DE60127843T2

DE60127843T2 - Wiederintriebnahme auf IP/Optischer Schicht nach Ausfall eines Routers

Info

Publication number: DE60127843T2
Application number: DE60127843T
Authority: DE
Inventors: Angela L. Holmdel CHIU; John L. Holmdel STRAND
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 2000-07-20
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2021-07-21
Also published as: US9705590B2; WO2002009354A3; US20150229387A1; US10148349B2; DE60127843D1; US20170264361A1; EP1302035A2; WO2002009354A2; CA2415148C; CA2415148A1; EP1302035B1; US20020063916A1; US20090257742A1; US9042720B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein optische Kommunikationen und insbesondere eine Verfahren für die Wiederherstellung bzw. Wiederinbetriebnahme einer gemeinsamen IP/Optische-Schicht nach einem Ausfall eines Routers darin.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Da das Internet zügig traditionelle Telefonnetze als die verfügbare Netzinfrastruktur ersetzt, gibt es eine ständig zunehmende Anforderung von Benutzern nach größerer Bandbreite, was sich in einer Notwendigkeit für ein verbessertes Systembetriebsverhalten reflektiert. Bei der Erfüllung der fortwährenden hohen Wachstumsrate des Internet-Verkehrsvolumens ergibt sich ein signifikantes herausforderndes Skalierungsproblem. Die Faseroptik unter Verwendung einer Wellenlängenmultiplexierung (Wavelength Division Multiplexing; WDM) bietet die enorme Kapazität, die das Internet für sein fortwährendes Wachstum bei den gegenwärtigen und vorhergesehenen zukünftigen Raten benötigt. Zusätzlich bietet die erhöhte Flexibilität der jüngsten Umschalter auf der Optischen-Schicht (Optical Layer Cross-Connects; OLXCs) die Möglichkeit die Verbindungsfähigkeit der Optischen-Schicht in kurzer Zeit dynamisch zu ändern. OLXCs haben die Fähigkeit die Wellenlänge von irgendeinem ankommenden Kanal auf irgendeine abgehende Wellenlänge umzuwandeln (d.h. eine Wellenlängenumwandlung aufzuweisen).
Die Verbindungsfähigkeit wird zunehmend von optischen Schaltungen, einschließlich beispielsweise der OC-48/192 bereitgestellt. Somit ist 1(a) ein schematisches Diagramm, welches die Verbindungsfähigkeit einer IP Schicht 5 zu einer Optischen-Schicht 10 zeigt. 1(b) zeigt ein spezifischeres schematisches Diagramm, bei dem der IP Router 15 entweder fest verdrahtet mit einem Dense Wave Division Multiplexer (DWDM) 20 für den Transport ist oder mit dem OLXC 25 verbunden sein kann.
Es gibt jedoch einen zu Grunde liegenden Konflikt zwischen dem typischen Datagram (verbindungslosen) Dienst, der die bestmögliche Datenlieferung des Internets unterstützt, und Diensten mit virtuellen Schaltungen (die Verbindungs-gestützt sind). Dieser Konflikt wird in der Welt von Optischen Netzen als Folge der festen Art der Wellenlängen, die verfügbar sind, und der Wiederherstellung eines Dienstes in Optischen Netzen verstärkt.
Optische Netze sind Verbindungs-orientiert und für ein Streaming mit fester Bitrate mit sehr niedrigen Fehlerraten ausgelegt. Demgegenüber verwendet das Internet einen Soft-Zustand immer dann, wenn dies möglich ist, der Zustand der Optischen Infrastruktur, die in ihrem OLXCs codiert wird, ist hart und muss explizit entfernt werden. Die Schlüsselelemente bei dem Erfolg des Internets sind deren Einfachheit und die Flexibilität des Internet-Dienstmodells gewesen und deshalb besteht eine starke Herausforderung bei der Handhabung der neuen optischen Möglichkeiten, das Internet und andere Dienste zu verbessern, darin die optischen Ressourcen effizient zu verwalten, ohne die Einfachheit und Flexibilität des Internets einzubüßen.
Trotz der Tatsache, dass die meisten Verkehrs- und Medien-Typen Internetprotokoll-(IP)-gestützt werden, werden optische Verbindungen mit mehreren Sprüngen (multiple-hop) und hoher Bandbereite, die als Lichtpfade bezeichnet werden, weiter wertvoll sein. Zusammengenommene Lasten zwischen großen Stadtgebieten sind relativ stabil, wobei der größte Teil der erreichbaren statistischen Multiplexierung bereits in dem regionalen und Sammlungs-(Verteilungs)-Abschnitt des Netzes erreicht wird. Da elektronische Vermittlungssysteme hohe regionale Netzvolumen handhaben, kann diese Last in zweckdienlicher Weise Punkt-zu-Punkt-Lichtpfaden zugewiesen werden, die dazwischenliegende Backbone-Router überbrücken, wobei deren Last verringert wird und eine Ende-zu-Ende-Verzögerung und eine Verzögerungsvariation verringert wird. Ein Verkehrs-Engineering, d.h. die Last- und Qualitätsverwaltung, wird zunehmend dadurch ausgeführt, dass die Verbindungsfähigkeit und Kapazität zwischen großen Backbone-Gateways auf einer relativ großen Zeitskala eingestellt wird, die noch im Vergleich mit der Zeitskala einer Bereitstellung klein ist. Dies ist sowohl eine Hauptfunktion als ein Hauptgrund dafür, dass ATM oder ein Multi-Protocol Lable Switching (MPLS) unter der IP Schicht von den meisten Netzbetreibern verwendet wird. Agile, dynamisch konfigurierbare, OLXCs erlauben die Verwendung der Optischen-Schicht direkt, um diese Funktion zu implementieren, wobei die Bereitstellung von ATM oder MPLS als Zwischenschichten in zukünftigen Netzen vermieden wird. Lichtpfade, die einen Transitverkehr oder einen Nicht-IP Verkehr führen, können als signifikante Einnahmequelle für Netzbetreiber für die absehbare Zukunft verbleiben. Obwohl ein großer Teil der Transitkapazität IP Verkehr führen kann, können Betreiber, die eine optische Kapazität leasen, wählen dies nicht zu offenbaren.
Es gibt Aspekte im Zusammenhang mit Netzen im Allgemeinen, da sie sich darauf beziehen, wo ein bestimmter Dienst und eine Intelligenz bereitgestellt werden. Funktionen, die früher von einer SONET/SDH Schicht bereitgestellt wurden.
SONET (Synchronous Optical NETwork)/SDH (Synchronous Digital Hierachy) ist ein Industriestandard für Breitband-Kommunikationen mit optischen Fasern. Er erstellt universelle optische Schnittstellen bei einer OC-N/STM-M Rate bereit. Sie stellt auch integrierte OAM&P Möglichkeiten in jedem Netzelement bereit, was einen schnellen Schutz/eine schnelle Wiederherstellung erlaubt. Ein gutes Referenzbuch ist „Understanding SONET/SDH, Standards and Applications" von Ming-Chwan-Chow, Andan Publisher, 1995). Eine zwischenliegende Anordnung (nicht gezeigt) über der Optischen-Schicht 10 muss zwischen der IP Schicht 5 und der Optischen-Schicht 10 in der Architektur der 1(a) und 1(b), einschließlich der Wiederherstellung des Dienstes nach dem Ausfall von Geräten, verteilt sein.
Eine Wiederherstellung kann entweder durch die IP Schicht oder die Optische-Schicht 10 bereitgestellt werden. Die Optische-Schicht 10 ist in der Lage unabhängig einen zweitrangigen Schutz und/oder eine zweitrangige Wiederherstellung für Streckenausfälle bereitzustellen, das heißt wenn eine Faser durchgeschnitten wird, und ist dies die kosteneffektivste Lösung dafür. Wenn jedoch ein Router in der IP/Optische-Schicht-Architektur ausfällt, hat die Optische-Schicht keinerlei unabhängige Kenntnis über den Ausfall des Routers.
Somit handelt es sich gegenwärtig um die IP Schicht 5, die die erforderliche Funktionalität für einen Schutz gegenüber einem Ausfall eines Routers einschließt. Zusätzlich kann die IP Schicht 5 eine zusätzliche Streckenkapazität einschließen, sodass die Dienstqualität für den Fall eines Router-Ausfalls beibehalten werden kann. Infolgedessen ist es dann kosteneffektiver die zusätzliche Streckenkapazität zu verwenden, um einen Schutz gegenüber einem Streckenausfall bereitzustellen, und es gibt keine Motivation die Schutz/Wiederherstellungs-Funktion zu verwenden, die von der Optischen-Schicht 10 bereitgestellt wird. Demzufolge können Betreiber von IP Netzen eine Wiederherstellungsstrategie wählen, die ausschließlich von der IP Schicht 5 abhängt.
Jedoch haben IP Schicht Wiederherstellungssysteme einige Nachteile. Zum Beispiel kann der Ausfall einer nicht geschützten Strecke zu einer mittleren Reparaturzeit in den Bereich von vier bis zehn Stunden führen, obwohl eine durchschnittliche Reparaturzeit für einen Router-Ausfall weniger als eine Stunde sein kann. Dennoch kann der übermäßige Betrag einer Ausfallzeit als Folge eines Strecken-Ausfalls zu weiteren Router-Ausfällen führen, was das Potential für eine signifikante Netzblockierung in sich birgt.
Ausfall-Moden in der IP Schicht und eine Analyse von deren Ursachen und Konsequenzen wird von Wickman et al, „IP over WDM, Transport and Routing (Deliverable 1)", Oktober 1999 beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt ein Verfahren, ein von einem Computer lesbares Medium, und ein IP/Optische-Schicht System bereit, wie in den beiliegenden Ansprüchen aufgeführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1(a) ein schematisches Diagramm einer gemeinsamen IP/Optische-Schicht Arichtektur;
1(b) ein ausführlicheres schematisches Diagramm einer gemeinsamen IP/Optische-Schicht Architektur, einschließlich der Zwischenverbindungsoptionen dafür;
2 eine beispielhafte IP Architektur als Teil einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Router ausgefallen ist;
3 ein Beispiel der IP über Optische-Schicht Architektur, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Router ausgefallen ist,
4 eine beispielhafte IP Architektur als Teil einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Pfad umgeleitet worden ist, nachdem ein Router ausgefallen ist.
5 ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Verfahrensausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Router an einem entfernten Knoten zeigt;
6 ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verfahrensausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Router an einem Ausgangsknoten (Home-Knoten) zeigt; und
7 ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verfahrensausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung für einen optischen Umschalter (Cross-Connect) an einem Ausgangsknoten zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie voranstehend angegeben zeigt 1(b) einen gemeinsamen IP/Optische-Schicht Netzknoten mit dem optischen Umschalter (OLXC) 25, der mit dem DWDM 20 verbunden ist, um mit anderen OLXCs verbunden zu sein. Der Netzknoten kann weiter einen IP Router 15 einschließen, zusammen mit einem dynamisch-rekonfigurierbaren OLXC 25. Optische Lichtpfade können zwischen Netzelementen über OLXCs eingerichtet werden und die Lichtpfade dienen als eine virtuelle Schaltung.
Um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu erleichtern werden die folgenden Netzobjekte definiert.
Ein Wellenlängenmultiplexer (Wavelength Division Multiplexer; WDM) ist ein System, welches mehrere optische Eingänge in optische Signale mit eng beabstandeten Wellenlängen innerhalb eines optischen Verstärkungsbands umwandelt und sie auf eine einzelne Faser koppelt. An dem Empfangsende kann das verstärkte Signal demultiplexiert und auf mehrere Kanäle von Standardwellenlängen zur Kopplung mit anderen Geräten umgewandelt werden. Es ist auch möglich die Wellenlängen-spezifischen Signale direkt als die Eingänge zu nehmen. In diesem Fall kann keine Wellenlängenumwandlung bei dem WDM System erforderlich sein. Das WDM System kann mit einen OLXC integriert sein oder nicht.
Ein Kanal ist ein unidirektionaler optischer Beitrag, der zwei OLXCs verbindet. Mehrere Kanäle können optisch auf dem WDM System multiplexiert werden. Eine Richtung eines OC-48/192, der zwei unmittelbar benachbarte OLXCs verbindet, ist ein Beispiel eines Kanals. Eine einzelne Richtung eines Optischen-Kanals (Och), wie in ITU-T G.872 zwischen zwei OLXCs über einen WDM System definiert, ist ein anderes Beispiel eines Kanals. Ein Kanal kann im Allgemeinen mit einer spezifischen Wellenlänge in dem WDM System assoziiert werden. Jedoch können in einem WDM System mit Transpondern die Schnittstellen zu dem OLXC eine standardmäßige einzelne Farbe (1310 oder 1550 nm) sein. Ferner kann eine einzelne Wellenlänge mehrere Kanäle transportieren, die in der Zeitdomäne multiplexiert sind. Beispielsweise kann ein OC-192 Signal auf einer Faser vier STS-48 Kanäle führen. Wegen dieser Gründe kann ein Kanal getrennt von der Wellenlänge definiert werden, obwohl in den meisten Anwendungen eine Eins-zu-Eins Entsprechung vorhanden ist.
Ein Umschalter auf der optischen Schicht (Optical Layer Cross-Connect; OLXC) ist ein Umschaltelement, welches einen optischen Kanal von einem Eingangstor zu einem Ausgangstor verbindet. Ein OLXC kann auch als ein optischer Umschalter (OXC; Optical Cross-Connect) bezeichnet werden, und soll deshalb nachstehend als „OXC" bezeichnet werden.
Ein Abzweigungstor (Drop Port) ist ein OXC Tor, welches mit dem Netzelement des abschließenden Clients (NE) verbunden ist. Die Abzweigungsschnittstelle kann das Client-Tor mit dem OXC Abzweigungstor verbinden. Das OXC Abzweigungstor ist im Wesentlichen eine Benutzernetzschnittstelle (User Network Interface; UNI), die Endeinrichtungen mit der Optischen-Schicht verbindet. Das Abzweigungstor schließt die Benutzernetzschnittstelle zwischen dem Client-NE und dem optischen Netz ab. Es ist erforderlich diese Art von Schnittstelle von anderen zu unterscheiden, um Netzanforderungen zu identifizieren, die von einem Client-NE ausgehen.
Ein Netz-Tor ist ein OXC Tor, welches nicht direkt mit einem Endclient-NE gekoppelt ist. Ein Netz-Tor (Network Port) in einem OXC ist mit einem anderen Netz-Tor über ein WDM System oder direkt über optische Fasern gekoppelt.
Ein Lichtpfad ist eine Abstraktion der Verbindungsfähigkeit der Optischen-Schicht zwischen zwei Endpunkten. Ein Lichtpfad ist eine Verbindung mit fester Bandbreite (z.B. eine Richtung einer STM-N/OC-M Nutzlast oder eine Och Nutzlast) zwischen zwei Netzelementen (NEs), die über OXCs eingerichtet sind. Ein bidirektionaler Lichtpfad umfasst zwei zugehörige Lichtpfade in entgegengesetzten Richtungen, die über einem gleichen Satz von Knoten verzeigt werden.
Eine Quelle kann ein Client-Router sein, der physikalisch mit einem OXC über ein oder mehrere OC-48/192 Schnittstellen verbunden ist. Eine Quelle kann auch ein Nicht-IP NE sein, das mit den OLXC über eine OC-48/192 Schnittstelle verbunden ist. Für den Fall einer IP Router-Quelle kann der Router eine IP Adresse aufweisen und die physikalischen Schnittstellen zu dem OXC werden mit einem gewissen Satz von Adressen (möglicherweise eine einzelne IP Adresse oder eine einzigartige Adresse pro Tor (Port) identifiziert. Für den Fall eines Nicht-IP NEs, kann entweder dem NE eine IP Adresse zugewiesen werden oder der OLXC Port (Tor), der das NE verbindet, kann eine IP Adresse aufweisen. Für Geräte, die IP nicht verstehen und mit dem OLXC gekoppelt sind, muss irgendeine Verbindungsaufforderung extern über einen Proxy oder externe OS Schnittstellen erzeugt werden. Die Zielstelle ist im Wesentlichen die gleiche wie die Quelle von dem Standpunkt der physikalischen Schnittstelle her. Wenn eine Aufforderung von einem Ende erzeugt wird, kann der andere Endclient oder die andere OXC Endschnittstelle die Zielstelle werden.
Ein bemerkenswertes Merkmal von gemeinsamen IP/Optische-Schicht Netzarchitekturen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass jede Vermittlungsstelle oder jeder Knoten, A-F, in dem Netz mehrere, oder redundante, IP Router 100_A -100_F und einen dynamisch rekonfigurierbaren OXC 200_A -200_N einschließt, wie in 3 gezeigt, obwohl die vorliegende Erfindung in keinerlei Weise darauf beschränkt ist. In 3 ist jedoch nur die Vermittlungsstelle/der Knoten B so dargestellt, dass er mehrere Router 100_B1 -100_B2 aufweist, obwohl die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Anstelle davon ist in der gegenwärtigen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beabsichtigt, dass sämtliche Vermittlungsstellen, Knoten mehrere, oder redundante, IP Router 100_N aufweisen.
Jede IP Vermittlungsstelle/jeder IP Knoten kann mit anderen Vermittlungsstellen/Knoten über einen oder mehrere Lichtpfade verbunden sein. Auf jeder Strecke innerhalb des Netzes wird ein Kanal/eine Wellenlänge als der voreingestellte geroutete (Einzelsprung; One Hop) Lichtpfad zugewiesen. Der geführte (geroutete) Lichtpfad kann eine Router-zu-Router Verbindungsfähigkeit über diese Strecke bereitstellen. Die geführten Lichtpfade können die physikalische Topologie reflektieren (und sind somit identisch zu dieser). Die Zuweisung dieses voreingestellten Lichtpfads wird nach der Konvention durchgeführt, z.B. der „erste" Kanal/die „erste" Wellenlänge. Sämtlicher Verkehr unter Verwendung dieses Lichtpfads ist ein IP Verkehr und wird von dem Router weitergeleitet.
Wie in 3 gezeigt können IP Router 100_N an den jeweiligen Vermittlungsstellen/Knoten mit ihren jeweiligen OXCs 200_N über eine logische Schnittstelle (nicht gezeigt) kommunizieren. Die logische Schnittstelle definiert einen Satz von grundlegenden Primitivfunktionen, um den jeweiligen OXC 200_N zu konfigurieren und dem jeweiligen OXC 200_N zu ermöglichen Information an den jeweiligen Router 100_N weiterzuleiten. Die Mediationseinrichtung übersetzt die logischen Primitivfunktionen (Primitive) in die eigentümlichen Steuerfunktionen des OXC und aus diesen. Eine weitere Ausführungsform kann die Route und deren jeweiligen OXC in eine einzelne Box oder eine Komponente integrieren und eine eigentümliche Schnittstellenimplementierung verwenden, während noch die äquivalente Funktionalität zu der hier beschriebenen Schnittstelle bereitgestellt wird.
Über den für Knoten lokalen Mechanismus hinaus kann ein Signalisierungsmechanismus benötigt werden, um optische Lichtpfade zu konstruieren. Ein Aufruf einer Anwendungs-Programmierungs-Schnittstelle (Application Programming Interface; API) zum Erzeugen eines Pfads kann wenigstens fünf Parameter erfordern, die umfassen: Zielstelle, Wellenlänge, Bandbreite, Wiederherstellungsflag, und ein Transparenzflag. Wenn das Wiederherstellungsflag eingestellt wird, wird der Lichtpfad geschützt werden. Von Lichtpfaden ohne den Transparenzflag wird angenommen, dass sie IP Dienste führen und dass sie umgeleitet werden können, wenn erforderlich. Beim Abschluss wird eine explizite Abbaunachricht (Tear Down Message) gesendet, um den Pfad zu entfernen.
Lichtpfad-Einrichtungen können Lichtpfad-Aufforderungen zwischen einer Quelle und einer Zielstelle einschließen, wie beispielsweise einen API Aufruf mit den folgenden Attributen:
Wie voranstehend angegeben könnte die Wiederherstellung auf der IP Schicht 5 und/oder der Optischen-Schicht 10 durchgeführt werden, wie in 1(a) gezeigt. Die vorliegende Erfindung wird in den beispielhaften Kontext einer ISP Zentralvermittlungsstelle, unter Verwendung der schematischen Diagramme der 2-4, erläutert. Das IP Netz der 2 umfasst an jedem Knoten darin wenigstens zwei Backbone-Router für eine Redundanz, obwohl die detaillierte Vermittlungsstellenarchitektur nur für die Vermittlungsstelle B gezeigt ist. Diese Router 100_N sammeln sämtlichen Verkehr zu den Routern und von diesen, wobei die Router mit den Kunden des IP Netzes verbunden sind.
Unter Verwendung von gegenwärtigen IP Routing-Systemen, z.B. wenn ein Router 100_B1 an der Vermittlungsstelle/dem Knoten B ausfällt, wird der IP Verkehr von der Vermittlungsstelle 100_A zu 100_B um die Vermittlungsstellen 100_D , 100_E , 100_F und 100_C gehen, um die Vermittlungsstelle 100_B über den Router 100_B2 , den Backup-Router für 100_B1 , zu erreichen. In ähnlicher Weise würde ein Verkehr von der Vermittlungsstelle 100_A zu 100_C , der ursprünglich durch die Vermittlungsstelle 100_B ging, um die Vermittlungsstellen 100_D , 100_E , 100_F und 100_C gehen müssen, um 100_C zu erreichen. Eine zusätzliche Kapazität kann deshalb auf sämtlichen Strecken zwischen Vermittlungsstellen benötigt werden.
Bei gegenwärtigen IP Umleitungssystemen, z.B. wenn der Router 100_B1 an der Vermittlungsstelle/dem Knoten B ausfällt, würde der IP Verkehr von der Vermittlungsstelle 100_A zu der Vermittlungsstelle 100_B um die Vermittlungsstellen 100_D , 100_E , 100_F und 100_C gehen, um die Vermittlungsstelle 100_B über den Router 100_B2 , den Backup-Router für 100_B1 , zu erreichen. In ähnlicher Weise müsste der Verkehr von der Vermittlungsstelle 100_A zu der Vermittlungsstelle 100_C , der ursprünglich durch die Vermittlungsstelle 100_B ging, um die Vermittlungsstellen 100_D , 100_E , 100_F und 100_C gehen, um die Vermittlungsstelle 100_C zu erreichen. Eine zusätzliche Kapazität kann deshalb auf sämtlichen Strecken zwischen Vermittlungsstellen benötigt werden.
Mit der in 3 gezeigten neuen IP über Optische-Schicht Architektur kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jede Vermittlungsstelle/jeder Knoten mit einem OXC 200_N ausgerüstet werden, der mit den zwei Backbone-Routern 100_N1 und 100_N2 an der gleichen Vermittlungsstelle/dem gleichen Knoten verbunden ist. Dann können sämtliche OXCs 200_N über eine Netztopologie verbunden sein. Strecken zwischen Routern werden durch direkte Lichtpfade durch die Optische-Schicht 10 bereitgestellt, die OXCs 200_N einschließt. In 3 stellen ausgezogene Linien die Verbindungsfähigkeit der physikalischen Schicht dar und die gestrichelten Linien zeigen die OC-48 Strecken, die für den Transport von Paketen zwischen den Routern an den Vermittlungsstellen 100_N und zu den benachbarten Vermittlungsstellen verwendet werden können.
Wenn bei dem Wiederherstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Router 100_B1 an der Vermittlungsstelle B ausfällt, was sowohl eine Lichtpfadstrecke zwischen Vermittlungsstellen zwischen den Routern 100_A und 100_B1 als auch die Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_B1 und 100_B1 abbaut, kann der Router 100_A erfassen, dass der Router 100_B1 ausgefallen ist und kann anfordern, dass eine neue Verbindung zu dem Backup-Router R_B2 aufgebaut wird. Ferner kann der OXC_B, der mit dem ausgefallenen Router 100_B1 verbunden ist, direkt den Ausfall erfassen und den Aufbau der neuen Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100 _A und 100_B koordinieren. Diese neue Strecke kann den gleichen Port (das gleiche Tor) für die ausgefallene Strecke zwischen den Routern 100_A und 100_B1 auf dem Router 100_A verwenden und entweder das gleiche Tor für die ausgefallene Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_B1 und 100_B2 auf dem Router 100_B2 oder einen freien Port (ein freies Tor) auf dem Router 100_B2 verwenden. Zusätzlich kann die Bandbreite, die ursprünglich für die Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_A und 100_B1 verwendet wurde, neu verwendet werden, genauso wie die Verkabelung zwischen Vermittlungsstellen von dem Router 100_A zu OXC_A und die Verkabelung von OXC_B zu 100_B2 . Die Wiederherstellung für Router-Ausfälle, die voranstehend beschrieben wurde, wird in einer Zeitperiode von wenigen Sekunden implementiert.
Insbesondere und wie in 5 gezeigt kann der Ausfall des Routers 100_B1 an der Vermittlungsstelle/dem Knoten B (Schritt 500) durch einen Router 100_A an der Vermittlungsstelle/dem Knoten A erfasst werden, wie im Schritt 505. Im Schritt 510 kann der Router 100_A eine Aufforderung an OXC_A, ebenfalls an dem Knoten A, senden, um die Strecke zwischen den Routern 100_A und 100_B1 durch Aufbauen einer neuen Strecke (d.h. eines Lichtpfads) zwischen dem Router 100_A und 100_B2 wieder herzustellen. Der Signalisierungsmechanismus in der Optischen-Schicht koordiniert die Lichtpfad-Einrichtung. Die Aufforderung kann von dem OXC_A an andere OXCs übertragen werden, die auf dem neuen Lichtpfad sind, d.h. OXC_B in diesem Fall im Schritt 515, und kann sämtliche erforderliche Vermittlung in OXC_A bis OXC_B fertig stellen, um den neuen Lichtpfad einzurichten. Auf eine Wiederherstellung der Lichtpfadstrecken zu der Vermittlungsstelle/dem Knoten B wird dann im Schritt 525 eine Verzweigung (ein Routing) in der IP Schicht automatisch die neue Strecke zwischen 100_A und 100_B2 entdecken und der Router 100_B1 kann durch den Router 100_B2 für sämtlichen IP Verkehr durch die Vermittlungsstelle/den Knoten B ersetzt werden und die Wiederherstellung kann in dem Schritt 530 fertig gestellt werden.
Der Ausfall des Routers 100_B1 im Schritt 600 kann auch durch den redundanten Router 100_B2 erfasst werden, der an dem gleichen Knoten wie der ausgefallene Router ist, im Schritt 605, wie in dem Flussdiagramm der 6 dargestellt. Im Schritt 610 sendet der Router 100_B2 eine Aufforderung an OXC_B, mit dem er direkt verbunden ist, ebenfalls an dem Knoten B, um die Verbindung zu der Vermittlungsstelle A durch Aufbauen einer neuen Lichtpfadstrecke zu den Routern 100_A wiederherzustellen. Im Schritt 615 kann der Signalisierungsmechanismus die Aufforderung von OXC_B nach OXC_A weiterleiten, um sämtliche erforderliche Vermittlung bzw. Umschaltung zum Einrichten des neuen Lichtpfads fertig zu stellen. Dann wird im Schritt 620 auf eine Wiederherstellung der Lichtpfadstrecke zu der Vermittlungsstelle/dem Knoten A ein Routing (eine Verzweigung) in der IP Schicht automatisch die neue Strecke zwischen 100_A und 100_B2 entdecken und der Router 100_B1 wird durch den Router 100_B2 für sämtlichen IP Verkehr durch die Vermittlungsstelle/den Knoten B ersetzt werden und die Wiederherstellung kann im Schritt 625 abgeschlossen sein.
Ferner, wie in dem Flussdiagramm der 7 gezeigt, kann der Ausfall des Routers 100_B1 im Schritt 700 durch den Umschalter OXC_B erfasst werden, der an der gleichen Vermittlungsstelle/dem gleichen Knoten B wie der ausgefallene Router 100_B1 angeordnet ist, wie im Schritt 705. Da der OXC_B Verbindungen für sämtliche Router an dem Knoten B steuert, im Schritt 710, kann der OXC_B sämtliche Strecken zwischen Vermittlungsstellen im Zusammenhang mit einem ausgefallenen Router 100_B1 mit dem Router 100_B2 über den Signalisierungsmechanismus wieder herstellen, sodass eine Wiederherstellung im Schritt 715 endet.
Die IP Schicht Topologie, die sich aus der Wiederherstellung ergibt, die in Übereinstimmung mit den beispielhaften Verfahrensausführungsformen der 5-7 voranstehend beschrieben wird, ist in 4 gezeigt. Als Folge der Wiederherstellungsimplementierung, die voranstehend beschrieben wurde, kann ein Lichtpfadverkehr, wie in 4 gezeigt, eine Lichtpfadstrecke von dem Router 100_A zu dem Router 100_B2 unter Verwendung der gleichen Anzahl von Sprüngen verwenden, wobei keine zusätzliche Backbone-Kapazität benötigt wird.
Wie voranstehend angegeben kann eine Kapazität innerhalb einer Vermittlungsstelle von dem Umschalter OXC_B zu dem Router 100_B2 , als Beispiel, die vorher für die Intra-Vermittlungsstellenstrecke zwischen den Routern 100_B1 und 100_B2 verwendet wurde, erneut verwendet werden. Beide Intra-Vermittlungsstellen-Lichtpfadstrecken können die gleiche Menge von zusätzlicher Intra-Vermittlungsstellen-Kapazität von dem Backup-Router 100_B2 zu sämtlichen Routern am Rand des Anbieters erfordern. Mit dem voranstehend beschriebenen Wiederherstellungsverfahren kann nun ein Lichtpfadverkehr zwischen dem Router 100_A und 100_C über den Router 100_B1 die neue Strecke zwischen dem Router 100_A und 100_B2 verwenden, und zwar mit einem Intra-Vermittlungsstellen-Sprung weniger als ein ursprünglicher Pfad, um zu der Vermittlungsstelle B zu gehen, und wobei keine zusätzliche Backbone-Kapazität benötigt wird. Im Vergleich dazu würde eine IP Umlenkung den Verkehr über eine andere Route senden, sodass potentiell zusätzliche Backbone-Streckenkapazität erforderlich ist und höchst wahrscheinlich die Anzahl von Sprüngen zunimmt.
Somit ist in diesem Beispiel eine Wiederherstellung für den Ausfall des Routers 100_B1 mit keiner Anforderung nach zusätzlicher Backbone-Bandbreite, OXC Toren, oder Router-Toren erreicht worden. In anderen Fällen mit einer unterschiedlichen Topologie können zusätzliche Tore auf dem Backup-Router benötigt werden. Wenn beispielsweise eine weitere Backbone-Strecke zu dem Router 100_B1 in dem in 2 gezeigten ursprünglichen Netz hinzugefügt wird, z.B. eine Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_E und 100_B1 , kann zusätzlich zu der Wiederherstellung der Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_A und 100_B1 unter Verwendung der neuen Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_A und 100_B2 die Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_E und 100_B1 durch die neue Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_E und 100_B2 ersetzt werden. Da nur ein Tor auf dem Router 100_B2 vorhanden ist, z.B. das Tor, das von der ausgefallenen Intra-Vermittlungsstellen-Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_B1 und 100_B2 verwendet wurde, wobei eine Wiederverwendung durch die Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_A und 100_B2 übernommen wird, kann ein Tor (ein Port) auf dem Router 100_B2 für die weiter erforderliche Lichtpfadstrecke zwischen den Routern 100_B und 1002 benötigt werden. Im Allgemeinen gleicht die minimale Anzahl von zusätzlichen Toren, die auf dem Backbone-Router benötigt werden, der Gesamtanzahl von Inter-Vermittlungsstellen-Strecken auf dem ausgefallenen Router, verringert um die Anzahl von wieder verwendbaren Toren (d.h. der gleich Typ von Toren) auf dem Backup-Router, die von den ausgefallenen Intra-Vermittlungsstellen-Strecken zwischen dem ausgefallenen Router und einem Backup-Router verwendet werden können.
Nachdem ein Router-Ausfall repariert ist, ist es wünschenswert, auf die normalen Verbindungen zurück zu gehen. Hier werden die Einzelheiten in den folgenden drei Fällen beschrieben:
KEINE WIEDERVERWENDUNG DER WELLENLÄNGE (DER WELLENLÄNGEN) UND DES TORS (DER TORE) DES ERSETZTEN LICHTPFADS
Wenn ein Nachbar des ausgefallenen Router erfasst, dass der Ausfall repariert worden ist, kann er zunächst anfordern, dass der ersetzte Lichtpfad unter Verwendung der ursprünglichen Wellenlänge (der ursprünglichen Wellenlängen) und des ursprünglichen Tors (der ursprünglichen Tore) wieder hergestellt wird. Nachdem der ursprüngliche Lichtpfad wieder hergestellt worden ist, kann er dann anfordern, dass der Wiederherstellungslichtpfad abgebaut wird. Dieser Fall führt zu einer minimalen Unterbrechung des Verkehrs.
WIEDERVERWENDUNG DER WELLENLÄNGE (DER WELLENLÄNGEN) OHNE DIE WIEDERVERWENDUNG DES TORS (DER TORE) DES ERSETZTEN LICHTPFADS.
Wenn ein Nachbar des ausgefallenen Routers erfasst, dass der Ausfall repariert worden ist, kann er zunächst anfordern, dass der ersetzte Lichtpfad unter Verwendung des ursprünglichen Tors (der ursprünglichen Tore) und der neuen Wellenlänge (der neuen Wellenlängen), wenn zutreffend, wieder hergestellt wird. Nachdem der ersetzte Lichtpfad wieder hergestellt worden ist, kann er dann anfordern, dass der Wiederherstellungslichtpfad abgebaut wird. Wenn jedoch eine zusätzliche Wellenlänge (zusätzliche Wellenlängen) nicht verfügbar ist (sind) oder wenn es erforderlich ist, auf die gleiche Wellenlänge (die gleichen Wellenlängen) zurück zu gehen wie diejenige (diejenigen), die in dem normalen Zustand verwendet wird (werden), dann kann der Wiederherstellungslichtpfad zunächst abgebaut werden, bevor der Ursprüngliche unter Verwendung des ursprünglichen Tors (der ursprünglichen Tore) und der ursprünglichen Wellenlänge (der ursprünglichen Wellenlängen) wieder hergestellt wird. Dies kann zu einem gewissen Verkehrsverlust während des Wiederherstellungsprozesses führen.
WIEDERVERWENDUNG DER WELLENLÄNGE (DER WELLENLÄNGEN) ODER DES TORS (DER TORE) DES ERSETZTEN LICHTPFADS.
Wenn ein Nachbar des ausgefallenen Routers erfasst, dass der Ausfall repariert worden ist, kann er zunächst anfordern, dass der ersetzte Lichtpfad unter Verwendung eines neuen Tors (von neuen Toren) und einer neuen Wellenlänge (von neuen Wellenlängen), wenn zutreffend, wieder hergestellt wird. Nachdem der ersetzte Lichtpfad wieder hergestellt worden ist, kann er dann anfordern, dass der Wiederherstellungslichtpfad abgebaut wird. Wenn jedoch eine zusätzliche Wellenlänge (zusätzliche Wellenlängen) oder ein zusätzliches Tor (zusätzliche Tore) nicht verfügbar ist (sind) oder wenn es erforderlich ist, auf das gleich Tor (die gleichen Tore) und die gleiche Wellenlänge (die gleichen Wellenlängen) zurück zu gehen wie dasjenige bzw. diejenigen, die in dem normalen Zustand verwendet werden, muss der Wiederherstellungslichtpfad zunächst abgebaut werden, bevor der Ursprüngliche unter Verwendung des ursprünglichen Tors (der ursprünglichen Tore) und der ursprünglichen Wellenlänge (der ursprünglichen Wellenlängen) wieder hergestellt wird. Dies kann zu einen gewissen Verkehrsverlust während des Wiederherstellungsprozesses führen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die hier vorgeschlagenen Wiederherstellungsmechanismen auf eine Ausfallwiederherstellung von Router-Schnittstellen anwendbar sind. Sie sind auch anwendbar auf Fälle ohne Backup-Router in der gleichen Vermittlungsstelle. Anstelle dessen kann ein Router in einer benachbarten Vermittlungsstelle für den Backup-Router verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Wiederherstellung einer IP/Optische-Schicht nach einem Ausfall eines IP Routers zum Lenken von IP Paketen zwischen Knoten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen (505; 605) eines IP Router Verbindbarkeitsausfalls in einem Signalpfad zu einem ersten Knoten; Übertragen (510; 610) einer Aufforderung an ein optisches Netz, um die Verbindbarkeit wieder einzurichten; und Wiedereinrichten (520, 525; 615) des ausgefallenen Signalpfads unter Verwendung eines redundanten IP Routers an Stelle des ausgefallenen IP Routers, wobei der Signalpfad ein Lichtpfad zwischen dem ersten Knoten und einem zweiten Knoten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ausfall in dem Lichtsignalpfad zu dem anderen der Vielzahl von Knoten durch einen IP Router an einen zweiten Knoten erfasst wird, und wobei der ausgefallene IP Router und der redundante IP Router an dem ersten Knoten sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ausfall in dem Lichtsignalpfad zu dem anderen der Vielzahl von Knoten durch den redundanten IP Router an dem ersten Knoten erfasst wird und wobei der ausgefallene IP Router an dem ersten Knoten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ausfall in dem Lichtsignalpfad zu dem ersten Knoten durch einen optischen Crossconnector an dem ersten Knoten erfasst wird, und wobei der ausgefallene IP Router und der redundante IP Router an dem ersten Knoten sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Übertragungsschritt umfasst, dass der IP Router an dem zweiten Knoten die Aufforderung an einen optischen Crossconnector an dem zweiten Knoten überträgt, um den Lichtsignalpfad zu dem ersten Knoten durch Verwendung des redundanten IP Routers an Stelle des ausgefallenen IP Routers wieder einzurichten.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Übertragungsschritt ferner umfasst, dass der optische Crossconnector an dem zweiten Knoten die Aufforderung an einen optischen Crossconnector an dem ersten Knoten überträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Übertragungsschritt umfasst, dass der redundante IP Router die Aufforderung an einen optischen Crossconnector an dem ersten Knoten überträgt, um den Lichtsignalpfad durch Verwendung des redundanten IP Routers an Stelle des ausgefallenen IP Routers wieder einzurichten.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Übertragungsschritt umfasst, dass der optische Crossconnector an dem ersten Knoten die Aufforderung an einen optischen Crossconnector an einem anderen Knoten überträgt, um den Lichtsignalpfad durch Verwendung des redundanten IP Routers an Stelle des ausgefallenen IP Routers an dem ersten Knoten wieder einzurichten.
Von einen Computer lesbares Medium an einem Knoten Verfahren einer IP/Optische-Schicht, wobei das vom Computer lesbare Medium vom Computer ausführbare Befehle aufweist, um nach einen Ausfall eines IP Routers in einem einer Vielzahl von Knoten die folgenden Schritte auszuführen: Erfassen (505; 605) eines Ausfalls in einem Signalpfad zu einem ersten Knoten, Übertragen (510; 610) einer Aufforderung an ein optisches Netz, um den Signalpfad wieder einzurichten; und Wiedereinrichten (520, 525, 615) des ausgefallenen Signalpfads unter Verwendung eines redundanten IP Routers an Stelle eines ausgefallenen IP Routers, wobei der Signalpfad ein Lichtpfad zwischen dem ersten Knoten und einen zweiten Knoten ist.
Von einem Computer lesbares Medium mit von einem Computer ausführbaren Befehlen nach Anspruch 9, wobei der Ausfall in dem Lichtsignalpfad zu dem anderen der Vielzahl von Knoten an einem IP Router an einem zweiten Knoten erfasst wird, und wobei der ausgefallene IP Router und der redundante IP Router an dem ersten Knoten sind.
Von einem Computer lesbares Medium mit von einem Computer ausführbaren Befehlen nach Anspruch 9, wobei der Ausfall in dem Lichtsignalpfad zu dem anderen der Vielzahl von Knoten an dem redundanten IP Router an dem ersten Knoten erfasst wird, und wobei der ausgefallene IP Router an dem ersten Knoten ist.
Von einem Computer lesbares Medium mit von einem Computer ausführbaren Befehlen nach Anspruch 9, wobei der Ausfall in dem Lichtsignalpfad zu dem ersten Knoten durch einen optischen Crossconnector an dem ersten Knoten erfasst wird, und wobei der ausgefallene IP Router und der redundante IP Router an dem ersten Knoten sind.
Von einem Computer lesbares Medium mit von einem Computer ausführbaren Befehlen nach Anspruch 10, wobei der Übertragungsschritt umfasst, dass der IP Router an dem zweiten Knoten die Aufforderung an einen optischen Crossconnector an dem zweiten Knoten überträgt, um den Lichtsignalpfad zu dem ersten Knoten durch Verwendung des redundanten IP Routers an Stelle des ausgefallenen IP Routers wieder einzurichten.
Von einem Computer lesbares Medium mit von einem Computer ausführbaren Befehlen nach Anspruch 13, wobei der Übertragungsschritt ferner einschließt, dass der optische Crossconnector an dem zweiten Knoten die Aufforderung an einen optischen Crossconnector an dem ersten Knoten überträgt.
Von einem Computer lesbares Medium mit von einem Computer ausführbaren Befehlen nach Anspruch 12, wobei der Übertragungsschritt einschließt, dass der redundante IP Router die Aufforderung an einen optischen Crossconnector an dem ersten Knoten überträgt, um den Lichtsignalpfad durch Verwendung des redundanten IP Routers an Stelle des ausgefallenen IP Routers wieder einzurichten.
Von einem Computer lesbares Medium mit von einem Computer ausführbaren Befehlen nach Anspruch 12, wobei der Übertragungsschritt einschließt, dass der optische Crossconnector an dem ersten Knoten die Aufforderung an einen optischen Crossconnector an einem anderen Knoten überträgt, um den Lichtsignalpfad durch Verwendung des redundanten IP Routers an Stelle des ausgefallenen IP Routers an dem ersten Knoten wieder einzurichten.
IP/Optische-Schicht System, umfassend: einen ersten IP Router (100_A ) an einen ersten Knoten (A), einen zweiten IP Router (100_B1 ) an einem zweiten Knoten (B), der einen Lichtsignalpfad empfängt, der von dem ersten IP Router (100_A ) übertragen wird; ein optisches Netz (OXC_B), das eine Aufforderung zum Wiedereinrichten des Lichtsignalpfads, der von dem ersten IP Router (100_A ) übertagen wird, empfängt, wenn der erste IP Router (100_A ) bestimmt, dass der Lichtsignalpfad ausgefallen ist, und den Lichtsignalpfad unter Verwendung eines dritten IP Routers (100_B2 ) an Stelle des zweiten IP Routers (100_B1 ) an dem zweiten Knoten (B) wieder einrichtet.
IP/Optische-Schicht System nach Anspruch 17, wobei der erste IP Router bestimmt, dass der Lichtsignalpfad ausgefallen ist, wenn der zweite IP Router ausfällt.
IP/Optische-Schicht System nach Anspruch 18, wobei das optische Netz einen optischen Crossconnector an dem ersten Knoten einschließt, und der optische Crossconnector an dem ersten Knoten die Aufforderung zum Wiedereinrichten des Lichtsignalpfads an einen Crossconnector an dem zweiten Knoten überträgt.
IP/Optische-Schicht System, umfassend: einen ersten IP Router (100_B2 ) an einem ersten Knoten (B), einen zweiten IP Router (100_B1 ) an dem ersten Knoten (B); einen dritten IP Router (100_A ) an einem zweiten Knoten (A), der einen Lichtsignalpfad empfängt, der von dem zweiten IP Router (100_B1 ) übertragen wird, ein optisches Netz (OXC_B), das eine Aufforderung zum Wiedereinrichten des Lichtsignalpfads, der von dem ersten IP Router (100_B2 ) übertragen wird, empfängt, wenn der erste IP Router (100_B2 ) bestimmt, dass der Lichtsignalpfad zwischen dem zweiten IP Router (100_B1 ) und dem dritten IP Router (100_A ) ausgefallen ist, und den Lichtsignalpfad unter Verwendung des ersten IP Routers (100_B2 ) an Stelle des zweiten IP Routers (100_B1 ) an dem ersten Knoten (B) wieder einrichtet.
IP/Optische-Schicht System nach Anspruch 20, wobei der erste IP Router bestimmt, dass der Lichtsignalpfad ausgefallen ist, wenn der zweite IP Router ausfällt.
IP/Optische-Schicht System nach Anspruch 21, wobei das optische Netz einen optischen Crossconnector an dem ersten Knoten einschließt, und wobei der optische Crossconnector an dem ersten Knoten die Aufforderung zum Wiedereinrichten des Lichtsignalpfads an einen Crossconnector an dem zweiten Knoten überträgt.
IP/Optische-Schicht System, umfassend: einen ersten Knoten (B) mit mehreren IP Routern (100_B1 -100_BN ); einen zweiten Knoten (A) mit mehreren IP Routern; und einen optischen Crossconnector (OXC_B), die an dem ersten IP Router angeordnet ist und die einen Ausfall in einem Lichtsignalpfad zwischen einem ersten IP Router (100_B1 ) in dem ersten Knoten (B) und einem ersten IP Router (100_A ) in dem zweiten Knoten (A) erfasst, und den Lichtsignalpfad durch Verwendung eines zweiten IP Routers (100_B2 ) an dem ersten Knoten (B) an Stelle des ersten IP Routers (100_B1 ) an dem ersten Knoten (B) wieder einrichtet.