一种网元、保护倒换方法及其系统与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网元、保护倒换方法及其系统。

背景技术：

ptn(分组传送网，packettransportnetwork)技术本质上是一种基于分组的路由架构，能够提供多业务技术支持。它是一种更加适合ip(网络之间互联的协议，internetprotocol)业务传送的技术，同时继承了光传输的传统优势，包括良好的网络扩展性，丰富的操作维护，快速的保护倒换和时钟传送能力，高可靠性和安全性，整网管理理念，端到端业务配置与精准的告警管理。ptn的这些优势是传统路由器和增强以太网技术无法比拟的，所以现实生活中对ptn网络的使用也越来越丰富。

在传统的ptn网络中，对于服务层的路径检测保护机制主要包括pw(伪线，pseudowire)保护和vpnfrr(virtualprivatenetworkfastreroute，虚拟专用网络快速重路由)保护。请参考图1，为现有技术中一种采用pw保护或vpnfrr保护的组网图，其中设备1的用户侧接口与基站相连，网络侧接口与设备2的网络侧接口相连，设备2的用户侧接口与rnc(基站控制器，radionetworkcontroller)相连，设备1与设备2之间的链路作为工作链路，用于承载服务层的业务。另外，设备1还通过另一网络侧接口与设备3的网络侧接口相连，设备3的用户侧接口也与rnc相连，设备1与设备3之间的链路作为保护链路，当工作链路出现故障的时候，可以将业务切换至该保护链路，以保证业务的正常运行。以图1为例，现有技术中的对ptn网络的故障进行检测的机制都只能覆盖到设备1的网络侧接口与设备2的网络侧接口之间的链路，其检测方式是，设备1通过其与设备2相连的网络侧接口发送检测数据报文，设备2通过其网络侧接口接收该检测数据报文，并通过网络侧接口向设备1的网络侧接口发送检测反馈报文。另外，现有的保护机制中，也可以检测出设备1设备2的用户侧接口是否存在物理故障，例如，该接口处于down状态的话，是可以被检测出来的。但是，实际情况是，该用户侧接口，往往会出现其接口状态处于up，但是却不能正常转发业务的情况。根据上述示例进行检测的过程可以知道，在现有技术中，对于设备1和设备2之间的检测仅能覆盖其网络侧接口之间的转发状况，但是却不能覆盖到用户侧接口的转发状况。

综上所述，现有技术中存在，由于不能针对头节点网元和尾节点网元的用户侧接口的转发状况进行检测，只能对其中包括网络侧接口在内的链路状况进行检测，所以当头节点网元和尾节点网元的用户侧接口出现转发异常时，也不能被检测到，从而也不会对工作链路上的业务进行切换，于是严重影响业务正常转发，降低用户体验。

技术实现要素：

本发明实施例提供的一种网元、保护倒换方法及其系统，主要解决的技术问题是，现有技术中当头节点网元和尾节点网元的用户侧接口出现转发异常时，不会对工作链路上的业务进行切换，严重影响业务正常转发，降低用户体验。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种保护倒换方法，包括：

头节点网元在其第一用户侧接口配置有检测机制，通过所述第一用户侧接口，向工作链路对端配置有所述检测机制的主尾节点网元发送第一检测报文；

所述头节点网元监测所述主尾节点网元反馈第一检测响应报文的情况；所述第一检测响应报文由所述主尾节点通过自身的第二用户侧接口向所述头节点网元反馈；

所述头节点网元根据监测结果判断所述工作链路异常时，将所述工作链路上的业务切换到保护链路上。

本发明实施例还提供一种网元，包括：

第一检测报文发送单元，用于所述头节点网元在其第一用户侧接口配置有检测机制，通过所述第一用户侧接口，向工作链路对端配置有所述检测机制的主尾节点网元发送第一检测报文；

监测单元，用于监测所述主尾节点网元反馈第一检测响应报文的情况；所述第一检测响应报文由所述主尾节点通过自身的第二用户侧接口向所述头节点网元反馈；

切换单元，用于根据监测结果判断所述工作链路异常时，将所述工作链路上的业务切换到保护链路上。

本发明实施例还提供一种保护倒换系统，包括：头节点网元和主尾节点网元；

在所述头节点网元和所述主尾节点网元上配置有检测机制，所述头节点网元通过所述第一用户侧接口，向工作链路对端配置有所述检测机制的主尾节点网元发送第一检测报文，并监测所述主尾节点网元反馈检测响应报文的情况，以及根据监测结果判断所述工作链路异常时，将所述工作链路上的业务切换到保护链路上；

所述主尾节点网元根据所述第一检测报文，通过自身的第二用户侧接口向所述头节点网元反馈第一检测响应报文。

本发明的有益效果是：

根据本发明实施例提供的网元、保护倒换方法及其系统，头节点网元在其第一用户侧接口配置有检测机制，通过其自身的第一用户侧接口，向工作链路对端配置有相同检测机制的主尾节点网元发送第一检测报文；并且头节点网元监测主尾节点网元反馈第一检测响应报文的情况；该第一检测响应报文由主尾节点通过自身的第二用户侧接口向头节点网元反馈；在头节点网元根据监测结果判断工作链路异常的时候，会将工作链路上的业务切换到保护链路上。采用上述方式，检测可以覆盖到工作链路头节点网元的用户侧接口和主尾节点网元的用户侧接口，由于头节点网元的用户侧接口并没有直接连工作链路接尾节点网元，所以在通过第一用户侧接口发送第一检测报文给主尾节点网元的时候也会经过自身的网络侧接口和工作链路的网络侧接口；主尾节点网元在接收到该第一检测报文之后，也会通过其自身的第二网络侧接口按照相似传输方式，向头节点网元反馈第一检测响应报文。综上所述，整个检测过程会覆盖到头节点网元的第一用户侧接口和主尾节点网元的第二用户侧接口，既会检测头节点网元和主尾节点网元的网络侧接口转发情况，也会检测用户侧接口的转发状况。并且当检测出不能正常转发业务，也就是链路存在异常时，将工作链路上的业务切换到保护链路上，使业务能被继续转发。有效解决现有技术中存在的当头节点网元和尾节点网元的用户侧接口出现转发异常时，不会对工作链路上的业务进行切换，严重影响业务正常转发，降低用户体验的问题；达到更全面的检测工作链路异常状况，提供保护措施，提升用户体验的效果。

附图说明

图1为一具体组网示意图；

图2为本发明实施例一中的保护倒换方法的流程图；

图3为本发明实施例二中的保护倒换方法的流程图；

图4为本发明实施例三中的保护切换装置的结构示意图；

图5为本发明实施例三中的保护倒换系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例提供一种保护倒换方法，请参考图2，该方法包括：

s201：头节点网元在其第一用户侧接口配置有检测机制，通过第一用户侧接口，向工作链路对端配置有该检测机制的主尾节点网元发送第一检测报文；

s202：头节点网元监测主尾节点网元反馈第一检测响应报文的情况；

s203：头节点网元根据监测结果判断工作链路异常时，将工作链路上的业务切换到保护链路上。

在本实施例中，完成上述步骤，都要依赖于检测机制，所以在执行步骤s201-s203之前会针对工作链路上的各网元配置检测机制，无论网络侧接口还是用户侧接口都配置该检测机制。头节点网元执行步骤s201通过其第一用户侧接口向主尾节点网元发送第一检测报文，主尾节点网元也配置了与头节点网元相同的检测机制。头节点网元的第一用户侧接口用于连接用户设备，其通过自身的网络侧接口和主尾节点网元的网络侧接口相连，当然，在该头节点网元和主尾节点之间可能还存在其他中间网元，主尾节点网元的第二用户侧接口与用户设备相连。在步骤s201中，头节点网元生成第一检测报文，首先将其通过自身的第一用户侧接口发送至自身的网络侧接口；然后将该第一检测报文从自身的网络侧接口通过工作链路发送给主尾节点网元的网络侧接口。采用这种方式，如果头节点网元的第一用户侧接口和其自身的网络侧接口任何一个不能正常转发的话，第一检测报文都不能顺利到达主尾节点网元，另外，如果是工作链路本身存在异常的话，第一检测报文都不能顺利到达主尾节点网元。

在步骤s202中，头节点网元监测主尾节点反馈第一检测响应报文的情况。该第一检测响应报文是由主尾节点网元通过其自身的第二网络侧接口针对第一检测报文向头节点网元的反馈。

头节点网元执行步骤s203，根据监测到的主尾节点反馈第一检测响应报文的情况，判断出工作链路异常的时候，将工作链路上的业务切换到保护链路上。该保护链路也即是备用链路，事先配置好的，当工作链路不能用的时候，用来进行业务传输，以免造成业务故障的链路。至于具体如何判断工作链路是否存在故障，可以采用以下方式；在配置检测机制的时候，也一起配置告警条件(也可以不是一起配置的，只要在正式工作前配置好即可)，头节点网元根据检测结果判断是否达到告警条件，如果达到，就证明链路存在异常，该异常可能是头节点网元的第一用户侧接口、网络侧接口不能正常转发，也可能是主尾节点的第二用户侧接口、网络侧接口不能正常转发，也可能是中间的工作链路存在问题，如果中间的其他网元，也可能是中间网元的接口存在转发问题等等。该告警条件可以根据第一检测报文的丢包率或者传输时延来设置，也可以同时根据二者进行设置。例如该告警条件可以包括以下方式任意至少一种：方式一，若第一检测数报文的丢包率高于第一丢包率阈值，则判定该工作链路存在异常；方式二，接收第一检测响应数报文的传输时延高于第一时延阈值，则判定该工作链路存在异常。所以头节点网元就需要统计第一检测数报文的丢包率是否高于第一丢包率阈值，若是，则判定该工作链路存在异常，否则，判定其不存在异常；也可能需要统计接收第一检测响应数报文的传输时延是否高于第一时延阈值，若是，则工作链路存在异常，否则，不存在异常。这里的第一丢包率阈值和第一时延阈值可以根据具体的不同使用场景，灵活设置。

在本实施例的一种实施方式中，在执行步骤s203的对业务进行切换之前，还会先对保护链路进行检测，判断其是否存在异常，当保护链路不存在异常的时候才会将业务切换至保护链路。对于保护链路的异常状况检测可以采用现有技术中的方式，例如，采用bfd(双向转发检测，bidirectionalforwardingdetection)协议来进行检测，这种方式，同样不能检测到头节点网元的第一用户侧接口和备尾节点的第三用户侧接口的转发情况。所以也可以采用下述方式来检测保护链路的异常状况，头节点网元在其第一用户侧接口配置有检测机制时，通过第一用户侧接口，向保护链路对端配置有检测机制的备尾节点网元发送第二检测报文；并监测备尾节点网元反馈第二检测响应报文的情况；该第二检测响应报文由备尾节点通过自身的第三用户侧接口向头节点网元反馈；头节点网元根据监测结果判断保护链路是否存在异常。头节点网元根据监测结果判断保护链路是否存在异常的具体实现方式也可以采用上述设置告警条件的类似方式来实现。例如，头节点网元也统计第二检测数报文的丢包率是否高于第二丢包率阈值，若是，则保护链路存在异常，否则，不存在异常；以及统计接收第二检测响应数报文的传输时延是否高于第二时延阈值，若是，则保护链路存在异常，否则，不存在异常。这里的第二丢包率阈值和第二时延阈值可以分别与第一丢包率阈值和第一时延阈值相等，也可以不相等，根据具体需要灵活设置第二丢包率阈值和第二时延阈值的具体值。

在一种具体实施方式中，头节点网元在检测到工作链路发生异常时，会产生告警通知工作人员，以便于工作人员可以及时对故障进行处理。在头节点网元成功将业务从工作链路切换到保护链路之后，会继续检测工作链路的异常状况，因为当工作人员知道工作链路出现故障后可能及时将故障处理完了，工作链路有恢复正常，当头节点网元检测到工作链路不存在异常了，会自动将工作在保护链路上的业务切换回工作链路。不需要工作人员手动进行配置，完成切换。在一种具体实施方式中，头节点网元会周期性的执行上述步骤s201-s203，并且还可以设置该周期小于pwbfd检测周期。

本实施例中的保护倒换方法，可用于多种网络，例如，可用于ptn，也可用于ngn(下一代网络，nextgenerationnetwork)等。本实施例中配置在工作链路或保护链路上的针对各网元的检测机制可以是twamp(双向主动测量协议，atwo-wayactivemeasurementprotocol)协议，第一检测报文和第二检测报文为头节点网元生成的双向主动测量报文；第一检测响应报文为主尾节点网元生成的双向主动测量反馈报文，第二检测响应报文为备尾节点网元生成的双向主动测量反馈报文。

采用本实施例中的保护倒换方法，首先，可以更全面的检测工作链路的故障，故障检测范围覆盖广；其次，对于保护链路的故障也进行检测，只有在保护链路正常时才进行业务切换，以免做无用的切换；另外，在检测到故障时，产生告警，通知工作人员，并且设置自动回切功能，减少工作人员的工作，使业务切换更自动化，更人性化。

实施例二：

本实施例提供另一种保护切换方法，请参考图3，包括：

s301：头节点网元在其第一用户侧接口配置有检测机制，通过第一用户侧接口，向工作链路对端配置有该检测机制的主尾节点网元发送第一检测报文；

s302：主尾节点网元根据第一检测报文，通过自身的第二用户侧接口向头节点网元反馈第一检测响应报文；

s303：头节点网元监测主尾节点网元反馈检测响应报文的情况，并根据监测结果判断工作链路异常时，将工作链路上的业务切换到保护链路上。

本实施例中的步骤s301可以参考实施例一中的步骤s201的具体执行步骤。针对工作链路上的各网元配置检测机制，无论网络侧接口还是用户侧接口都配置该检测机制。头节点网元的第一用户侧接口用于连接用户设备，其通过自身的网络侧接口和主尾节点网元的网络侧接口相连，当然，在该头节点网元和主尾节点之间可能还存在其他中间网元，主尾节点网元的第二用户侧接口与用户设备相连。在步骤s301中，头节点网元生成第一检测报文，首先将其通过自身的第一用户侧接口发送至自身的网络侧接口；然后将该第一检测报文从自身的网络侧接口通过工作链路发送给主尾节点网元的网络侧接口。

完成上述步骤，都要依赖于检测机制，针对工作链路上的各网元都会配置检测机制，所以主尾节点网元的第二用户侧接口也是被配置了该检测机制。在步骤s302中，主尾节点网元在接收到第一检测报文后，知道头节点网元需要对工作链路状况进行检测，于是，自身也生成第一检测响应报文，并通过自身的第二用户侧接口向头节点网元反馈该第一检测响应报文。反馈该第一检测响应报文的路径与头节点网元发送第一检测报文的路径一致，主尾节点网元，将自身生成的第一检测响应报文通过自身的第二用户侧接口，再通过自身连通头节点网元的网络侧接口，再通过工作链路以及头节点网元的网络侧接口到达头节点网元。在执行完步骤s301和s302后相当于对头节点网元和主尾节点网元上完成了检测回路，头节点网元和主尾节点网元上参与传输的接口以及工作链路任何一个存在异常，都不能正常完成这个回路，所以采用这种方式，可以使检测得更全面。

对于步骤s303的具体执行过程可以参实施例一中s203的执行过程。在一种具体实施方式中，头节点网元在检测到工作链路发生异常时，会产生告警通知工作人员，以便于工作人员可以及时对故障进行处理。在头节点网元成功将业务从工作链路切换到保护链路之后，会继续检测工作链路的异常状况，因为当工作人员知道工作链路出现故障后可能及时将故障处理完了，工作链路有恢复正常，当头节点网元检测到工作链路不存在异常了，会自动将工作在保护链路上的业务切换回工作链路。不需要工作人员手动进行配置，完成切换。

本实施例中的保护倒换方法，可用于多种网络，例如，可用于ptn，也可用于ngn(下一代网络，nextgenerationnetwork)等。本实施例中配置在工作链路或保护链路上的针对各网元的检测机制可以是twamp协议，第一检测报文和第二检测报文为头节点网元生成的双向主动测量报文；第一检测响应报文为主尾节点网元生成的双向主动测量反馈报文，第二检测响应报文为备尾节点网元生成的双向主动测量反馈报文。

在本实施例的保护切换方法包括头节点网元执行的动作和主尾节点网元以及备尾节点网元执行的动作，主尾节点网元的执行动作可以参考实施例一中的执行流程。

实施例三：

本实施例提供一种网元，请参考图4，该网元4，该网元4可用于作为头节点网元，该网元4包括：第一检测报文发送单元41，该第一检测报文发送单元41用于该网元4在其第一用户侧接口配置有检测机制时，通过第一用户侧接口，向工作链路对端配置有该检测机制的主尾节点网元发送第一检测报文。保护切换装置生成第一检测报文，首先将其通过头节点网元的第一用户侧接口发送至其网络侧接口；然后将该第一检测报文从其网络侧接口通过工作链路发送给主尾节点网元的网络侧接口。采用这种方式，如果该网元4的第一用户侧接口和其自身的网络侧接口任何一个不能正常转发的话，第一检测报文都不能顺利到达主尾节点网元，另外，如果是工作链路本身存在异常的话，第一检测报文都不能顺利到达主尾节点网元，所以可以完整全面的检测整个工作链路是否存在异常。

该网元4还包括监测单元42，用于监测主尾节点网元反馈第一检测响应报文的情况。该第一检测响应报文是由通过主尾节点通过其自身的第二网络侧接口针对第一检测报文向网元4的反馈。

该网元4还包括切换单元43，用于根据监测结果判断工作链路异常时，将工作链路上的业务切换到保护链路上。切换单元43通过统计第一检测数报文的丢包率是否高于第一丢包率阈值来判断工作链路是否存在异常；或者通过统计接收第一检测响应数报文的传输时延是否高于第一时延阈值来判断工作链路是否存在异常；或同时根据这两个标准来判断工作链路是否存在异常。

该网元4还包括保护链路异常检测单元44，用于对保护链路进行检测，判断其是否存在异常，当保护链路不存在异常的时候，切换单元43才会将业务切换至保护链路。保护链路异常检测单元44可以采用现有技术中的方式，例如，采用bfd协议来进行检测。另外，保护链路异常检测单元44也可以采用下述方式来检测保护联络的异常状况，保护链路异常检测单元44通过第一用户侧接口，向保护链路对端配置有检测机制的备尾节点网元发送第二检测报文；并监测备尾节点网元反馈第二检测响应报文的情况；该第二检测响应报文由备尾节点通过自身的第三用户侧接口向网元4反馈；保护链路异常检测单元44根据监测结果判断保护链路是否存在异常。保护链路异常检测单元44根据监测结果判断保护链路是否存在异常的具体实现方式也可以采用上述设置告警条件的类似方式来实现。例如，保护链路异常检测单元44也统计第二检测数报文的丢包率是否高于第二丢包率阈值，若是，则保护链路存在异常，否则，不存在异常；以及保护链路异常检测单元44统计接收第二检测响应数报文的传输时延是否高于第二时延阈值，若是，则保护链路存在异常，否则，不存在异常。

在一种具体实施方式中，该网元4在检测到工作链路发生异常时，会产生告警通知工作人员，以便于工作人员可以及时对故障进行处理。在网元成功将业务从工作链路切换到保护链路之后，会继续检测工作链路的异常状况，因为当工作人员知道工作链路出现故障后可能及时将故障处理完了，工作链路有恢复正常，当网元检测到工作链路不存在异常了，会自动将工作在保护链路上的业务切换回工作链路。不需要工作人员手动进行配置，完成切换。

本实施例中的网元4，可用于实现实施例一中的保护倒换方法，该网元4可设置于各网络设备上，例如路由器。上述网元4的各功能单元，第一检测报文发送单元41、监测单元42、切换单元43和保护链路异常检测单元44的功能，都可以由工作链路头节点网元的处理器来实现。例如，当该头节点网元是ptn网络中连接基站或pnc的路由器，也就是网元4是路由器，该路由器的第一检测报文发送单元41、监测单元42、切换单元43和保护链路异常检测单元44的功能都可以由该路由器的处理器来实现。

本实施例中配置在工作链路或保护链路上的针对各网元的检测机制可以是twamp(双向主动测量协议，atwo-wayactivemeasurementprotocol)协议，第一检测报文和第二检测报文为头节点网元生成的双向主动测量报文；第一检测响应报文为主尾节点网元生成的双向主动测量反馈报文，第二检测响应报文为备尾节点网元生成的双向主动测量反馈报文。

本实施例还提供另一种网元，该网元可用于作为主尾节点网元，包括主检测报文接收单元和主反馈单元，检测报文接收单元用于接收头节点网元发送的第一检测报文，主反馈单元用于生成第一检测响应报文，并将第一检测相应报文发送给头节点网元。

本实施例还提供另一种网元，该网元可用于作为备尾节点网元，备检测报文接收单元和备反馈单元，备检测报文接收单元用于接收头节点网元发送的第一检测报文，备反馈单元用于生成第一检测响应报文，并将第一检测相应报文发送给头节点网元。

本实施例还提供一种保护倒换系统，请参考图5，该保护倒换系统包括头节点网元51和主尾节点网元52，在头节点网元和主尾节点网元上配置有检测机制，头节点网元51在其第一用户侧接口配置有检测机制，通过第一用户侧接口，向工作链路对端配置有该检测机制的主尾节点网元52发送第一检测报文，并监测主尾节点网元52反馈检测响应报文的情况，以及根据监测结果判断工作链路异常时，将工作链路上的业务切换到保护链路上；该头节点网元51具体可采用本实施例中的网元4来实现。

该主尾节点网元52根据第一检测报文，通过自身的第二用户侧接口向头节点网元反馈第一检测响应报文。主尾节点网元52在接收到第一检测报文后，知道头节点网元51需要对工作链路状况进行检测，于是，自身也生成第一检测响应报文，并通过自身的第二用户侧接口向头节点网元51反馈该第一检测响应报文。反馈该第一检测响应报文的路径与头节点网元51发送第一检测报文的路径一致，主尾节点网元52，将自身生成的第一检测响应报文通过自身的第二用户侧接口，再通过自身连通头节点网元的网络侧接口，再通过工作链路以及头节点网元的网络侧接口到达头节点网元51。

下面以具体示例对本实施例中的保护倒换系统进行说明，在本系统中，仍沿用图1的组网方式，组网方式请参考图1，该保护倒换系统包括头节点网元设备1，主尾节点网元设备2，备尾节点网元设备3，以及rnc和基站。设备1和设备2之间的链路为工作链路，设备1和设备3之间的链路为保护链路。

在设备1、设备2和设备3上配置并启用twamp，设置告警条件，并设置当产生告警时将业务由工作链路切换到保护链路。设备1通过其连接基站的用户侧接口，再通过与设备2相连的网络侧接口发送第一检测报文，设备2通过其网络侧接口接收该第一检测报文；然后设备2通过其自身连接rnc的用户侧接口，再通过连接设备1的网络侧接口，向设备1发送第一检测响应报文。设备1根据接收该第一检测报文的情况来判断工作链路是否存在异常，例如，假如设备1没接收到过设备2发送的第一检测响应报文，则其判定第一检测数报文的丢包率为100％，所以判定工作链路存在异常。于是设备1检测保护链路是否存在异常，检测过程与检测工作链路是否异常的过程相似。假如，检测到保护链路不存在异常，设备1产生告警，并将业务切换到该保护链路上。当工作人员修复了工作链路的异常，设备1将业务切换回工作链路。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储介质(rom/ram、磁碟、光盘)中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。