CN100384138C - 光因特网中采用分布式控制的动态链路建立方法 - Google Patents

Abstract

光因特网中采用分布式控制的动态链路建立方法，属于网络技术范畴，是建立网络中传输数据链路的一种方法。主要特征是，通过源客户端采用业务量实时监测的驱动方式，触发基于分布式控制的链路建立机制，为用户动态地提供网络带宽资源。建链过程中还采用了流量控制、基于一定服务等级重选路由和数据重传操作、灵活的链路生存时间等方法，从而克服了传统技术中灵活性差，网络资源浪费，不能适应IP业务突发性强的特性等缺点。本发明能满足网络动态性的要求，信令控制方式灵活，网络资源利用充分，能满足不同用户的要求。

Description

光因特网中采用分布式控制的动态链路建立方法

技术领域

本发明属于网络技术范畴，是网络中建立传输数据链路的一种方法，尤其是在光因特网中为传输IP业务建立直达通路的一种方法。

背景技术

通过光网络提供直达通路来传输IP业务，传统的方法是：当用户提出申请的时候，通过控制信令的方式，在光网络中请求一条直达链路来支持IP数据的传送，当用户不需要的时候，再通过信令拆除这条链路。这种方式存在很多弊端：1、灵活性不够，只能以静态的方式控制链路的建立或拆除，无法针对IP业务突发性强的特点动态地提供带宽资源，同时也存在网络资源的浪费；2、采用传统的集中式建立链路的方法，需要源端有很大的缓冲区；3、同时，采用集中式的建链方式需要比较长的建链时间，即使采用动态监测的方式建立连接，因为网络的状态的变化，很可能产生资源信息不能准确的反映当前实际资源利用情况，从而无法及时的满足用户的要求。

发明内容

本发明就是要克服上述已有技术中存在的缺点，提供一种采用分布式控制的动态链路建立方法，该方法建链灵活性强，能满足不同用户的服务要求，可充分利用网络的资源。

本发明的技术方案如下：

遵循光网络提供直达通路来传输IP业务的一般规律，包括将整条链路视为由用户和网络两大部分构成，用户通过接入点的用户网络接口与网络交换信令消息，子网之间通过网间接口交换信息，光子网相连成网状网(MESH)，每个边缘网络节点都维持本子网内拓扑以及邻接光子网络连接关系的状态表，依据该表，每个子网入口网络节点决定出到达目的网络的本子网出口网络节点，则通过网络中信令消息的传送找到一条通达连接最终目的端的出口网络节点，从而建立起由源客户端通向目的客户端的直达链路；本发明的特点是：通过源客户端采用业务量实时监测的链路建立驱动方式，触发基于分布式控制的链路建立机制，为用户动态地提供网络带宽资源；所述链路的建立过程如下：

1)通过对源客户端的业务流量实时监测作出建立连接的决定，触发建链机制；

2)源客户端向连接它的网络边界节点请求资源，边界节点作出允许应答后，即可向网络发送数据；

3)通过分布式控制的方法在网络中进行信令，网络中的节点一边对接收的数据进行缓冲，一边向下请求资源；

4)当所信令的链路不通时，根据业务要求的服务等级，有选择地进行基于子网的重选路由和数据重传操作操作；当下游允许时即可向下发送数据；

5)整条链路信令完成后，从目的端返回一条建链成功的消息；在等待状态中会监视缓冲区，进行流量控制；

6)链路的撤销，可以通过链路的生命值耗尽时，该链路自动拆除，无需信令；也可以根据源端拆除指令拆除链路，使链路具有灵活的生存时间(以上参见附图1)。

本发明的主要优点是：1、信令控制方式更灵活，采用分布的控制方式使得用户端不需要特别大的缓冲，并且缩短了用户的等待时间；2、能满足不同用户的服务要求，通过基于一定服务等级的重选路由和数据重传机制，为用户提供不同等级的服务质量；3、针对IP业务突发性的特点，设置了灵活的链路生存时间，使得网络的资源利用更加充分。

附图说明

图1为本发明建链全过程流程图

图2为用户端建链过程流程图

图3为子网入口节点建链流程图

图4为子网内节点建链流程图

图5为子网出口节点建链流程图

图6为基于子网的重选路由示意图

图7为流量控制示意图

具体实施方式

所述采用源端业务量实时监测的链路建立的驱动机制，是对于链路建立的驱动，是业务的接入端提供流量的实时监测的动态驱动方式，当某一条接入光网络中的链路容量不能够满足增长的需求时，本地触发链路建立机制，决定为这条链路再向网络申请一条链路来满足用户的需求，这时本地节点会对超出的数据进行缓存，同时向网络申请带宽。

由于设备倒换的速度可能使源端等待很长时间，则需要源端做非常大的缓存，因而本发明采用分布式的控制方式来解决此问题。所述分布式控制的链路建立机制是，当相邻的两个网元通过控制信令消息协商好资源并作出倒换后，就可以让上游节点传输数据，同时向下游申请资源，这样，每个节点都承担数据缓冲的责任；链路建立的过程中采用流量控制的操作。当建链成功后，数据可直接从头传到尾，不再需要控制消息。

所述流量控制的操作是，对于每个节点的缓冲区设置高、低两个“水位”，当数据缓冲区的水位增加到并超过高水位时，本地节点向上游节点发送流量控制消息，必要时发送停止(pause)消息，并且设置pause消息中的时间参数，表示上游节点停止发送数据的时间；当水位下降到低水位以下时，向上游节点发送一个解除流量控制的消息，或者发送一个pause中时间参数为0的消息解除流量控制(参见图7)。

所述根据业务要求的服务等级，有选择地进行基于于网的重选路由和数据重传操作是，按照前述技术方案的方法建立的链路可以包含有服务等级(CoS)，网络根据针对不同等级预先约定的处理程序，在重选路由和数据重传操作中，给予相应的服务质量(QoS)保证。实现的方法是，当发生链路无法按照预先的路由建立时，根据该连接的请求属性中的服务等级-CoS值决定是否需要进行重选路由操作，这样就对于高等级的业务提供了一定的服务质量-QoS保证。针对重选路由过程可能出现的回退操作，则需要数据重传的操作支持。

在链路建立过程中，可能会出现某一个网络节点或网络中某个光子网资源不能满足的情况，这时需要采用基于光子网络的重选路由和基于业务优先级的数据重传操作。

所述重选路由操作是，基于光子网定义两类重选路由的方案：①重选路由操作A，用以选择到达下一个目标子网的桥接子网；②重选路由操作B，用以在给定出口节点的情况下，选择网内通达该节点的路径；对于重选路由操作A，操作的节点应是边缘网络节点，对于重选路由操作B，操作的节点可以是边界和网内节点。光子网络中，入口的边缘节点决定出通达下一个目的子网络的一条内部路径，控制消息沿此路径向下信令，当该路径中某个内部节点资源不满足时，该节点的上游节点将针对于出口节点进行B类重选路由操作，当仍然无法找到一条合适的路径时，这个节点回退到该子网络的入口节点，入口节点再进行B类的重选路由操作，如果仍然失败，入口节点将进行A类重选路由操作，直到找到出口(参见图6)。

执行数据重传操作发生在以下两种情况：1、缓冲区溢出，这时发生溢出的节点根据此连接要求的业务优先级进行判断是否需要数据重传；2、当进行重选路由中，出现回退的情况时，需要数据重传功能的支持。所述数据重传操作是，发起数据重传的节点向所有上游一直到源端发送重传消息，这个消息包括数据缓冲区的最新一个数据帧，重传从这个数据帧向后的所有的数据，当一个节点接到重传消息后，将该消息向上游转发直到源端，源端根据情况将这个数据帧之后的所有数据重发。

所述通过链路有效状态的生命值耗尽自动拆除链路是，针对IP业务突发性的特点，可以由网络来决定链路的拆除，即每一个相关连接上的网元都保持一个状态，该状态有效的时候，就组成一条直通链路，这个相关网元连接的有效状态是在建链信令时可以采用基于服务等级-CoS的机制预先制定的一个生命值，该生命值耗尽时，即为状态无效，此后这条链路上所有节点同时自动拆链，不需要信令。源端有数据传输则需要重新信令。源端需要网络保持这条链路时，发消息对状态进行刷新，赋予其新的生命值，当源端不再需要该链路时，可发消息予以撤消。这种灵活的链路生存时间，防止了为一个暂时的数据高峰建立一条链路，只有暂时数据流量，而后再拆链耗费时间的问题。

以下结合附图对本发明作进一步说明。

1、用户与网络之间信令过程，参见图2：

1)通过在线流量监测触发建立连接的程序，源用户端信令功能模块与网络端信令功能模块开始相互的信令过程；

2)源客户端对数据进行缓存，向网络端发送资源请求消息，进入等待状态1；

3)假如本端由于某种原因放弃，则通知网络放弃建链；

4)网络端收到请求后开始就请求资源参数进行检查，确认在用户和网络之间是否存在足够的可利用的资源，包括：①在用户和网络之间所请求的数据传输通道或波长资源是否满足；②进行数据缓存的存储资源是否满足。如果两类资源都满足，那么网络向客户发送一个资源满足的应答消息，表示请求的资源满足，同时网络端向下游网络节点请求资源；

5)在等待状态1中收到的应答消息指示网络接纳了用户的请求，并且用户按照应答消息中的信息进行相应的动作后开始向网络发送数据，进入等待状态2；

6)在等待状态1中收到的应答消息指示请求没有满足，建链失败：

7)在等待状态2中接收到流量控制消息，停止数据的发送；接收到数据重传消息，按照重传消息帧中包含的数据，将该数据向后的所有数据进行重发；接收到链路建立成功消息，表示链路成功的建立起来，随后的数据将沿着建好的直通链路向目的端传递；接收到建链失败消息，表示无法按照用户要求的属性建立连接。

2、子网入口节点信令过程，参见图3：

1)入口网络节点接收到上游子网的请求消息，查看本地资源是否满足请求，包括：①在两个节点之间所请求的数据的通道传输或波长资源是否满足，②进行数据缓存的存储资源是否满足；

2)不满足的话，通知上游子网本子网不可达；

3)满足请求的话，节点资源预留和倒换的同时通知上游可以传送数据；这时节点为用户选择一个出口，存在的话，沿着一条路径进行信令，不存在出口或者出口无法到达，将进行重选路由操作A，选择一个桥接子网。仍然失败，则建链失败，返回失败消息。当选择好一条路后，节点会向下游请求资源进入等待状态1；

4)如果下游允许发送，节点将会向下游发送数据，随即表示这一段建链成功，进入等待状态2，等待下游建链情况；反之，将会根据情况进行重选路由操作(如图6所示)；

5)当进入等待状态2后等待四个消息的到来。接收到接连成功消息，表示链路成功的建立，本地节点向上转发此消息，同时作本地处理；收到下游子网和出口节点不可达消息，进行重选路由操作；收到建链失败消息，转发此消息；

6)在等待状态中会监视缓冲区，进行流量控制。

3、子网内节点信令过程，参见图4：

1)子网内节点接收到上游节点的请求消息，查看本地资源是否满足请求，包括：①在两个节点之间所请求的数据传输的通道或波长资源是否满足，②进行数据缓存的存储资源是否满足；

2)不满足的话，通知上游节点出口节点不可达；

3)资源满足的话，节点则资源预留和倒换、通知上游可以传送数据，同时向下请求；这时进入了等待状态1；

4)当收到下游允许发送消息则该节点向下游发送数据，并且表示该端建链成功同时进入等待状态2；

5)在遇到下游节点资源无法满足的情况下，网内节点可以通过重选路由操作B另选一条路由到出口节点，如果不可以则通知入口节点改路径不通；

6)在等待状态2中，网内节点收到出口节点不可达和下游子网不可达以及建链失败消息后都会向上转发；

7)收到建链成功消息，向上转发此消息，并做本地相关操作；

8)在等待状态中会监视缓冲区，进行流量控制。

4、出口节点信令过程，参见图5：

1)出口节点接收到上游节点的请求消息，查看本地资源是否满足请求，包括：①在两个节点之间所请求的数据传输的通道或波长资源是否满足，②进行数据缓存的存储资源是否满足；

2)不满足的话，通知上游节点出口节点不可达；

3)资源满足的话，节点则资源预留和倒换、通知上游可以传送数据，同时向下请求，进入等待状态1；

4)当收到下游允许发送的消息后，则出口节点可以向下游传送数据，并表示该段建链成功，进入等待状态2；

5)收到建链失败消息，向上游节点转发；

6)收到建链成功消息，本地操作，向上游节点转发该消息；

7)在等待状态中会监视缓冲区，进行流量控制。

Claims (6)

1.一种光因特网中采用分布式控制的动态链路建立方法，包括将整条链路视为由用户和网络两大部分构成，用户通过接入点的用户网络接口与网络交换信令消息，子网之间通过网间接口交换信息，光子网相连成网状网(MESH)，每个边缘网络节点都维持本子网内拓扑以及邻接光子网络连接关系的状态表，依据该表，每个子网入口网络节点决定出到达目的网络的本子网出口网络节点，则通过网络中信令消息的传送找到一条通达连接最终目的端的出口网络节点，从而建立起由源客户端通向目的客户端的直达链路；其特征在于：通过源客户端采用业务量实时监测的链路建立驱动方式，触发基于分布式控制的链路建立机制，为用户动态地提供网络带宽资源；所述链路的建立过程如下：

1)通过对源客户端的业务流量实时监测作出建立连接的决定，触发建链机制；

2)源客户端向连接它的网络边界节点请求资源，边界节点作出允许应答后，即可向网络发送数据；

3)通过分布式控制的方法在网络中进行信令，网络中的节点一边对接收的数据进行缓冲，一边向下请求资源；

4)当所信令的链路不通时，根据业务要求的服务等级，有选择地进行基于子网的重选路由和数据重传操作；当下游允许时即可向下发送数据；

5)整条链路信令完成后，从目的端返回一条建链成功的消息；在等待状态中会监视缓冲区，进行流量控制；

6)链路的撤销，可以通过链路的生命值耗尽时，该链路自动拆除，也可以根据源端拆除指令拆除链路。

2.根据权利要求1所述的光因特网中采用分布式控制的动态链路建立方法，其特征在于：所述分布式控制的链路建立机制是，当相邻的两个网元通过控制信令消息协商好资源并作出倒换后，就可以让上游节点传输数据，同时向下游申请资源，这样，每个节点都承担数据缓冲的责任；链路建立的过程中采用流量控制的操作。

3.根据权利要求1或2所述的光因特网中采用分布式控制的动态链路建立方法，其特征在于：所述流量控制的操作是，对于每个节点的缓冲区设置高、低两个“水位”，当数据缓冲区的水位增加到并超过高水位时，本地节点向上游节点发送流量控制消息，必要时发送停止pause消息，并且设置停止消息中的时间参数，表示上游节点停止发送数据的时间；当水位下降到低水位以下时，向上游节点发送一个解除流量控制的消息，或者发送一个停止消息中时间参数为0的消息解除流量控制。

4.根据权利要求1所述的光因特网中采用分布式控制的动态链路建立方法，其特征在于：所述根据业务要求的服务等级，有选择地进行基于子网的重选路由和数据重传操作是，按照权利要求1所述方法建立的链路可以包含有服务等级CoS，网络根据针对不同等级预先约定的处理程序，在重选路由和数据重传操作中，给予相应的服务质量QoS保证。

5.根据权利要求1或4所述的光因特网中采用分布式控制的动态链路建立方法，其特征在于：所述重选路由操作是，基于光子网定义两类重选路由的方案：①重选路由操作A，用以选择到达下一个目标子网的桥接子网；②重选路由操作B，用以在给定出口节点的情况下，选择网内通达该节点的路径；对于重选路由操作A，操作的节点应是边缘网络节点，对于重选路由操作B，操作的节点可以是边界和网内节点；所述数据重传操作是，当缓冲区溢出或重选路由出现回退情况时，需进行数据重传操作，即发起数据重传的节点向所有上游一直到源端发送重传帧和数据缓冲区的最新一个数据帧，重传从这个数据帧向后的所有的数据。

6.根据权利要求1所述的光因特网中采用分布式控制的动态链路建立方法，其特征在于：所述通过链路的生命值耗尽自动拆除链路是，由网络来决定链路的拆除，即每一个相关连接上的网元都保持一个状态，该状态有效的时候，就组成一条直通链路，这个相关网元连接的有效状态是在建链信令时预先制定的一个生命值，该生命值耗尽时，即为状态无效，此后这条链路上所有节点同时自动拆链；源端有数据传输则需要重新信令。

Images