[发明专利]一种电信级以太环网的过负载保护技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种电信级以太环网的过负载保护技术。该技术采用基于QoS端口优先级的EAPS环网保护方法，能够有效提高电信级以太环网内部数据的传输效率，即使在网络负载较大时也能保证环网内部数据的正常传输和环网断链后的快速自愈，保证环网在强负载情况下传送数据的完整性，减少由于过负载时环网断链引起的丢帧和数据损失。

背景技术

随着以太环网技术的广泛应用和二层网络的规模的逐步扩大，以太环网的稳定性和可靠性成了电信运营商们越来越关注的焦点。尤其是语音与数据等实时业务的开展，对网络的有效性和稳定性提出了更高的要求。

目前大多数电信设备厂商的以太环网技术都是以EAPS(EthernetAutomatic Protection Switching，以太网自动保护切换)技术为基础实现的。EAPS的保护域局限于一个环形组网的范围内，如图1所示。

EAPS以太环网保护技术可以归纳为4项技术的叠加：标准MAC交换+改进的生成树算法STP+以太故障检测OAM+简单的环网控制协议。通过环网控制协议将物理的环破解成逻辑的链，并利用改进的生成树协议和MAC交换完成保护切换。

在EAPS环内每个交换机称为一个节点，通常会指定一个主节点，其他节点称为中转节点。主节点和中转节点接入以太网环的两个端口中，一个可指定为主端口，另一个可指定为从端口。与主节点从端口直连的链路被称为环保护链路。在EAPS中，分别设定控制VLAN和业务VLAN。控制VLAN只由组环的所有端口组成，它承载EAPS各种协议控制帧，并随时保持畅通；业务VLAN可以包含组环端口，也可以包含非组环端口，它承载以太数据流量。在这两个VLAN内，EAPS环内始终是执行标准的MAC交换算法。

在正常工作状态下，主节点对业务VLAN启用生成树，并通过收发相应的协议帧，主节点能够很快检测到环路，然后根据最短时延原则，阻塞主节点的从端口，即阻塞环保护链路，将物理的环破解成逻辑的链，从而避免广播风暴的发生。

当环中某一链路出现故障时，中转节点检测到链路故障后会马上发送消息给主节点。

主节点收到链路故障消息后，就会执行3个动作完成保护切换：

重新执行生成树算法，解除从端口的阻塞状态；清空MAC地址学习表，重新学习拓扑；通过控制VLAN发送以太控制OAM(Operations Administration andMaintenance，操作管理和维护)帧，其他中转节点收到OAM帧后，清空本节点的MAC地址表，重新学习拓扑，并将该节点的环上阻塞端口置为转发状态。

在切换完成后，主节点的主端口继续向从端口发送连接性检查，当主节点的从端口又收到OAM帧时，则表明故障已恢复，主节点再重新执行生成树算法，阻塞它的从端口，所有节点再次清空MAC表，重新拓扑学习。

虽然EAPS定义了较为完善的主节点和中转节点的故障发现和处理机制，但在实际应用中EAPS技术并没有从根本上摆脱VLAN的局限性，当以太环网上的节点数目达到一定规模时就会由于调度次数过多致使丢包概率增大，业务的QoS难以保证。在网络负载很大的情况下，若某一条链路发生故障，此时主节点的交换芯片可能会由于无法及时转发OAM帧导致从端口对环网状态判断错误，环网难以自愈。又比如网络受到黑客恶意攻击时，由于交换芯片来不及同时处理环内和环外的数据流，很容易造成STP的BPDU(Bridge Protocol Data Unit，网桥协议数据单元)协议报文丢失，从而使得STP计算错误，不能正确切断物理环路，引发广播风暴，使得用户根本无法访问网络资源。同时广播风暴会使得STP的BPDU报文更加难以得到处理，网络很难自愈恢复正常。

因此，传统EAPS以太环网技术较适合承载流量较小，对业务QoS无特殊需求的业务。

发明内容

为了克服现有电信级以太环网在负载过重时的控制错误、自愈困难以及丢帧现象，本发明提出一种电信级以太环网的过负载保护技术，该技术不仅能在网络正常时有效提高环网内部数据的传输效率，在网络负载过大时也能最大限度地保证环网的控制稳定性和自愈能力。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：先为加入环网所有交换机启动QoS服务，并为每台交换机的所有端口分配端口优先级——将所有组环端口的端口优先级都设为最高，即使用最快队列，而将其他非组环端口的端口优先级设为最低。同时保持各端口的其他类型优先级顺序不变。然后选取交换机优先级最高且MAC地址最小的交换机为主节点，并指定各节点的主、从端口，完成环路拓扑。