CN101160801A - 一种端到端业务快速收敛的方法和运营商边界设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种端到端业务快速收敛的方法和运营商边界设备，其中，端到端业务快速收敛的方法包括：a.在远端CE双归的PE中设置以远端CE双归的PE为起始节点、以与远端CE连接的PE为终止节点的至少两条隧道的路由信息；b.检测隧道状态得到隧道状态信息；c.远端CE双归的PE根据所述隧道状态信息以及设置的至少两条隧道的路由信息得到可用的路由信息，并根据可用的路由信息进行业务转发。本发明的远端CE双归的PE能够在隧道不可用如隧道的终止节点出现异常时，直接根据预先设置的其它隧道的路由信息进行业务转发，避免了重新优选路由的过程；从而实现了提高端到端业务收敛速度，提高业务可靠性的目的。

Description

一种端到端业务快速收敛的方法和运营商边界设备

技术领域

本发明涉及网络通讯技术领域， 具体涉及一种端到端业务快速收敛 的方法和运营商边界设备。 发明背景

目前， 随着网络技术的高速发展， 有线电视网、 因特网协议（IP ) 网和电信网三网合一的需求日益迫切， 运营商对网络故障时的业务收敛 速度非常重视， 在任何一个节点发生故障时， 相邻节点业务倒换小于

50ms, 端到端业务收敛小于 Is已经逐步成为承载网的门槛级指标。

为了达到相邻节点业务倒换小于 50ms、 端到端业务收敛小于 Is的 要求， 多协议标签交换流量工程快速重路由 （MPLS TE FRR )技术、 域 内网关协议 ( IGP )路由快速收敛技术等应运而生。

在用户侧边界设备 ( CE )双归运营商边界设备（ PE )的网络模型下， MPLS TE FR 是目前解决网络故障时业务快速倒换最常用的技术之一， 其基本实现原理为： 在两个 PE之间建立端到端的流量工程（TE )隧道， 并且为需要保护的主用标签交换路径 ( LSP )事先建立好备用 LSP, 当 PE检测到主用 LSP不可用时， 如节点故障或者链路故障时， 将流量倒 换到备用 LSP上， 从而实现业务的快速倒换。

下面结合附图 1 ,对双归属网'络模型下基于 MPLS TE FRR的业务快 速倒换方法进行描述。

图 1中， PE-E为远端 CE双归的 PE， PE-A和 PE-B均为与远端 CE 连接的 PE,该网絡模型中还包括运营商设备 P-C和 P-D。设定用户侧边 界设备 CE-B访问用户侧边界设备 CE-A的路径为： CE-B— PE-E— P-C— PE-A— CE-A;

当 PE-A节点故障之后， CE-B访问 CE-A的路径收敛为：

CE-B— PE-E— P-D— PE-B— CE-A;

按照标准的多协议标签交换三层虚拟私有网络（MPLS L3 VPN )技 术，首先， PE-A和 PE-B都会向 CE-A双归的 PE-E发布指向 CE-A的路 由， 并分配私网标签。

PE-E根据预设的策略优选一个多协议承载边界网关协议（Multi- Protocol Border Gateway Protocol, MP-BGP )邻居发送的虚拟私有网络 IPv4路由 （ VPN V4路由）， 不妨假设 PE-E优选路由为 PE-A发布的路 由， 则 PE-E只将 PE-A发布的路由信息如转发前綴、 内层标签、 选中的 外层隧道等信息填写在转发引擎使用的转发项中， 转发引擎根据该路由 信息进行业务转发。 ' ' ' '

对于 TE隧道起始节点 PE-E和终止节点 PE-A两个 PE设备之间的 链路故障和节点故障， MPLS TE FRR能够实现快速的业务倒换。

在隧道起始节点 PE-E故障时，通常采用的技术是 CE-A通过双向路 径检测等技术感知其直连的 PE设备 PE-A， 感知到故障之后， 主动将流 量发送给 PE-B， 以恢复业务。 在隧道终止节点 PE-E故障时， PE-E只能 通过边界网关协议 ( BGP )邻居死机或者外层 LSP隧道不可用等信息感 知到 PE-A的故障， 并重新优选 PE-B发布的 VPN V4路由， 同时， 将新 的路由信息下发到转发引擎的转发项中 , 转发引擎根据该路由信息进行 业务转发， 从而完成端到端业务收敛。

在 PE-E重新下发 PE-B发布的路由到对应的转发项之前，由于 PE-E 转发引擎的转发项指向的外层 LSP隧道的终点一直是 PE-A，而 PE-A节 点故障， 所以， 在 PE-A节点出现故障到 PE-E重新下发 PE-B发布的路 由到对应的转发项之前这段时间内， CE-B是无法访问 CE-A的，端到端 业务中断。

在终止节点 PE-A的 PE设备故障时，业务恢复正常传输的时间主要 取决于业务收敛的时间， ^业务收敛时间与 MPLS VPN 内部路由的数 量、 承载网的跳数密切相关。 在典型组网中， 业务收敛的时间一般在 5s 左右，无法达到端到端业务收敛小于 Is的要求， 并且端到端业务收敛时 间还会随着 MPLS VPN网络承载的私网路由数目的增加而显著增大。

因此， 在 CE双归 PE的网络模型下， 目前的 MPLS TE FR 技术无 法解决隧道终止节点故障时端到端业务快速收敛的问题， 降低了业务的 可靠性。 发明内容

本发明的目的在于， 提供一种端到端业务快速收敛的方法， 以提.高 端到端业务的收敛速度， 从而提高业务可靠性。 本发明的另一目的是提 出一种能够提高端到端业务收敛速度的运营商边界设备。

为了实现上述目的，本发明提供了一种端到端业务快速收敛的方法， 包括：

a、 在远端 CE双归的 PE中设置以远端 CE双归的 PE为起始节点、 以与远端 CE连接的 PE为终止节点的至少两条隧道的路由信息；

b、 检测隧道状态得到隧道状态信息；

c、 远端 CE双归的 PE根据所述隧道状态信息以及设置的至少两条 隧道的路由信息得到可用的路由信息， 并根据可用的路由信息进行业务 转发。

所述隧道为包含内、 外两层的隧道， 其中所述内层隧道为 VPN, 所 述外层隧道为 LSP隧道、 GRE:隧道或 IPSec隧道。

所述步骤 a包括：远端 CE双归的 PE根据预先设置的匹配策略将优 选、 次优选的以远端 CE双归的 PE为起始节点、 以与远端 CE连接的 PE为终止节点的路由信息设置在转发引擎的路由转发表中。

所述步骤 a中将次优选的路由信息设置在路由转发表中是指： 将所 述次优选的路由信息设置车路由转发表的优选路由信息的转发表项中。

所述步骤 b包括：远端 CE双归的 PE的控制层根据双向转发检测或 隧道快速收敛在确定隧道的外层隧道状态发生变化时， 将该隧道的外层 隧道可用 /不可用的状态信息下发至转发引擎。

所述转发引擎的转发路由表中设置有隧道状态字段。 所述步骤 b中 将该隧道的外层隧道可用 /不可用的状态信息下发至转发引擎的步驟包 括： 远端 CE双归的 PE将该隧道的外层隧道可用 /不可用的状态信息下 发至转发引擎的转发路由表中， 并更新对应表项中隧道状态字段的内 所述步骤 b中将该隧道的外层隧道可用 /不可用的状态信息下发至转 发引擎的步厥包括： 远端 CE双归的 PE将该隧道的外层隧道可用 /不可 用的状态信息下发至转发引擎的独立存储单元， 并更新其中的状态信 台

所述步骤 a中的至少两条隧道包括： 互为备份的主用隧道和备用隧 道。所述步骤 c包括： 远端 CE双归的 PE在需要将业务通过主用 P遂道转 发至所述远端 CE时， 获取并判断主用隧道状态信息； 如果主用隧道状 态信息为可用， 将所述业务通过主用隧道转发至所述远端 CE; 如果主 用隧道状态信息为不可用， 将所述业务通过备用隧道转发至所述远端 CE。

步骤 c中所述将业务通过备用隧道转发至所述远端 CE之前进一步 包括： 获取备用隧道状态信息， 并判断出备用隧道状态信息为可用。

所述步骤 a中的至少两条隧道包括： 互为负载分担的隧道。 所述步 驟 c包括：远端 CE双归的 PE在需要将业务通过互为负载分担的隧道转 发至所述远端 CE时， 根据互为负载分担的隧道状态信息， 在互为负载 分担隧道中的一条隧道不可用、 其它隧道可用时， 将所述业务通过可用 的隧道转发至所述远端 CE。

本发明还提供了一种可用于端到端业务快速收敛的运营商边界设 备， 包括： 存储模块、 隧 ^状态检测模块和转发模块； 其中， 存储模块， 用于存储以远端 CE双归的 PE为起始节点、 以与远端 CE连接的 PE为 终止节点的至少两条隧道的路由信息和隧道状态信息； 隧道状态检测模 块， 用于检测隧道状态， 并在隧道状态变化时， 更新存储模块中存储的 隧道状态信息； 转发模块， 用于根据存储模块中存储的至少两条隧道的 路由信息和隧道状态信息得到可用的路由信息， 并根据可用的路由信息 进行业务转发。

通过上述技术方案的描述可知，通过在远端 CE双归的 PE中设置互 为备份或互为负载分担的多条隧道的路由信息， 并检测隧道的状态信 息，使远端 CE双归的 PE能够在隧道不可用如隧道的终止节点出现异常 时， 直接根据备份隧道的路由信息进行业务转发， 避免了重新优选路由 的过程。 另外， 通过采用 BFD、 隧道快速收敛等技术来感知隧道的不可 用状态， 使端到端故障感知时间小于 500ms、 甚至可以达到 50ms, 并且 端到端故障感知时间与 MPLS VPN网络承载的私网路由数目无关。进一 步， 通过将互为备份或互为负载分担的隧道的路由信息设置在一个转发 表项中， 使本发明能够快速、 方便的获取备用隧道或负载分担隧道的路 由信息。 因此， 通过本发明提供的技术方案， 实现了提高端到端业务收 敛速度从而提高业务可靠性的目的。 附图简要说明

图 1是双归属网络模型的示意图；

图 2是本发明实施例的运营商边界设备示意图。 实施本发明的方式

为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 以下举实施例对本 发明进一步详细说明。

本发明实施例中的隧道为包含内、 外两层的隧道， 其中， 内层隧道 可以为 VPN,外层隧道可以为 LSP隧道、通用路由封装（ General Routing Encapsulation, GRE ) 隧道、 IP安全（IPSec ) 隧道等。 本实施例不限制 外层隧道的种类。

本实施例首先需要选取以远端 CE双归的 PE为起始节点、以与远端 CE连接的 PE为终止节点的至少两条隧道的路由信息。 远端 CE双归的 PE通过上述隧道均可以将近端 CE的数据报文转发至远端 CE。

以内层隧道为 VPN且外层隧道为 LSP隧道的隧道为例， 所述至少 两条路由信息的选取方法为：

远端 CE双归的 PE根据预设的匹配策略选择符合预定条件的 VPN V4路由，对于这些符合条件的 VPNV4路由，本实施例除了选取优选的 路由信息， 还选取一或多条次优选的路由信息。 上述路由信息包括转发 前缀、 内层标签、 选中的外层 LSP隧道等。

然后，远端 CE双归的 PE存储上述优选的和次优选的路由信息。远 端 CE双归的 PE可以将优选的路由信息、次优选的路由信息都填写在转 发引擎的路由转发表的转发表项中。

上述以远端 CE双归的 PE为起始节点、 以与远端 CE连接的 PE为 终止节点的至少两条隧道可以为互为备 ί分的主用隧道和备用 Ρ遂道， 且备 用隧道可以为一条或多条； 上述至少两条隧道也可以为互为负载分担的 隧道， 互为负载分担的隧道可以为两条或两条以上。

在设置了上述路由信息后 ,远端 CE双归的 PE可通过双向转发检测 ( BFD )、 隧道快速收敛技术如 LSP快速收敛等技术来检测隧道的状态， 并在确定隧道的状态发生变化时，将其自身中设置的 LSP隧道状态表中 的对应标志设置为变化后的隧道状态信息， 同时， 将隧道状态信息下发 至转发引擎。例如远端 CE双归的 PE的控制层在确定主用隧道由可用状 态转变为不可用状态时，在将其自身中设置的 LSP隧道状态表中的对应 隧道状态标志修改为不可用的同时， 将主用隧道的不可用状态信息下发 到转发引擎，这样，远端 CE双归的 PE的转发引擎在需要将数据报文通 过主用隧道进行数据报文转发时， 如果确定主用隧道的状态为不可用， 则转发引擎可根据其存储的预先设置的备用隧道的路由信息进行数据 报文转发。 当然，远端 CE双归的 PE的转发引擎在确定主用隧道的状态 为不可用时， 还可以进一步判断备用隧道的状态， 并在备用隧道为可用 时， 根据其存储的预先设置的备用隧道的路由信息进行数据报文转发。 从而， 实现了端到端业务的快速收敛。

当远端 CE双归的 PE的转发引擎将数据报文通过互为负载分担的隧 道进行数据报文转发时， 需要检测'互为负载分担的各隧道的状态， 并根 据各隧道的状态来选 目应的隧道进行数据报文转发。 如两条隧道互为 负载分担， 在其中一条隧道状态为不 用且另一条隧道状态为可用时， 将数据报文通过隧道状态为可用的隧道转发， 其具体实现过程与上述通 过主备用隧道数据报文转发的过程基本相同， 在此不再详细描述。

为使远端 CE双归的 PE的转发引擎在进行数据报文转发时，能够方 便的获取隧道状态信息，本实施例可以在远端 CE双归的 PE的转发引擎 的路由转发表中增设隧道状态字段， 当转发表项中的路由信息为主、 备 用隧道的路由信息时， 隧道状态字段可以仅标识主用隧道的状态信息， 也可以标识出主、 备用隧道的状态信息。 当转发表项中的路由信息为互 为负载分担隧道的路由信息时， 隧道状态字段应标识出互为负载分担的 各隧道的状态信息。 这样， 转发引擎在命中主用隧道或负载分担隧道的 转发表项时， 可以通过该表项中的隧道状态字段中的内容确定该隧道的 状态。 当然， 隧道状态信息也可以独立于路由转发表单独存储于独立存 储单元， 转发引擎在命中主用隧道或负载分担隧道的转发表项时， 可以 通过单独存储的隧道状态信息确定该隧道的状态， 并进行后续操作。

为使远端 CE双归的 PE的转发引擎在进行数据报文转发、且主用隧 道或互为负载分担隧道中的一条隧道故障时， 能够方便的获取备用隧道 或互为负载分担隨道中的其它隧道的路由信息， 本实施例可以进一步将 备用隧道的路由信息设置在主用隧道的路由转发表项中， 或者将互为负 载分担隧道中的各隧道的路由信息设置在其它隧道的路由转发表项中 , 这样， 转发引擎在命中主用隧道或一条负载分担隧道的路由转发表项、 且该表项中主用隧道或其中一条负载分担隧道的状态为不可用时， 可以 直接从该表项中获取备用隧道或其它负载分担隧道的路由信息。

下面结合附图 1、 以主用隧道和备用隧道为例对本实施例的端到端 业务快速收敛的方法进行详细描述。

图 1中， 远端 CE为 CE-A, 近端 CE为 CE-B, CE-A双归的 PE为 PE-E, 与 CE-A直接连接的 PE为 PE-A和 PE-B。

PE-A和 PE-B都会向 CE-A欢归的 PE-E发布指向 CE-A的路由，并 分配私网标签。 PE-E根据预设的策略选择一个远端 CE直连的 PE设备 发送的 VPN路由作为优选路由， 再选择远端 CE直连的另外一个 VPN 路由作为次优选路由。

不妨假设优选路由为 PE-A发布的路由，次优选路由为 PE-B发布的 路由， 则 PE-E将 PE-A、 PE-B发布的路由信息如转发前缀、 内层标签、 选中的外层 LSP隧道等信 ,έ填写在转发引擎使用的转发表中，其中 ΡΕ-Α 发布的路由为主用路由， ΡΕ-Β发布的路由为备用路由。

ΡΕ-Ε将 PE-A、 PE-B发布的路由信息存储在转发引擎的转发表中的 方法为： 将 PE-A发布的优选路由信息存储在转发表的表项中， 该表项 中还包括优选路由的隧道状态信息和次优选路由信息。

PE-E的控制层中设置有 LSP隧道状态表，该表中存储有各隧道的状 态信息。

在 PE-A节点故障时， PE-E控制层通过 BFD、 LSP快速收敛等技术 感知到 PE-E与 PE-A之间的外层隧道不可用，在典型组网中， 端到端故 障感知时间小于 500ms, 甚至可以达到 50ms ₀

当 PE-E的控制层感知到 MPLS VPN依赖的外层 LSP隧道不可用之 后， 将控制层的 LSP隧道状态表中的对应标志设置为不可用， 同时， 将 隧道不可用信息下发到转发引擎中。

转发引擎命中一个路由转发表项之后， 如命中上述主用隧道的路由 转发表项， 则检查该路由转发表项对应的 LSP隧道的状态， 如果主用隧 道状态为不可用， 则使用本路由转发项中携带的次优选路由的路由信息 进行转发， 这样， 报文就会打上 PE-B分配的内层标签， 沿着 PE-E与 PE-B之间的外层 LSP隧道交换到 PE-B,再转发给 CE-A，从而恢复 CE-B 到 CE-A方向的业务， 实现 PE-A节点故障情况下的端到端业务的快速 收敛。

本实施例还提供如附图 2所示的远端 CE双归的 PE, 即实现端到端 业务的快速收敛的路由设备。 ：

参见图 2, 本实施例的 PE包括： 存储模块、 隧道状态检测模块和转 发模块。 存储模块主要用于存储以远端 CE双归的 PE为起始节点、以与远端 CE连接的 PE为终止节点的至少两条隧道的路由信息和隧道状态信息， 上述路由信息和隧道状态倌息可以以转发引擎路由转发表的形式存在， 且上述至少两条隧道的路由信息和隧道状态信息可以存储于路由转发 表的一个转发表项中， 如主用隧道的路由信息中可以包括： 主用隧道的 路由信息、 主用隧道的状态信息、 备用隧道路由信息等。 当然， 上述路 由信息和隧道状态信息也可以以其它方式存储。 该存储模块可位于 PE 的各转发引擎中。

隧道状态检测模块主要用于检测隧道状态， 并将隧道状态的变化信 息下发至存储模块， 更新存储模块中存储的隧道状态信息。 隧道状态检 测模块自身也可以存储隧道状态信息， 该隧道状态信息可以以控制层的 隧道状态表的形式存储。 隧道状态检测模块可使用 BFD、 隧道快速收敛 如 LSP快速收敛等技术检测隧道状态。 隧道状态检测模块可位于 PE的 控制层中， 也可以位于各转发引擎中。 '

转发模块主要用于根据存储模块中存储的隧道状态信息、 多条隧道 的路由信息得到可用的隧道的路由信息， 然后根据可用的路由信息进行 业务转发， 如在命中存储模块中存储的一个路由转发表项时， 如果该表 项中主用隧道状态信息为可用时， 则根据该表项中主用隧道的路由信息 进行业务转发， 如果该表项中主用隧道状态信息为不可用时， 则根据该 表项中备用隧道的路由信息进行业务转发。 转发模块可位于 PE的各转 发引擎中。

以上所述仅为本实施例的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1. 权利要求书

   1、 一种端到端业务快速收敛的方法， 其特征在于， 包括：

   a、 在远端用户侧边界 i殳备 CE双归的运营商边界设备 PE中设置以 远端 CE双归的 PE为起始节点、 以与远端 CE连接的 PE为终止节点的 至少两条隧道的路由信息；

   b、 检测隧道状态得到隧道状态信息；

   c、 远端 CE双归的 PE根据所述隧道状态信息以及设置的至少两条 隧道的路由信息得到可用的路由信息， 并根据可用的路由信息进行业务 转发。

   2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述隧道为包含内、 外 两层的隧道， 其中所述内层隧道为虚拟私有网络 VPN, 所述外层隧道为 标签交换路径 LSP隧道、通用路由封装 GRE隧道或 IP安全 IPSec隧道。

   3、 如权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述步驟 a包括： 远端 CE双归的 PE根据预先设置的匹配策略将优选、次优选的以远 端 CE双归的 PE为起始节点、 以与远端 CE连接的 PE为终止节点的路 由信息设置在转发引擎的路由转发表中。

   4、 如权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述步驟 a中将次优选 的路由信息设置在路由转发表中是指：

   将所述次优选的路由信息设置在路由转发表的优选路由信息的转发 表项中。

   5、 如权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 b包括： 远端 CE双归的 PE的控制层根据双向转发检测或隧道快速收敛在确 定隧道的外层隧道状态发生变化时，将该隧道的外层随道可用 /不可用的 状态信息下发至转发引擎。 ^;' 6、如权利要求 5所述的方法， 其特征在于， 所述转发引擎的转发路 由表中设置有隧道状态字段；

   所述步骤 b中将该隧道的外层隧道可用 /不可用的状态信息下发至转 发引擎的步驟包括：

   远端 CE双归的 PE将该隧道的外层隧道可用 /不可用的状态信息下 发至转发引擎的转发路由表中， 并更新对应表项中隧道状态字段的内 容。

   7、 如权利要求 5所述的方法， 其特征在于，

   所述步骤 b中将该隧道的外层隧道可用 /不可用的状态信息下发至转 发引擎的步骤包括： - 远端 CE双归的 PE将该隧道的外层隧道可用 /不可用的状态信息下 发至转发引擎的独立存储单元， 并更新其中的状态信息。

   8、 如权利要求 5 、 6或 7所述的方法， 其特征在于， 所述步驟 a 中的至少两条隧道包括： 互为备份的主用隧道和备用隧道；

   所述步骤 c包括：

   远端 CE双归的 PE在需要将业务通过主用隧道转发至所述远端 CE 时， 获取并判断主用隧道状态信息；

   如果主用隧道状态信息为可用， 将所述业务通过主用隧道转发至所 述远端 CE;

   如果主用隧道状态信息为不可用， 将所述业务通过备用隧道转发至 所述远端 CE。

   9、 如权利要求 5、 6或 7所述的方法， 其特征在于， 步驟 c中所述 将业务通过备用隧道转发至所述远端 CE之前进一步包括： 获取备用隧 道状态信息， 并判断出备用隧道状态信息为可用。

   10、 如权利要求 5、 6或 7所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 a 中的至少两条隧道包括： 互为负载分担的隧道；

   所述步骤 C包括：

   远端 CE双归的 PE在需要将业务通过互为负载分担的隧道转发至所 述远端 CE时， 根据互为负载分担的隧道状态信息， 在互为负载分担隧 道中的一条隧道不可用、 其它隧道可用时， 将所述业务通过可用的隨道 转发至所述远端 CEo

   11、 一种可用于端到端业务快速收敛的运营商边界设备， 其特征在 于， 包括： 存储模块、 隧道状态检测模块和转发模块； 其中，

   存储模块， 用于存储以远端 CE双归的 PE为起始节点、 以与远端 CE连接的 PE为终止节点的至少两条隧道的路由信息和隧道状态信息； 隧道状态检测模块， 用于检测隧道状态， 并在隧道状态变化时， 更 新存储模块中存储的隧道状态信息；

   转发模块， 用于根据存储模块中存储的至少两条隧道的路由信息和 隧道状态信息得到可用的路由信息， 并根据可用的路由信息进行业务转 发。