[发明专利]一种基于MPLS-TE的流量等级区分式故障恢复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MPLS-TE的流量等级区分式故障恢复方法，属于通信技术领域。

背景技术

随着网络中数据业务量和用户量的激增，人们对网络的依赖程度日益增大，网络的可靠性问题日益凸显，网络生存性技术由此应运而生。网络的生存性主要是指网络在节点、链路失效以后，在不需要人为干预的情况下，能自动恢复受故障影响的业务的能力。MPLS(Multi-Protocol Label Switching)作为下一代核心网络交换技术，通过标签交换算法，不仅可以提供比传统IP网络更有效的QoS(Quality of Service)保证和流量工程，而且具有很强的网络生存性能力。MPLS的保护算法在故障发生以后，可比IP层提供更快的反应时间。MPLS保护能提供非常灵活的保护流量颗粒度，并且可以选择保护流量的类型。

MPLS技术的重大突破之一，就是对QoS的支持，即具备可靠而高效转发流量的能力。尽管目前的路由算法已经相对成熟，但依然无法确保网络故障后恢复时间与性能。因此，尽管IP路由提供重路由功能，但其恢复时间较长(几秒到几分钟)，对于要求高可靠性、高实时性的业务，这样的恢复时间显然是不能接受的。此外，对于某些需要QoS保证的业务，不仅需要在故障后重新建立新路径来传输流量，而且需要有和原传输路径相当的网络带宽、网络时延、丢包率。而lP路由在实施故障恢复时，却难于保证以上要求。典型的网络业务如VOIP(Voice over IP)、语音传输、视频传输，而对于这类业务，IP重路由常常显得力不从心。IP重路由在实施恢复时，路由算法可能收敛时间较长，将导致较多数据包丢失，而且IP重路由无法确保网络带宽。较之于传统的IP重路由，作为骨干网的交换技术，MPLS需要对网络故障进行更快速的响应，可以在网络故障后有着更快的反应时间，更可靠的带宽和时延保证，并以此来提高网络的可靠性。网络中的任何资源都有可能发生故障，要想提供一个高可靠性的网络，这个网络必须能够预期并且有效解决这些可能的故障。在实际应用中，链路故障、节点故障或者新旧设备交替等等都会一个短暂的中断，这个中断当然越小越好，作为下一代网络的热点技术，MPLS能够在几十毫秒级的时间内迅速恢复故障。简单的说，在一个MPLS网络中修复故障的关键目的就是尽可能的缩短故障引起的网络数据传输中断的时间并且使修复后的流量参数仍能尽可能的满足网络要求，如果可能的话，建立起来的标记交换路径(可能正在传输数据)应该能不中断的进行故障恢复。这就意味着链路以及交叉连接的设备应该不会受到故障的影响，并且丢失的数据较少。为了实现这个目的，人们提出了一些基于MPLS的故障恢复算法，并有效的解决了网络故障恢复中存在的若干问题，但是其中还存在一些需要改进的地方。

(1)Makam算法

Makam算法是一种典型的全局保护切换恢复算法，如图1所示。当节点2检测到故障发生时，它向PSL(Path Switch LSR)发送FIS(Fault Indication Signal)信号，PSL在收到该信号后执行流切换，使用预先配置的备份LSP(Label Switched Path)(入口-4-5-6-出口)代替工作路径。Makam算法故障恢复实现算法简单，而恢复操作时间相对较小，因为恢复LSP是预先建立的。但如果发生错误的地方距离入口节点较远时，由于需要通告FIS信号，该算法的恢复周期中的故障通告时间相对较长，使得在得知切换前已有许多数据流传送，因而这些已经传送的数据流将会被其他LSR(Label SwitchRouter)丢弃导致丢包率较高。

(2)Haskin算法

如图2所示。Haskin算法为本地加全局的混合保护切换恢复算法，其恢复路径由两部分组成：工作路径上故障发生点的上游节点和链路构成的“反向备份路径”，以及PSL预先配置的另一条与工作路径不相关的“上部备份路径”。由于不使用专门的FIS信号进行故障通告，而是由反向备份路径上回传的数据包来通知PSL进行流切换，和Makam算法比较，Haskin算法减少了故障通告时间，并且降低了丢包率。

工作路径为入口-1-2-3-出口，故障发生时，LSR3将数据包沿反向备份路径2-1传递到PSL，PSL再将流切换到上部备份路径入口-4-5-6-出口上。

(3)Hundessa算法