多点和有根多点保护切换的制作方法

多点和有根多点保护切换的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于允许骨干网络中的一个或多个边缘节点响应于与第一虚拟网络相关联发生的故障而快速且高效地将业务递送从第一虚拟网络切换到第二虚拟网络的技术。在某些实施例中，边缘节点能够独立地检测在第一虚拟网络上已经发生了故障并且从第一虚拟网络快速地转变到第二虚拟网络来接收或递送业务。在检测到第一虚拟网络中的故障时，边缘节点将开始通过第二虚拟网络递送业务。如果尚未通过第二网络提供控制消息，则边缘节点可以开始通过第二虚拟网络提供控制消息。
【专利说明】多点和有根多点保护切换
[0001]本申请为分案申请，其母案的发明名称为“多点和有根多点保护切换”，申请日为2008年10月13日，申请号为200880120376.9。本申请要求2007年10月12日提交的美国临时专利申请序列号60/979，449的权益，该申请的公开内容被全文并入本文以供参考。

【技术领域】
[0002]本发明涉及通信,并且更具体地涉及为运营级以太网(Carrier Ethernet)和类似的网络部署提供基本即时的(immediate)恢复机制。

【背景技术】
[0003]运营级以太网指的是使用以太网帧作为骨干网络内的传输机制，所述骨干网络连接任何数量的边缘网络诸如企业网络、局域网、订户网络、住宅等等。骨干网络一般用来支持在这些边缘网络之间的广域或城域联网。在骨干网络内使用以太网的理由有许多。边缘网络中的大多数局域网(LAN)、联网装置和联网用户终端依赖以太网作为传输机制，这一般指的是定义的数据链路层技术。因而，在边缘网络中以太网的使用是普遍存在的并且用以太网帧来承载这些边缘网络内的数据。通过在连接边缘网络的骨干网络中也使用以太网帧，边缘和骨干网络中的帧彼此兼容并且帧转换被避免。如果骨干网络不采用以太网，则每当越过边缘和骨干网络之间的边界时这些帧都必须从一种传输机制转换到另一种。运营级以太网也支持高网络接入速度，因为基于以太网的边缘网络可以相对容易地直接耦合到骨干网络。最后，考虑到以太网设备的成熟、广泛且大规模的使用，与基于以太网的网络相关联的成本相对较低。出于这些原因，强烈地期望在支持所有类型的通信(包括数据、语音、音频和视频)的骨干网络中采用运营级以太网。
[0004]不幸的是，当联网装置或链路发生故障时，运营级以太网不提供基本即时的恢复机制。当前的恢复机制包括重路由和其它还原技术，所述技术要求受影响节点彼此广泛地通信以识别故障并且然后重路由业务或尝试校正故障。节点需要在识别并解决故障这样的程度上彼此通信给恢复机制引入显著延迟。当基本即时的恢复机制不可用时，要求高服务质量级别的递送敏感服务(比如电话和电视服务)经受长得不可接受的信号丢失。当前，用于运营级以太网的现有恢复机制花费几秒并且往往是30秒或更多以从故障中恢复。相比而言，大多数电话和电视服务提供商要求小于50毫秒的恢复期以确保顾客不受故障影响。其它类型的传输技术(诸如传统的同步光网络(SONET)设施)具有能够在小于50毫秒内从故障中恢复的内置恢复机制；然而，这些技术一般比运营级以太网成本高很多并且要求在网络入口和出口处的不期望的互相作用(interwork)。用于运营级以太网的可接受的恢复机制的缺少给将运营级以太网用于更宽更广的服务范围造成了主要障碍。因而，需要一种用于采用运营级以太网和类似传输机制的骨干网络的有效且高效的恢复机制。


【发明内容】

[0005]本发明涉及用于允许骨干网络中的一个或多个边缘节点响应于与第一虚拟网络相关联发生的故障而快速且高效地将业务递送从第一虚拟网络切换到第二虚拟网络的技术。在某些实施例中，边缘节点能够独立地检测在第一虚拟网络上已经发生了故障并且从第一虚拟网络快速地转变到第二虚拟网络以接收或递送业务。与第一虚拟网络相关联的故障可以以各种方式检测，包括:检测由另一个边缘节点经由第一虚拟网络连续提供的控制消息的丢失；检测由另一个边缘节点开始通过第二虚拟网络递送控制消息；通过第一虚拟网络接收包括故障指示器的控制消息，等等。在检测到第一虚拟网络中的故障时，边缘节点将开始通过第二虚拟网络递送业务。如果尚未通过第二网络提供控制消息，则边缘节点可以开始通过第二虚拟网络提供控制消息。
[0006]控制消息中提供的源地址可以由接收控制消息的边缘节点用作通过骨干网络发送的业务的目的地地址。然而，控制消息的递送和处理将因实施例而异。当使用控制消息时，它们接连地由给定边缘节点以显著高于每50毫秒一个控制消息的速率且优选地以高于大约每10毫秒一个控制消息的速率进行发送。在这些速率下，由给定边缘节点采用的故障检测过程将允许边缘节点快速地检测控制消息或故障指示器的丢失或存在并且以足够的速度做出反应以允许边缘节点在小于50毫秒内从在第一虚拟网络上递送业务切换到在第二虚拟网络上递送业务。利用在小于50毫秒内发生的保护切换，时间敏感服务不会被不可接受地中断。
[0007]在一个实施例中，第一虚拟网络和第二虚拟网络是连接共同的边缘节点组的以太网虚拟连接，并且骨干网络使用运营级以太网架构来传输业务；然而，其它架构可以利用本发明的概念。第一和第二虚拟网络以及相关联的边缘节点可以以多点或有根(rooted)多点配置进行配置。在多点配置中，任何边缘节点可以与任何其它边缘节点通信。优选地，多点配置中的每个边缘节点与第一和第二虚拟网络中的每一个相关联。在有根多点配置中，hub (轴)边缘节点能够与多个spoke (福条)边缘节点通信；然而，spoke边缘节点只可以与hub边缘节点通信并且不被允许彼此通信。因而，第一和第二虚拟网络中的每一个将具有不同的hub边缘节点，每个hub边缘节点通过相应的虚拟网络为相同的spoke边缘节点集服务。
[0008]本领域的技术人员在阅读与附图相关联的优选实施例的以下详细描述后将明白本发明的范围并且意识到其附加方面。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]被并入本说明书并形成本说明书的一部分的【专利附图】

【附图说明】了本发明的若干方面，并且连同描述一起用来解释本发明的原理。
[0010]图1是根据本发明的一个实施例的通信环境的框图。
[0011]图2说明根据本发明的一个实施例的骨干网络的有根多点架构。
[0012]图3说明有根多点架构中的hub边缘节点的故障。
[0013]图4说明有根多点架构中的中间节点的故障。
[0014]图5说明有根多点架构中的链路的故障。
[0015]图6是说明本发明的第一实施例的通信流。
[0016]图7A和7B是说明本发明的第二实施例的通信流。
[0017]图8A和SB是说明本发明的第三实施例的通信流。
[0018]图9A和9B是说明本发明的第四实施例的通信流。
[0019]图10说明根据本发明的一个实施例的骨干网络的多点架构。
[0020]图1lA和IlB是说明本发明的第五实施例的通信流。
[0021]图12是根据本发明的一个实施例的边缘节点的框图。

【具体实施方式】
[0022]下面阐述的实施例表示为使得本领域技术人员能够实践本发明所需的必要信息并且说明实践本发明的最佳模式。在按照附图阅读以下描述时，本领域的技术人员将理解本发明的概念并且将意识到本文未具体提出的这些概念的应用。应当理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。
[0023]在深入探究本发明的细节之前，提供对运营级以太网环境的概述。尽管运营级以太网被用来说明本发明的概念，但是这些概念可应用于其它支持多点和有根多点服务的传输机制，诸如多协议标签交换(MPLS)，这将在下面被进一步定义和说明。关于运营级以太网的附加信息，参考IEEE 802.lag和802.1ah标准集以及城域以太网论坛(Metro EthernetForum)的技术规范MEF I到21，它们被并入本文以供参考。
[0024]示例性运营级以太网环境10被说明于图1中并且包括由骨干网络14互连的多个边缘网络12。骨干网络14采用运营级以太网作为传输机制，并且边缘网络12可以采用传统的以太网作为传输机制；然而，其它传输机制可以用于边缘网络12中并与骨干网络14互相作用。在骨干网络14的边缘处的点可以被称为边缘节点16并且提供骨干网络14和边缘网络12之间的必要的互相作用和连接性。示例性边缘节点16可以包括以太网网桥、骨干边缘网桥、以太网路由交换机、等等。中间节点18提供从骨干网络14的一个边缘到另一个边缘的连接性，并且因而中间节点18可以连接到彼此以及一个或多个边缘节点16。而且，除了经由一个或多个中间节点18而间接连接到彼此，边缘节点16可以直接连接到彼此。
[0025]假定边缘网络12使用以太网传输机制，从边缘网络12进入骨干网络14的基本以太网帧由边缘节点16进一步封装成运营级以太网帧以通过骨干网络14传输到目的地边缘节点16。基本以太网帧由目的地边缘节点16从运营级以太网帧中提取并且以传统的以太网方式通过边缘网络12递送到其预期的一个或多个目的地。
[0026]在骨干网络14内，以太网虚拟连接(EVC)用来虚拟连接和关联在骨干网络14的边缘处的任何两个或更多点。在本讨论中，EVC是按照IEEE 802.1ah标准根据在骨干虚拟局域网(B-VLAN)上操作的服务实例标识符(ISID)而构造的，不过其它构造是可能的，其中所述IEEE 802.1ah标准被全文并入本文以供参考。每个EVC为相关联点有效地提供虚拟网络并且与其它EVC隔离。EVC可以直接或通过任何数量的中间节点18来连接和关联两个或更多边缘节点16。与EVC相关联的边缘节点16可以通过EVC把以太网帧传递到彼此同时EVC防止传递以太网帧到与EVC不相关联的边缘节点16或中间节点18或者防止从与EVC不相关联的边缘节点16或中间节点18传递以太网帧。城域以太网论坛定义了三种类型的EVC =E-LINE, E-LAN和E-TREE。E-LINE提供任何两个边缘节点16之间的单一点对点连接并且可以用来支持诸如网际协议语音(VoIP)和因特网接入之类的服务。E-LAN提供多于两个边缘节点16之间的多点连接性并且可以用来支持诸如音频及视频会议、IPTV、点播媒体等等之类的服务。E-TREE通过任何数量的中间节点18提供hub边缘节点16和两个或更多spoke边缘节点16之间的有根多点连接性。hub边缘节点16被允许向其相关联的spoke边缘节点16中的每一个多播或广播信息,然而spoke边缘节点16仅被允许与相关联的hub边缘节点16通信。不允许spoke边缘节点16彼此通信。特别地，hub边缘节点16可以被允许彼此通信。E-TREE尤其可以用来支持广播电视和无线电服务。
[0027]参考图2，根据本发明的一个实施例，骨干网络14包括主树和辅树。该主树优选地是E-TREE形式的EVC，其一般在第一 hub边缘节点16H1和spoke边缘节点16S1、16S2、16S3和16S4之间延伸。主树由粗实线表示，该粗实线从第一 hub边缘节点16H1延伸并且经由中间节点18A、18C和18F分支到spoke边缘节点16S1、16S2、16S3和16S4中的每一个。主树还包括连接到第二 hub边缘节点16H2的分支。类似地，辅树优选地是E-TREE形式的EVC，其一般在第二 hub边缘节点16H2和spoke边缘节点16S1、16S2、16S3和16S4之间延伸。辅树由粗虚线表示，该粗虚线从hub边缘节点16H2延伸并且经由中间节点18B、18D和18E分支到spoke边缘节点16S1、16S2、16S3和16S4中的每一个。辅树还包括连接到第一hub边缘节点16H1的分支。因而，主树和辅树从不同的第一和第二 hub边缘节点16H1和16H2为相同的spoke边缘节点16S1、16S2、16S3和16S4服务。
[0028]第一和第二 hub边缘节点16H1和16H2耦合到相同的边缘网络12并且能够接收来自给定源的业务并且通过相应的主树和辅树把业务递送到spoke边缘节点16S1U6S2、16S3和16S4中的一个或多个。而且，任何spoke边缘节点16S1、16S2、16S3和16S4能够通过相应的主树和辅树把业务递送到第一和第二 hub边缘节点16H1和16H2。除了递送业务之外，与主树或辅树相关联的节点可以通过这些树交换控制信息，诸如连续性检验消息(CCM)，所述连续性检验消息可以用来确定在主树和辅树内是否已经发生了故障。在这个实施例中，从spoke边缘节点16S1U6S2U6S3和16S4发送到hub边缘节点16H1和16H2的控制消息和业务是使用被称为spoke ISID的ISID来递送的。从hub边缘节点16H1、16H2发送到spoke边缘节点16S1、16S2、16S3、16S4的控制消息和业务是使用被称为hub ISID并与spoke ISID不同的第二 ISID来递送的。承载控制消息或业务的以太网帧将具有与边缘节点16相关联的源地址和目的地地址并且将根据被用于传输的主树或辅树加以标记。
[0029]可以通过人工设置(provis1ning)或适当的控制协议(诸如某个版本的生成树协K(xSTP)或提供商链路状态桥接(PLSB))来动态或静态地建立主树和辅树。当建立时，可以采取步骤以确保主树和辅树不是共享风险链路组(SRLG)的一部分，并且因而，单一链路或节点故障不会影响主树和辅树两者。目的是确保即使当在骨干网络14中存在链路或节点的故障时通过主树或辅树在hub边缘节点16H1、16H2中的至少一个和每个spoke边缘节点16S1、16S2、16S3、16S4之间存在路径。当以这种方式配置时，主树和辅树被认为是独立的，尽管它们从不同的hub边缘节点16H1和16H2为共同的spoke边缘节点16S1U6S2、16S3和16S4服务。
[0030]图3、4和5说明了可能发生在骨干网络14中并且影响主树或辅树的不同类型的故障。所说明的三种不同故障的每一种都影响主树而不影响辅树。因而，这些故障将阻止在第一 hub边缘节点16H1与spoke边缘节点16S1、16S2、16S3、16S4中的一个或多个之间交换业务和控制消息。参考图3，第一 hub边缘节点16H1发生故障，并且因而，第一 hub边缘节点16H1不可用于接收控制消息或递送控制消息到spoke边缘节点16S1、16S2、16S3、16S4或到第二 hub边缘节点16H2。而且，第一 hub边缘节点16H1将不能连同骨干网络14的其它节点一起在相关联的边缘网络12 (未示出)和骨干网络14之间交换业务。尽管第一hub边缘节点16H1发生了故障，但是业务和控制消息可以通过辅树在第二 hub边缘节点16H2和spoke边缘节点16S1、16S2、16S3、16S4之间进行交换。如下面将进一步描述的，根据本发明的一个实施例，在检测到这样的故障时，本发明提供用于在发生这样的故障时从主树快速切换到辅树的技术。
[0031]参考图4，假设中间节点18C发生故障。如所示，中间节点18C是主树中的关键节点，并且当它发生故障时，不能通过主树在第一 hub边缘节点16H1和spoke边缘节点16S1、16S2、16S3、16S4之间交换业务和控制消息。然而，业务和控制消息可以通过辅树在第二hub边缘节点16H2和spoke边缘节点16S1、16S2、16S3、16S4之间进行交换。
[0032]参考图5，说明了链路故障。所说明的链路故障涉及中间节点18C和spoke边缘节点16S2之间的物理链路。由于这样的故障，不能使用主树在第一 hub边缘节点16H1和第二spoke边缘节点16S2之间交换业务和控制消息。然而，可以使用主树在第一 hub边缘节点16H1和第一、第三及第四spoke边缘节点16S1、16S3、16S4之间交换业务和控制消息。使用辅树，可以在第二 hub边缘节点16H2和第二 spoke边缘节点16S2以及第一、第三及第四spoke边缘节点16S1、16S3、16S4之间交换业务和控制消息。在这些示例中的每一个中，由于第一和第二 hub边缘节点16H1和16H2为相同的spoke边缘节点16S1、16S2、16S3、16S4处理相同的业务，可以通过采用另一个树来补偿与一个树相关联的故障。尽管本文提供的示例仅示出与spoke边缘节点16S1、16S2、16S3和16S4的给定子集协作的两个hub边缘节点16H1和16H2，但是任何数量的hub边缘节点16可以与这样的子集相关联。
[0033]在以下示例中，这些不同类型的故障可以使用不同的保护机制以不同的方式进行处理。对于第一实施例，利用如上面所描述的那样配置的主树和辅树来为E-TREE配置提供故障保护。在这个实施例中，假定业务通过主树和辅树从第一和第二 hub边缘节点16H1和16H2两者同时广播或单播到适当的spoke边缘节点16S1、16S2、16S3、16S4。特别地，在以下的通信流中，为简明和清楚起见仅说明spoke边缘节点16S1和16S2。这些spoke边缘节点16S1和16S2将优选地以单播形式通过主树和辅树中的选定一个仅递送业务到hub边缘节点16H1和16H2之一。因而，给定spoke边缘节点16S1U6S2将每次仅通过一个树传输业务。主树可以经过适当的设置过程进行识别或选择。再次，第一 hub边缘节点16H1与主树相关联而第二 hub边缘节点16H2与辅树相关联。在这个实施例中，spoke边缘节点16S1和16S2将在任何给定时间选择主树和辅树中的适当一个来使用。当不存在与主树相关联的故障时，将使用主树。当在主树上检测到故障时，spoke边缘节点16S1U6S2将独立地切换到使用辅树来递送业务到第二 hub边缘节点16H2来代替通过主树递送业务到第一 hub边缘节点16H1。
[0034]通过监视由hub边缘节点16H1和16H2两者发送到每个spoke边缘节点16S1、16S2的控制消息(诸如CCM)来检测故障。第一 hub边缘节点16H1将通过主树发送其CCM到第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2，而第二 hub边缘节点16H2将通过辅树发送CCM到第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2。为确保切换能够在小于50 ms内发生，第一和第二hub边缘节点16H1和16H2将以等于或大于每10 ms 一个的速率发送CCM。
[0035]CCM将具有源地址(SA)和目的地地址(DA)。源地址将对应于CCM所源自的第一或第二 hub边缘节点16H1、16H2。spoke边缘节点16S1、16S2将通过不同树接收来自不同hub边缘节点16H1、16H2的CCM。假定CCM正通过选定的树或主树而被接收，spoke边缘节点16S1U6S2将继续使用主树来递送业务到第一边缘节点16H1。承载业务的以太网帧的目的地地址被优选地设定为源地址，该源地址被提供在通过主树接收的CCM中。当spoke边缘节点16S1、16S2停止接收来自第一 hub边缘节点16H1的CCM时，spoke边缘节点16S1、16S2将检测到主树上的故障并且切换到辅树。这种切换将需要(entail)把承载业务的以太网帧的目的地地址改变为与第二 hub边缘节点16H2相关联的地址。这个地址优选地从CCM中获得，所述CCM是通过辅树从第二 hub边缘节点16H2接收的。为完成到辅树的切换，spoke边缘节点16S1、16S2将用对应于辅树的标记来标记正承载到第二 hub边缘节点16H2的业务的以太网帧并且经由辅树向第二 hub边缘节点16H2递送业务。特别地，在故障发生前最初被发送到第一 hub边缘节点16H1的业务用与主树相关联的标记进行标记。
[0036]由于spoke边缘节点16S1、16S2可以独立地且快速地检测主树或选定树上的故障，从主树到辅树的切换可以完全在50 ms内发生以避免不可接受的服务中断。而且，当CCM开始从第一 hub边缘节点16H1通过主树到达时，spoke边缘节点16S1、16S2可以确定已解决了故障并且实现从辅树切换回到主树，其中以太网帧使用与第一 hub边缘节点16H1相关联的地址被发送到第一 hub边缘节点16H1并且被标记以识别主树。再次，第一 hub边缘节点16H1的地址可以从由第一 hub边缘节点16H1提供的CCM中得到。这仅仅是可能复原策略的一个示例；其它策略是可能的，诸如在复原之前使当前状态维持特定时间段或者要求人工复原命令或指令。
[0037]参考图6，提供通信流来说明上面叙述的切换过程。起初，假定第一 hub边缘节点16H1正在通过主树每10 ms地递送CCM到hub边缘节点16H2、第一 spoke边缘节点16S1和第二 spoke边缘节点16S2(步骤100、102和104)。第一 hub边缘节点16H1的源地址(SAl)被包括在CCM中。第二 hub边缘节点16H2正在通过辅树每10 ms地递送CCM到第一 hub边缘节点16H1、第一 spoke边缘节点16S1和第二 spoke边缘节点16S2 (步骤106、108和110)。CCM将具有对应于第二 hub边缘节点16H2的地址的源地址(SA2)。第一 spoke边缘节点16S1将通过主树接收来自第一 hub边缘节点16H1的CCM，并且将基于在CCM中提供的源地址(SAl)设定hub业务的单播目的地地址(DA)(步骤112)。然后使用与第一 hub边缘节点16H1相关联的地址(SAl)将hub业务发送到第一 hub边缘节点16H1 (步骤114)。诸如配置或动态选择之类的各种机制可以用来分配spoke到主树。
[0038]第二 spoke边缘节点16S2将通过主树接收来自第一 hub边缘节点16H1的CCM，并且将基于在CCM中提供的源地址(SAl)设定hub业务的单播目的地地址(DA)(步骤116)。然后使用与第一 hub边缘节点16H1相关联的地址(SAl)将hub业务发送到第一 hub边缘节点16H1 (步骤118)。再次，业务将以以太网帧进行递送并且将基于递送业务所通过的主树或辅树进行标记。
[0039]此时，假定存在阻止来自第一 hub边缘节点16H1的CCM到达第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2的故障(步骤120)。当发生故障时，通过主树由第一 hub边缘节点16H1提供的CCM将不被第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2所接收。因而，第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2中的每一个将检测到来自第一 hub边缘节点16H1的CCM的丢失并且将基于经由辅树从第二 hub边缘节点16H2接收的CCM中的源地址来设定hub业务的单播目的地地址(步骤122和124)。从第二 hub边缘节点16H2接收的CCM中的源地址是SA2。因此，第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2将基本即时地开始使用第二 hub边缘节点16H2的地址(SA2)通过辅树发送hub业务到第二 hub边缘节点16H2 (步骤126和128)。再次，通过各个树被传输的以太网帧可以被相应地标记，以使得以太网帧将通过适当树进行递送。而且，当第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2开始经由主树从第一 hub边缘节点16H1接收CCM时，它们可以切换回到使用主树来递送业务到第一 hub边缘节点16H1。
[0040]在第二实施例中，提供一种恢复机制，其中在任何给定时间主要使用主树或辅树的仅仅一个。优选地，仅当存在与主树相关联的故障时才使用辅树。因而，假定当不存在与主树相关联的故障时第一 hub边缘节点16H1是活动节点,第一 hub边缘节点16H1将通过主树传送CCM ;然而，不活动或第二 hub边缘节点16H2将不通过辅树传送CCM直到其检测到主树上的故障为止。在这个示例中，当第二 hub边缘节点16H2停止经由主树接收来自第一hub边缘节点16H1的CCM时，第二 hub边缘节点16H2将检测到主树上的故障。第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2将仅通过主树接收来自第一 hub边缘节点16H1的CCM直到存在故障为止，并且在故障后，第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2可以开始通过辅树接收来自第二 hub边缘节点16H2的CCM。
[0041]第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2将基于接收CCM来选择树并且确定要使用hub边缘节点16H1或16H2来递送业务。当从第一 hub边缘节点16H1接收到CCM时，业务将通过主树被发送到第一 hub边缘节点16H1。当正通过辅树从第二 hub边缘节点16H2接收CCM时，第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2将通过辅树发送业务到第二 hub边缘节点16H2。因而，第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2基本独立地操作，并且基于所接收的CCM来确定如何传送业务。类似地，第一和第二 hub边缘节点16H1和16H2也基于CCM的递送而独立地操作。当CCM以显著高于每50 ms 一个CCM的速率被递送时，业务递送可以在50 ms内从主树切换到辅树并且避免不可接受的服务破坏。
[0042]图7A和7B提供了说明这个实施例的通信流。最初，第一 hub边缘节点16H1将通过主树发送CCM到第二 hub边缘节点16H2以及第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2(步骤200、202和204)。CCM将包括第一 hub边缘节点16H1的地址作为源地址(SA1)。假定在主树中未检测到故障，则不使用辅树，并且因而，第二 hub边缘节点16H2将不发送CCM到第一hub边缘节点16H1、第一 spoke边缘节点16S1或第二 spoke边缘节点16S2。第一 hub边缘节点16H1将向第一 spoke边缘节点16S1和第二 spoke边缘节点16S2发送spoke业务(步骤206和208)。第二 hub边缘节点16H2将不提供业务到第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2。
[0043]在这个时间期间，第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2将接收来自第一 hub边缘节点16H1的CCM，并且将基于在CCM中提供的源地址(SAl)来设定hub业务的单播目的地地址(步骤210和212)，所述CCM是经由主树从第一 hub边缘节点16H1接收的。因而，第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2将经由主树递送hub业务到第一 hub边缘节点16H1(步骤214和216)。Hub业务的以太网帧中的目的地地址被设定为与第一 hub边缘节点16H1相关联并且根据从第一 hub边缘节点16H1接收的CCM得到的地址(SAl)。
[0044]此时,假定存在hub边缘节点16H1的故障(步骤218)。当第一 hub边缘节点16H1发生故障时，第二 hub边缘节点16H2将检测到来自第一 hub边缘节点16H2的CCM的丢失(步骤220)并且即时启动经由辅树递送CCM和spoke业务(步骤222)。因而，第二 hub边缘节点16H2将递送CCM到第一 hub边缘节点16H1、第一 spoke边缘节点16S1和第二 spoke边缘节点16S2 (步骤224、226和228)。CCM将具有对应于第二 hub边缘节点16H2的源地址(SA2)。如所示，第二 hub边缘节点16H2将通过辅树分别向第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2 发送 spoke 业务(步骤 230 和 232)。
[0045]第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2可能检测到未能经由主树接收CCM,或者可能检测到经由辅树接收到来自第二 hub边缘节点16H2的CCM。在这样的检测时，第一和第二spoke边缘节点16S1U6S2将基于从第二 hub边缘节点16H2接收的CCM中提供的源地址(SA2)来设定hub业务的单播目的地地址(步骤234和236)。因而,第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2将递送hub业务到第二 hub边缘节点16H2，其中承载hub业务的以太网帧的目的地地址被设定为与第二 hub边缘节点16H2相关联的地址(SA2)(步骤238和240)。一旦来自第一 hub边缘节点16H1的CCM再出现在主树上，第二 hub边缘节点16H2以及第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2就可以切换回到主树。
[0046]在本发明的第三实施例中，再次假定仅当主树与故障相关联时才使用辅树。虽然前面的示例在第一和第二 hub边缘节点16H1U6H2之一发生故障时特别有利，但是这个实施例在主树或辅树中的中间节点18或物理链路中发生故障时特别有利。与前面的实施例一样，假定第一 hub边缘节点16H1是活动的并且在主树上未检测到故障。在操作中，第一hub边缘节点16H1将通过主树传送包括CCM的控制消息以及业务,并且第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2也通过主树传送其业务。特别地，第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2将优选地以单播格式向作为第一 hub边缘节点16H1的活动hub传送CCM。
[0047]当发生故障时,第一 hub边缘节点16H1将停止接收来自第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2中的一个或多个的CCM。响应于检测到来自第一或第二 spoke边缘节点16S1、16S2的CCM的丢失，第一 hub边缘节点16H1将开始传送包括故障标志的CCM。在一个实施例中，故障标志对应于设定CCM的远程缺陷指示(RDI)位。在接收到包括故障标志的CCM时，第二 hub边缘节点16H2将开始通过辅树向第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2递送业务和CCM。只要通过主树从(活动的)第一 hub边缘节点16H1接收到CCM，第一和第二spoke边缘节点16S1U6S2就将继续使用主树。当不再经由主树接收到CCM时，第一和第二spoke边缘节点16S1U6S2将即时转变到使用辅树，其中经由辅树把业务和CCM递送到第二 hub边缘节点16H2。当故障被校正时,第一 hub边缘节点16H1、第一 spoke边缘节点16S1和第二 spoke边缘节点16S2中的受影响节点将转变回到原始操作状态。
[0048]图8A和SB提供了说明这个示例的通信流。最初，假定第一 hub边缘节点16H1是活动节点并且正通过主树递送CCM到第二 hub边缘节点16H2以及第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2(步骤300、302和304)。第一 hub边缘节点16H1还通过主树递送spoke业务到第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2 (步骤306和308)。当经由主树从第一 hub边缘节点16H1接收到CCM时，第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2将递送CCM到第一 hub边缘节点16H1 (步骤310和312)以及经由主树递送hub业务到第一 hub边缘节点16H1 (步骤314和316)。特别地，CCM优选地被每10 ms地递送，并且hub业务将具有对应于在从第一 hub边缘节点16H1接收的CCM中提供的并且与第一 hub边缘节点16H1相关联的源地址(SAl)的目的地地址。
[0049]此时,假定发生了使spoke边缘节点16S1与hub边缘节点16H1隔离的故障(步骤318)。因而，第一 hub边缘节点16H1将检测到经由主树的来自第一 spoke边缘节点16S1的CCM的丢失(步骤320)。第一 hub边缘节点16H1然后将在CCM中设定故障标志(步骤322)，该第一 hub边缘节点16H1 —贯地向第二 hub边缘节点16H2、第一 spoke边缘节点16S1和第二 spoke边缘节点16S2递送CCM (步骤324、326和328)。同样，该故障标志可以通过在CCM消息中设定RDI位来表示。特别地，CCM仅被第二 spoke边缘节点16S2和第二 hub边缘节点16H2接收。向第一 spoke边缘节点16S1发送的CCM没有被接收。
[0050]第二 hub边缘节点16H2将检测经由主树从第一 hub边缘节点16H1接收的CCM中的故障标志(步骤330)。响应于检测到CCM中的故障标志，第二 hub边缘节点16H2将开始经由辅树发送CCM到第一 hub边缘节点16H1以及到第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2(步骤332、334和336)。CCM将包括与第二 hub边缘节点16H2相关联的地址(SA2)作为源地址。而且，第二 hub边缘节点16H2将启动经由辅树向第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2递送spoke业务(步骤338和340)。
[0051]在这个时间期间,第二 spoke边缘节点16S2将继续经由主树接收来自第一 hub边缘节点16H1的CCM，并且因而将照常继续操作。具体而言，第二 spoke边缘节点16S2将继续在主树上发送hub业务和CCM到第一 hub边缘节点16H1 (步骤342、344和346)。然而，第一 spoke边缘节点16S1将检测由第一 hub边缘节点16H1通过主树提供的CCM的丢失(步骤348)。而且，第一 spoke边缘节点16S1将开始接收来自第二 hub边缘节点16H2的CCM并且基于经由辅树接收的CCM中的源地址来设定hub业务的单播目的地地址(步骤350)。在这个情况中，来自辅树的CCM中的源地址(SA2)对应于第二 hub边缘节点16H2。因此，第一 spoke边缘节点16S1将开始经由辅树向第二 hub边缘节点16H2发送CCM和hub业务(步骤352和354)。特别地，如果第二 spoke边缘节点16S2以与第一 spoke边缘节点16S1类似的方式受故障影响，则第二 spoke边缘节点16S2也可以以类似的方式切换到辅树。而且，当故障被解决时，第一和第二 hub边缘节点16H1、16H2以及第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2中的受影响节点可以复原回到使用主树并且返回到原始操作状态。
[0052]在采用冗余E-TREE的又一个实施例中，不同的E-TREE可以用来共享或协调不同spoke边缘节点16S1、16S2的负载。例如，非故障状态可能要求涉及第一 spoke边缘节点16S1的业务通过主树来承载，而与第二 spoke边缘节点16S2相关联的业务由辅树承载。CCM或其它控制消息由第一和第二 hub边缘节点16H1U6H2中的每一个通过对应的主树和辅树提供到第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2中的每一个。因而,第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2分别通过主树和辅树接收来自第一和第二 hub边缘节点16H1U6H2中的每一个的CCM，尽管业务仅通过主树和辅树中的对应一个进行交换。尽管这个示例考虑不同spoke边缘节点16S1U6S2的业务到主树和辅树中的不同树的不同分配，但是业务可以基于业务类型、服务质量等等以各种方式进行共享，其中对于给定的spoke边缘节点16S1、16S2，某些业务与主树相关联而其它业务与辅树相关联。spoke边缘节点16S1U6S2将再次使用在通过所分配的树接收的CCM中提供的源地址，除非发生故障。spoke边缘节点16S1、16S2将分别向第一和第二 hub边缘节点16H1U6H2中的相关联节点发送CCM。在这个实施例中，第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2不通过主树和辅树两者发送CCM。
[0053]在未能从第一和第二 hub边缘节点16H1U6H2中的活动节点接收到CCM时，对应的第一和第二 spoke边缘节点16S1U6S2将切换到第一和第二 hub边缘节点16H1U6H2中的另一个并且开始向新选择的hub边缘节点16H1或16H2传送CCM。在未能从对应的spoke边缘节点16S1或16S2接收到CCM时，相关联的hub边缘节点16H1或16H2将停止为相关联的spoke边缘节点16S1或16S2服务。当hub边缘节点16H1或16H2开始从它先前不为之服务的spoke边缘节点16S1U6S2接收到CCM时，它将开始为该spoke边缘节点16S1、16S2服务。
[0054]图9A和9B提供了说明这个实施例的通信流。最初，假定第一 hub边缘节点16H1被分配给spoke边缘节点16S1，并且通过主树提供业务。而且，假定第二 hub边缘节点16H2被分配给spoke边缘节点16S2，并且通过辅树提供业务。因而，第一 hub边缘节点16H1将开始通过主树发送CCM到第二 hub边缘节点16H2以及第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2(步骤400、402和404)。由第一 hub边缘节点16H1提供的CCM将包括与第一 hub边缘节点16H1相关联的源地址(SA1)。第一 hub边缘节点16H1还向第一 spoke边缘节点16S1提供第一 spoke边缘节点16S1的spoke业务(步骤406)。响应于经由主树接收到CCM,第一spoke边缘节点16S1将向第一 hub边缘节点16H1提供hub业务和CCM(步骤408和410)。
[0055]同时，第二 hub边缘节点16H2经由辅树发送CCM到第一 hub边缘节点16H1以及第一和第二 spoke边缘节点16S1、16S2(步骤412、414和416)。由第二 hub边缘节点16H2提供的CCM将包括与第二 hub边缘节点16H2相关联的源地址(SA2)。第二 hub边缘节点16H2将经由辅树递送第二 spoke边缘节点16S2的spoke业务(步骤418)。假定在辅树中不存在故障，第二 spoke边缘节点16S2将经由辅树向第二 hub边缘节点16H2递送hub业务和CCM(步骤420和422)。Hub业务被引导到与第二 hub边缘节点16H2相关联的并且在从第二 hub边缘节点16H2接收的CCM中提供的地址。
[0056]接下来,假定发生了使第一 spoke边缘节点16S1与第一 hub边缘节点16H1隔离的故障(步骤424)。因而,经由主树在第一 spoke边缘节点16S1与第一 hub边缘节点16H1之间交换的业务受到影响。第一 spoke边缘节点16S1将检测到经由主树的来自第一 hub边缘节点16H1的CCM的丢失(步骤426)并且将开始处理经由辅树从第二 hub边缘节点16H2接收的CCM (步骤428)。作为响应，第一 spoke边缘节点16S1将基于在通过辅树从第二hub边缘节点16H2接收的CCM中的源地址(SA2)来设定hub业务的单播目的地地址(步骤430)ο因而,第一 spoke边缘节点16S1从经由主树发送hub业务到第一 hub边缘节点16H1切换到使用与第二 hub边缘节点16H2相关联的地址经由辅树发送hub业务到第二 hub边缘节点16H2 (步骤432)。
[0057]作为故障的结果,第一 hub边缘节点16H1还将检测到由第一 spoke边缘节点16S1经由主树提供的CCM的丢失，并且将停止向spoke边缘节点16S1递送spoke业务(步骤434)。同时，第一 spoke边缘节点16S1将从经由主树发送CCM到第一 hub边缘节点16H1切换到经由辅树发送CCM到第二 hub边缘节点16H2 (步骤436)。在检测到经由辅树的第一 spoke边缘节点16S1的CCM时，第二 hub边缘节点16H2将启动经由辅树将打算送往第一 spoke边缘节点16S1的spoke业务递送到spoke边缘节点16S1 (步骤438和440)。因而，当第一 hub边缘节点16H1由于故障而不再能够这样做时，第二 hub边缘节点16H2将开始接收和递送与第一 spoke边缘节点16S1相关联的业务。与其它实施例一样，当故障情况被解决时，可以恢复正常的操作。假定CCM以高于每10 ms—个的速率被递送，从主树到辅树的切换可以在小于50 ms内发生，并因此防止服务的不可接受的中断。
[0058]虽然先前示例与主树和辅树(如E-TREE)的使用有关，但是本发明的某些概念也可应用于E-LAN配置。参考图10，描绘了示例性E-LAN配置。如上所述，E-LAN配置是多点配置，其中任何边缘节点16A-16F能够与任何其它边缘节点16A-16F通信。多点架构不以任何特定hub为根，并且每个边缘节点16A-16F可以是等效节点并且用来支持不同源，诸如边缘网络12。如所示,边缘节点16A-16F中的每一个都通过由粗实线说明的主E-LAN以及由粗虚线说明的辅E-LAN进行连接。一个E-LAN中的故障将优选地不影响另一个E-LAN，并且因而,在检测到主E-LAN中的故障时可以把主E-LAN中的操作切换到辅E-LAN。如所描绘的，中间节点18A、18C和18F被互连并且促进到边缘节点16A-16F中的每一个的连接以形成主E-LAN。类似地，中间节点18B、18D和18E被互连并且促进到边缘节点16A-16F中的每一个的连接以提供辅E-LAN。再次，主E-LAN和辅E-LAN被认为是单独的EVC，并且因而以太网帧可以被标记以便于通过特定的E-LAN进行传输。E-LAN可以以与上面描述的相同方式被动态或静态地设置。优选地，主E-LAN和辅E-LAN基本上彼此独立，以使得一个上的故障不影响另一个并且避免了共享风险链路组。尽管共享风险链路组的避免是优选的，但是在E-LAN或E-TREE示例中这不是必需的。
[0059]在一个实施例中，边缘节点16A-16D中的每一个在主E-LAN和辅E-LAN两者上提供CCM到边缘节点16A-16D中的其它节点。当发生节点或链路故障时，一个或多个边缘节点16A-16F将检测到来自其它边缘节点16A-16F的CCM的丢失。检测到CCM的丢失的边缘节点16A-16F可以在其CCM中设定故障标志并且把CCM递送到其它边缘节点16A-16F。在接收到具有故障标志的CCM时，边缘节点16A-16F将从主E-LAN转变到辅E-LAN来传送和接收业务。检测到故障(诸如通过主E-LAN的来自任一边缘节点16A-16F的CCM的丢失)的那些边缘节点16A-16F还将切换到辅E-LAN来递送和接收业务。因而，边缘节点16A-16F将在通过不同方式检测到故障情况后切换到辅E-LAN，并且重要的是，所有边缘节点16A-16F将最终从主E-LAN转变到辅E-LAN，永久地或直到故障情况被解决为止。
[0060]图1lA和IlB提供了说明上面实施例的通信流。最初，假定边缘节点16A-16D中的每一个在主E-LAN和辅E-LAN两者上提供CCM到边缘节点16A-16D的其他节点。因而，边缘节点16C将经由主E-LAN和辅E-LAN发送CCM到边缘节点16D、16B和16A (步骤500、502和504)。边缘节点16D将经由主E-LAN和辅E-LAN发送CCM到边缘节点16CU6B和16A (步骤506、508和510)。边缘节点16B将经由主E-LAN和辅E-LAN发送CCM到边缘节点16C、16D和16A (步骤512、514和516)。边缘节点16A将经由主E-LAN和辅E-LAN发送CCM到边缘节点16B、16C和16D (步骤518、520和522)。为简明和清楚起见在通信流中仅提供四个边缘节点16A-16D。除了在主E-LAN和辅E-LAN两者上提供CCM之外，边缘节点16A-16D中的每一个将仅在主E-LAN上传送业务(步骤524、526、528和530)。
[0061]此时，假定存在着阻止从边缘节点16A递送CCM到边缘节点16B的故障，反之亦然(步骤532)。结果，边缘节点16A将检测到在主E-LAN上的来自边缘节点16B的CCM的丢失(步骤534)。类似地，边缘节点16B将检测到在主E-LAN上的来自边缘节点16A的CCM的丢失(步骤536)。边缘节点16A和16B两者将在通过主E-LAN提供的CCM中设定故障标志(步骤538和540)并且向其它边缘节点16A-16D传送CCM。由于该故障，CCM将不被边缘节点16A和16B接收，但是CCM可以被边缘节点16C和16D接收(步骤542、544、546和548)。同时，边缘节点16A和16B还将开始在辅E-LAN上传送业务(步骤550和552)。此时，边缘节点16A和16B正经由主E-LAN发送具有故障标志的CCM并且在辅E-LAN上传送业务以及也许常规的CCM。
[0062]边缘节点16C和16D将检测到从边缘节点16A和16B接收的具有故障标志的CCM(步骤554和556)。响应于接收到具有故障标志的CCM，边缘节点16C和16D将开始在辅E-LAN上传送业务以及也许常规的CCM(步骤558和560)。因而，边缘节点16A和16B将快速地检测到故障并且从一个E-LAN切换到另一个来递送业务以及常规的CCM，同时避免过多的补充控制消息用以检测故障和促进从一个E-LAN到另一个的转变。
[0063]现在转到图12，根据本发明的一个实施例提供边缘节点16的框图表示。边缘节点16可以包括具有用于为如上面描述的那样操作所需的软件24和数据26的足够存储器22的控制系统20。该控制系统20可以与至少一个通信接口 28相关联以便于通过骨干网络14以及相关联的边缘网络12进行通信，这可以便于以太网或其它传输机制。
[0064]尽管上面实施例关注于运营级以太网实施方式，但是本发明可应用于使用多点或有根多点拓扑的各种传输技术，所述拓扑类似于运营级以太网架构中的E-TREE和E-LAN拓扑。
[0065]本领域的技术人员将意识到对本发明的优选实施例的改进和修改。所有这样的改进和修改都被认为在所附权利要求和本文公开的概念的范围内。
【权利要求】
1.一种用于为多个边缘节点服务的骨干网络，第一边缘节点与由骨干网络支持的第一虚拟网络和第二虚拟网络相关联，所述第一边缘节点被配置为: 在与第一虚拟网络相关联的故障之前在通过第一虚拟网络从第一源接收控制消息的同时通过第一虚拟网络转发业务；以及 在与第一虚拟网络相关联的故障之后在通过第二虚拟网络从第二源接收控制消息的同时通过第二虚拟网络转发业务。
2.权利要求1的骨干网络，其中所述第一边缘节点被配置为: 基于通过第一虚拟网络从第一源接收的控制消息的丢失来检测与第一虚拟网络相关联的故障；以及 响应于检测到与第一虚拟网络相关联的故障而从通过第一虚拟网络转发业务切换到通过第二虚拟网络转发业务。
3.权利要求1的骨干网络，其中所述第一边缘节点被配置为: 基于通过第二虚拟网络从第二源接收到的控制消息的接收，检测与第一虚拟网络相关联的故障；以及 响应于检测到与第一虚拟网络相关联的故障而从通过第一虚拟网络转发业务切换到通过第二虚拟网络转发业务。
4.权利要求3的骨干网络，其中通过第二虚拟网络从第二源接收到的控制消息仅响应于与第一虚拟网络相关联的故障而被提供。
5.权利要求1的骨干网络，其中所述控制消息中的至少一个包括故障指示器并且第一边缘节点被配置为: 检测接收到的控制消息中的故障指示器；以及 响应于检测到故障指示器而从通过第一虚拟网络转发业务切换到通过第二虚拟网络转发业务。
6.权利要求1的骨干网络，其中所述骨干网络是基于以太网的网络，并且第一和第二虚拟网络是该基于以太网的网络的以太网虚拟连接。
7.权利要求1的骨干网络，其中所述第一边缘节点被进一步配置为: 在通过第一虚拟网络从第一源接收控制消息的同时通过第一虚拟网络接收业务；以及 在通过第二虚拟网络从第二源接收控制消息的同时通过第二虚拟网络接收业务。
8.权利要求1的骨干网络，其中所述第一边缘节点被配置为: 通过第一虚拟网络与骨干网络的第二边缘节点交换业务；以及 通过第二虚拟网络与骨干网络的第三边缘节点交换业务。
9.权利要求8的骨干网络，其中第一边缘节点是有根多点架构中的spoke边缘节点并且第二边缘节点和第三边缘节点是有根多点架构中的hub边缘节点。
10.权利要求9的骨干网络，其中第一虚拟网络和第二虚拟网络表示基于以太网的网络的单独树-配置的虚拟以太网连接。
11.权利要求9的骨干网络，其中第一虚拟网络和第二虚拟网络表示基于以太网的网络的单独E-LAN配置的虚拟以太网连接。
12.权利要求1的骨干网络，其中所述多个边缘节点中的每一个是多点架构中的边缘节点。
13.权利要求1的骨干网络，其中: 第一边缘节点被配置为通过第一虚拟网络和第二虚拟网络中的至少一个接收控制消息串，所述控制消息串包括与该控制消息串的源相关联的源地址；以及 转发业务包括把业务寻址到源地址并且通过第一虚拟网络和第二虚拟网络中的至少一个向控制消息串的源发送业务。
14.权利要求13的骨干网络，其中: 所述控制消息串包括在故障之前通过第一虚拟网络从第一源接收的第一控制消息串以及在故障之后通过第二虚拟网络从第二源接收的第二控制消息串，以及 通过第一虚拟网络接收的第一控制消息串的源地址与通过第二虚拟网络接收的第二控制消息串的源地址不同，以使得在检测到故障之前通过第一虚拟网络发送的业务被寻址到第一源而在检测到故障之后通过第二虚拟网络发送的业务被寻址到第二源。
15.权利要求13的骨干网络，其中来自源的控制消息串的控制消息正常地以显著高于每50毫秒一个的速率进行接收。
16.权利要求13的骨干网络，其中来自源的控制消息串的控制消息正常地以大约每10毫秒一个的速率进行接收。
17.权利要求1的骨干网络，其中第一边缘节点被配置为以显著高于每50毫秒一个的速率向所述多个边缘节点中的至少一个发送控制消息。
18.权利要求1的骨干网络，其中所述第一边缘节点被配置为: 通过第一虚拟网络向所述多个边缘节点中的至少一个发送控制消息串，以及 在检测到与第一虚拟网络相关联的故障时，在控制消息串的控制消息中提供故障指示器。
19.权利要求1的骨干网络，其中第一虚拟网络和第二虚拟网络被配置成不共享中间节点，以使得第一虚拟网络和第二虚拟网络的任一个的中间节点都不是共享风险链路组的一部分。
【文档编号】H04L12/26GK104270296SQ201410480596
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2008年10月13日 优先权日:2007年10月12日
【发明者】D.莫汉 申请人:北方电讯网络有限公司