专利名称：一种mpls-tp分组传送网络中的ecmp路径软恢复方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种MPLS-TP分组传送网络中 的ECMP路径软恢复方法。
背景技术：
MPLS ( Multiprotocol Label Switching,简称多十办i义标记交换)正 由现在的点到点(Point-To-Point,简称P2P)的连接发展到点到多点 (Point-To-Multipoint，简称P2MP)连接，如此复杂的连接需要一种 有效的机制能够对于故障进行快速的定位，以便能够完成故障的快速 恢复。MPLS-TP ( MPLS Transport Profile,简称MPLS传送框架)是 ITU-T和IETF两大标准化组织对于传送MPLS标准化方面需要达成 一致意见的产物，扩展了 IETF初始MPLS规范的多个方面，涉及 OAM、生存性、网管以及控制平面等多项技术，旨在提高传送网络 的功能以及互操作特性。IETF主要由MPLS、 PWE3和CCAMP三个 工作组来负责，ITU-T也制定了一些相应的标准如G.8110.1、 G.8121、 G.8131、 G.8132、 G.8113、 G8114等。目前ECMP ( Equal Cost Multi Path,简称等权重多链路负载分摊)的标准化正在进行当中，关于电 信级分组传送网络中的ECMP的研究一方面要考虑传输的带宽效率， 另一方面需要考虑业务的可控、可监管性，尽量通过最小的标准修改 来完成ECMP的监管控制。ECMP的概念在IP时已经存在，表示源和目的之间可以同时存在多条路径，在发送时业务分组通过多条路径 传送，在接收端进行合并，因此在传输效率方面足以完成业务的快速 传送，而对于这多条业务路径的监管以及拥塞发现的方法则显得异常 重要。尤其在高速传送网络中， 一旦链路上的拥塞路由器发生溢出，
则会发生大量的业务分组包丢失；如果上游节点如采取緩发策略来减 少业务分组的损失，则会造成上游节点的连环堆积；如果上游节点不 额外处理则会出现分组持续丢失。
综上所述，需要有效的预先监测ECMP中的所有连接。本发明 拟首先通过扩展OAM消息来实现路由器中的拥塞预检测机制，然后 对预;险到的拥塞进行有效的后续处理。目前MPLS-TP在ECMP下的 流量控制、拥塞控制等方面尚存在不足，目前MPLS-TP网络主要通 过限制ECMP的使用来实现单条连接的控制，但如此操作极大程度 地限制了分组网络灵活的特性。考虑到前述情况，存在克服相关技术 中不足的需要。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种基于MPLS-TP分组 传送网络ECMP路径软恢复方法，通过分组变长传输、局部倒换策 略实现每条路径上的动态带宽调整，从而提高网络的资源利用效率。
本发明拟首先通过扩展OAM消息来实现路由器中的拥塞预检测 机制，然后对预检到的拥塞进行有效的后续处理。
拥塞预检测机制需对OAM消息中的数据进行长期的统计分析得到。拥塞的处理方法包括1 )通过源端调整TDM业务数据分组长 度，改善其延迟特性；2)采取本地业务分流，绕开拥塞路由器；3) 通知源端进行带宽分配调整，在另外的N-l条路径上分配更高的带宽 资源；4)如果没有足够的资源可分配，或者处于简化操作的原则不 调整已分配的资源，则源端通知路由模块，依据带宽请求量，通过增 量计算的方式完成另外一条路由的计算。
本发明实施例巧 软恢复方法，包括
动态分组长度调整传输，拥塞路由器局部路由恢复，拥塞路径上 源端路由器带宽调整，源端路由重新计算的四阶段软恢复策略；
扩展的OAM拥塞检测方法；
MPLS-TP传送TDM分组动态时钟调整"^喿作；
旁路重路由路径裂化；
采用本发明的方法，可以有效的减少由于网络拥塞所需要的恢复 时间，通过自适应分组变长传输的方式可以增强网络的灵活性，提高 保护资源的利用效率。通过旁路重路由裂化方式实现业务的快速性能 恢复，借用特殊的编号方式和信令过程完成在分支点的快速合并操 作。
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 目的和其它优点可通过在所写的说明书、权利要求书，以及附图中所 特别指出的结构来实现和获得。
结合描述了本发明的各种实施例的附图，根据以下对本发明的各
发明的详细描述，将更易于理解本发明的这些和其它特征，其中 图1示出了基于分组传送网络在ECMP下的问题描述； 图2示出本发明所扩展的OAM拥塞检测方法； 图3示出MPLS-TP传送TDM分组动态时钟调整操作； 图4示意性示出了 MPLS-TP拥塞路由器的本地恢复阶段； 图5示意性示出了 MPLS-TP拥塞路径上的源端路由器路径带宽
调整阶段；
图6示意性示出了 MPLS-TP拥塞路径上的源端路由器重新计算 路由阶段；
图7描述了在ECMP下本地重路由时的旁路路由过程； 图8描述了在中间节点存在ECMP下本地旁路重路由下的路径 裂化过程；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。 图l示出了基于分组传送网络的问题描述，其中101, 102,....，1010 分别表示10个基于分组网络的传送路由器，101-102-103-104， 101-105-106-107-104， 101-108-109-1010-104分别表示三条LSP路径， 由于ECMP的使用，单个业务传送会经过不同的路由，而在每条路径上会存在属于同一业务会话的不同编号，三条连接的业务序列号
(SN)分别为1,4，7…，2，5,6,8，.…，3,9，…而在接收段则根据业务分組的编 号再重新进行业务合并。如图所示，分别给出了 102， 103， 104三个 路由器的内部緩沖队列。103的緩沖区使用满后，发生了溢出，从而 会影响整条LSP上的其他路由器的传送。
如果在103路由器上采用丟弃策略，则会发生业务分组丟失，不 仅在单条LSP上发生丢失，对于接收端合并时也会由于分组丢失而 无法重组，无法恢复完整的业务数据；
如果103路由器通知上游节点进行数据緩发，则会引发上游节点 的连环堆积，如果上游节点不采用相关处理，则会出现分组的连续丟 失的情况；
对于分组网络的保护资源配置不好控制，由于业务具有较大的自 相似特性，不好准确的估计业务的流量特性，会造成网络的资源利用 效率低，而且对于ECMP的各条连接带宽分配不均匀时采用预配置 保护资源会浪费大量的保护资源用于保护，从而失去ECMP本身的 意思所在。并且如果在发生阻塞时即采用保护倒换措施不仅不会带来 预想的收效，而且重复倒换操作会带来额外的网络开销。
因此，可以看出对于分组传送网络，特别是对于存在多条路径同 时传送的情况，需要一种有效的ECMP的连接监视过程。
图2示出本发明所扩展的OAM拥塞检测方法，其中 201-202-203-204-205分别为一条LSP上的路由器。本发明采用一种 拥塞预判机制来实现拥塞预感知。具体采用OAM拥塞机制可以利用单端时延(1DM)或者双端时 延(2DM)来检测，根据延时的变化测算是否发生拥塞；或者利用现 有标准化组织所制定的成熟的MPLS的OAM消息LB来实现。LB 的格式如下，用于点到点的环回4企测。
对于发送的LB消息，具体包括如下操作
在LB消息中标记时间戳，在源节点根据在每个节点处的延时来 判断是否拥塞；
在LB消息中包含拥塞指示，以及建议源端的流量调整值； 通过单个LB消息携带多个时间戳由源节点统一处理，定位拥塞点。
0 12 3 01234567890123456789012345678901
+—+—+-+—_+—+—+—+—+—+—+—+—+—+-+—+—+—+—+—+—+—+—+—+——+—+—+—+—+_+—+
1 Label_14 I MEL |S| TTL | +—+—+-+_+_+—+——+—+—+—+_+—+—+_+—+—+—+—+—+—+—+—+—_+—+_+—+—+———+
I Function Type | Res 1 Version | Flag | TLV Offset|
+—+—+—+—+————-+—+—+—+—+—+—+——_+—+—+—+—+—+—+-+——+—+—+—+—+—
1 Transaction ID/Sequence Number |
+—+—+—+-+_+—+-+-+—+—+—+—+—+—+-+———+—+—+—+—+—+—+—+—+—+—+—+—+—+—+
I Target MEP/MIP data plane identifier TLV |
—+———————+_—+—+_—+——+———+—+_————+————+—+—+—+—+
I Source MEP data plane identifier TLV |
+_+_+—+—+—+—+—+-+—+-+—+—+—+—+—+—+—+—+—+—-+—+—+—+—+—+—+—+——+—+_+
I Congestion HV I
+_+—+—+—+—+—+—+_+_+-+—+—+—+_+—+—+—+—+—+—+_+-+_+—+_+_+—+—+—+—+—+—+
I End TLV | I +——+—+—+—+—+—+—+—+—+—+—+—+—+-+——+—+—+—+—+—+—+—+—+-+—+——+—+—+—+
也可以采用另外扩展的其他OAM消息，具体的OAM消息格式 不构成对于本发明的限制。
当接收端由于业务延迟过大，或者丢失分组数量过多，发现连接 中存在拥塞点时，开始拥塞定位操作。所用的拥塞探测消息，延LSP进行逐点的拥塞定位操作。图2中路由器201发起拥塞定位操作，每 个路由器具有网络运营者所设定的拥塞门限，如路由器204的队列超 过75%，被认为存在潜在拥塞风险。探测消息到此，确定该拥塞路由 器，完成定位。
通过拥塞预判机制可以避免由于大量分组在输入队列溢出时的 损失，特别地，在高速通信环境下，极大程度地增加了网络的可靠性。
关于拥塞门限设定，具体应用场景下的设置门限值应当根据当地 的网络环境以及所在运营单位的级别来确定。通常路由器的内部队列 超过80%，则认为进入危险区，需要网络的操作者引起警惕。实际上 路由器队列达到一定程度就开始自动丢弃，防止出现路由器软件死锁 问题。监测门限值应当低于路由器自动丢包门限，对于不同性能参数 的路由器，该门限值又有所不同，所以需要针对具体设备具体考虑。 具体的门限值设定方式不构成对于本发明的限制。如果需要采用路由 器主动上报的方式，可以通过MPLS的CV消息的扩展实现相邻路由 器的通告获知节点的阻塞状态，端到端的拥塞判断也可以通过MPLS 丟包测量工具LM来实现。
图3示出MPLS-TP传送TDM分组动态时钟调整操作。在源端 收到阻塞消息通知后会根据队列的阻塞情况来确定下一步传送分组 的分组大小。调整的原则如下
分组长度小，传输时延小，减少时延差；
分组长度大，拥塞大，带宽利用率较高；
301为调整前的分组切割时钟，由于网络的传送条件恶化，需要动态调整该时钟为302，从而适应网络的条件。特别地，在网络存在 重传条件下，小分组传送策略通常具有更高的效率。通过调整源端切
割分组包的大小，尝试减緩拥塞对高等级TDM业务的影响程度
图4示意性示出了 MPLS-TP拥塞路由器的本地恢复阶段。图中 的401-4011为MPLS-TP分组路由器，其中401-4010为业务所经过 的三条LSP上的路由器，定义同图l。
在才全测到拥塞存在后，拥塞节点403向相邻节点402和404同时 发送拥塞指示，通知两侧的节点绕开拥塞节点；
上下游节点402和404收到拥塞指示后，重新建立恢复路由的邻 接关系，建立局部保护路径；
通过RSVP-TE信令建立起恢复路径后，在上游分支点402减轻 拥塞路由器的两条邻接上的业务流量，将部分流量分流到重新计算的 新的连接402-4011-404上，整个过程属于緩慢调整过程，从而避免网 络由于流量快速变化所造成的不必要的扰动。
图5示意性示出了 MPLS-TP拥塞路径上的源端路由器路径带宽 调整阶段。图中的501-5010为业务所经过的三条LSP上的MPLS-TP 路由器，其定义同图1。
当图4所示本地业务恢复策略实效后，业务源节点501收到下游 节点503阻塞通知后，在源端进行另外N-1条路径的带宽调整，首先 通过信令的带宽调整请求，发到其他连接上。在收到连接调整确认后 将原有子连接业务流fl(501-502-503-504)上的业务超额带宽分别调整 到￡2(501-505-506-507-504)和f3(501-508-509-5010-504)上。如果原有连接由于链路/节点故障或者其他原因而完全不可用时，则将拥塞连 接上的业务分组部分分摊到其余的N-l条路径上进行传送。具体的原 因也可以为运营商或者其他策略性原因，具体的原因不构成对于本发 明的限制。
图6示意性示出了 MPLS-TP拥塞路径上的源端路由器重新计算 路由阶段。
当图5所示带宽调整策略无法满足所实效连接上的业务流量时， 在源节点601收到下游节点阻塞通知后，源节点通知本地路由模块重 新计算路由，另外配置一条新的连接作为新的ECMP连接加入连接 组。注意图6路由重算阶段只是在另外N-1条连接扩展带宽仍无法提 供，或者为避免已有连接的带宽调整，才增加路径，复杂性相对较低， 但对资源需求多， 一般为较高等级使用。
图7描述了在ECMP下本地重路由时的旁路路由过程。 R1,R2，R3，R4分别为图1所述的路由器，构成小型格状网络，在R3-R4 之间发生拥塞时，由R3节点发出拥塞指示，R4节点收到该指示后， 立即将自身设置为分支节点，发起带宽调整请求，R4-R3-R2之间进 行动态资源调整的配置，通过ECMP多条路径间配置旁路路由，构 建如图所示基本旁路转发结构，以加快重路由的速度，完成业务的分 流，减緩拥塞。
图8描述了在中间节点存在ECMP下本地旁路重路由下的路径 裂化过程。图中Rl-R7分别为图1所述的路由器，网络拥塞发生前 R1->R3间存在多条路径，分别是R1-R2-R3, Rl-R4-R5-R6-R3，R1-R4-R7-R6-R3,其中Rl， R3为1级分支点，R4， R6为2级分支 点，当R5-R6间的链路之间发生拥塞时，R5则做为3级分支点对业 务进行分流，产生新的分支LSP, Rl-R4-R5-R2-R3，而取消R6的分 支点功能，在R3统一完成合并，业务流则通过三级索引进行合并。
所配置的旁路重路由链路可以采用初始静态配置、也可以采用动 态计算的方式获得，具体配置方式不构成对于本发明限制。
静态配置专用重路由恢复，恢复速度快，资源利用效率较低； 动态配置共享恢复策略，可同时传送^^等级业务； 虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内熟练的技 术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。
权利要求
1、一种MPLS-TP分组传送网络中的ECMP路径软恢复方法，其特征在于包括以下部分动态分组长度调整传输，拥塞路由器局部路由恢复，拥塞路径上源端路由器带宽调整，源端路由重新计算的四阶段软恢复策略；扩展的OAM拥塞检测方法；MPLS-TP传送TDM分组动态时钟调整操作；旁路重路由路径裂化。
2、 根据权利要求1所述的MPLS-TP分组传送网络中的ECMP路 径软恢复方法，其特征在于所述四阶段软恢复策略，具体过程是首先通过源端调整TDM业务数据分组长度，改善其延迟特性；对 于速度过高的业务则采取本地业务分流，绕开拥塞路由器；如本地链 路资源不足，则通知源端进行带宽分配调整，在另外的N-l条路径上 分配更高的带宽资源；如果没有足够的资源可分配，或者处于简化操 作的原则不调整已分配的资源，则源端通知路由模块，依据带宽请求 量，通过增量计算的方式完成另外一条路由的计算。四种方法做为软 恢复的四个阶段逐次使用，提供高效、快速的恢复。
3、 根据权利要求1所述的MPLS-TP分組传送网络中的ECMP路 径软恢复方法，其特征在于所述MPLS-TP传送TDM分组动态时钟 调整操作，具体是对于TDM数据，通过调整数据切分时钟实现分组的变长传输； 通过切割分组进一步细分分组的路径，使流量趋于平均。
4、 根据权利要求1所述的MPLS-TP分组传送网络中的ECMP路 径软恢复方法，其特征在于所述拥塞路由器局部路由恢复，具体是拥塞节点检测到拥塞时，向邻居节点发送拥塞指示； 上游分支节点对于下游的流量进行緩慢调整的软恢复策略。
5、 根据权利要求1所述的MPLS-TP分组传送网络中的ECMP路 径软恢复方法，其特征在于所述拥塞路径上源端路由器带宽调整，具 体是下游节点拥塞通告； 上游节点发起的带宽调整信令过程； 另外N - 1条路径均摊超额负载。
6、 根据权利要求1所述的MPLS-TP分组传送网络中的ECMP路 径软恢复方法，其特征在于所述源端路由重新计算，具体是下游节点拥塞通告； 上游节点路由重新计算。
7、 根据权利要求1所述的MPLS-TP分组传送网络中的ECMP路 径软恢复方法，其特征在于所述扩展的OAM拥塞检测方法，具体是通过设定预拥塞门限，实现拥塞预感知；借助已有的MPLS的OAM消息1DM， 2DM或者CV消息实现拥 塞检测，并通过LB消息组合或者自定义的OAM消息实现所述拥塞 点的定位。
8、 根据权利要求1所述的MPLS-TP分组传送网络中的ECMP路 径软恢复方法，其特征在于所述旁路重路由路径裂化过程，具体是中间节点裂化新的ECMP路径的过程；裂化后接收端合并分组所用的分级编号方式。
全文摘要
本发明涉及通信领域，本发明实施例公开了一种MPLS-TP分组传送网络中的ECMP路径软恢复方法。本发明实施例包括扩展OAM消息实现拥塞发现、拥塞定位等功能；MPLS-TP传送TDM分组动态时钟调整操作；旁路重路由路径裂化；在拥塞发生时，首先通过源端调整TDM业务数据分组长度，改善其延迟特性；对于速度过高的业务则采取本地业务分流，绕开拥塞路由器；如本地链路资源不足，则通知源端进行带宽分配调整，在另外的N-1条路径上分配更高的带宽资源；如果没有足够的资源可分配，或者处于简化操作的原则不调整已分配的资源，则源端通知路由模块，依据带宽请求量，通过增量计算的方式完成另外一条路由的计算。减少由于网络拥塞所需要的恢复时间，通过自适应分组变长传输的方式可以增强网络的灵活性，提高保护资源的利用效率。通过旁路重路由裂化方式实现业务的快速性能恢复，借用特殊的编号方式和信令过程完成在分支点的快速合并操作。
文档编号H04L12/56GK101420383SQ20081023990
公开日2009年4月29日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年12月12日
发明者昱 尧, 张永军, 彬 李, 顾畹仪, 黄善国 申请人:北京邮电大学