СПОСОБ ЗАЩИТНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
METHOD OF PROTECTION SWITCHING

Изобретение относится к способу защитного переключения в сети передачи данных согласно п.1 формулы изобретения.
Сети передачи данных, включающие в себя множество кольцевых схем передачи данных, совместно используют некоторые участки колец, чтобы обеспечить защитное переключение и, следовательно, предохранить единичные пункты от отказов в работе. Однако, если для передачи данных выбирается технология Ethernet или подобная технология, такая топология создает дополнительные проблемы, потому что необходимо предотвратить образование петель в сети.
Принцип механизма защиты колец в Ethernet (Эзернет) (ERP) описан в патенте США 6430151. Менеджер избыточности, который подключается к линейным концам кольца, содержащего множество узлов, проверяет сеть путем передачи и приема тестовых пакетов. Если имеется прерывание в кольце, менеджер избыточности соединяет линейные концы.
Этот способ подробно описан для одного или нескольких колец, имеющих общий узел, в патенте США 6766482, принадлежащем Extreme Networks и известном как «Автоматическое защитное переключение в Ethernet» (EAPS).
Руководство фирмы Extreme Networks, Санта Клара, Калифорния (США), «ExtremeWare 7.1.0 User Guide», стр. 281-290, описывает два кольца передачи данных с совместно используемыми узлами и совместно используемой линией связи. Одно кольцо включает в себя контроллер; другое кольцо включает в себя партнера. Если общая линия связи выходит из строя, контроллер отвечает за блокировку, чтобы предотвратить «сверхпетлю». Перед тем как общая линия связи восстановится, контроллер переходит из состояния блокировки в состояние «предотправки», когда порты все еще временно блокированы для предотвращения сверхпетли. Эта защитная процедура требует дополнительных обменов различными управляющими пакетами между контроллером и партнером.
Задача изобретения состоит в предоставлении способа, который ведет к более быстрому и более простому защитному переключению.
Способ, который решает данную проблему, описан в п.1 формулы изобретения.
Настоящее изобретение обеспечивает более простой способ за счет назначения различных приоритетов кольцевым менеджерам и за счет более простого протокола, содержащего пакеты аварийной сигнализации, которые посылают только в кольцевые менеджеры, имеющие более высокий приоритет.
Настоящее изобретение описано с помощью различных примеров и сопровождающих чертежей. Изобретение можно расширить на более сложные сети и на сети, подобные Ethernet. Изобретение станет более понятным со ссылкой на нижеследующее подробное описание вместе с сопровождающими чертежами, на которых:
Фиг.1 показывает две кольцевых сети с двумя кольцевыми менеджерами,
Фиг.2 показывает неисправность в общем участке и новую сетевую структуру после защитного переключения,
Фиг.3 показывает структуру более сложной сети со множеством совместно используемых участков и множеством неисправностей,
Фиг.4 показывает структуру более сложной сети со множеством совместно используемых участков и множеством неисправностей, и
Фиг.5 показывает сетевую структуру после защитного переключения.
Фиг.1 показывает сеть с двумя кольцами. Первое кольцо ERA с узлами 1, 2, 3 включает в себя связанный с ним кольцевой менеджер RMA, а второе кольцо EBR с узлами 2, 3, 4 включает в себя связанный с ним кольцевой менеджер RMB, имеющий более высокий приоритет PR1, нежели кольцевой менеджер RMA с приоритетом PR2. Каждый порт кольцевого менеджера или узла может передавать и принимать данные. Оба кольца ERA и ERB совместно используют участок SP2,3 между «общими узлами участка» 2 и 3 (общий узел участка представляет собой узел, который имеет по меньшей мере порт Р33, Р23, соединенный с общим участком, или разово введен между этими «концевыми узлами» общего участка). Согласно требованиям Ethernet, каждый кольцевой менеджер RMA, RMB блокирует один из портов, к примеру РА2 и РВ2, так что отсутствует соединение между портами РА1 и РА2 или РВ1 и РВ2, которые показаны на разных сторонах кольцевого менеджера на чертеже, а потому петли (передачи данных) предотвращаются.
Каждый кольцевой менеджер наблюдает за связанным с ним кольцом. Кольцевой менеджер RMA наблюдает за кольцом ERA путем отправки «тестовых пакетов» ТРА на первом порте РА1 передачи данных и приема этих «тестовых пакетов» на втором порте РА2 по виртуальной управляющей локальной сети, известной как VCLAN, к примеру реализованной посредством различных длин волн или временных интервалов в одном и том же волокне, где передаются данные. Прерывание, к примеру, между узлом 1 и узлом 2 будет препятствовать кольцевому менеджеру RMA принимать его собственные тестовые пакеты ТРА. Кольцевой менеджер RMA определит «потерю тестовых пакетов» LOTP и разблокирует второй порт РА2. После этого защитного переключения узел 1 подключается через кольцевой менеджер RMA к узлу 3, а, следовательно, и к сети. Кольцо ERB управляется таким же образом путем отправки тестовых пакетов ТРВ.
Когда общий участок SP2,3 между его узлами 2 и 3 общего участка прерывается согласно фиг.2, узлы 2 и 3 общего участка будут обнаруживать это (никакой сигнал не принимается) и посылать «сообщения о неисправности» FSP2,3 только в кольцевой менеджер RMB более высокого приоритета PR1, который разблокирует свой второй порт РВ2. Узлы общего участка знают из их собственной базы управляющих данных или от управляющей системы, какой кольцевой менеджер имеет наивысший приоритет. Разблокирование кольцевого менеджера RMB приводит к сети, показанной на фиг.2, где все узлы соединяются согласно этому «защитному переключению» кольцевого менеджера RMB. «Сверхпетля», показанная пунктирной линией, предотвращается, потому что второй порт РА2 кольцевого менеджера RMA остается блокированным. Сообщение о неисправности передается также по виртуальной управляющей локальной сети.
Тестовые пакеты, периодически посылаемые кольцевым менеджером RMA, имеют интервал, к примеру, 50 мс между двумя следующими друг за другом тестовыми пакетами, и по меньшей мере два потерянных пакета должны быть отслежены до того, как кольцевой менеджер RMA определит аварийный сигнал. Защитное переключение, которое представляет собой разблокирование портов кольцевого менеджера RMB, происходит за гораздо более короткое время, и тестовые пакеты кольцевого менеджера RMA будут направляться кольцевым менеджером RMB назад в кольцевой менеджер RMA. Таким образом, кольцевой менеджер RMA видит полное кольцо и удерживает свой второй порт RA2 заблокированным. Достаточно, а в более сложной сети полезно, когда тестовые пакеты передаются только по кольцам более высокого приоритета.
Обнаружение «потери тестовых пакетов» LOTP кольцевого менеджера RMB не имеет последствий, потому что этот кольцевой менеджер уже разблокировал свои порты. Передачу тестовых пакетов можно остановить, когда порты уже разблокированы.
После обнаружения прерывания совместно используемого участка SP2,3 порты Р23, Р33 (по меньшей мере один порт) узлов 2 и 3 общего участка, обращенные к общему участку SP2,3, устанавливаются в состояние «предотправки» PFW, как показано на фиг.3, где эти порты заблокированы. Когда общий участок восстанавливается, к примеру ремонтируется, и кольцевой менеджер RMB блокирует свой второй порт РВ2, узлы 2 и 3 общего участка выйдут из этого состояния PFS предотправки и разблокируют свои порты (к примеру, управляемые кольцевым менеджером RMB), так что переустанавливается исходная конфигурация, показанная на фиг.1.
Фиг.4 показывает более сложную сеть с четырьмя кольцами и тремя общими участками SP2,3; SP4,5; SP3,С и четырьмя кольцевыми менеджерами RMA, RMB, RMC и RMD, связанными с четырьмя кольцами ERA, ERB, ERC, ERD, и каждый кольцевой менеджер имеет различный приоритет PR1, PR2, PR3 и PR4. Этот приоритет назначается связанным кольцам. Показаны только немногие узлы 1-7. Кольцевые менеджеры введены в линии связи колец. Общие участки находятся между двумя узлами смежных колец, к примеру ERA и ERB, или между кольцевым менеджером, к примеру RMC и узлом 6. Один порт всех кольцевых менеджеров заблокирован, чтобы избежать петли. Приоритет кольцевого менеджера выше в центре сети и становится ниже на краях.
Чтобы сделать этот пример более сложным, все общие участки SP1, SP2 и SP3 можно прервать в одно и то же время, как показано на фиг.5.
1. Узлы 2, 3 (принадлежащие также кольцу ERA с приоритетом PR3) и узлы 4, 5, 3 (принадлежащие также кольцу ERC с приоритетом PR2) отправляют свои «сообщения о неисправности (прерывании)» FSP2,3 и FSP4,5 в связанный с ними кольцевой менеджер RMB более высокого приоритета PR1. Кольцевой менеджер RMB разблокирует свой открытый порт РВ2 в момент (1).
2. Примерно в это же самое время (2) кольцевой менеджер RMC обнаруживает «отключение линии связи» общего участка SP3 и разблокирует свой открытый первый порт РС1.
3. Все тестовые пакеты направляются в кольца с более высоким приоритетом. Таким образом, тестовые пакеты кольцевого менеджера RMA соответственно кольца ERA направляются в кольца ERB и ERC, а тестовое сообщение кольца ERD направляется в кольца ERC, ERB и ERA. Тестовые пакеты ERB ограничиваются своей собственной петлей ERB. Только тестовые пакеты колец ERA и ERD необходимы для защитной функции, потому что порты RMB и RMC уже разблокированы. Поэтому передачу тестовых пакетов других кольцевых менеджеров можно остановить. В этот момент кольцевые менеджеры RMA кольца ERA и RMD кольца ERD передают тестовые пакеты ТРА и TPD. Тестовые интервалы для передачи следующих друг за другом тестовых пакетов кольцевых менеджеров с более низким приоритетом выбираются более длинными, чем тестовые интервалы тестовых пакетов, передаваемых кольцевыми менеджерами с более высоким приоритетом. Поэтому кольцевой менеджер RMA с приоритетом PR3 определяет «отключение линии связи» LOPT до кольцевого менеджера RMD с приоритетом PR4 и разблокирует свой второй порт РА2 в момент (3). Тестовые пакеты ERD передаются через RMC, узлы 5 и 4, RMA, узлы 1, 2, RMB, узлы 4, 6 и 7 и принимаются на заблокированном порте.
В варианте способа тестовые пакеты могут отправляться во все кольца, но они передаются только через кольцевых менеджеров с более высоким приоритетом. Кроме того, сообщение о неисправности FSPXX можно посылать во все кольцевые менеджеры, получат его только связанные кольцевые менеджеры поврежденного совместно используемого участка с более высоким приоритетом. Это всего лишь вопрос виртуальной VCLAN и он не влияет на функционирование.
1, 2, 3, …
узлы
ERA
кольцо А
RMA
кольцевой менеджер А кольца ERA
SP2,3
совместно используемый участок между узлами 2 и 3
FSP2,3
сообщение о неисправности совместно используемого участка SP2,3
ТРА
тестовый пакет от RMA
PFW
состояние предотправки