專利名稱：用于快速重路由備份通道的負(fù)載平衡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，特別涉及用于給數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供容錯(cuò)性的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著國際互聯(lián)網(wǎng)成為被期望用于可靠地處理語音和視頻業(yè)務(wù)的多媒體通信媒質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也必須發(fā)展，以支持諸如等待時(shí)間和可靠性的服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求，并提供保證可用帶寬。這個(gè)發(fā)展所表現(xiàn)的一個(gè)形式是MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)業(yè)務(wù)工程的出現(xiàn)，該工程能夠由DiffServ-aware業(yè)務(wù)工程補(bǔ)充。MPLS業(yè)務(wù)工程利用現(xiàn)代標(biāo)簽交換技術(shù)，通過標(biāo)簽交換路由器(LSR)網(wǎng)絡(luò)來建立保證帶寬的端到端電路，而不是使用傳統(tǒng)的IP路由技術(shù)，在IP路由技術(shù)中，獨(dú)立的包在其通過網(wǎng)絡(luò)前進(jìn)時(shí)，沿著針對每個(gè)包獨(dú)立確定的路徑通過網(wǎng)絡(luò)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，MPLS在建立也被稱作標(biāo)簽交換路徑(LSP)的這樣的電路時(shí)非常有用。采用LSP的MPLS網(wǎng)絡(luò)能夠比其他采用例如ATM或幀中繼的面向虛電路的網(wǎng)絡(luò)更容易地和其他基于IP的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互操作?；贛PLS業(yè)務(wù)工程的網(wǎng)絡(luò)，特別是由DiffServ-aware業(yè)務(wù)工程補(bǔ)充的網(wǎng)絡(luò)在處理諸如IP上語音(VoIP)和實(shí)時(shí)視頻的對延遲和抖動(dòng)敏感的應(yīng)用中非常有效。
但是，滿足企業(yè)和用戶的需求還要求在鏈路或節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)仍能滿足對于帶寬和等待時(shí)間的保證。當(dāng)鏈路或節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致LSP故障時(shí)，例如受限最短路徑優(yōu)先(CSPF)的標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議太慢，不能用于對QoS敏感的業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)重路由。在采用SONET的光網(wǎng)絡(luò)中，依靠包含在SONET協(xié)議內(nèi)的特征，能夠提供快速恢復(fù)。但是，在不具備這樣的技術(shù)的地方，為了確保服務(wù)在充分短的時(shí)間，例如50ms內(nèi)恢復(fù)，以使用戶的感受不受影響，其他的保護(hù)機(jī)制變得必不可少。
為了應(yīng)付這個(gè)要求，已經(jīng)開發(fā)了各種快速重路由技術(shù)，這些技術(shù)向鏈路或節(jié)點(diǎn)故障提供迅速反應(yīng)，以保持用戶的感受。在一種這樣的方法中，通過建立用于圍繞故障重路由所有業(yè)務(wù)的本地備份通道(也被實(shí)現(xiàn)為LSP)來保護(hù)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)和鏈路抵御故障。為了保護(hù)一條鏈路，建立備份通道，連接被保護(hù)鏈路連接的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，但是在該備份通道中不包括該被保護(hù)鏈路。為了保護(hù)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，備份通道保護(hù)每一對穿越該節(jié)點(diǎn)的鏈路。如果要求帶寬保護(hù)，則每個(gè)備份通道應(yīng)該具有一分配的帶寬。
在實(shí)現(xiàn)這個(gè)備份方案中出現(xiàn)了某些問題。為了在故障情況下保證服務(wù)質(zhì)量，備份通道應(yīng)該具有至少和被保護(hù)元件(例如在這個(gè)背景下的鏈路或節(jié)點(diǎn))一樣大的帶寬，或者至少和使用該被保護(hù)元件的LSP所消耗的一樣大的帶寬。但是，有可能無法找到一系列鏈路來構(gòu)成單個(gè)的備份通道，其中每條鏈路具有所需的帶寬。在網(wǎng)絡(luò)帶寬一般比較稀缺時(shí)尤其是這樣。
另一個(gè)擔(dān)心是低效率地使用備份通道來保護(hù)將因例如光纖切割而一起發(fā)生故障的并行鏈路或?qū)⒁蚬?jié)點(diǎn)故障而一起發(fā)生故障的并行鏈路對。一種現(xiàn)有技術(shù)方法分配單獨(dú)的備份通道保護(hù)每條鏈路或路徑，或甚至保護(hù)單個(gè)LSP，浪費(fèi)了諸如路由器狀態(tài)、信令資源等珍貴的網(wǎng)絡(luò)資源。另一種現(xiàn)有技術(shù)方法創(chuàng)建m個(gè)備份資源來保護(hù)n個(gè)主資源，但是這種方法是基于n個(gè)資源中只有m個(gè)可能同時(shí)發(fā)生故障的假設(shè)。

發(fā)明內(nèi)容
利用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)中快速重路由備份通道之間的負(fù)載平衡。M個(gè)備份通道能被用于保護(hù)N個(gè)可能同時(shí)全都發(fā)生故障的并行路徑。單個(gè)備份通道可以保護(hù)多個(gè)并行路徑，節(jié)省了諸如路由器狀態(tài)和信令信息的網(wǎng)絡(luò)資源的使用。單個(gè)路徑能夠由多個(gè)備份通道保護(hù)，確保在故障情況下，即使找不到一個(gè)具有充足帶寬的備份通道時(shí)，也能滿足帶寬保證。填充算法(packing algorithm)用于使獨(dú)立標(biāo)簽交換路徑(LSP)和獨(dú)立備份通道相關(guān)。
當(dāng)不存在可能的給每個(gè)LSP提供充足備份帶寬的將LSP分配給備份通道的分配方式時(shí)，或者拒絕新的主LSP，或者可能為該新LSP建立新的備份通道，或者可能增加現(xiàn)有備份通道的帶寬。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于在標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)提供快速重路由保護(hù)的方法。該方法包括識別N個(gè)在全部同時(shí)發(fā)生故障的情況下要被一起保護(hù)的路徑，所述N個(gè)路徑始于標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)選定節(jié)點(diǎn)并止于標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第二個(gè)選定節(jié)點(diǎn)，識別保護(hù)N個(gè)選定路徑的M個(gè)備份通道，并且為使用N個(gè)選定路徑中的任何路徑的多個(gè)標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)選擇M個(gè)備份通道之一作為發(fā)生故障后使用的備份。N或M大于等于2。
通過參考說明書的剩余部分和附圖，能夠?qū)崿F(xiàn)對本發(fā)明實(shí)質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步理解。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
圖2示出了適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，單個(gè)路徑由多個(gè)備份通道保護(hù)的情形。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)并行路徑由單個(gè)備份通道保護(hù)的情形。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)并行路徑由多個(gè)備份通道保護(hù)的情形。
圖6是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，把一個(gè)LSP分配給一個(gè)備份通道的流程圖。
具體實(shí)施例方式
MPLS業(yè)務(wù)工程網(wǎng)絡(luò)環(huán)境將通過參考使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的某種組合，通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的典型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境描述本發(fā)明。圖2示出了包括節(jié)點(diǎn)A到K的典型網(wǎng)絡(luò)200。獨(dú)立鏈路xy互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)200的節(jié)點(diǎn)，其中，x標(biāo)識鏈路的一個(gè)端點(diǎn)，而y標(biāo)識另一個(gè)端點(diǎn)。鏈路能夠用任何類型的物理介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，諸如光介質(zhì)、無線介質(zhì)、雙絞線等。
在一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)200的節(jié)點(diǎn)以各種協(xié)議所規(guī)定的方式互操作，這些協(xié)議包括例如本領(lǐng)域公知的TCP/IP，合適的鏈路層協(xié)議，例如鏈路管理協(xié)議(LMP)，以及由下面的文檔所定義的協(xié)議E.Rosen等，“Multiprotocol Label Switching Achitecture”，RFC3031，Internet Engineering Task Force，2001年1月。
Braden等，“Resource ReSerVation Protocol(RSVP)-Version 1Functional Specification”，RFC 2205，Internet Engineering TaskForce，1997年9月。
Awduche等，“Requirements for Traffic Engineering OverMPLS”，RFC 2702，Internet Engineering Task Force，1999年9月。
Ashwood-Smith等，“Generalized MPLS Signaling-RSVP-TEExtensions”，Internet Draft，Internet Engineering TaskForce，2001年10月。
Le Faucheur等，“Requirements for Support of Diff-Serv-AwareMPLS Traffic Engineering”，Internet Draft，Internet EngineeringTask Force，2001年11月。
Pan等，“Fast Reroute Techniques In RSVP-TE”，Internet Draft，Internet Engineering Task Force，2001年10月。
針對所有目的將上面的協(xié)議文檔的內(nèi)容通過引用其整體而結(jié)合在此處。其他本領(lǐng)域公知的適當(dāng)協(xié)議也能由網(wǎng)絡(luò)200的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)200的節(jié)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)并且實(shí)質(zhì)上作為標(biāo)簽交換路由器(LSR)運(yùn)行的IP路由器。在網(wǎng)絡(luò)200的入口，在把包轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳節(jié)點(diǎn)之前，給每一個(gè)進(jìn)入包分配一個(gè)標(biāo)簽。在每一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，只通過使用在進(jìn)入包中找到的標(biāo)簽作為對包含這個(gè)信息的標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表的索引，來確定轉(zhuǎn)發(fā)選擇和新的替代標(biāo)簽。在網(wǎng)絡(luò)出口(或之前一條)，基于進(jìn)入標(biāo)簽作出轉(zhuǎn)發(fā)決定，但是當(dāng)包被發(fā)送到下一跳時(shí)不包括標(biāo)簽。
人們期望提供具有保證帶寬、等待時(shí)間、抖動(dòng)等的跨越網(wǎng)絡(luò)200的端到端電路。這通過使用MPLS業(yè)務(wù)工程(MPLS TE)和/或DiffServ-Aware業(yè)務(wù)工程來提供。MPLS TE實(shí)質(zhì)上通過在網(wǎng)絡(luò)200的各種LSR處適當(dāng)?shù)乜刂茦?biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表的內(nèi)容建立和操作跨越LSR的端到端電路。每一個(gè)端到端電路被稱作標(biāo)簽交換路徑(LSP)。每一個(gè)LSP穿越一系列節(jié)點(diǎn)和互連鏈路。
MPLS業(yè)務(wù)工程快速重路由現(xiàn)在將討論一般的MPLS TE快速重路由概念，以輔助本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的討論。人們期望網(wǎng)絡(luò)200提供非常高的可靠性以支持諸如語音電話和視頻會議的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，在這些服務(wù)中，這種水平的可靠性不僅是期望的，而且是必須的。因此，人們期望，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)或鏈路發(fā)生故障時(shí)，所有使用故障節(jié)點(diǎn)或鏈路的LSP被迅速地(例如，少于50ms)重路由，以使用戶感受不受故障影響。在使用MPLS TE的網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)給定LSP經(jīng)歷節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，頭端，即入口將自動(dòng)建立新的LSP作為替代。但是，這個(gè)過程需要的時(shí)間遠(yuǎn)超出人們的期望。單個(gè)節(jié)點(diǎn)故障可能要求重建大量的(例如多達(dá)2000個(gè))LSP。因此，提供了本地快速重路由能力，以便在節(jié)點(diǎn)或鏈路發(fā)生故障時(shí)，在頭端正建立新的端到端LSP的同時(shí)將一個(gè)LSP圍繞故障元件暫時(shí)地重路由。除了鏈路和節(jié)點(diǎn)，能夠被根據(jù)本發(fā)明的快速重路由保護(hù)的元件的其他例子包括，例如，鏈路組、一個(gè)LSP或LSP組，或任何由一個(gè)或多個(gè)具有相同的源和目的地的備份通道共同保護(hù)的鏈路和/或節(jié)點(diǎn)組。
最好在10ms內(nèi)檢測到故障。例如，在鏈路層或通過接收預(yù)期RSVPHELLO消息的失敗(或通過其他任何方法)能夠檢測到鏈路或節(jié)點(diǎn)故障。一旦檢測到元件的故障，來自每一個(gè)穿越故障元件的主LSP的業(yè)務(wù)就被重定向到預(yù)先建立的保護(hù)故障元件的備份通道。在備份通道起始的節(jié)點(diǎn)(稱作備份通道的頭端)，穿越受影響的LSP的包具有施加于它們的標(biāo)簽棧上的第二層標(biāo)簽。這個(gè)第二層標(biāo)簽是用于通過備份通道轉(zhuǎn)發(fā)決策的基礎(chǔ)。在備份通道的每一個(gè)后續(xù)節(jié)點(diǎn)處，第二層標(biāo)簽被用于選擇下一跳和替代的第二層標(biāo)簽。在備份通道的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)處，或者在備份通道的倒數(shù)第二個(gè)節(jié)點(diǎn)處，這個(gè)第二層標(biāo)簽被彈出包標(biāo)簽棧，以使包此后沿著LSP的原始路徑前進(jìn)。
也把故障通知給所有受影響的主LSP的LSP頭端，以使現(xiàn)在通過備份通道重路由的LSP能被以更優(yōu)化的方式重路由。在Internet Draft上的名為“Fast Reroute Techniques in RSVP-TE”中公開了在備份通道內(nèi)連線以及對被保護(hù)元件故障進(jìn)行反應(yīng)的機(jī)制的細(xì)節(jié)。應(yīng)該注意，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，除了鏈路和節(jié)點(diǎn)，被保護(hù)的元件可能是一組鏈路、一個(gè)LSP、一組LSP，或任何由一個(gè)或多個(gè)具有相同的源頭和目的地的備份通道共同保護(hù)的鏈路和/或節(jié)點(diǎn)的組。
在網(wǎng)絡(luò)中的每一條鏈路上，有被分配給主LSP使用的主帶寬。在上面參考的名為“用于快速重路由的隱式共享帶寬保護(hù)”的申請中，更詳細(xì)地討論了主帶寬的概念。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，主池包括能在任意時(shí)間被分配給主LSP的最大量的帶寬。在另一個(gè)實(shí)施例中，主帶寬可以是當(dāng)前由主LSP使用的實(shí)際帶寬(實(shí)際帶寬可能小于分配給主LSP的最大帶寬池)。還有被分配給備份通道使用的備份帶寬池。備份帶寬池總是被分配給備份業(yè)務(wù)的最大量的帶寬，而無論在鏈路上實(shí)際備份了多少帶寬。
對使用不帶DS-TE的MPLS-TE的實(shí)現(xiàn)方式，主帶寬池包括的帶寬等于用于LSP的定義的最大可預(yù)留帶寬，或者，等于LSP實(shí)際使用的帶寬。備份帶寬池在每一條鏈路上建立，并且最好包含等于鏈路速度減去最大可預(yù)留帶寬的帶寬。
在由鏈路保護(hù)的元件發(fā)生故障的情況下也有可能允許有限的“超額預(yù)定”，以便鏈路上的總的帶寬預(yù)留超過鏈路容量并隨后依靠TCP操作來響應(yīng)不足作調(diào)整。在這類實(shí)現(xiàn)方式中，備份帶寬池可能超過鏈路速度減去最大可預(yù)留帶寬。
對于使用DS-TE的實(shí)現(xiàn)方式，主帶寬可以是，例如，特定帶寬“子池”的最大可預(yù)留帶寬，像這個(gè)術(shù)語“子池”被上面引用的名為“Requirements for Support of Diff-Serv-Aware MPLS TrafficEngineering”的文檔所定義的那樣。那么，例如，備份帶寬池包含鏈路上的剩余帶寬的可配置部分。
能夠以各種方式預(yù)先配置備份通道。在一種方法中，發(fā)信號通知保護(hù)給定節(jié)點(diǎn)的備份通道使用零帶寬，從而很容易在獨(dú)立故障之間共享備份帶寬容量。但是，要進(jìn)行管理操作(bookkeeping)，確保保護(hù)相同節(jié)點(diǎn)的備份通道不超過被這些通道使用的鏈路上的可用備份帶寬。在名為“用于快速重路由的隱式共享帶寬保護(hù)”的美國專利申請中可以找到這個(gè)方法進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。在其他方法中，發(fā)信號通知具有非零帶寬的備份通道。
在一個(gè)實(shí)施例中，在被保護(hù)的節(jié)點(diǎn)處確定用于保護(hù)該節(jié)點(diǎn)的備份通道，而在鏈路的一端確定用于鏈路的備份通道。或者，對一個(gè)正由備份通道保護(hù)的節(jié)點(diǎn)的備份通道的計(jì)算被轉(zhuǎn)移到那個(gè)節(jié)點(diǎn)自身。再一個(gè)選擇是由單獨(dú)的服務(wù)器完成針對任何元件的備份通道的計(jì)算。備份通道計(jì)算的具體位置對于本發(fā)明的操作不重要。
保護(hù)一鏈路的備份通道連接該被保護(hù)鏈路所連接的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，但不包括該被保護(hù)的鏈路。通過保護(hù)每個(gè)鏈路對來保護(hù)節(jié)點(diǎn)，所述鏈路對包括一條到達(dá)該節(jié)點(diǎn)的鏈路和一條離開該節(jié)點(diǎn)的鏈路。備份通道通過連接被鏈路對連接到被保護(hù)節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)來保護(hù)這樣的鏈路對。鏈路或鏈路對是由備份通道保護(hù)的這里所稱的“路徑”的兩個(gè)例子。其他的例子包括一組穿越相同節(jié)點(diǎn)對的LSP或穿越連接相同兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的相同鏈路組的多跳路徑。
為保護(hù)具有保證帶寬的路徑，有必要提供至少和使用被保護(hù)路徑的主LSP使用的一樣大的備份帶寬。在網(wǎng)絡(luò)帶寬稀缺的地方，有時(shí)可能無法建立具有充足帶寬，在給定路徑上容納LSP的單個(gè)備份通道。
M個(gè)備份通道和N個(gè)并行路徑的關(guān)聯(lián)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，兩個(gè)或更多備份通道可以保護(hù)單個(gè)路徑。例如，考慮圖3中的情形。路徑302穿越節(jié)點(diǎn)A、B和C。作為節(jié)點(diǎn)B的保護(hù)的一部分，多個(gè)備份通道保護(hù)這個(gè)路徑。路徑302當(dāng)前由LSP1、LSP2和LSP3使用。在任何一個(gè)備份通道上不能獲得保護(hù)路徑302的備份帶寬，所以建立了三個(gè)備份通道。備份通道304經(jīng)過節(jié)點(diǎn)D和F連接節(jié)點(diǎn)A和C。備份通道306經(jīng)過節(jié)點(diǎn)E和F連接節(jié)點(diǎn)A和C。備份通道308經(jīng)過節(jié)點(diǎn)H和I連接節(jié)點(diǎn)A和C。在圖3中，路徑302是鏈路對，但是人們將理解，用于保護(hù)單個(gè)鏈路的備份容量也可以在多個(gè)通道之間分配。
在提供快速重路由保護(hù)時(shí)出現(xiàn)的另一個(gè)情形是并行路徑的保護(hù)，并行路徑即具有公共起始和終止節(jié)點(diǎn)的路徑。這樣的路徑可能穿越相同節(jié)點(diǎn)，所以那個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障將導(dǎo)致這些路徑一起發(fā)生故障。例如，現(xiàn)參考圖4，存在4個(gè)連接節(jié)點(diǎn)A和F的并行鏈路402、404、406和408，以及3個(gè)連接節(jié)點(diǎn)F和B的并行鏈路410、412和414。如果節(jié)點(diǎn)F發(fā)生故障，所有這7條鏈路將同時(shí)發(fā)生故障。
為了保護(hù)從A經(jīng)F到B的所有主業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)的技術(shù)將不得不獨(dú)立地保護(hù)在連接A和F的4條鏈路和連接F和B的3條鏈路的所有組合上流過的業(yè)務(wù)。因此，使用傳統(tǒng)技術(shù)，將需要?jiǎng)?chuàng)建至少12個(gè)備份通道以保護(hù)從A經(jīng)F到B的所有主業(yè)務(wù)。但是，可能在網(wǎng)絡(luò)中有足夠的帶寬可用于通過單個(gè)備份通道保護(hù)從A經(jīng)F到B的所有主業(yè)務(wù)的整個(gè)帶寬。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，單個(gè)備份通道416有利地連接A和B，旁路F，并具有足夠的帶寬保護(hù)從A經(jīng)F到B的所有主業(yè)務(wù)。這里單個(gè)備份通道的使用節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)中狀態(tài)的數(shù)量和信令資源。在不能找到具有保護(hù)從A經(jīng)F到B的所有主業(yè)務(wù)的足夠帶寬的單個(gè)備份通道的情況下，創(chuàng)建能夠保護(hù)從A經(jīng)F到B的所有主業(yè)務(wù)的最少數(shù)量的備份通道是有益的。
當(dāng)多個(gè)連接相同兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的并行鏈路屬于相同的光纖，并因此在光纖被切斷的情況下有可能同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，出現(xiàn)類似的情形。在那種情況下，保護(hù)所有這樣的鏈路最好使用單個(gè)備份通道，或者具有保護(hù)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的所有主業(yè)務(wù)的足夠綜合帶寬的最小數(shù)量的備份通道。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，3個(gè)并行路徑由2個(gè)備份通道保護(hù)的情形。三個(gè)路徑502、504和506穿越節(jié)點(diǎn)B。當(dāng)前，路徑502承載LSP1、LSP2和LSP3。路徑504承載LSP4，而路徑506承載LSP5和LSP6。兩個(gè)備份通道508和510保護(hù)這三個(gè)路徑。
更一般地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，M個(gè)備份通道可以保護(hù)N個(gè)路徑，其中，M或N均大于等于2。這提供了負(fù)載平衡，以在集成備份需求的同時(shí)在多個(gè)通道之間分散備份需求，有可能最小化信令和路由狀態(tài)資源的消耗。應(yīng)該注意，這個(gè)方法和現(xiàn)有技術(shù)方案不同，現(xiàn)有技術(shù)方案創(chuàng)建m個(gè)備份資源來保護(hù)n個(gè)主資源，主資源中只有m個(gè)能同時(shí)發(fā)生故障。這里，所有的N個(gè)路徑可以同時(shí)發(fā)生故障并全部受到保護(hù)。
在支持該M到N映射中涉及的機(jī)制包括1.使多個(gè)被保護(hù)路徑和一個(gè)或多個(gè)備份通道相關(guān)聯(lián)。
2.使單個(gè)備份通道和多個(gè)并行路徑相關(guān)聯(lián)。
3.使每個(gè)獨(dú)立LSP和一個(gè)特定備份通道相關(guān)聯(lián)。
現(xiàn)在將針對機(jī)制3展開討論。為了在檢測到故障后快速地重路由并確保在故障情況下，在備份通道上存在足夠的帶寬保護(hù)LSP，最好應(yīng)該在故障前把LSP分配給備份通道，并且備份通道頭端(圖4中的節(jié)點(diǎn)A)應(yīng)該知曉這些分配。分配應(yīng)該使LSP的帶寬需求和備份通道的容量相匹配。最好在通道的頭端確定分配。如果使用了零帶寬預(yù)留方案，則每個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該在本地存儲和以這個(gè)節(jié)點(diǎn)作為頭端的每個(gè)備份通道相關(guān)聯(lián)的帶寬，以便能正確地分配LSP。應(yīng)該注意，盡管在建立備份通道時(shí)可以使用零帶寬預(yù)留方案，但是可以用使得和每個(gè)備份通道邏輯相關(guān)的帶寬足以支持單個(gè)元件故障情況下的需求的方式來計(jì)算布置方式。見上面引用的“用于快速重路由的隱式共享帶寬保護(hù)”。
例如，在圖5的情況下，LSP可以被如下分配給備份通道

最好使用填充算法把LSP分配給備份通道。給定節(jié)點(diǎn)將針對每組在該節(jié)點(diǎn)處起始的保護(hù)相同元件的備份通道獨(dú)立地調(diào)用填充算法。例如，在圖5的情形下，可在節(jié)點(diǎn)A運(yùn)行填充算法，把所有穿越被保護(hù)的節(jié)點(diǎn)A的LSP(因此是并行路徑502、504和506)分配給備份通道508和510之一。將使用填充算法的單獨(dú)調(diào)用把穿越某個(gè)其他的被保護(hù)元件的LSP分配給保護(hù)該其他元件的備份通道。圖6描述了把一個(gè)LSP分配給備份通道的步驟。在步驟602，在所有已經(jīng)為被保護(hù)路徑建立的備份通道上檢查可用帶寬。在步驟604，算法從任意具有充足剩余帶寬保護(hù)該LSP的備份通道中選擇具有最小可用帶寬的備份通道。該LSP被分配給這個(gè)備份通道。在步驟606，從該選定的備份通道的可用帶寬中扣除該LSP的帶寬需求。
在一些實(shí)現(xiàn)方式中，在已經(jīng)建立主LSP之后建立備份通道。這樣將針對每個(gè)通過被保護(hù)路徑的LSP重復(fù)圖5的過程。或者，在任何LSP建立之前，建立保護(hù)主帶寬池的備份通道。這樣在一個(gè)新的LSP建立之后將調(diào)用圖5的過程。
人們將理解，即使備份通道的總帶寬超過使用被保護(hù)路徑的LSP的總帶寬，也有可能不存在能滿足LSP帶寬需求的將LSP分配給備份通道的分配方式。考慮3個(gè)均具有30Mbps容量的LSP共享總?cè)萘繛?00Mbps、并由兩個(gè)均具有50Mbps容量的備份通道保護(hù)的相同路徑的情形。不存在將LSP分配給備份通道的有效的分配方式，盡管它們的總?cè)萘砍^LSP的總要求。這樣填充算法將失效。
如果在已經(jīng)建立LSP以后配置和分配備份通道，則對填充算法這種失效的最佳反應(yīng)將是通過提高一個(gè)或多個(gè)備份通道的帶寬或增加新的備份通道來分配附加的備份通道容量。這可以被重復(fù)地進(jìn)行，直到填充算法能成功地把所有LSP分配給備份通道。
如果在新的LSP被建立時(shí)為它們調(diào)用了填充算法，則最好可以拒絕填充算法發(fā)生失效的LSP。這可以通過向LSP的頭端發(fā)送RSVP PathERR消息來完成?；蛘撸粋€(gè)LSP可以被建立，但是不和任何備份通道相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，可以將錯(cuò)誤消息返回到LSP的頭端，并且在故障情況下，將不通過任何備份通道重路由這個(gè)LSP的包。
人們將理解，負(fù)載平衡的益處被用于給快速重路由提供有效的帶寬保護(hù)。M個(gè)備份通道可以保護(hù)N個(gè)路徑。用于提供保護(hù)的備份帶寬、信令和路由器狀態(tài)資源被有效地使用。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備詳述圖1示出了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備100，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備100能被用于實(shí)現(xiàn)所述的節(jié)點(diǎn)中的任一個(gè)或網(wǎng)絡(luò)管理工作站。在一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備100是能夠用硬件、軟件或其任意組合實(shí)現(xiàn)的程控機(jī)。處理器102執(zhí)行存儲在程序存儲器104中的代碼。程序存儲器104是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的一個(gè)例子。程序存儲器104可能是易失性存儲器。存儲相同代碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的另一形式將是諸如軟盤、CD-ROM、DVD-ROM、硬盤、閃存等的某一類型非易失性存儲器。跨越網(wǎng)絡(luò)攜帶代碼的載波是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的另一個(gè)例子。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備100通過多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口106和物理介質(zhì)接口。例如，網(wǎng)絡(luò)接口106之一能夠耦合到光纖并可以包含適當(dāng)?shù)奈锢砗玩溌穼庸δ堋＞W(wǎng)絡(luò)接口的其他例子包括以太網(wǎng)接口、DSL接口、吉比特以太網(wǎng)接口、10吉比特以太網(wǎng)接口等。當(dāng)包被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備100接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，它們能夠被存儲在包存儲器108內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備100實(shí)現(xiàn)了上面描述的所有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其擴(kuò)展，以及本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)特征。
這里描述的例子和實(shí)施例被理解為僅僅用于說明的目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員受其啟發(fā)可做出各種修改和變化，這些變化和修改將被包括在本申請的精神和范圍以及所附權(quán)利要求的范圍和它們的等同物的整個(gè)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)中提供快速重路由保護(hù)的方法，所述方法包含識別N個(gè)要被一起保護(hù)的并行路徑，所述N個(gè)路徑始于所述標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)選定節(jié)點(diǎn)并止于所述標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第二個(gè)選定節(jié)點(diǎn)；識別保護(hù)所述N個(gè)并行路徑的M個(gè)備份通道；和為使用所述N個(gè)并行路徑中的任意路徑的多個(gè)標(biāo)簽交換路徑中的每一個(gè)選擇所述M個(gè)備份通道之一作為發(fā)生故障后使用的備份，其中，N或M大于等于2。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其中，所述選擇包含使用填充算法，使所述標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求和所述備份通道的帶寬容量相匹配。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其中，所述選擇還包含如果最初不能使得所述標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求和所述備份通道的帶寬容量相匹配，則增大M以識別至少一個(gè)附加的備份通道，然后重復(fù)所述填充算法。
4.如權(quán)利要求2所述方法，其中，所述選擇還包含如果最初不能使得所述標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求和所述備份通道的帶寬容量相匹配，則重新配置所述M個(gè)備份通道中至少一個(gè)通道的帶寬，然后重復(fù)所述填充算法。
5.如權(quán)利要求2所述方法，其中，使用所述填充算法包含對每個(gè)標(biāo)簽交換路徑，從所述M個(gè)備份通道中具有充足的剩余可用備份帶寬來容納標(biāo)簽交換路徑帶寬的備份通道中選擇具有最小剩余可用帶寬的備份通道。
6.如權(quán)利要求1所述方法，其中，所述選擇還包含在建立一個(gè)新標(biāo)簽交換路徑之后，把所述M個(gè)備份通道中的一個(gè)分配給所述新標(biāo)簽交換路徑。
7.如權(quán)利要求6所述方法，其中，所述選擇還包含如果所述M個(gè)備份通道中的任何通道都不能滿足所述新標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求，則拒絕所述新標(biāo)簽交換路徑。
8.如權(quán)利要求1所述方法，其中，識別所述N個(gè)接口和所述M個(gè)備份通道以及所述選擇在所述選定的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。
9.一種用于在標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)中提供快速重路由保護(hù)的計(jì)算機(jī)程序制品，所述計(jì)算機(jī)程序制品包含用于識別N個(gè)要被一起保護(hù)的并行路徑的代碼，所述N個(gè)路徑始于所述標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)選定節(jié)點(diǎn)并止于所述標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第二個(gè)選定節(jié)點(diǎn)；用于識別保護(hù)所述N個(gè)并行路徑的M個(gè)備份通道的代碼；和為使用所述N個(gè)并行路徑中的任意路徑的多個(gè)標(biāo)簽交換路徑中的每一個(gè)選擇所述M個(gè)備份通道之一作為發(fā)生故障后使用的備份的代碼，其中，N或M大于等于2；和存儲這些代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
10.如權(quán)利要求9所述計(jì)算機(jī)程序制品，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼包含使用填充算法，使所述標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求和所述備份通道的帶寬容量相匹配的代碼。
11.如權(quán)利要求9所述計(jì)算機(jī)程序制品，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼還包含如果最初不能使得所述標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求和所述備份通道的帶寬容量相匹配，則增大M以識別至少一個(gè)附加的備份通道，然后重復(fù)所述填充算法的代碼。
12.如權(quán)利要求9所述計(jì)算機(jī)程序制品，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼還包含如果最初不能使得所述標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求和所述備份通道的帶寬容量相匹配，則重新配置所述M個(gè)備份通道中至少一個(gè)通道的帶寬，然后重復(fù)所述填充算法的代碼。
13.如權(quán)利要求10所述計(jì)算機(jī)程序制品，其中，所述使用所述填充算法的代碼包含用于對每個(gè)標(biāo)簽交換路徑，從所述M個(gè)備份通道中具有充足的剩余可用備份帶寬來容納標(biāo)簽交換路徑帶寬的備份通道中選擇具有最小剩余可用帶寬的備份通道的代碼。
14.如權(quán)利要求9所述計(jì)算機(jī)程序制品，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼包含用于在建立一個(gè)新標(biāo)簽交換路徑之后，把所述M個(gè)備份通道中的一個(gè)分配給所述新標(biāo)簽交換路徑的代碼。
15.如權(quán)利要求14所述計(jì)算機(jī)程序制品，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼還包含如果所述M個(gè)備份通道中的任何通道都不能滿足所述新標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求，則拒絕所述新標(biāo)簽交換路徑的代碼。
16.一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包含處理器；和存儲由所述處理器執(zhí)行的指令的存儲器，所述指令包含用于識別N個(gè)要被一起保護(hù)的并行路徑的代碼，所述N個(gè)路徑始于標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)選定節(jié)點(diǎn)并止于標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第二個(gè)選定節(jié)點(diǎn)；用于識別保護(hù)所述N個(gè)并行路徑的M個(gè)備份通道的代碼；和為使用所述N個(gè)并行路徑中的任意路徑的多個(gè)標(biāo)簽交換路徑中的每一個(gè)選擇所述M個(gè)備份通道之一作為發(fā)生故障后使用的備份的代碼，其中，N或M大于等于2。
17.如權(quán)利要求16所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼包含使用填充算法，使所述標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求和所述備份通道的帶寬容量相匹配的代碼。
18.如權(quán)利要求17所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼還包含如果最初不能使得所述標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求和所述備份通道的帶寬容量相匹配，則增大M以識別至少一個(gè)附加的備份通道，然后重復(fù)所述填充算法的代碼。
19.如權(quán)利要求17所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼還包含如果最初不能使得所述交換路徑的帶寬需求和所述備份通道的帶寬容量相匹配，則重新配置所述M個(gè)備份通道中至少一個(gè)通道的帶寬，然后重復(fù)所述填充算法的代碼。
20.如權(quán)利要求16所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，使用所述填充算法的所述代碼包含用于對每個(gè)標(biāo)簽交換路徑，從所述M個(gè)備份通道中具有充足的剩余可用備份帶寬來容納標(biāo)簽交換路徑帶寬的備份通道中選擇具有最小剩余帶寬的備份通道的代碼。
21.如權(quán)利要求16所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼包含用于在一個(gè)新標(biāo)簽交換路徑建立之后，把所述M個(gè)備份通道中的一個(gè)分配給所述新標(biāo)簽交換路徑的代碼。
22.如權(quán)利要求16所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中，所述進(jìn)行選擇的代碼還包含如果所述M個(gè)備份通道中的任何通道都不能滿足所述新標(biāo)簽交換路徑的帶寬需求，則拒絕所述新標(biāo)簽交換路徑的代碼。
23.一種用于在標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)中提供快速重路由保護(hù)的裝置，所述裝置包含用于識別N個(gè)要被一起保護(hù)的并行路徑的裝置，所述N個(gè)路徑始于標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)選定節(jié)點(diǎn)并止于標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)的第二個(gè)選定節(jié)點(diǎn)；用于識別保護(hù)所述N個(gè)并行路徑的M個(gè)備份通道的裝置；和為使用所述N個(gè)并行路徑中的任意路徑的多個(gè)標(biāo)簽交換路徑中的每一個(gè)選擇所述M個(gè)備份通道之一作為發(fā)生故障后使用的備份的裝置，其中，N或M大于等于2。
全文摘要
實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)中快速重路由備份通道之間的負(fù)載平衡。M個(gè)備份通道可以被用于保護(hù)N個(gè)并行路徑。單個(gè)備份通道可以保護(hù)多個(gè)并行路徑，節(jié)省了諸如路由器狀態(tài)和信令信息的網(wǎng)絡(luò)資源的使用。單個(gè)路徑能夠由多個(gè)備份通道保護(hù)，確保在故障情況下，即使找不到一個(gè)具有充足帶寬的備份通道時(shí)，也能滿足帶寬保證。填充算法用于使獨(dú)立標(biāo)簽交換路徑(LSP)和獨(dú)立備份通道相關(guān)。當(dāng)一個(gè)LSP不能被分配給備份通道時(shí)，或者可以拒絕它，或者可以給現(xiàn)有備份通道分配附加帶寬，或者建立新的備份通道。
文檔編號H04L12/56GK1496629SQ03800007
公開日2004年5月12日 申請日期2003年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月17日
發(fā)明者安娜·恰爾內(nèi), 羅伯特·詹姆斯·戈蓋恩, 卡羅爾·伊圖拉爾德, 伊圖拉爾德, 詹姆斯 戈蓋恩, 安娜 恰爾內(nèi) 申請人:思科技術(shù)公司