实现vpws冗余保护快速收敛的系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种实现VPWS冗余保护快速收敛的系统及方法，涉及网络通信【技术领域】，该系统包括接入侧PE设备A、汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C，接入侧PE设备A包括第一BFD/MPLS-TP?OAM模块、第一VPWS控制模块和ARP/NDP缓存转发模块，汇聚侧主用PE设备B包括第二BFD/MPLS-TP?OAM模块、第二VPWS控制模块和第一ARP/NDP模块，汇聚侧备用PE设备C包括第三BFD/MPLS-TP?OAM模块、第三VPWS控制模块和第二ARP/NDP模块。本发明能实现下行业务的快速切换，满足电信网络级50ms中断的保护需求，增强网络的稳定性、安全性，提升用户的体验。
【专利说明】实现VPWS冗余保护快速收敛的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络通信【技术领域】,特别是涉及一种实现VPWS(Virtual Pseudo WireService，虚拟专用线路业务）冗余保护快速收敛的系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着移动互联时代的到来，电信业务从原来的语音业务逐渐转变为数据业务，各大运营商加大对无线网络的投资，不断增加建设无线基站的同时，需要建设更大的移动数据回传网络，支撑大数据的传送和承载。在无线回传网络的接入层，一般使用VPWS实现业务承载。VPWS是L2VPN (Layer2Virtual Private Network, 二层虚拟专用网）应用技术之一。L2VPN为用户提供一种灵活的VPN (Virtual Private Network,虚拟专用网）服务。L2VPN应用技术主要分为2种：VPLS (Virtual Private Line Service,虚拟专用局域网）和 VPWS。VPWS 基于运营商 IP (Internet Protocol,网际协议）/MPLS (Multi-ProtocolLabel Switching，多协议标签交换）网络为用户提供点对点形式的L2VPN业务。为了实现这种应用，在PE (Provider Edge,运营商边缘路由器）设备之间建立PW (Pseudo Wire,伪线)，从而实现设备之间二层数据链路帧的透明传送。在移动无线回传网络中，可靠性十分重要，一般都会使用PW冗余配置保护回传业务，将PW双归至汇聚层PE设备，同时使能BFD(Bidirectional Forwarding Detection,双向转发检测）或者 MPLS-TP (MPLS-TransportProfile，由IETF/ITU-T JWT工作组负责标准制定，一种面向连接的分组交换网络技术，MPLS 的一个子集）0AM (Operation Administration and Maintenance,操作、管理、维护）加快故障的检测，之后通过汇聚层网络向目的网络设备RNC (Radio Network Controller,无线网络控制器）进行转发。
[0003]参见图I所示，在移动互联网回传网络场景下的组网中，BTS (Base TransceiverStation,基站)作为用户侧网络设备，网络接入侧PE设备A作为用户接入设备，一般为支持VPffS功能的数据通信设备，用于接入用户侧网络设备。网络汇聚侧PE设备B、C作为无线业务侧网关，相当于汇聚层数据通信设备，RNC (Radio Network Controller,无线网络控制器)作为目的网络设备。从BTS到RNC之间的业务为上行业务，从RNC到BTS之间的业务为下行业务。BTS通过AC(Attachment Circuit,接入电路)接入设备A,设备A与设备B、C之间通过L2 (Layer2,链路层)接口建立主备PW,B、C设备配置VE Group (Virtual EthernetGroup,虚拟以太网接 口组）将 L2VE (L2Virtual Entity, 2 层虚实例）和 L3VE (L3VirtualEntity, 3层虚实例）接口绑定，实现L2业务的终结。正常情况下，上行业务和下行业务通过主用PW承载。主用PW发生故障(链路故障或者主用PE设备B掉电)后，上行业务和下行业务切换至备用PW承载。故障恢复后，上行业务和下行业务恢复到主用PW中。
[0004]一般情况下，业务开始建立时，BTS向网关发起ARP (Address ResolusionProtocol,地址解析协议，IPv4 业务)/NDP(Neighbor Discovery Protocol,邻居发现协议，IPv6业务)请求，设备A会向主用PE设备B和备用PE设备C同时转发该ARP/NDP请求，等待主用PE设备B和备用PE设备C学习到BTS的ARP/NDP后，下行业务正常转发。如果主用PW出现链路故障或者主用PE设备B掉电，备用PE设备C无需重新进行ARP/NDP学习，上下行业务可以实现快速倒换。但是如果在主用PW恢复的情况，或者主用PE设备B重新启动之后，需要重新学习ARP/NDP，那么如果业务在ARP/NDP学习成功之前恢复到主用上，那么收敛速度取决于ARP/NDP的学习速度，实践发现这个时间间隔过长，造成下行业务的较长时间的中断，降低电信级业务的可靠性和质量，不满足越来越苛刻的用户体验。现有技术中，可以通过配置路由的cost (指到达某个路由所指的目的地址的代价）值来延缓下行业务的恢复。但是，现有技术所描述的方法较为复杂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种实现VPWS冗余保护快速收敛的系统及方法，能够实现下行业务的快速切换，满足电信网络级50ms中断的保护需求，增强网络的稳定性、安全性，提升用户的体验。
[0006]本发明提供一种实现VPWS冗余保护快速收敛的系统，包括接入侧PE设备A、汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C，所述接入侧PE设备A包括第一 BFD/MPLS-TP OAM模块、第一 VPWS控制模块和ARP/NDP缓存转发模块，汇聚侧主用PE设备B包括第二 BFD/MPLS-TPOAM模块、第二 VPWS控制模块和第一 ARP/NDP模块，汇聚侧备用PE设备C包括第三BFD/MPLS-TP OAM模块、第三VPWS控制模块和第二 ARP/NDP模块，其中：
[0007]第一BFD/MPLS-TP OAM 模块、第二 BFD/MPLS-TP OAM 模块、第三 BFD/MPLS-TP OAM模块，均用于：监控PW链路状态信息，实现故障通知功能；
[0008]第一 VPWS控制模块，用于：接收VPWS的配置、管理，处理BFD/MPLS-TP OAM通知，以及触发ARP/NDP缓存转发功能；
[0009]第二 VPWS控制模块、第三VPWS控制模块，均用于：接收VPWS的配置、管理，处理BFD/MPLS-TP OAM 通知；
[0010]ARP/NDP缓存转发模块，用于：进行BTS基站的ARP/NDP学习、老化以及双发，双发指从主备PW广播；
[0011]第一 ARP/NDP模块、第二 ARP/NDP模块，均用于：实现ARP/NDP学习功能。
[0012]本发明还提供基于上述系统的实现VPWS冗余保护快速收敛的方法，包括以下步骤：
[0013]SI、BTS通过AC链路接入接入侧PE设备A，接入侧PE设备A配置主备PW分别终结到汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C，建立主备PW对VPWS进行冗余保护：主用PE设备B和备用PE设备C的L3VE接口配置相同IP地址和MAC地址，BTS数据业务网关为B设备L3VE接口 IP地址；
[0014]S2、设备A的第一 VPWS控制模块在配置VPWS的L2接口上使能ARP/NDP缓存转发功能；
[0015]S3、数据业务上行时，BTS向网关发送ARP/NDP请求报文，当设备A从AC接口接收到ARP/NDP请求报文时，ARP/NDP缓存转发模块首先通过主备PW双发ARP/NDP请求报文至汇聚侧主用PE设备B的L3VE接口和备用PE设备C的L3VE接口，第一 ARP/NDP模块和第二 ARP/NDP模块学习到基站的MAC ；ARP/NDP缓存转发模块将BTS的源IP、源MAC以及网关IP以一个ARP/NDP条目的方式记录下来；[0016]S4、数据业务下行时，如果汇聚侧主用PE设备B存在到达BTS的ARP/NDP，则下行业务无需进行ARP/NDP学习，下行业务快速承载到主用PW ;如果主用PE设备B设备不存在到达BTS的ARP/NDP，则主用PE设备B主动向BTS发送ARP/NDP请求报文；BTS响应ARP/NDP请求之后，向主用PE设备B发出ARP回应报文，设备A的ARP/NDP缓存转发模块接收到BTS ARP/NDP回应报文，双发ARP/NDP回应报文至主用PE设备B和备用PE设备C，同时ARP缓存转发模块将BTS的ARP/NDP回应报文记录下来；
[0017]S5、如果主用PW出现链路故障或者主用PE设备B掉电，上行业务根据BFD或者MPLS-TP OAM故障告警立即切换到备用PW，下行业务同样根据故障告警切换到备用PW ；
[0018]S6、主用PW恢复或者主用PE设备B重启；
[0019]S7、设备A的第一 BFD/MPLS-TP OAM模块检测到主用链路的恢复，立即通知第一VPffS控制模块，第一 VPWS控制模块立即通知ARP/NDP缓存转发模块进行ARP/NDP双发，将ARP/NDP缓存转发模块存储的ARP/NDP条目通过主备PW双发出去，主用PE设备B学习到BTS的MAC后，下行业务恢复至主用PE设备B。
[0020]在上述技术方案的基础上，步骤S3中所述ARP/NDP缓存转发模块将BTS的源IP、源MAC以及网关IP以一个ARP/NDP条目的方式记录下来之后还包括以下步骤：启动定时器，负责该ARP/NDP条目的老化；一旦定时器触发，将主动向BTS发起ARP/NDP请求，对该ARP/NDP条目进行确认，如果收到BTS的回应，ARP/NDP缓存转发模块则重置该定时器，使之不超时，否则删除该ARP/NDP条目；如果ARP/NDP缓存转发模块收到的ARP/NDP回应报文的MAC发生改变，则ARP/NDP缓存转发模块更新该ARP/NDP条目，同时立即向汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C发送更新过后的ARP/NDP请求。
[0021]与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0022]本发明能够实现下行业务的快速切换，满足电信网络级50ms中断的保护需求，增强网络的稳定性、安全性，提升用户的体验，适用于运营商构架的支持L2、L3VPN的网络环境，BTS设备或者用户设备穿过L2接入网，然后连接到核心网络，解决了以往VPWS业务在配置VPWS冗余保护时PW切换造成下行业务较长时间中断的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图I是移动互联网回传网络场景下的组网示意图。
[0024]图2是本发明实施例中实现VPWS冗余保护快速收敛的系统的结构框图。
[0025]图3是本发明实施例中实现VPWS冗余保护快速收敛的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0027]参见图2所示，本发明实施例提供一种实现VPWS冗余保护快速收敛的系统，包括接入侧PE设备A、汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C，接入侧PE设备A包括第一 BFD/MPLS-TP OAM模块、第一 VPWS控制模块和ARP/NDP缓存转发模块，汇聚侧主用PE设备B包括第二 BFD/MPLS-TP OAM模块、第二 VPWS控制模块和第一 ARP/NDP模块，汇聚侧备用PE设备C包括第三BFD/MPLS-TP OAM模块、第三VPWS控制模块和第二 ARP/NDP模块，其中：
[0028]第一BFD/MPLS-TP OAM 模块、第二 BFD/MPLS-TP OAM 模块、第三 BFD/MPLS-TP OAM模块，均用于：监控PW链路状态信息，实现故障通知功能；
[0029]第一 VPWS控制模块，用于：接收VPWS的配置、管理，处理BFD/MPLS-TP OAM通知，以及触发ARP/NDP缓存转发功能；
[0030]第二 VPWS控制模块、第三VPWS控制模块，均用于：接收VPWS的配置、管理，处理BFD/MPLS-TP OAM 通知；
[0031]ARP/NDP缓存转发模块，用于：进行BTS基站的ARP/NDP学习、老化以及双发(从主备PW广播）；
[0032]第一 ARP/NDP模块、第二 ARP/NDP模块，均用于：实现ARP/NDP学习功能。
[0033]参见图3所示，本发明实施例提供一种实现VPWS冗余保护快速收敛的方法，包括以下步骤：
[0034]SI、以图I所示的网络结构图为例，BTS通过AC链路接入接入侧PE设备A，接入侧PE设备A配置主备PW分别终结到汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C，建立主备PW对VPffS进行冗余保护：主用PE设备B和备用PE设备C的L3VE接口配置相同IP地址和MAC地址，BTS数据业务网关为B设备L3VE (三层接口，可以是子接口）接口 IP地址；
[0035]S2、设备A的第一 VPWS控制模块在配置VPWS的L2接口上使能ARP/NDP缓存转发功能；
[0036]S3、数据业务上行时，BTS向网关发送ARP/NDP请求报文，当设备A从AC接口接收到ARP/NDP请求报文时，ARP/NDP缓存转发模块首先通过主备PW双发ARP/NDP请求报文至汇聚侧主用PE设备B的L3VE接口和备用PE设备C的L3VE接口，第一 ARP/NDP模块和第二 ARP/NDP模块学习到基站的MAC ；ARP/NDP缓存转发模块将BTS的源IP、源MAC以及网关IP以一个ARP/NDP条目的方式记录下来，并且启动定时器，负责该ARP/NDP条目的老化。一旦定时器触发，将主动向BTS发起ARP/NDP请求，对该ARP/NDP条目进行确认，如果收到BTS的回应，ARP/NDP缓存转发模块则重置该定时器，使之不超时，否则删除该ARP/NDP条目。如果ARP/NDP缓存转发模块收到的ARP/NDP回应报文的MAC发生改变，则ARP/NDP缓存转发模块更新该ARP/NDP条目，同时立即向汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C发送更新过后的ARP/NDP请求。
[0037]S4、数据业务下行时，如果汇聚侧主用PE设备B存在到达BTS的ARP/NDP，则下行业务无需进行ARP/NDP学习，下行业务快速承载到主用PW。如果主用PE设备B设备不存在到达BTS的ARP/NDP，则主用PE设备B主动向BTS发送ARP/NDP请求报文。BTS响应ARP/NDP请求之后，向主用PE设备B发出ARP回应报文，设备A的ARP/NDP缓存转发模块接收到BTS ARP/NDP回应报文，双发ARP/NDP回应报文至主用PE设备B和备用PE设备C，同时ARP缓存转发模块将BTS的ARP/NDP回应报文记录下来。
[0038]S5、如果主用PW出现链路故障或者主用PE设备B掉电，上行业务根据BFD或者MPLS-TP OAM故障告警立即切换到备用PW，下行业务同样根据故障告警切换到备用PW，由于备用PE设备C在之前已经学习到BTS的MAC，因此下行业务不会因为ARP/NDP发生中断。
[0039]S6、主用PW恢复或者主用PE设备B重启；
[0040]S7、设备A的第一 BFD/MPLS-TP OAM模块检测到主用链路的恢复，立即通知第一VPffS控制模块，第一 VPWS控制模块立即通知ARP/NDP缓存转发模块进行ARP/NDP双发，将ARP/NDP缓存转发模块存储的ARP/NDP条目通过主备PW双发出去，主用PE设备B学习到BTS的MAC后，下行业务恢复至主用PE设备B。
[0041 ] 本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型,倘若这些修改和变型属在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
[0042]说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种实现VPWS冗余保护快速收敛的系统，包括接入侧PE设备A、汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C，其特征在于：所述接入侧PE设备A包括第一 BFD/MPLS-TP OAM模块、第一 VPWS控制模块和ARP/NDP缓存转发模块，汇聚侧主用PE设备B包括第二 BFD/MPLS-TPOAM模块、第二 VPWS控制模块和第一 ARP/NDP模块，汇聚侧备用PE设备C包括第三BFD/MPLS-TP OAM模块、第三VPWS控制模块和第二 ARP/NDP模块，其中： 第一BFD/MPLS-TP OAM模块、第二BFD/MPLS-TP OAM模块、第三BFD/MPLS-TP OAM模块，均用于：监控PW链路状态信息，实现故障通知功能； 第一 VPWS控制模块，用于：接收VPWS的配置、管理，处理BFD/MPLS-TP OAM通知，以及触发ARP/NDP缓存转发功能； 第二 VPWS控制模块、第三VPWS控制模块，均用于：接收VPWS的配置、管理，处理BFD/MPLS-TP OAM 通知； ARP/NDP缓存转发模块，用于：进行BTS基站的ARP/NDP学习、老化以及双发，双发指从主备PW广播； 第一 ARP/NDP模块、第二 ARP/NDP模块，均用于：实现ARP/NDP学习功能。
2.基于权利要求1所述系统的实现VPWS冗余保护快速收敛的方法，其特征在于，包括以下步骤： `51、BTS通过AC链路接入接入侧PE设备A，接入侧PE设备A配置主备PW分别终结到汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C，建立主备PW对VPWS进行冗余保护：主用PE设备B和备用PE设备C的L3VE接口配置相同IP地址和MAC地址，BTS数据业务网关为B设备L3VE接口 IP地址； ` 52、设备A的第一VPWS控制模块在配置VPWS的L2接口上使能ARP/NDP缓存转发功倉泛; ` 53、数据业务上行时，BTS向网关发送ARP/NDP请求报文，当设备A从AC接口接收到ARP/NDP请求报文时，ARP/NDP缓存转发模块首先通过主备PW双发ARP/NDP请求报文至汇聚侧主用PE设备B的L3VE接口和备用PE设备C的L3VE接口，第一 ARP/NDP模块和第二ARP/NDP模块学习到基站的MAC ；ARP/NDP缓存转发模块将BTS的源IP、源MAC以及网关IP以一个ARP/NDP条目的方式记录下来；` 54、数据业务下行时，如果汇聚侧主用PE设备B存在到达BTS的ARP/NDP，则下行业务无需进行ARP/NDP学习，下行业务快速承载到主用PW ;如果主用PE设备B设备不存在到达BTS的ARP/NDP，则主用PE设备B主动向BTS发送ARP/NDP请求报文；BTS响应ARP/NDP请求之后，向主用PE设备B发出ARP回应报文，设备A的ARP/NDP缓存转发模块接收到BTSARP/NDP回应报文，双发ARP/NDP回应报文至主用PE设备B和备用PE设备C，同时ARP缓存转发模块将BTS的ARP/NDP回应报文记录下来； ` 55、如果主用PW出现链路故障或者主用PE设备B掉电，上行业务根据BFD或者MPLS-TPOAM故障告警立即切换到备用PW，下行业务同样根据故障告警切换到备用PW ； `56、主用PW恢复或者主用PE设备B重启； `57、设备A的第一BFD/MPLS-TP OAM模块检测到主用链路的恢复，立即通知第一 VPWS控制模块，第一 VPWS控制模块立即通知ARP/NDP缓存转发模块进行ARP/NDP双发，将ARP/NDP缓存转发模块存储的ARP/NDP条目通过主备PW双发出去，主用PE设备B学习到BTS的MAC后，下行业务恢复至主用PE设备B。
3.如权利要求2所述的实现VPWS冗余保护快速收敛的方法，其特征在于：步骤S3中所述ARP/NDP缓存转发模块将BTS的源IP、源MAC以及网关IP以一个ARP/NDP条目的方式记录下来之后还包括以下步骤：启动定时器，负责该ARP/NDP条目的老化；一旦定时器触发，将主动向BTS发起ARP/NDP请求，对该ARP/NDP条目进行确认，如果收到BTS的回应，ARP/NDP缓存转发模块则重置该定时器，使之不超时，否则删除该ARP/NDP条目；如果ARP/NDP缓存转发模块收到的ARP/NDP回应报文的MAC发生改变，则ARP/NDP缓存转发模块更新该ARP/NDP条目，同时立即向汇聚侧主用PE设备B和备用PE设备C发送更新过后的ARP/NDP请求。`
【文档编号】H04L12/46GK103490969SQ201310424811
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】付华楷, 马晓飞, 刘波平, 周万涛 申请人:烽火通信科技股份有限公司