层次光网络中的并行层次光标记交换通道的建立方法.pdf

层次光网络中的并行层次光标记交换通道的建立方法，属于光通讯技术领域。为了解决层次路由体系结构和规模较大的光网络中，路由计算困难及光标记交换通道(O－LSP)建立时间过长的问题，本发明提出一种并行的分布式层次路由信令方法，采用并行的资源分配机制，可以为具有层次结构的光网络以层次路由的方式快速建立光标记交换通道。

1.  层次光网络中的并行层次光标记交换通道的建立方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)层次光网络的控制平面接到用户发出的连接请求后，将所述连接请求对应的光网络出入口网元标记转发给最上层路由域的代言人；
最上层路由域的代言人将光网络出入口网元标记转发给该代言人所在路由域的入口网元，由所述入口网元计算本次连接请求在本层路由域中的路由，并对所述路由资源进行预留，然后基于国际电信联盟组织G.8080建议的包含策略，判断该路由所要覆盖的下一层路由域的出入口网元标记，并由本层路由域的代言人并行地转发给所要覆盖的下一层路由域的代言人；
如果所述路由域的入口网元，发现本层路由域因资源不足，没有满足本次连接请求所需路由，则经本层代言人给用户发送连接失败的消息；
2)中间各层相关路由域的代言人接收到上一层路由域的出入口网元标记后，将其转发给各代言人所在路由域的入口网元，由各入口网元计算本次连接请求在本层各相关路由域中的路由，并对所述路由资源进行预留，然后基于国际电信联盟组织G.8080建议的包含策略，判断该路由所要覆盖的下一层路由域的出入口网元标记，并由本层各相关路由域的代言人并行地转发给所要覆盖的下一层路由域的代言人；
如果中间层某一路由域的入口网元，发现本路由域因资源不足，无法满足本次连接请求所需路由，则经本路由域代言人给上一层相关路由域代言人发送连接失败消息；上一层路由域代言人收到下一层路由域代言人连接失败消息后，释放相关路由域为本次连接请求所预留的资源，同时给其上一层相关路由域代言人发送连接失败消息；
3)最下层相关路由域代言人将接收到的出入口网元标记转发给各代言人所在路由域的入口网元，计算本次连接请求在本层各相关路由域中的路由，并沿此路由发送连接建立消息，相关网元为此路由并行分配本地资源；
若最下层路由域中光标记交换通道建立成功，则该路由域代言人向上一层路由域代言人发送连接成功确认消息；中间各层相关路由域的代言人逐层向上转发连接成功确认消息，同时向本路由域发送资源占用消息，直至最上层；
若最下层路由域中光标记交换通道建立失败，则该路由域代言人向上一层路由域代言人发送连接失败消息；中间各层相关路由域的代言人逐层向上转发连接失败消息，同时向本域发送资源释放消息，直至最上层；
4)最上层路由域的代言人收到本次连接相关的所有路由域代言人发送的连接成功确认消息，表示本次连接成功，并由最上层路由域的代言人给用户发出连接成功确认消息；
最上层路由域的代言人收到本次连接相关的路由域发送的连接失败消息，表示本次连接失败；该代言人给用户发出连接失败消息，同时向下层还没有得到连接失败消息的、为本次连接已占用资源的路由域发出资源释放消息；相关路由域收到资源释放消息后，释放所有为本次连接所占用的网络资源。

层次光网络中的并行层次光标记交换通道的建立方法
技术领域
本发明涉及一种分布式光标记交换通道的建立方法，特别涉及层次结构光网络中分布式、动态、层次路由的建立，属于光通讯技术领域。
背景技术
国际电信联盟组织(ITU-T)将自动交换光网络(ASON/ASTN)定位于全球性的统一传送网，预计将来会有数千台的交换机和数百万台的终端节点接入到这个网络中。对于这样一个规模巨大的网络，如果将所有的网络设备放在单一路由域中来管理，将会对路由以及连接管理等带来诸多问题，如：单个节点需要维护过于庞大的路由表；路由协议拓扑信息的分发过于频繁，给信令网的带宽、信令的处理带来严重的负担；网络拓扑收敛速度收到限制，影响呼叫/连接的建立以及保护/恢复的速度；基于GMPLS的多颗粒度交换也要求多层路由技术的支持。因此，分层次的网络路由体系成为ASON的必然选择。为适应ASON路由体系的这种发展要求，ITU-T起草的G.8080给出了路由域层次与子网点集(SNPP)的关系，G.7715/Y.1706阐述了ASON的路由结构与需求，光互联论坛(OIF)的OIF2002.23.06与OIF2002.23.08等则给出了ASON分层路由一种实现的思想。
目前，在自动交换光网络中，光标记交换通道(O-LSP)通过路由(如最短路径优先协议OSPF-TE)和信令协议(如RSVP-TE)来实现。其中，路由计算被限制在平面网络或两层网络，同时信令过程也如RSVP-TE协议所定义的那样，采用从源到目的地的、串行的逐跳过程。这些方法适用于规模比较小的光网络。但这些方法应用于基于层次路由体系结构的、规模相当大的光网络时，路由计算的困难以及O-LSP建立的时间过长将导致这些方法的不实用。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提出一种具有并行特点的、分布式层次路由信令方法，该方法可以为具有层次结构的光网络以层次路由的方式快速建立光标记交换通道(O-LSP)。
本发明提出的层次光网络中的并行层次光标记交换通道的建立方法，包括以下步骤：
1)层次光网络的控制平面接到用户发出的连接请求后，将所述连接请求对应的光网络出入口网元标记转发给最上层路由域的代言人；
最上层路由域的代言人将光网络出入口网元标记转发给该代言人所在路由域的入口网元，由所述入口网元计算本次连接请求在本层路由域中的路由，并对所述路由资源进行预留，然后基于国际电信联盟组织G.8080建议的包含策略，判断该路由所要覆盖的下一层路由域的出入口网元标记，并由本层路由域的代言人并行地转发给所要覆盖的下一层路由域的代言人；
如果所述路由域的入口网元，发现本层路由域因资源不足，没有满足本次连接请求所需路由，则经本层代言人给用户发送连接失败的消息；
2)中间各层相关路由域的代言人接收到上一层路由域的出入口网元标记后，将其转发给各代言人所在路由域的入口网元，由各入口网元计算本次连接请求在本层各相关路由域中的路由，并对所述路由资源进行预留，然后基于国际电信联盟组织G.8080建议的包含策略，判断该路由所要覆盖的下一层路由域的出入口网元标记，并由本层各相关路由域的代言人并行地转发给所要覆盖的下一层路由域的代言人；
如果中间层某一路由域的入口网元，发现本路由域因资源不足，无法满足本次连接请求所需路由，则经本路由域代言人给上一层相关路由域代言人发送连接失败消息；上一层路由域代言人收到下一层路由域代言人连接失败消息后，释放相关路由域为本次连接请求所预留的资源，同时给其上一层相关路由域代言人发送连接失败消息；
3)最下层相关路由域代言人将接收到的出入口网元标记转发给各代言人所在路由域的入口网元，计算本次连接请求在本层各相关路由域中的路由，并沿此路由发送连接建立消息，相关网元为此路由并行分配本地资源；
若最下层路由域中光标记交换通道建立成功，则该路由域代言人向上一层路由域代言人发送连接成功确认消息；中间各层相关路由域地代言人逐层向上转发连接成功确认消息，同时向本路由域相关网元发送资源占用消息，直至最上层；
若最下层路由域中光标记交换通道建立失败，则该路由域代言人向上一层路由域代言人发送连接失败消息；中间各层相关路由域的代言人逐层向上转发连接失败消息，同时向本域发送资源释放消息，直至最上层；
4)最上层路由域的代言人收到本次连接相关的所有路由域代言人发送的连接成功确认消息，表示本次连接成功，并由最上层路由域的代言人给用户发出连接成功确认消息；
最上层路由域的代言人收到本次连接相关的路由域发送的连接失败消息，表示本次连接失败；该代言人给用户发出连接失败消息，同时向下层还没有得到连接失败消息的、为本次连接已占用资源的路由域发出资源释放消息；相关路由域收到资源释放消息后，释放所有为本次连接所占用的网络资源。
本发明由于引入并行信令的方法，可以为具有层次结构的光网络用层次路由的方式快速建立光标记交换通道(O-LSP)。
附图说明
图1为层次结构光网络概念说明图。
图2为O-LSP建立的信令过程图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明。
首先结合图1来说明层次结构光网络的概念。
如图1所示，该网络由三层组成。每一层由数量不等的路由域组成。每个路由域由在逻辑上由数据平面和控制平面组成，在物理上和一定数量的、嵌入相应软件的网元设备(简称网元)相关联。例如：层次结构光网络的最下层包含了四个路由域：L1AS1、L1AS2、L1AS3、L1AS4。标记111、112、121、122、131、132、141以及142表示与路由域相关的网元。路由域L1AS1的数据平面和控制平面由网元111、112来实现，路由域L1AS2的数据平面和控制平面由网元121、122来实现，L1AS3的数据平面和控制平面由网元131、132来实现，L1AS4的数据平面和控制平面由网元141、142来实现。网元之间由光纤连接，光纤中传送的是波分复用光信号。
路由域L2AS1、L2AS2构成网络的第二层，路由域L3AS形成网络的第三层。
路由域L3AS与路由域L2AS1、L2AS2之间的关系、以及路由域L2AS1、L2AS2与路由域L1AS1、L1AS2、L1AS3及L1AS4之间的关系满足ITU-T G.8080所建议的包含策略：路由域L1AS1、L1AS2完全包含在路由域L2AS1中；路由域L1AS3、L1AS4完全包含在路由域L2AS2中；路由域L2AS1、L2AS2完全包含在路由域L3AS中。
通过光网络管理系统指定：网元311为控制平面在第三层的代言人的物理实体；网元211、221分别为控制平面在第二层路由域L2AS1、L2AS2中的代言人的物理实体；网元111、121、131以及141分别为控制平面在最下层路由域L1AS1、L1AS2、L1AS3及L1AS4中的代言人的物理实体。
本发明包含连接建立的信令过程。如图2所示。图2中标注数字的直线，表示信令转发过程。十位数相同的过程为并行过程。十位数的大小表示了信令过程的次序。
以图1、图2为例，说明本发明的实施例。用户向光网络请求建立一条从网元111到网元142的一条O-LSP连接，用户指定了网元111的入标记以及网元142的出标记。此过程如图2中的过程11所示。
1、路由域代言人311接收到用户的连接请求，交由第3层路由域L3AS入口节点311计算出该连接请求在本层的连接为311入标记-312出标记，并根据G.8080包含策略判断出311入标记-312出标记的连接需要跨越第二层的路由域L2AS1和L2AS2以及L2AS1路由域的211入标记、212出标记，L2AS2路由域的221入标记、222出标记。代言人311把这些消息分别从第三层的L3AS传送到第二层的L2AS1和L2AS2的代言人211和221。此过程如图2中的过程21、22所示。
2、网元211和221接收到第三层下传的连接出入口标记后，交由各自所在路由域的入口网元：
路由域L2AS1入口网元211计算出211入标记-212出标记连接要求需要跨越最下层的路由域L1AS1和L1AS2，以及L1AS1的111入标记、112出标记；L1AS2的121入标记，122出标记。
代言人211把相关消息分别传送到L1AS1、L1AS2的代言人111、121。此过程如图2中的过程31、32所示。
同时，路由域L2AS2入口网元221计算出221入标记-222出标记的连接要求需要跨越最下层的路由域L1AS3和L1AS4，以及L1AS3的131入标记、132出标记；L1AS4的131入标记，132出标记。
代言人221把相关消息分别传送到L1AS3和L1AS4的代言人131以及131。此过程如图2中的过程33、34所示。
3、网元111、121、131以及131接收到来自第二层的连接出入口标记后，交由各自路由域的入口网元：
路由域L1AS1入口网元111根据111入标记-112出标记连接要求计算出本域的路由为111入标记-111出标记-112入标记-112出标记；交由信令建立该条路由。此过程如图2中的过程41、51所示。
路由域L1AS2入口网元121根据121入标记-122出标记连接要求计算出本域的路由为121入标记-121出标记-122入标记-122出标记；交由信令建立该条路由。此过程如图2中的过程42、52所示。
路由域L1AS3入口网元131根据131入标记-132出标记连接要求计算出本域的路由为131入标记-131出标记-132入标记-132出标记；交由信令建立该条路由。此过程如图2中的过程43、53所示。
路由域L1AS4入口网元141根据141入标记-142出标记连接要求计算出本域的路由为141入标记-141出标记-142入标记-142出标记；交由信令建立该条路由。此过程如图2中的过程44、54所示。
4、111入标记-112出标记连接建立成功后，代言人111向代言人211发送连接成功确认消息；121入标记-122出标记连接建立成功后，代言人121向代言人211发送连接成功确认消息；131入标记-132出标记连接成功后，代言人131代言人221发送连接成功确认消息；141入标记-142出标记连接成功后，代言人141向代言人221发送连接成功确认消息。此过程分别如图2中的过程61、62、63、64所示。
5、代言人211收到来自代言人111、121连接成功确认消息后，向代言人311发送连接成功确认消息；221收到来自代言人131、141连接成功确认消息后，向311发送连接成功确认消息。此过程分别如图2中的过程71、72所示。
6、311收到来自211、221连接成功确认消息后，向用户发送连接成功确认消息，作为用户传送数据的同步信号。此过程如图2中的过程81所示。
本发明包含了网元对信令消息的处理。为完成O-LSP的建立，网元需要处理连接请求消息，资源占用消息，连接建立消息，连接成功确认消息，连接失败消息，资源释放消息等几种。处在不同层的网元对这些消息的处理略有不同，最下层路由域的入口网元、一般网元(在路由上，除入口网元和出口网元之外的中间网元)、出口网元对这些消息的处理也有差别。
对于连接请求消息，中间层相关路由域入口网元首先检查本路由域有无足够的资源，如果有，则预留资源；然后向下层发送新的连接建立消息。如果本路由域没有足够的资源，则拒绝本次连接，通过代言人向其上层发送连接失败消息。
最下层路由域入口网元收到本域代言人发送来的连接请求消息，首先检查本路由域有无足够的资源，如果有，则计算本次连接的路由，预留本地资源，然后沿计算的路由发送连接建立消息。如果无资源，则由本域代言人向上层相关路由域代言人发送连接失败消息。
最下层路由域内一般网元收到上游网元发送的连接建立消息后，同样检查本地有无足够的资源；如果有资源，则预留资源，同时向下游网元发送连接建立消息；如果无资源，则向上游网元发送连接失败消息。
最下层路由域出口网元收到连接建立消息后，也是先检查本地资源；如果有资源，则预留资源，同时向上游网元发出资源占用消息，然后执行本地资源分配动作。若分配成功，则向其上游网元发出连接成功确认消息；若分配失败，则向其上游网元发出连接失败消息，并释放本地为此连接预留的资源。
最下层一般网元收到资源占用消息后，先向其上游网元转发该消息，然后执行本地资源分配动作。如分配成功，则网元设置其连接建立标志为“成功”；如分配失败，则网元设置其连接建立标志为“失败”，并释放本地为此连接预留的资源。最下层一般网元收到连接成功确认消息后，首先检查本地的连接建立标志，如果为“成功”，则向其上游网元转发连接成功确认消息；如果为“失败”，则向其上游网元转发连接失败消息。最下层一般网元收到连接失败消息，直接向上游网元转发连接失败消息，并释放本地为此连接预留的资源。
最下层路由域入口网元收到连接成功确认消息后，向其上层代言人发送连接成功确认消息；收到连接失败消息后，向其上层代言人发送连接失败消息，同时向相关网元发出资源释放消息。
中间层代言人收到连接成功确认消息后，向其上层转发连接成功确认消息，同时向本路由域相关网元发出资源占用消息。最上层代言人收到连接成功确认消息后，向用户发送连接成功确认消息，同时向本路由域相关网元发出资源占用消息。中间层及最上层各网元收到资源占用消息后，占用为本次连接预留的资源。
中间层代言人收到连接失败消息后，向其所代言的路由域中与本次连接相关的网元发出资源释放消息，同时向其上一层代言人网元发送连接失败消息；最上层代言人收到连接失败消息，一方面通知用户本次连接失败，另一方面向那些还没有得到连接失败消息的、与本次连接相关的路由域发送资源释放消息。
中间层代言人收到资源释放消息后，向其下层代言人转发新的资源释放消息，同时向本域内本次连接的入口网元发出资源释放消息。一般网元收到资源释放消息，向下游网元转发该消息，同时释放本地为本次连接所预留或占用的资源。
在本发明中，一个完整的O-LSP的建立是通过该O-LSP所跨越的最下层路由域中各个O-LSP段的建立来完成的，而各个O-LSP段的建立几乎同时进行，因此整个连接的时间与目前采用的RSVP-TE协议相比将大大减少，只受限于最长的O-LSP段的建立时间。
假设图1所示的一个连接111-132的O-LSP在最下层中需要经过n个网元，同时假设每个路由域中网元之间的信令传替只需1跳就可到达，信令的传输时延为t，设每个网元数据平面的交叉矩阵动作时间为T，则该O-LSP的建立时间为T₁＝2·(4n-1)·t+4n·T(传统的RSVP-TE协议)
T₂＝t′+2·(n-1)·t+T+6·t(本发明的方法)
其中t′为控制平面在不同层间的通信时间，或者为路由域代言人和路由域入口网元之间的通信时间，它的大小与t相当。可以看到，对于固定的t和T，本发明将节省大量的连接建立时间，特别是n比较大的情况。例如：t＝2ms，T＝20ms and n＝5，本发明的连接时间可以节省70％。