CN100596100C - 实现多协议标签交换网络差分业务流量工程的方法和系统 - Google Patents

实现多协议标签交换网络差分业务流量工程的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现MPLS网络DS-TE的方法，关键是，建立LSP时，入口LSR或转发LSR在Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数；接收到Path消息的转发LSR根据服务质量参数为业务流预留带宽资源；在LSP建立后，接收到业务流的转发LSR确定业务流的预留带宽，并按照预留带宽转发业务流。本发明还公开了一种实现MPLS网络DS-TE的系统，包括入口LSR、转发LSR和出口LSR；入口LSR或转发LSR在建立LSP的Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数；转发LSR根据所述服务质量参数为业务流预留带宽资源，在LSP建立后，接收到业务流时确定业务流的预留带宽并按照预留带宽转发业务流。这样，可以实现根据不同业务类型分配带宽资源，进一步细化差分业务流量工程的粒度。

Description

实现多协议标签交换网络差分业务流量工程的方法和系统
技术领域
本发明涉及多协议标签交换(MPLS，Multiple Protocol Label Switch)和流量工程(TE，Traffic Engineering)技术，特别是涉及一种实现MPLS网络差分业务流量工程(DS-TE，DiffServ Traffic Engineering)的方法和系统。
背景技术
在MPLS网络中的流量工程(TE)可实现资源预留、容错和传输资源优化，DiffServ可通过多级服务实现可扩展的网络设计。MPLS DiffServ-TE结合了DiffServ和TE的优势，能够提供严格的服务质量(QoS，Quality ofService)保证，并可优化网络资源的使用。
根据RFC 3270所描述的MPLS支持的DiffServ机制，标签交换路由器(LSR)只是基于数据包的MPLS报头做出转发决策，从而判断数据包的逐跳行为(PHB)。在MPLS报头中分配三位的EXP字段，以实现在MPLS中承载DiffServ信息。
MPLS支持的DiffServ是在MPLS网络中建立感知差分业务(DiffServ-aware)的TE通道。MPLS支持的Diffserv使用两种类型的LSP来建立TE通道，分别是由EXP推导的LSP(E-LSP，EXP-inferred-LSP)和仅由标签推导的LSP(L-LSP，Label-Only-Inferred-LSP)。在使用L-LSP的方案中，每个LSP携带单一汇聚级别(OA，Ordered Aggregate)。在使用E-LSP的方案中，每个LSP可携带多个OA。
在E-LSP方案中，特定的EXP组合映射到特定的PHB，PHB包括调度和丢弃优先级，在数据包的转发期间，标签决定数据包的转发路径，EXP决定PHB。对于单一LSP，采用E-LSP可以承载最多8个不同的逐跳行为的数据包。
由此可见，由于目前的E-LSP方案仅对数据包的逐跳行为进行区分，并未对服务类别进行区分，因此也不可能基于不同服务类别提供带宽保证。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种实现MPLS网络DS-TE的方法和系统，对不同的业务类型进行区分，从而实现基于不同业务类型的带宽保证。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
在多协议标签交换MPLS网络中实现差分业务流量工程的方法包括：
建立标签交换路径LSP时，入口标签交换路由器LSR或转发LSR在Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数；
接收到所述Path消息的转发LSR根据所述与资源分配有关的服务质量参数为业务流预留带宽资源；
在LSP建立后，接收到业务流的转发LSR确定业务流的预留带宽，并按照预留带宽转发业务流。
所述与资源分配有关的服务质量参数包括：级别类型和占用带宽。
所述在Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数包括：
在Path消息的差分业务对象的MAP入口中携带标识所述服务质量参数的字段。
所述LSP为E-LSP；
所述在Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数包括：
在Path消息的差分业务对象的各业务流所对应的MAP入口中分别携带为各业务流所设置的与资源分配有关的服务质量参数；
所述转发LSR根据与资源分配有关的服务质量参数为业务流预留带宽资源包括：
接收到Path消息的转发LSR根据各业务流所对应的MAP入口中携带的与资源分配有关的服务质量参数，为各业务流预留带宽资源。
所述在各业务流所对应的MAP入口中携带与资源分配有关的服务质量参数包括：利用各业务流所对应的MAP入口中保留位增加级别类型字段和占用带宽百分比字段；
所述方法进一步包括：在Path消息中携带所有级别类型所占用的总带宽。
所述转发LSR根据各业务流所对应的MAP入口中携带的与资源分配有关的服务质量参数，为各业务流预留带宽资源包括：
所述转发LSR将各业务流所对应的MAP入口中的占用带宽百分比与Path消息中携带的所有级别类型所占用的总带宽的乘积作为为各业务流预留的带宽。
在多协议标签交换MPLS网络中实现差分业务流量工程的系统包括入口标签交换路由器LSR、转发LSR和出口LSR；其中，
入口标签交换路由器LSR或转发LSR在建立标签交换路径LSP的Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数；
接收到Path消息后，转发LSR根据所述与资源分配有关的服务质量参数为业务流预留带宽资源；并在LSP建立后，接收到业务流时，确定业务流的预留带宽，并按照预留带宽转发业务流。
所述LSP为E-LSP。
从以上技术方案可以看出，在建立E-LSP的RSVP路径(Path)消息中增加用于标识与带宽分配有关的服务质量参数的字段，优选实施例中为级别类型参数和带宽占用参数，在E-LSP上为不同级别类型的业务预留不同的带宽资源，在E-LSP建立之后，按照预留的带宽资源为业务流分配带宽。这样，可以实现根据不同业务类型分配带宽资源，进一步细化差分业务流量工程的粒度。
附图说明
图1是DiffServ对象的结构的示意图。
图2是现有技术的DiffServ对象中MAP入口字段格式的示意图。
图3是本发明优选实施例的DiffServ对象中MAP字段格式的示意图。
图4是本发明优选实施例的在MPLS网络中实现DS-TE的系统结构示意图。
图5是本发明优选实施例的在MPLS网络中实现DS-TE的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了在MPLS中实现差分服务，需要在建立LSP的Path消息中增加与差分服务相关的对象-DiffServ对象，携带差分服务参数。
图1是Path消息中DiffServ对象的结构示意图。从图1中可见，DiffServ对象包括：
Rerservd字段：28位，该字段保留，在发送时设置为0，接收时忽略；
MAPnb字段：4位，表示包含在DiffServ对象中的MAP入口的数量，其值在0到7之间；
MAP字段：32位，每个MAP入口定义了一个EXP字段值与PHB字段值之间的映射关系。
参见图2，每个MAP入口包括以下字段：
Reserved字段：13位，该字段保留，在发送时设置为0，接收时忽略；
EXP字段：3位，该字段的值作为该MAP入口的EXP-PHB映射中的EXP值；
PHBID：16位，该字段的值作为该MAP入口的EXP-PHB映射中的PHB的ID。
本发明的核心思想在于，在建立E-LSP的RSVP路径(Path)消息中增加用于标识与带宽分配有关的服务质量参数的字段，在E-LSP上为不同的业务预留不同的带宽资源，在E-LSP建立之后，按照预留的带宽资源为业务流分配带宽。
根据本发明的优选实施例，对Path消息的DiffServ对象的MAP入口进行了扩展，具体为在MAP入口中增加了标识级别类型(CT)和占用带宽的字段。
根据RFC 3564，CT是跨越链路的一组流量中继段，由特定的一组带宽限制条件进行管理。CT用于带宽分配、基于限制条件的路由以及许可控制。指定的流量中继段在所有链路上属于同一个CT。
参见图3，在本实施例中，每个MAP入口包括以下字段：
CT字段：3位，该字段包含级别类型值，用于标识MPLS报文中包含EXP值的数据包的级别类型；
BW-PCT字段：10位，该字段标识了一种CT的数据包的带宽占整个通道带宽的百分比。在MAP入口中BW-PCT占用10位可保证总带宽中的类型BW的百分比具有0.1％的精度。
此外，扩展后的MAP入口还包括EXP字段和PHBID字段，这两个字段分别与图2所示的EXP字段和PHBID字段定义相同，在此不予赘述。
从图3所示的MAP入口结构可见，扩展后的MAP入口增加了标识级别类型的CT字段和标识占用带宽的BW-PCT字段。这样，可以对通过同一E-LSP的业务流划分不同的级别类型，从而实现为不同级别类型的数据流分配不同的带宽资源，例如分配不同的带宽。
图4是本发明一优选实施例的在MPLS网络中实现DS-TE的系统结构示意图。如图4所示，在本实施例中，该系统包括入口标签交换路由器(LSR)、转发LSR和出口LSR。
在建立E-LSP时，入口LSR通过管理层确定的一条路径上的转发LSR向出口LSR发送RSVP Path消息，简称为Path消息。该Path消息中携带了诸如CT和BW-PCT的服务质量参数。在转发过程中，每个转发LSR根据Path消息中携带的CT和BW-PCT参数为业务流预留带宽资源。出口LSR接收到Path消息后，根据Path消息的转发路径，以相反方向返回一个响应RSVP(Resv)消息，在入口LSR接收到该Resv消息后，E-LSP路径建立起来。
在E-LSP路径建立之后，入口LSR接收到数据包后，给数据包添加MPLS报头，将该数据包封装成MPLS报文后沿所建立的E-LSP转发，直至转发至出口LSR。在转发过程中，各转发LSR根据预留的带宽资源为业务流分配带宽。
图5是本发明一优选实施例的在MPLS网络中实现DS-TE的方法流程图。如图5所示，在本优选实施例中，在MPLS网络中实现DS-TE的方法包括主要如下步骤：
步骤501：入口LSR生成Path消息，并将Path消息发送至一条路径的下一跳转发LSR，所述Path消息中携带与带宽分配有关的服务质量参数。
在本实施例中，在Path消息的DiffServ对象的扩展的MAP入口中携带所述与带宽分配有关的服务质量参数，DiffServ对象包括如图3所示的扩展的MAP入口。
此MAP入口包括CT字段和BW-PCT字段。每个MAP入口对应一种业务，从而实现为不同的级别类型的业务流设置不同的带宽占用百分比。由于MPLS报文可携带对应多种级别类型的多种业务流。每种业务流称为一个业务子流。
因为BW-PCT字段标识了占用带宽的百分比，因此，需要入口LSR在Path消息中携带总带宽，即所有级别类型的业务子流所占用的带宽之和。优选地，在Path消息的Sender TSpec对象中携带该总带宽。
步骤502：接收到Path消息的转发LSR记录MAP入口的服务质量参数之间的映射关系的组合。
所述各服务质量参数之间的映射关系为CT←→BW-PCT←→EXP←→PHB，在本实施例中，最多可以有8个映射关系的组合，即最多可对8种业务子流进行不同的带宽资源设置。
步骤503：接收到Path消息的转发LSR根据各MAP入口的CT字段值和BW-PCT字段值为不同的子流分配不同的资源。并且，根据EXP字段值和PHBID字段值为不同的子流赋予不同的调度和转发优先级。
在本实施例中，BW-PCT为级别类型占用带宽的百分比，因此，转发LSR需要根据Path消息的Sender Tspec对象中携带的总带宽计算每种级别类型所对应的带宽值。
步骤504：当路径的出口LSR接收到Path消息后，根据Path消息的转发路径，以相反方向返回一个响应RSVP(Resv)消息。
步骤505：入口LSR接收到该Resv消息后，E-LSP路径建立起来。
步骤506：入口LSR接收到IP数据包后，在IP数据包上添加MPLS报头，形成一个MPLS报文后将其转发沿所建立的E-LSP路径发送至转发LSR。
步骤507：接收到MPLS报文的转发LSR根据预留的带宽资源以及MPLS报文中携带的业务类型，为MPLS报文分配带宽资源，并沿E-LSP转发至出口LSR。
步骤508：出口LSR在接收到MPLS报文后，去除MPLS报头，形成IP数据包，按照IP路由方式转发该IP数据包。
从以上的描述可见，建立E-LSP时，入口LSR在Path消息中增加标识级别类型和占用带宽的参数，各转发LSR根据Path消息中携带的级别类型和占用带宽的参数为业务流预留带宽资源；在E-LSP建立之后，各转发LSR根据预留的带宽资源为业务流分配带宽。
由此，在MPLS网络中，可以实现根据各业务子流的级别类型和占用带宽分配资源，从而实现为不同的业务分配不同的资源。
应该理解，虽然本说明书中仅以级别类型和占用带宽为例，说明了在Path消息中增加与带宽分配有关的服务质量参数，本发明还包括在Path消息中增加其他的服务质量参数，以在MPLS网络中实现更优化的DS-TE的方案。此外，本发明亦包括由转发LSR在Path消息中携带与带宽分配有关的服务质量参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种实现多协议标签交换MPLS网络差分业务流量工程的方法，其特征在于，包括：
建立标签交换路径LSP时，入口标签交换路由器LSR或转发LSR在路径Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数；
接收到所述Path消息的转发LSR根据所述与资源分配有关的服务质量参数为业务流预留带宽资源；
在LSP建立后，接收到业务流的转发LSR确定业务流的预留带宽，并按照所述预留带宽转发业务流；
其中，所述在Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数包括：
在Path消息的差分业务对象的MAP入口中携带标识所述服务质量参数的字段。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与资源分配有关的服务质量参数包括：级别类型和占用带宽。
3、一种实现多协议标签交换MPLS网络差分业务流量工程的方法，其特征在于，包括：
建立标签交换路径LSP时，入口标签交换路由器LSR或转发LSR在路径Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数；
接收到所述Path消息的转发LSR根据所述与资源分配有关的服务质量参数为业务流预留带宽资源；
在LSP建立后，接收到业务流的转发LSR确定业务流的预留带宽，并按照所述预留带宽转发业务流；
其中，所述LSP为E-LSP；
所述在Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数包括：
在Path消息的差分业务对象的各业务流所对应的MAP入口中分别携带为各业务流所设置的与资源分配有关的服务质量参数；
所述转发LSR根据与资源分配有关的服务质量参数为业务流预留带宽资源包括：
接收到Path消息的转发LSR根据各业务流所对应的MAP入口中携带的与资源分配有关的服务质量参数，为各业务流预留带宽资源。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在各业务流所对应的MAP入口中携带与资源分配有关的服务质量参数包括：利用各业务流所对应的MAP入口中保留位增加级别类型字段和占用带宽百分比字段；
所述方法进一步包括：在Path消息中携带所有级别类型所占用的总带宽。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述转发LSR根据各业务流所对应的MAP入口中携带的与资源分配有关的服务质量参数，为各业务流预留带宽资源包括：
所述转发LSR将各业务流所对应的MAP入口中的占用带宽百分比与Path消息中携带的所有级别类型所占用的总带宽的乘积作为为各业务流预留的带宽。
6、一种实现多协议标签交换MPLS网络实现差分业务流量工程的系统，包括入口标签交换路由器LSR、转发LSR和出口LSR，其特征在于，入口LSR或转发LSR在建立标签交换路径LSP的Path消息中携带与资源分配有关的服务质量参数，所述携带为在所述Path消息的差分业务对象的MAP入口中携带标识所述服务质量参数的字段；
接收到所述Path消息，转发LSR根据所述与资源分配有关的服务质量参数为业务流预留带宽资源；并在LSP建立后，转发LSR接收到业务流时，确定业务流的预留带宽，并按照所述预留带宽转发业务流。
7、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述LSP为E-LSP。
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