在多协议标签交换网络中监测丢包率的方法.pdf

本发明公开了一种在多协议标签交换网络中监测丢包率的方法，该方法在多协议标签交换连接的源节点定时发送给宿节点的连通性校验帧或快速故障检测帧中，携带该源节点已发送的报文数；在所述MPLS连接的宿节点捕获并解析所述CV帧或FFD帧，记录源节点已发送的报文数和本节点当前时刻已接收的报文数，并根据连续两个时刻已发送的报文数和接收的报文数计算出丢包率。

1、  一种在多协议标签交换(MPLS)网络中监测丢包率的方法，其特征在于包括如下步骤：
在MPLS标签交换路径的源节点定时发送给宿节点的连通性校验(CV)帧或快速故障检测(FFD)帧中，携带该源节点当前时刻已发送的报文数；
在所述MPLS连接的宿节点捕获并解析所述CV帧或FFD帧，记录源节点已发送的报文数和本节点当前时刻已接收的报文数，并根据连续两个时刻已发送的报文数和接收的报文数计算出丢包率。

2、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宿节点在发送缓存队列中靠近发送数据包的位置捕获所述域内OAM帧。

3、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算丢包率包括下述步骤：
将连续两个时刻的已接收报文数之差的绝对值减去连续两个时刻的发送报文数的绝对值，得到一差值；
将所述差值的绝对值除以所述连续两个时刻的已接收报文数之差的绝对值，得到丢包率。

4、  如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，通过定义所述CV帧或FFD帧中的填充字段来携带已发送或已接收的报文数。

5、  一种在多协议标签交换(MPLS)网络中监测丢包率的方法，其特征在于包括如下步骤：
在MPLS标签交换路径上指定一个或多个操作维护管理(OAM)域，并确定各OAM域的入口节点和出口节点；
定时从所述入口节点向该OAM域的出口节点发送携带有特定标识和当前时刻入口节点已接收或已发送的报文数的OAM帧，该特定标识用于指明该OAM帧为域内OAM帧；
在所述出口节点根据所述特定标识捕获并解析所述域内OAM帧，记录所述已接收或已发送的报文数和本节点当前时刻已发送或已接收的报文数，并根据连续两个时刻已接收报文数和已发送的报文数计算出该OAM域的丢包率。

6、  如权利要求5所述的方法，其特征在于，出口节点在发送缓存队列中靠近发送数据包的位置捕获所述域内OAM帧。

7、  如权利要求5所述的方法，其特征在于，计算丢包率包括下述步骤：
将连续两个时刻的已接收报文数之差的绝对值减去连续两个时刻的发送报文数的绝对值，得到一差值；
将所述差值的绝对值除以所述连续两个时刻的已接收报文数之差的绝对值，得到丢包率。

8、  如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述域内OAM帧由头部和净荷两部分组成；其中，头部携带所述特定标识，净荷中携带有用于区分不同OAM域的标识和指明该帧用于统计丢包率的标识。

9、  如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述域内OAM帧为连通性校验(CV)帧或快速故障检测(FFD)帧，其净荷中携带有用于区分不同OAM域的标识和指明该帧用于统计丢包率的标识，并通过定义所述CV帧或FFD帧中的填充字段来携带已发送或已接收的报文数。

10、  如权利要求5至9任一项所述的方法，其特征在于，采用多协议标签协议中预留的标签作为所述特定标识。

在多协议标签交换网络中监测丢包率的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域的多协议标签交换网络，尤其涉及在多协议标签交换(MPLS)网络中监测丢包率的方法。
背景技术
多协议标签交换(MPLS)目前正成为一种数据传送技术，在数据网络中获得越来越多的应用。在多运营商网络或者一个运营商的大型网络中，一条MPLS连接往往穿过多个管理域。对于这样的MPLS连接，除了进行端到端的MPLS连接的管理之外，往往需要对MPLS连接在某个域内的一段进行管理，从而界定各部分网络的性能和可靠性等。
丢包率是体现网络性能的一个重要指标，能够反映网络对业务的服务质量。所以有必要对域内的丢包率进行监测。监测丢包率需要将源节点的报文统计信息传递到宿节点，在MPLS网络中，在MPLS连接以及在分域管理的MPLS连接中，如何在上、宿节点之间传递报文统计信息来监测丢包率是急待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种在多协议标签交换网络中监测丢包率的方法，以通过网络中的操作维护管理帧来实现丢包率监测。
本发明提供以下技术方案：
一种在多协议标签交换网络中监视丢包率的方法，包括如下步骤：
在MPLS标签交换路径的源节点定时发送给宿节点的连通性校验(CV)帧或快速故障检测(FFD)帧中，携带该源节点已接收或已发送的报文数，并标识该CV帧或FFD帧用于计算丢包率；
在所述MPLS连接的宿节点捕获并解析所述CV帧或FFD帧，记录源节点已发送的报文数和本节点当前时刻已接收的报文数，并根据连续两个时刻已发送的报文数和接收的报文数计算出丢包率。
其中：
所述宿节点在发送缓存队列中靠近发送数据包的位置捕获所述域内OAM帧。
通过定义所述CV帧或FFD帧中的填充字段来携带已发送或已接收的报文数。
一种在多协议标签交换网络中监视丢包率的方法，包括如下步骤：
在MPLS标签交换路径上指定一个或多个操作维护管理(OAM)域，并确定各OAM域的入口节点和出口节点；
定时从所述入口节点插入携带有特定标识和当前时刻入口节点已接收的报文数的OAM帧，该特定标识用于指明该OAM帧为域内OAM帧；
在所述出口节点根据所述特定标识捕获并解析所述域内OAM帧，记录已正确接收的报文数和提取出口节点已发送的报文数，并将连续两个时刻的已接收报文数之差除以该连续两个时刻已发送报文数之差，得到该OAM域的丢包率。
其中：
出口节点在发送队列中靠近发送数据包的位置捕获所述域内OAM帧。
所述域内OAM帧由头部和净荷两部分组成；其中，头部携带所述特定标识，净荷中携带有用于区分不同OAM域的标识和指明该帧用于统计丢包率的标识。
所述域内OAM帧为连通性校验(CV)帧或快速故障检测(FFD)帧，其净荷中携带有用于区分不同OAM域的标识和指明该帧用于统计丢包率的标识，并通过定义所述CV帧或FFD帧中的填充字段来携带已发送或已接收的报文数。
采用多协议标签协议中预留的标签作为所述特定标识。
本发明利用CV帧或FFD帧将上游的报文统计信息携带给宿节点，不仅实现简单，而且也减少了网络中为传送开销所占用的带宽等网络资源；本发明同时提供了域内OAM机制，可对MPLS连接在某个域内的一段的丢包率进行监测，因而能够方便地界定网络中各部分的性能和可靠性。
附图说明
图1为MPLS网络中的业务连接示意图；
图2为MPLS网络中的分域管理的示意图。
具体实施方式
为了在MPLS网络监测丢包率，本发明利用MPLS连接中的源节点往宿节点发送的OAM帧来传递报文统计信息，宿节点根据源节点的统计信息来确定丢包率。
实施例一：
该实施例以利用连通性校验帧(CV帧)或快速故障检测帧(FFD帧)(即ITU-TY.1711中定义的MPLS CV和FFD帧)为例进行说明。
在MPLS网络中，CV帧和FFD帧用来维护MPLS连接的OAM帧。源节点定期往宿节点发送MPLS CV和FFD帧，间隔时间可以是数秒，也可以最低(FFD)为10ms。
在定义的CV帧和FFD帧格式中，CV帧有18字节的填充(padding)字段，FFD帧有17字节的填充(padding)字段，填充字段主要是为了使得不同OAM帧具有相同的长度，在连通性校验中和快速故障检测的功能中没有使用填充字段中的信息。
为了利用CV或FFD帧携带报文统计信息，本发明修改MPLS CV和FFD帧的定义，将其填充字段中的一部分字节数定义为一个新的包统计字段，由该字段携带源节点需要告诉宿节点已发送的报文数，宿节点也通过该字段识别该CV帧或FFD帧用于计算丢包率。
如图1所示，丢包率监测过程如下：
MPLS连接(A-＞B-＞C-＞D-＞E)地源节点A定时向宿节点E发送连通性校验(CV)帧，源节点A将当前时刻已发送的报文数T_t填写到在CV帧的包统计字段中；CV帧通过节点B、C、D后到达宿节点E。
宿节点E发现CV帧后捕获该帧，从包统计字段中取出源节点A已发送的报文数T_t，同时提取本节点E已接受的报文数Rt，获得一个数据对(R_t，T_t)。
宿节点E本次获得数据对后，与上一次获得的数据对(T_t-1，R_t-1)进行运算，获得丢包率。其算法如下：
丢包数(packet Loss)＝|T_t-T_t-1|-|R_t-R_t-1|，采用无符号计算；
丢包率(packet loss rate)＝packet loss/|T_t-T_t-1|
通过FFD帧或其他的OAM帧监测丢包率的处理过程与上述过程同理，不再赘述。
为了避免宿节点E接口处的缓存可能造成的计算误差，宿节点E在靠近发送缓存队列发送数据包的位置捕获所述CV帧或FFD帧。
实施例二：
本实施例以在MPLS连接上的分域管理为例进行说明。
为了进行分域管理，首先在MPLS连接上指定一个或多个操作维护管理(OAM)域和确定各OAM域的入口节点和出口节点。OAM域可以与路由域是一致，此时OAM域的形成在路由域形成的时候自然形成。
如图2所示，节点：A-B-C-G构成一个OAM域，节点：C-D-E-F构成另一个OAM域，节点C同时属于2个域，业务从节点A到节点E，跨2个域。OAM域也可以不与路由域一致，此时可以用配置来指定每个域和域的边界设备，以及边界设备的域间接口和域内接口。
对于一条具体的标签交换路径(LSP)中的一个节点而言，如果下一跳是另一个路由域，则表示本节点是该LSP的域出口节点(egressLSR)，如果本节点的上一跳是另一个路由域，则表示本节点是该LSP的域出口节点(ingress LSR)。
在指定的OAM域中，通过定义域内OAM帧来将域入口节点已接收或已发送的报文数携带到域出口节点。域内OAM帧包括OAM头部和OAM净荷两个部分，封装格式是在LSP的标签内部再压入一层特定标签(即域内OAM标签)，携带OAM净荷。
头部格式与MPLS的标签格式相同，分为4个字段：label+exp+s+ttl，其中label字段为一个特殊的数值，能够用来识别该数据包为域内的OAM包。比如，采用预留标签13(Y.1711定义的OAM标签为14)，表示为域内的OAM，以区别于E2E的OAM帧。exp、s、ttl字段的含义与MPLS标签的定义相同(参见RFC3032)。OAM净荷部分按照功能的不同包有多种类型，域内OAM帧可以包含目前各标准组织定义的一些端到端MPLS OAM类型。域内OAM帧净荷中至少包含有OAM域的标识，用以区分不同的OAM域。
定义用于丢包率统计的域内OAM帧格式可采用以下两种方式：
1、定义一个新的OAM类型；通过OAM帧格式中的一个类型字段来唯一指示该OAM帧为用于丢包率监视的OAM帧；用OAM帧格式中的另一个字段携带域入口节点已接收或已发送的报文数。
2、由于MPLS中定义了从上游向下游定期发送的CV帧和FFD帧，因此可以将CV帧和FFD帧定义为域内CV帧和域内FFD帧，携带域入口节点已接收或已发送的报文数。
参阅图2所示，在指定OAM域和域入口节点和域出口节点后，在节点A-B-C-G构成的OAM域中监测域内丢包率的过程如下(图2为PLS的1∶1保护模式为例)：
定期从入口节点A插入携带有标签为13的连通性校验(CV)和/或快速故障检测(FFD)帧，发往域内的出口节点C，该CV帧中携带有入口节点A当前已收到的报文数R_t，该CV帧经B节点后到达出口节点C。
出口节点C发现标签为13的CV帧后捕获该帧，从包统计字段中取出源节点已发送或已接收的报文数R_t，提取本节点已发送的报文数T_t，获得一个数据对(R_t，T_t)。为了避免宿节点C接口处的缓存可能造成的计算误差，宿节点C在靠近缓存队列发送数据包的位置捕获所述CV帧。
出口节点本次获得数据对后，与上一次获得的数据对(R_t-1，T_t-1)进行运算，获得域内的丢包率。其算法如下：
丢包数(packet Loss)＝|R_t-R_t-1|-|T_t-T_t-1|，采用无符号计算。
丢包率(packet loss rate)＝packet loss/|R_t-R_t-1|
通过FFD帧或新类型的OAM帧监测丢包率的处理过程与上述过程同理，不再赘述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。