿通态，处于部分穿通态的保护通道可以被用于区段倒换；如图2所示，粗实线代表发生倒换之前业务的走向，虚线代表发生倒换之后的走向；图中网络节点A、B之间的外侧环的两条工作通道发生失效，两条工作通道上的业务则通过网络节点A、B之间的内侧环的两条保护通道短径进行了保护；因为网络节点A、B间内侧环的两条保护通道发生的是区段保护，因此将该两条保护通道的长径，即网络节点AD、DC、CB间的内侧环的两条保护通道设置为部分穿通状态，仍然可以用来保护这些区段由于区段倒换请求引发的保护。如图2中，从网络节点A上去经过网络节点D并在网络节点C下的一条业务，它的路径是AD，DC上的外侧环的最外侧一条工作通道，当DC区段的最外侧工作通道发生失效时，则将该DC区段将发生区段倒换，利用DC区段的内侧第二条保护通道保护DC区段的最外侧工作通道上的业务。
(2)当环上的一个区段发生失效的工作通道的个数大于保护通道的数量M时，将其中优先级高的M条工作通道优先使用与工作通道对应的网络节点间的短径方向的保护通道进行保护；对于其他的待保护的工作通道则可以使用环网中的保护通道的长径通道进行保护，这时可能会发生环倒换抢占其他区段的区段倒换的情况，在具体的处理过程中可以根据各工作通道的保护倒换请求的优先级进行保护通道的抢占，如果不能成功，则这些工作通道上的业务将得不到保护；在抢占过程中，保护倒换请求优先级低的工作通道应用的保护通道将被保护倒换请求优先级高的工作通道抢占，抢占过程中既可以抢占本区段内的短径保护通道，也可以抢占其他区段内的短径保护通道。
例如M:N环保护系统，N条工作通道都失效，但是失效的程度不同，因此倒换请求的优先级也不同，优先级高的M条先通过区段倒换得到保护，如果M条保护通道在其它的区段都没有发生倒换，则其他待保护工作通道可以通过长径的保护通道得到保护；如图3所示，环网中存在从网络节点D上环经过网络节点A、B从C下环的业务，但是A和B之间的外侧第三条工作通道失效，这时AB区段的两条保护通道都已经进入区段倒换态用于保护AB区段的外侧第一、二条工作通道上的业务；因此，可以采用AB区段内侧第一条保护通道的长径通道路由保护所述的外侧第三条工作通道上的业务，经过桥接和倒换业务得到保护；如图3所示，如果内侧第一条保护通道AD，DC，CB区段用于保护更高优先级的保护请求，且DC间的内侧第二条保护通道已经被用于区段保护，则该业务将得不到保护。
(3)当某个保护通道的某一区段失效时，如果这个区段的保护通道没有被用作保护工作通道，则这个区段的两端网络节点上将该保护通道设置为保护锁定SF-P的区段倒换状态，但与该保护通道处于同一环上的其他区段的保护通道可以被用于其他区段的工作通道的区段倒换；如果这个保护通道的长径被用于保护某个工作通道上的业务，则这个保护通道上原来的工作通道的业务将根据发生倒换的区段的两端网络节点的情况重新进行保护通道的分配以试图实现保护；如果这个保护通道正在发生区段倒换，则这个被保护的工作通道根据这个区段的所有失效和通过保护通道传递过来的信令获知的其他区段的倒换情况进行保护通道的重新分配以试图实现保护；如图4所示，对于图2所示的保护情况，如果这时AB区段间的内侧第一条保护通道也发生了失效，则保护的外侧第一条工作通道的业务将被释放，且设置该保护通道处于SF-P的区段倒换状态；并将外侧第一条工作通道使用内侧第一条保护通道的长径进行保护，即使用AD、DC、BC区段间的内侧第一条保护通道进行保护；如图5所示，BC区段上的内侧第一条保护通道失效，此时，由于该保护通道的长径已经被使用，所以需要将BC之间的内侧第一条保护通道上的业务调整到BC区段内侧第二条保护通道上，条件是该BC区段内侧第二条保护通道为空闲，或者存在优先级比较低的倒换请求。
(4)当两网络节点间所有的保护通道区段失效，则所有M条保护通道中已处于区段倒换状态的保护通道保护的工作通道的业务将使用相应保护通道的长径进行环倒换，即从其他区段抢占保护通道资源对相应的工作通道进行保护；如图6所示，AB区段外侧第二条工作通道发生了SD失效，第一条工作通道发生了SF失效，因此，AB区段的内侧第一条保护通道保护了外侧第一条工作通道上的业务，内侧第二条保护通道保护了外侧第二条工作通道上的业务；之后，AB区段上的两条保护通道均发生了SF失效，此时，其保护的外侧第一、二条工作通道上的业务被释放，并重新调整采用AB区段内侧两条保护通道的长径对所述业务进行保护，即利用AD、DC、BC区段上的内侧两条保护通道保护AB区段外侧第一、二条号工作通道上的业务，通过抢占AB区段的外侧第一条工作通道上的业务将得到保护，但是AB区段的外侧第二条工作通道的业务则由于请求的优先级比较DC外侧第一条工作通道的保护倒换请求优先级低将得不到保护，当然如果优先级较高，则可以得到保护，但DC区段间外侧第一条工作通道的业务将由于优先级低而得不到保护。
本发明中，为工作通道确定保护通道时，以及在抢占保护通道时，仅选择使用与工作通道带宽相同的保护通道对工作通道进行保护。
本发明中，还由于OTN，MPLS，SDH复用段都对于倒换请求有规定，为了支持上面所有的国际标准，可以采用他们的全集作为本发明支持的倒换请求。同时，为保证网络中优先级别高的业务的可靠性，对相应的倒换请求进行了具体的规定，即倒换请求有优先级的大小，如表1中所示，优先级自上而下有高到低，表中的具体内容则可以根据需要进行调整，下表只是一个具体的应用实例；工作通道按照1～N编号，在倒换请求相同的情况下，编号小的请求的优先级高，保护通道按照1～M进行编号；表1
有了上述针对环网中倒换请求优先级的规定，在环网中便可以根据倒换请求的优先级别为待保护的工作通道分配相应的保护通道，并在无法满足所有待保护工作通道的要求的情况下优先保护优先级别较高的倒换请求对应的工作通道，从而保证了网络中优先级较高的业务可以优先获得保护。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，包括A、在环网中设置有两条或两条以上工作通道，以及小于或等于工作通道总数量的保护通道；B、当环网中的网络节点之间出现待保护的工作通道时，通过本地保存的保护通道的使用情况和协议的信令传递，确定使用所述网络节点之间保护通道中的某一条保护通道的短径或长径对待保护的工作通道进行保护。
2.根据权利要求1所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的步骤A还包括在环网中的各个网络节点中分别保存着各个保护通道的状态信息。
3.根据权利要求2所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的保护通道的状态信息包括各个保护通道在各个区段保护的工作通道的通道号，保护通道的状态，以及被保护工作通道上的倒换请求。
4.根据权利要求3所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的保护通道的状态包括K字节穿通态表示该保护通道只传递开销字节，没有传递业务环倒换态表示该保护通道的东西向已经被使用；空闲态表示该保护通道既没有传递开销也没有传递业务；东向或西向区段倒换态表示该保护通道东向或西向区段被使用。
5.根据权利要求2、3或4所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，该方法还包括根据各网络节点保存的保护通道的状态信息进行保护通道资源的分配，以及在保护通道资源紧张情况下控制保护通道的抢占。
6.根据权利要求1所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，步骤B所述的待保护的工作通道为网络节点通过检测相邻网络节点间的工作通道的状态或外部倒换命令，确定需要保护的工作通道。
7.根据权利要求1所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的步骤B还包括优先利用保护通道的短径对待保护的工作通道进行保护。
8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的步骤B包括B1、确定环网中的网络节点间出现待保护的工作通道，判断待保护的工作通道的数量是否大于同区段可以用于保护的保护通道短径的数量，如果大于，则执行步骤B3，否则，执行步骤B2；B2、直接将待保护的工作通道桥接倒换到保护通道短径中；B3、根据待保护的工作通道的优先级高低为其确定相应的保护通道短径或长径，并将所述工作通道桥接倒换到确定的保护通道短径或长径上。
9.根据权利要求8所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的步骤B3还包括B31、判断所述保护通道的长径是否可以用于保护工作通道上的业务，如果是，则执行步骤B32，否则，执行步骤B33；B32、使用可以使用的保护通道的长径对所述工作通道进行保护；B33、所述工作通道抢占已经使用的短径的保护通道，所述短径的保护通道当前正在保护倒换请求优先级比较低的工作通道上的业务。
10.根据权利要求8所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的步骤B3还包括根据设定的倒换请求的优先级确定针对各个待保护的工作通道的倒换请求的优先级高低，并作为工作通道优先级高低的依据。
11.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的步骤B还包括当承载着网络节点间工作通道传输业务的保护通道失效时，为所述失效的保护通道上保护的工作通道确定新的保护通道。
12.根据权利要求11所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，步骤B所述的为所述失效的保护通道确定新的保护通道的过程包括在网络节点间可以应用的保护通道的短径和长径中为所述失效的保护通道上保护的工作通道重新确定新的保护通道。
13.根据权利要求1所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的环网为物理上的环网或逻辑上的环网，且环网中的网络节点间传递的报文的开销字节或者专用报文承载倒换协议信令，并通过保护通道或者专用控制通道在网络节点间传递。
14.根据权利要求1所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，所述的工作通道和保护通道分别可以为一条独立的光纤，多协议标签交换MPLS中的虚容器组VcG，隧道tunnel，密集波分复用DWDM/光传送网OTN中的光交叉单元ODU级别通道，或者波长，及波长的组合。
15.根据权利要求1所述的环网中保护倒换的实现方法，其特征在于，该方法包括为待保护的工作通道选择与其带宽相同的保护通道为其提供保护。
全文摘要
本发明涉及一种环网中保护倒换的实现方法。该方法包括在环网中为N条工作通道建立M条的保护通道，且1＜＝M＜＝N，当环网中的网络节点之间出现待保护的工作通道时，通过本地保存的保护通道的使用情况和协议的信令传递，确定使用所述的网络节点之间的M条保护通道中的某一条保护通道的短径或长径对待保护的工作通道进行保护。本发明由于可以利用同一保护通道的长、短径通道对同区段不同的工作通道进行保护，因而可以有效提高保护通道的保护效率。同时，本发明由于采用多条的保护通道，可以应对多处倒换请求同时存在的情况，对业务可以进行更有效的保护。
文档编号H04B10/20GK1753323SQ20041007823
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月21日 优先权日2004年9月21日
发明者王光军 申请人:华为技术有限公司