专利名称：一种vpn组播树的子树自保护方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及光网络组播的生存性技术。
背景技术：
光网络的生存性机制可以从不同的角度进行分类。主要包括以下几种分类 方式根据恢复粒度大小，分为基于链路的和基于通道的保护、恢复机制；根据 保护资源能否共享，分为专用和共享的保护机制；根据恢复光通道的计算方式， 分为预计算与实时计算的恢复；根据路由计算机制和恢复实现的控制机制，分 为集中式和分布式控制恢复。
组播(Multicast)是一种通信机制，它是一种从源点(发送者)将信息同时 发送给多个目的节点(接收者)的通信方式。所以，组播技术是通信网络将发 起端的信息复制多份同时传递给多个接收端的一种信息技术，即一点对多点的 通信。由于组播传送在某些共享链路上只需将信息发送一次，而不必从源端对 每一个目的端都发送一个信息副本，因此，与由多个点对点通信实现的一点对 多点通信方式相比，组^番通信可以极大的节省带宽，有效地降低网络通信成本， 增加网络的通信能力，避免广播带来的泛洪问题。
在下一代光网络中，随着流媒体、视频会议等应用的开展，组播在光网络 中将得到普及。提供生存性得到保障的光网络组播通信相比于单波通信显得尤 为重要和迫切，研究下一代光网络中组播的生存性机制具有重要的意义。光网 络中的组播是以"光树"的形式存在的，其生存性机制是针对光树的保护和恢复。 从不同的角度出发，针对每一个组播业务的主用树备用通道的选择可以有以下 几种策略(1)通道的组播树保护恢复；(2)基于链路的组播树保护恢复；(3) 基于区段的组播树保护恢复；(4)基于环的组播树保护恢复；(5)基于树的组 播树保护恢复。
随着网络的不断发展，VPN逐渐成为人们关注的焦点。组播通信是VPN
的典型应用和广泛需求。在VPN实施中，同一 VPN的一组用户站点之间需要
频繁执行组播通信，特别是视频会议等VPN应用环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种VPN组播树的子树自保护方 法，该方法提高了 VPN组播的可靠性，同时也节省了 VPN用户的资源购买费 用。
本发明所提出的技术问题是这样解决的提供一种VPN组播树的子树自 保护方法，其特征在于，包括以下步骤
① 在VPN组播树建立时，按照最小代价在各VPN用户之间建立一颗组播 树，并将其作为长期通信的租用链路；
② 计算好两两VPN用户节点之间的最短路径，将所有路径代价信息存储 在备用链路代价表里；
③ 当某条链路出现故障时，根据备用链路代价表为故障链路寻找最优备用 链路，作为VPN用户的短期租用线路，恢复组播通信；
④ 更新每个节点中的备用链路代价表。
按照本发明所提供的VPN组播树的子树自保护方法，其特征在于，所述 备用链路代价表在VPN中的每个节点中，其包含本节点到组播树其他节点的最 小链路代价。
按照本发明所提供的VPN组播树的子树自保护方法，其特征在于，在步 骤③中，最优备用链路不是在断开链路的端点之间找一条备用链路，而是在断 开链路分成的两棵子树之间寻找一条代价最小的备用链路，作为VPN用户的短 期租用线路。
本发明是针对VPN组播对可靠性及时延性的高要求，同时考虑VPN用户对 资源购买的花费，提出了一种新的VPN组播树保护方法，为了达到组播可靠性 及时延性的要求，在组播树建立之初，即计算好两两用户节点之间的最小代价 路径，以便于出现故障之后寻找最优备用链路；为了提高全网资源利用率，备 用链路的建立并不一定是基于故障链路的两个节点，而是在假设某条单链路故
障出现后形成的两颗子树间寻找一条最短路径，当链路故障出现后，即通过信 令协议找到并建立最优备用链路，VPN用户将组播树建立时的链路作为长期租 用线路，将备用链路作为短期租用链路，即当长期租用链路出现问题后，才开
始对备用链路付费，这样便节省了VPN用户的链路租用成本。
在VPN组插-树建立时，即按照最小代价在各VPN用户之间建立一棵组播树， 作为其长期通信的租用链路，同时计算好两两VPN用户节点之间的最短路径， 将所有路径代价信息存储在备用链路代价表里，当某条链路出现故障时，根据 备用链路代价表为故障链路寻找最优备用链路，备用链路的选择采取与以往不 同的方法即不是在断开链路的端点之间找一条备用链路，而是在断开链路分 成的两棵子树之间寻找一条代价最小的备用链路，作为VPN用户的短期租用线 路。这也是为什么在组播树建立之初要计算两两节点间最小代价路径的原因。
本发明的有益效杲是，既能满足VPN用户对组播通信的高可靠性要求,也 能全局优化备用资源的预留，提高网络资源的利用率，减少VPN用户的线路租 赁费用。
图1是VPN组播树自保护流程图2是一棵VPN组播树；
图3是VPN组播树的初始链路表；
图4是有n个节点的VPN组播树中节点i的备用链路代价表； 图5是单链路故障图6是发生单链路故障后含源点子树备用链路建立状态机； 图7是发生单链路故障后不含源点子树备用链路建立状态机； 图8a是链路故障、代价通告，链路查询、应答，链路建立申请、应答消息 一般数据格式；
图8b是CE2广播的故障通告消息数据格式； 图8c是CE2广播的链路代价通告消息数据格式； 图8d是CE5发往PE5的链路查询消息数据格式； 图8e是PE5返回CE5的链路查询应答消息数据格式；
图8f是CE5发往CE6的链路建立申请消息数据格式； 图8g是CE6返回CE5的链路建立申请应答消息数据格式； 图9是CE5更新后的备用链路代价表； 图10是CE6更新后的备用链路代价表。
具体实施例方式
首先在同一VPN的用户之间建立一棵VPN组播树如图2所示，假设组播树中 每个节点都是VPN用户。因为在VPN中各用户之间是双向连接的，所以，任何 一点都可以做为源点，向同组的其它节点发送消息。组播树的建立是按照最小 代价为参数指标，最初建立的VPN组播树作为VPN用户长期租用线路。组播树 建立之初即告诉每个节点自身的节点编号，用CEi表示。且每个节点保存一张组 播树的链路表。图2的链路表如图3所示。
为了提高组播树的生存性，还需要为组播树建立保护机制。求出整个VPN 两两节点之间的最小代价路径(此路径代价最小)，每个节点保存一张备用链路 代价表，表里包含的是本节点到组播树其他节点的最小链路代价，如图4所示。 当组播树中某条链路发生故障时，将组播树分成两棵子树。如图5所示，假设链 路ll发生故障，则将组播树分成两棵子树A， B。子树A包括(CE2， CE4, CE5}, 子树B包括(CEl, CE3, CE6, CE7}。假设子树A不包括消息的发送节点，若A 的节点在一定时间内没有收到信息，则认为与源点断开。则子树A进入备用链路 选捧模式，如图7所示。A中节点向所在子树广播链路故障通告消息宣布自己在 子树A中。如CE2发出的消息，消息格式如图8b所示(图8a是链路故障、代价通 告，链路查询、应答，链路建立申请、应答消息一般数据格式)。目的地址为广 播地址，则A树中同一VPN的用户节点都可以收到。源地址为CE2的地址，消息 属性为故障通告消息，对应的附加消息是该节点的编号。这样A中每个节点知道 了A树包含的点，图4中是CE2， CE4, CE5。
在明确所在子树与源点连接断开后，A中的每个节点查询自己保存的备用链 路代价表，找出与子树B中节点的最小代价路径，，li殳分别为C23， C47, C56。 再次广播链路代价通告消息，如图7所示。节点CE2广播的消息格式如图8c所示， 源地址为CE2的地址，目的地址为广播地址，消息属性为链路代价通告消息，对
应的附加信息为CE2到子树B的最小路径代价C23。A中每个节点都将所收到的不 同节点的链路代价通告消息中的代价与自身查询得到的与B子树的最小链路代 价相比较，如果有比自身代价小的，则丢弃接下来收到的通告信息，不做任何 处理；如果与A中所有节点比较完毕，自身链路代价最小,假设图4中是节点CE5， 贝'JCE5发送链路查询消息，消息格式如图8d所示。源、目的地址对应于CE5、 PE5 地址，消息属性对应于链路查询消息，对应的附加信息是远端的CE6地址和所需 要的带宽。假设所需带宽为100M。 PE1在接收到链路查询消息后，根据远端CE6 地址查出其对应的提供商网络端是PE6，因此，提供商网络查询PE5到PE6之间 能否建立相应带宽的链路。我们假设可以建立，则PE5返回链路查询应答消息到 CE5端(如图7所示)，PE5返回的链路查询应答消息如图8e所示，源、目的地址 对应于PE5、 CE5地址消息属性对应于链路查询应答消息，对应的附加消息是 远端的CE6地址和PE6能够4是供的带宽，#￡设为卯M。
CE5接收到提供商网络的链路查询应答消息后，根据是否可建立链路的情 况，及相应可提供的带宽，确定与远端CE的链路建立连接。在本例中，CE5与 CE6之间建立带宽为90M的链路。并通过自己的VPN向CE6发送链路建立申请信 息。链路建立申请消息通过VPN内部网络传送，中间提供商网络对VPN内部数 据做透明传输。对于发往CE6的链路建立申请消息如图8f所示，源、目的地址对 应于CE5、 CE6地址，消息属性为链路建立申请消息，相应附加消息为链路带宽， 此例中为90M。
在远端的CE6，在接收到来自CE5的链路建立申请消息后，根据自己的能力， 建立备用链路，并返回链路建立申请应答消息(如图6所示)。对应于CE6的链路 建立申请应答消息如图8g所示，源、目的地址分别为CE6、 CE5地址，消息属性 为链路建立申请应答消息，相应的附加信息为带宽90M.。 CE5在接收到链路建立 申请应答消息后，建立CE5到CE6的链路，带宽为90M,这样就成功建立了一条 VPN临时租用线路。恢复了 VPN的组播通信。
在链路成功建立后，CE5, CE6更新备用链路代价表。本例中，CE5备用链 路代价表中CE5到CE6的代价更新为Qo，表示已用，如图9所示。CE6备用链路代 价表中CE6到CE5的代价更新为Qo，表示已用，如图10所示。且各节点将L1链路
的两端节点更新为CE5和CE6。
至此，备用链路已经建立。
权利要求
1、一种VPN组播树的子树自保护方法，其特征在于，包括以下步骤①在VPN组播树建立时，按照最小代价在各VPN用户之间建立一颗组播树，并将其作为长期通信的租用链路；②计算好两两VPN用户节点之间的最短路径，将所有路径代价信息存储在备用链路代价表里；③当某条链路出现故障时，根据备用链路代价表为故障链路寻找最优备用链路，作为VPN用户的短期租用线路，恢复组播通信；④更新每个节点中的备用链路代价表。
2、 根据权利要求1所述的VPN组播树的子树自保护方法，其特征在于， 所述备用链路代价表在VPN中的每个节点中，其包含本节点到组播树其他节点 的最小链路代价。
3、 根据权利要求1所述的VPN组播树的子树自保护方法，其特征在于， 在步骤③中，最优备用链路不是在断开链路的端点之间找一条备用链路，而是 在断开链路分成的两棵子树之间寻找一条代价最小的备用链路，作为VPN用户 的短期租用线5^。
全文摘要
本发明公开了一种VPN组播树的子树自保护方法，其特征在于，包括以下步骤在VPN组播树建立时，按照最小代价在各VPN用户之间建立一棵组播树，并将其作为长期通信的租用链路；计算好两两VPN用户节点之间的最短路径，将所有路径代价信息存储在备用链路代价表里；当某条链路出现故障时，根据备用链路代价表为故障链路寻找最优备用链路，作为VPN用户的短期租用线路，恢复组播通信；更新每个节点中的备用链路代价表。本发明的有益效果是，既能满足VPN用户对组播通信的高可靠性要求，也能全局优化备用资源的预留，提高网络资源的利用率，减少VPN用户的线路租赁费用。
文档编号H04L12/46GK101394330SQ200810046328
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月20日 优先权日2008年10月20日
发明者春 刘, 吴秀峰, 彭云峰, 书 杜, 隆克平 申请人:电子科技大学