专利名称：防止由终端用户的接入连接的破坏而引起的服务丢失的制作方法
技术领域：
本发明涉及分组数据交换系统，具体地，涉及防止由破坏终端用户 的接入连接引起的服务丢失的手段。其特别适用于"以太网"类型或那
些基于IEEE 802.3标准的系统。在本说明书中，术语"以太网"包括使 用以太网或IEEE 802.3帧的任何网络，包括使用以太帧的MPLS (多协 议标签交换)网络，以及其他基于类似标准工作的网络。
背景技术：
在图1中示出了一个简单的以太网分组数据交换系统。为清楚起见 只示出了两个接入点。这些接入点包括终端设备10、 11，这些终端设备 典型地由客户拥有并位于其前端(premise),并提供客户设备与公共网络 之间的接口。这些接入点分别通过接入连接102、 113连接到各自的本地 节点12、 13。这些本地节点根据头部(header)携带的目的节点地址、 通过中间节点例如16转发分组。分组到达目的节点(如13)后接着被转 发到接入点11。注意节点12-18中的任何一个可以作为相关接入点的本 地节点。各个连接102、 126、 163、 113等可以是任何类型的，例如无线、 有线或光纤。在将要描述的实施例中，接入连接是光纤，但这并不是限 制性的。
各本地节点13典型地连接到多个用户接入点11、 lla。如在美国专 利申请US2005/0047332中示意的，以及本发明的附图2中，无源光耦合 器132用来提供单个本地节点13到多个接入点11、 lla的连接111、 113， 通过多路复用来分离来自或去往每个用户的数据。无源耦合器在本领域 是公知的它们的功能是分离信号，或合并两个信号，这样一个端口可 以连接到两个端口。如将在图7中描述的，这种无源耦合器也通常用于 把单独的输入/输出端口 31、 32连接到双向端口30。
可以看出网络中存在冗余，允许分组通过本地节点12、 13之间的多
种路由进行传输。这样，当单个链路126超负荷或被切断时，使用一些 备用路由，例如链路127、 178、 183，数据仍可以在本地节点12、 13之 间通行。
通常，通过读取分组中的地址数据，各个节点12-18自主地执行路 由。整体控制功能19管理节点(如虚线所示)以监视链路故障等。
如果接入点10和它的本地节点12之间的链路102被破坏，就会出 现问题。因为在链路102上没有冗余，对该连接的任何破坏会作用到接 入点10、 11处的终端用户之间的端到端链路。接入点IO处的用户自己 的终端设备与网络接入节点12之间的连接102有必要部分地位于用户前 端，这使其不仅特别容易被破坏，而且网络维护人员难以接近进行修复。 因此，需要一种扩展接入连接的网络冗余的、在成本方面有效的方法， 特别是如果可以在不改变接入点10、 11处的位于用户前端的设备(该设 备可以由各个接入链路102、 113的提供商的客户所拥有)的情况下实现。
公知的，例如上面提到的美国专利申请US2005/0047332，以及本发 明的附图3中，提供从节点13到各个用户接入点11的双重连接112、113。 然而，该系统需要用户设备建立到本地节点的主链路和备用链路，每个 链路在用户设备中有自己的物理终止点以及自己的网络地址。
发明内容
根据本发明，可以通过提供接入链路来避免这种复杂性，该接入链 路提供用户接入点与形成包括多个节点的以太网(如前面定义的)的一 部分的接入节点之间的接入连接，其特征在于，该接入连接包括 一个 或更多个无源耦合器，通过该无源耦合器向用户接入点提供连接到一个 或更多个接入节点的多个接入连接，这样通过各个接入连接，可以在用 户接入点与所述一个或更多个接入节点之间进行数据交换；以及，控制 接入节点的装置，使得只有一个接入连接将从网络接收的数据发送到用 户接入点。需要指出的是，不同于现有技术中使用的配置，本发明不使 用无源耦合器把单个网络接入节点连接到多个用户接入点。替代的，该
耦合器反过来把单个用户接入点连接到多个网络接入节点。因此本发明 只需要对用户终端设备做最小限度的改变来提供冗余路径的安全性。替 代的，对网络接入节点进行控制从而避免双重路径之间的数据冲突。这 样，用户设备保持尽可能的简单，任何复杂性都在运营商的网络中，易 于监控和维护。
分组的封装在一些分组系统中是很普通的，但在以太网系统中不常 需要。然而，在本发明中为了防止网络中形成环路，需要封装。因此在 一个优选实施例中，希望每个接入节点提供对从用户接入点传输来的 数据生成独特的封装以在网络上传输的装置，以及对从网络中的其他地 方接收到的、去往用户接入点的数据进行解封装以传输到该用户接入点 的装置。
对每个数据实例提供不同的封装防止了网络中环路的形成。在目的 接入节点处，对数据进行解封装，形成两个相同的数据流(除非在途中 丢失或损坏)。然而，如果两个流通过完好的接入连接都成功传输到目的 用户接入点，则路径和相位的不同会导致在用户设备处多份解封装数据 之间互相干扰。因此，需要接入路径之间的协作来保证只有一份解封装 数据到达用户接入点。这可以通过比较解封装分组并且不转发任何已经 发送过的分组来实现。然而，优选的是指定一个第一接入连接路径作为 发送数据的默认路径，监视返回连接路径，当检测到该返回路径上有数 据丢失时，切换到另一接入连接路径。在接入节点处把光纤断路引起的 接入路径丢失检测为"信号丢失"的情况。
在一个优选实施例中，使用单光纤链路，典型地使用"Bi-Di"(单个 光纤上的双向传输)SFP (小封装可热插拔，Small Form Pluggable)光模 块来实现。使用两个单独的光纤连接(用于发送和接收)是可能的，但 是这种情况下需要后向故障指示(Backward Defect Indication)信号，使 接入节点可以检测到在用户端口导致信号丢失情况的单光纤断路。
本发明还提供了一种以太网接入节点，其包括通过接入连接从用
户接入点接收数据分组的装置，把分组转发到网络中的其他节点的装置， 从网络中的其他节点接收数据分组的装置，以及通过接入连接把分组转发到用户接入点的装置，特征在于，检测在接入连接上接收到的业务的 装置，对与连接到同一用户接入点的多个接入连接相关的所接收的业务 信息进行比较的装置，以及根据该信息选择性地暂停该接入连接上的对 用户接入点的分组传输的装置。
本发明还提供了一种以太网，其包括多个互相连接的、通过接入连 接连接到各个用户接入点的接入节点，其中每个接入节点提供接收从 各个用户接入点发送而来的数据以在网络中传输的装置，发送从网络中 的其他地方接收的、去往用户接入点的数据的装置，该系统的特征在于， 至少一个用户接入点经由无源耦合器通过多个接入连接连接到一个或更 多个接入节点，使得可以利用不同的接入连接、通过多个路由在用户接 入点与网络之间交换数据，以及控制接入节点的装置，使得只有一个接 入连接将从网络接收的数据发送到各个用户接入点。
本发明使得客户处的设备无需具有任何保护机制，就能够保护对该 设备的以太网接入链路。因为除了增加用户设备和接入光纤之间的耦合 器之外，不需要对用户设备进行硬件改变，这增大了可用于该受保护接 入链路的设备的范围。可以使用基于小封装可热插拔(SFP)的接口 (以 及双向SFP模块)，不需提供用于远程故障指示的额外信令。
本发明还提供了一种操作以太网的方法，使得通过由接入连接连接 到用户接入点的各个接入节点发送数据到用户接入点以及从用户接入点 发送数据，特征在于，用户接入点通过无源耦合器连接到多个接入连接， 从而可以利用不同的接入连接、通过多个路由在用户接入点与网络之间 进行数据交换，并且接入节点被控制为使得只有一个接入连接将从网络 接收的数据发送到各个用户接入点。
接入节点可以"虚拟地"不同，但在物理上可以共处一个位置并共享 一些部件，必需的是它们具有到用户接入点的单独的接入连接，分别地 封装和解封装数据。
可以在网络上一起传输多个流(具有不同的封装来防止环路的形 成)。其中的一个流被指定为激活流，其他的流作为备用流。备用流在目 的或中间节点处被阻断。当前激活流在接入端口上的信号丢失情况会通
知取消备用流的阻断，允许它变成激活流。原来的激活流将被重新指定 为备用流，以在其无干预地恢复时避免干扰。
接入节点之间的路径也可以有共同的元件。
通过使用多个无源耦合器可以弓I入多重冗余这种情况下所有的接 入节点必须配合，以便在任意给定时间仅有一个向用户接入设备进行传输。
现在通过示例并参照附图来描述本发明的多个实施例，其中 图1例示出了已描述过的传统的布置。 图2和3例示出了已描述过的现有技术的配置。 图4例示出了结合本发明的布置。 图5例示出了结合本发明的布置的一种可选配置。 图6例示出了结合本发明的布置的另一种配置。 图7示出了无源光耦合器常规应用时的数据流。 图8示出了根据本发明应用无源光耦合器时的数据流，示出了一种 干扰情形。
图9例示出了展示控制接入节点来避免这种干扰的逻辑流程图。
具体实施例方式
如已描述的图1所示的网络，具有互相连接的节点12、 13...... 18，
和具有连接到各接入节点12、 13的接入连接102、 113的多个用户终端 10、 11。在这个例子中，网络是光网络，但其他传输介质也可以。图1 中示出的所有连接都是双向的也就是说同一光纤用于两个方向的传输， 典型地使用波分复用(WDM)技术来避免来回路径之间的干扰。
图4示出了一个类似的网络，但根据本发明修改了接入节点12、 13 和接入连接102、 113。
首先，如图4所示，在每个接入连接102、 113中插入了各自的无源 耦合器20、 21，这使得能够分别向节点14、 18提供第二连接104、 118，
每一个具有相应的封装设施149、 189。
现在参考图7和8描述无源耦合器的操作。图7示出了传统的情形， 其中使用耦合器20将单独的输入和输出端口31、 32 (例如用户终端的) 连接到双向光纤连接30。在这种情况下，由输出端口 32产生的数据流 300传输到双向光纤30。这是光纤30上在这个方向上传输的唯一数据， 因为输入端口 31不产生数据。相反的数据流301通过双向光纤30到达 输入端口31。它也通过其他分支传输到输出端口32。然而，因为输出端 口32上没有检测器，不能进行进一步传输。
图8示出了本发明中使用的配置。在该配置中，用户终端10具有单 个双向端口 40 (或者以图7中的方式连接到另一个耦合器，以提供这样 的连接)，然后耦合器20以与图7所示相反的方式连接到用户终端10。 这样就有两个双向分支102、 104。因此端口 40处生成的数据流400传输 到两个分支102、 104。如图4所示，这就使得能够在耦合器处开始来自/ 去往网络的数据传输的路径备份，非常靠近用户终端，而不是如图1中 示意的现有技术配置中位于接入节点12处。接入连接102、 104中的一 个出现断路不会妨碍用户与网络12、 13、 18......以及远程用户11之间
的通信。
如图4所示，通过耦合器20连接到用户终端10的备份接入连接102、 104延伸到不同的接入节点102、 104。对于一部分的路程它们可以共享 物理路径例如，用户接入设备10和一个节点14之间的连接104可以 通过用户的地理上最接近接入节点12的地理位置而延伸，但与其没有可 工作的连接。
类似的，接入连接113、 118从耦合器21延伸到各个接入节点13、18。
图5示出了一种可选的配置，其中两个连接102、 202都通过耦合器 20从用户接入设备10延伸到同一个接入节点12。类似的，两个接入链 路113、 213都通过无源耦合器21从用户设备11延伸到同一个接入节点 13。然而，双重流由接入节点12、 13独立地处理，就像它们从不同的接 入设备传输过来一样。可以在同一系统中同时使节点在实际上和虚拟上都分离，如图6所
示，其中用户终端10通过三个单独的链路102、 104、 107连接到三个分 离的节点12、 14、 17，同时用户终端11通过三个单独的接入链路113、 213、 313连接到一个节点13，该节点作为三个单独的虚拟接入节点而工 作。要指出的是，本实施例中通过在每个链路上提供额外的无源耦合器 22、 23而实现了多重冗余。
在图4、 5和6所示的所有变形中，为每个源节点12、 14、 17提供 了封装设施129、 149、 179、 229。该封装设施对各个数据流进行封装以 传输到各个目的节点13、 18。封装涉及生成标识各个目的节点13的地址 头。封装后的数据分组可以通过由一些其他节点例如17、 15形成的路由 在本地节点12、 18或14、 13之间传输。这些中间节点根据头部携带的 目的节点地址转发分组。当到达目的节点13、 18以后，提供相应的解封 装设施139、 189、 239、 339以删除接收到的所有流中的地址数据，然后 分组被转发到接入点11。
在图4、 5和6示意的所有变形中，接入链路102、 104、 107、 202 或者113、 118、 213、 313上承载的各个数据流不被封装。在接入节点12、 13、 14、 17、 18处，网络中的每个流被进行独特的封装(129、 149、 179、 229、 139、 189、 239、 339)，以提供唯一的路由并防止环路的形成。
现在描述数据的处理，主要参考图4。然而，除了提到的区别，可 以理解所应用的原理适用于其他配置，特别是图5和6中的。
到达目的节点12、 14的数据流对数据进行解封装(129、 149)，然 后转发到相关的接入设备10。从图8可看出终端10的双向输入端口 40 将从分支102、 104分别接收两个单独的数据流401、 402。因为该数据已 经被解封装，两个数据流401、 402应该是相同的，除了丢失或被破坏的 分组以及由缓冲、路径长度不同等带来的有效路径长度的不同而引起的 相位不同之外。
相位的不同将导致两个输入比特流401、 402相互干扰。注意无源耦 合器的传统应用没有产生这个问题，因为参考图7，输入端口31不会产 生任何数据对输出端口32产生的数据300造成干扰。此外，虽然由单个
端口 30产生的数据将到达两个端口 31、 32，但输出端口不具有检测器， 因此不对到达的数据流301进行响应。
为了克服两个比特流40、402之间可能产生的干扰，引进一个额外 的控制功能来选择双重路径102、 104中的一个，通过所选择的路径将数 据从各个接入节点12、 14转发到用户接入终端10。没有被选择的路45 104在接入节点14处被阻断。
如图所示，该控制功能可以由单独的网络控制系统19进行管理。或 者，节点可成组进行工作，在第一节点12中实现控制功能19，控制一个 或更多个相关的节点14的工作。如果节点13作为一组虚拟节点139、239 进行工作，则如图5所示，该节点可以自主地对控制功能进行管理。各 种情况下控制功能的工作是类似的，并在图9的流程图中示出，现在将 参考图4所示配置的接入节点12、 14进行讨论。
所有与指定用户接入终端IO相关联的接入节点12、 14应该从用户 终端10接收相同的数据分组流。如稍后将描述的，监视路径(52)以检 测该路径是否激活。每个接入节点12、 14封装从各链路102、 104上接 收的分组，并将它们转发到网络，以传输到目的用户终端11。由于网络 知道这些数据流是不同的，它们的封装是不同的并且相互之间可以区分。 通常它们将使用不同的路由(在图4中分别通过节点15和18)到达目标 接入节点13、 18。即使它们的路由在一些中间节点上是重合的，它们不 同的封装也会使中间节点知道。
到达接入节点12的数据被解封装，以识别目标用户终端10。然后 根据从控制功能19接收到的指示，转发到目标用户终端IO，或者丢弃， 下面进行描述。
开始，选择路径102、 104中的一个(50)用于把接收到的数据分组 传输到用户终端10。这个选择可以是随机的，或者基于标准，如各个接 入节点12、 14的可用容量。该选择可以随时间而变化，周期性地，或者 响应于接入节点12、 14或网络中的其他地方的容量要求的变化，或者如 下所述，响应于在远端ll、 113、 118的链路故障。
指示51被发送到所选择的接入节点12，以转发所有目的地是用户
终端10的数据分组。任何没有被选择的接入节点14被指示关闭发送端 口以防止分组被转发到用户设备10。这避免了用户设备10处的干扰。需 要指出的是，控制帧和空闲帧也应该被阻止，因为它们也会干扰好的信号。
如已经提到的对链路102、 104上的来自用户设备10的输入信号 进行监视(52)。如果在各个链路上检测到了信号，则不釆取动作(53)。 如果确认信号丢失(54)，则生成警报55，将该故障通知给技术维护人员。
故障路径102被识别(57)。生成指示58，来控制选择过程50以防 止选择故障路径102 (响应于进一步的故障产生(57)，或者其它(50)), 直到故障被清除。与故障路径相关联的节点12也被指示停止向用户10 进行传输，这样，如果故障是间歇性的，则路障链路102上的业务恢复 不会带来干扰。
生成类似的指示59以更改与远端的用户终端11相关联的节点13、 18的选择过程50，使得不能选择与故障路径102、 118相关联的节点18， 直到故障被清除。这保证了用户11继续通过完好的路径104、 113从用 户10接收数据。
然后重复选择过程50。如果故障出现在当前被选择的接入节点12 所工作的路径102上，则控制系统19选择另一个链路104用于传输57， 并相应地指示各个接入节点14 (重复步骤51)。
权利要求
1.一种接入连接，其用于提供用户接入点与形成包含多个节点的以太网的一部分的接入节点之间的接入，特征在于，该接入连接包括一个或更多个无源耦合器，通过所述无源耦合器为所述用户接入点提供连接到一个或更多个接入节点的多个接入连接，使得可以通过各个接入连接，在所述用户接入点与所述一个或更多个接入节点之间进行数据交换，以及控制所述接入节点、使得只有一个接入连接把由网络接收到的数据发送到所述用户接入点的装置。
2、 根据权利要求1所述的接入连接，其中各个接入节点包括如下装 置其检测通过该接入连接从所述用户接入点接收到的业务，当一个接 入节点检测到该业务缺失时，使得选择不同的接入连接来将数据传输到 所述接入点。
3、 根据权利要求2所述的接入连接，其进一步包括如下装置该装置在检测到该业务缺失时生成故障报警。
4、 根据权利要求1、 2或3所述的接入连接，其中各个接入节点包 括对从用户接入点传输来的数据生成独特的封装以在网络上传输的装 置，以及对从网络中的其他地方接收到的、去往所述用户接入点的数据 进行解封装以传输到该用户接入点的装置。
5、 根据前面的任意一项权利要求所述的接入连接，其中所述用户接 入点和所述接入节点之间的连接为光连接，并且所述耦合器为无源光耦
6、 根据前面的任意一项权利要求所述的接入连接，其中该接入连接 连接到不同的节点。
7、 用于以太网的接入节点，其包括通过接入连接从用户接入点接 收数据分组的装置，把所述分组转发到网络中的其他节点的装置，从网 络中的其他节点接收数据分组的装置，以及通过所述接入连接把分组转 发到用户接入点的装置，特征在于， 检测通过所述接入连接接收到的业务的装置，对与连接到同一用户 接入点的多个接入连接相关的所检测到的业务信息进行比较的装置，以 及根据该信息有选择地暂停在所述接入连接上对所述用户接入点的分组 传输的装置。
8、 根据权利要求7所述的接入节点，其包括如下装置该装置与具 有与同一用户接入点的接入连接的一个或更多个其他接入节点交换与检 测到的业务相关的信息。
9、 根据权利要求8所述的接入节点，其中所述信息的交换是通过网 络控制系统的中介而进行的。
10、 根据权利要求8或9所述的接入节点，其包括封装装置，该 封装装置对从所述用户接入点传输来的数据生成独特的封装以在网络上 传输，以及解封装装置，该解封装装置对从网络中的其他地方接收到的、 去往所述用户接入点的数据进行解封装，以传输到该用户接入点。
11、 一种以太网，其包括多个互相连接的、通过接入连接连接到各 个用户接入点的接入节点，其中各个接入节点提供接收从各个用户接 入点发送来的要在网络上传输的数据的装置，以及发送从网络中的其他 地方接收的、去往所述用户接入点的数据的装置，特征在于，至少一个用户接入点经由无源耦合器、通过多个接入连接连接到一 个或更多个接入节点，使得可以通过利用不同接入连接的多个路由在所 述用户接入点与所述网络之间进行数据交换，以及控制所述接入节点、使得只有一个接入连接将从网络接收的数据发 送到各用户接入点的装置
12、 根据权利要求ll所述的以太网，其中所述接入节点包括如下装 置其检测从所述用户接入点接收的业务，当在一个接入连接上检测到 业务缺失时，使得选择不同的接入连接来将数据传输到所述接入点。
13、 根据权利要求12所述的以太网，其进一步包括当检测到所述业务缺失时生成故障报警的装置。
14、 根据权利要求ll、 12或13所述的以太网，其中，当在接入节 点处检测不到接入连接上的业务时，指示连接故障，与一个远程接入节 点进行数据交换，该远程接入节点具有连接到形成网络路径远端的目的 用户接入点的接入连接，所交换的数据被安排成使得不会选择该远程接 入连接来把数据传输到其各个用户接入点，从而保证了通过不是故障路 径形成部分的另一个接入连接把数据传输到该远程用户接入点。
15、 根据权利要求14所述的以太网，其中所述信息的交换通过网络 控制系统的中介而进行。
16、 根据权利要求ll、 12、 13、 14或15所述的以太网，其中各个 接入节点包括对从相关的用户接入点传输来的数据生成独特的封装以 在网络上传输的装置，以及对从网络中的其他地方接收到的、去往所述 用户接入点的数据进行解封装以传输到该用户接入点的装置。
17、 一种操作以太网的方法，使通过由接入连接连接到用户接入点 的各个接入节点发送数据到用户接入点以及从用户接入点发送数据，特 征在于，用户接入点通过无源耦合器连接到多个接入连接，使得可以通过使 用不同接入连接的多个路由在所述用户接入点和网络之间进行数据交 换，以及控制所述接入节点，使得只有一个接入连接将从网络接收的数据发 送到各个用户接入点。
18、 根据权利要求17所述的方法，其中当通过所选择的用户接入连 接从用户接入点接收的业务缺失时，选择不同的接入连接来把数据传输 到该接入点。
19、 根据权利要求18所述的方法，其中当检测到该业务缺失时，生 成故障报警。
20、 根据权利要求17、 18或19的方法，其中，当在接入节点处检 测不到接入连接上的业务时，指示连接故障，与一个远程接入节点进行 数据交换，该远程接入节点具有连接到形成网络路径远端的目的用户接 入点的接入连接，所交换的数据被安排成使得不选择该远程接入连接来 把数据传输到其各个用户接入点，从而保证了通过不是故障路径形成部 分的另 一个接入连接把数据传输到该远程用户接入点。
21、 根据权利要求20所述的方法，其中，所述信息的交换通过网络 控制系统的中介而进行。
22、 根据权利要求17、 18、 19、 20或21所述的方法，其中各个接入节点对从相应的用户接入点传输来的数据生成独特的封装以在网络上 传输，并对从网络中的其他地方接收到的、去往所述用户接入点的数据 进行解封装以传输到相应的用户接入点。
全文摘要
以太网接入连接(102)把用户接入点(10)连接到网络中的接入节点(12)。该接入连接包括无源耦合器(20)，通过该无源耦合器可以在该用户接入点(10)和第二接入节点(14)之间提供另一个接入连接(104)，从而可以通过各个接入连接(102，104)在该用户接入点和网络之间交换数据。这种重复保证了当接入连接(102)被破坏时通信不会中断。为了避免在目的终端(11)处在所得到的两个相同的数据流之间发生干扰，提供对该目的终端的接入的接入节点(13，18)被控制，使它们之中只有一个将数据转发到目的接入点(11)，并具有在接入节点(13)与用户接入点(10)之间的连接发生丢失时切换到另一个的能力。
文档编号H04L12/413GK101375561SQ200780003347
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月11日 优先权日2006年1月25日
发明者谢哈扎德·米尔扎 申请人:英国电讯有限公司