CN101006689A - 用于通信网络的资源管理设备 - Google Patents

Abstract

专用于管理通信网络资源的设备(D)，该网络包括通过连接而连在一起的节点(LER，LCR)。该设备(D)包括资源管理装置(MG)，所述装置被设计为定义连接并将连接与资源相关联，以便这些连接在必要时可以被设置。还要求管理装置(MG)按照选择的标准，将每个连接关联到第一状态或者第二状态，在所述第一状态中该连接具有对于至少部分地与至少一个其他连接共享的选定资源的抢占权，即使未授权使用所述资源，以便设置该连接。

Description

用于通信网络的资源管理设备

技术领域

本发明涉及具有连接设置的通信网络领域中，更具体地涉及用来管理这种网络中的连接所使用的资源的设备。

背景技术

对于本说明书而言，“连接”意指定义于网络中两个节点之间的数据传输电路(物理的或虚拟的)，这两个节点之间也可能存在其他一些中间节点。因此连接可以被看作为两个(相邻或不相邻)节点之间的单个逻辑链路。

在至少支持两个交换层的面向连接的网络中，所谓较低层通过在该层上的连接设置为所谓较高层提供连通性。这种连通使来自较高层的数据能够进行传输。例如，在使用(G)MPLS((通用)多协议标签交换))类型协议的IP网络中，与可用连接有关的信息发送到较高层，该层使用了“TE”类型扩展链接状态路由协议，例如OSPF-TE(开放式最短路径优先-流量工程)协议。

这样，当较高层要传输数据时，它首先分析关于可用连接的信息，以便判定这些可用连接中的一个或一组是否能够传送所述数据，假如可以的话，它将数据发送给较低层，以便较低层能够管理数据的传输。

如本领域技术人员都很清楚的，在上面提到的现有网络中，预先提供连接，以便预测较高层的需求或者防止在设置连接上发生阻塞现象。通过估计使用此网络的客户现在和将来的需求，可以静态设置这些连接。这种方法的缺点就是网络资源被长久地保留在数据平面内，并且在某些场合中只是偶尔使用此资源。这带来了暂时性资源浪费。另一种方法是通过估计每一刻的客户需求并按照需求的估计重新分配连接来进行连接的动态设置。例如，分析每个设置的连接上的负载，当负载超过选定阈值时，将设置新的连接避免可能的阻塞。此方法是在数据平面内保留每个供应连接(provisioning connection)的网络资源而实现的，以便可以在较低层设置连接。该方法使资源能够暂时再利用。这意味着网络所需资源数目小于用静态连接设置运行的网络所需的资源数目。

这种管理资源方法的主要缺点在于这样的事实：当通过网络创建供应连接时，尽管在实际运行条件下，较高层并不是始终使用这些资源，依然必须为这些连接中的每一个保留大量资源。设置供应连接的标准涉及到对客户需求的估计。可以改进这个估计，如果要保证客户的高服务质量以便确保在几乎所有时间内对于这些客户新的连接有效(极端的解决方案就是永久地提供连接，并返回到静态模型)，那么就不得不改进估计。换言之，就资源数目而言，网络是超大的，并且未得到充分(有效地)利用，因此更昂贵。

为试图改善这种状况，有人建议使用更高级别负载检测阈值。但是存在这样的阈值时，网络上有可能发生震荡现象。实际上，网络经常不得不非常快速地释放先前设置的供应连接，使较低层不得不用信号通知到高层的先前连接的不可用性。当设置和释放的频率变得过高时，这可导致影响较高层的数据传输错误。实际上，不是所有的节点能够即时被告知连接已经消失，并且可能试图使用该连接。

也曾建议不应该预先设置供应连接。但是，在这种情况下，首先没有告知较高层关于较低层和/或通过较低层可达到的传输容量，其次，服务质量差，因为在客户层可能发生震荡，新连接所需时间可能会或多或少变长。

还没有已知的令人满意的解决办法，因此本发明的目的就是改善这种状况。

发明内容

为此，本发明提出了一种用于通信网络的资源管理设备，所述通信网络包括通过连接而连在一起的节点，还包括管理装置，所述管理装置被设计为定义连接并将连接与资源相关联，以便在必要时能够设置这些连接。

该设备的特征在于这样的事实：按照选择的标准，它的管理装置还负责将每一个连接关联到第一状态或者第二状态，其中，在第一状态中，该连接具有对于至少部分地与至少一个其他连接共享的选定资源的抢占权，即使该连接未被授权使用所述选定资源。在第二状态中，授权该连接使用选定资源，以便设置该连接。

根据本发明，所述设备可以包括可以单独或组合地采用的附加特征，具体为：

-可以要求管理装置命令较低层向较高层发送连接的相应状态，以便较高层知道处于第一状态的连接，并在必要时为了数据传输可以要求较低层使用这些连接，

-可以要求它的管理装置将优先级与连接所关联的抢占权关联起来，

●当资源与具有第二状态和具有不同抢占权优先级相关联的连接共享时，具有最高优先级的连接在它希望设置此连接时，优先获得共享资源抢占的优先权，

●在出现具有不同抢占权的第一和第二优先级(第一级低于第二级)的第一连接和第二连接共享的资源的情况下，并且当第一连接处于它的第二状态，同时第二连接从它的第一状态转变为它的第二状态时，授权第二连接抢占第一连接所使用的共享资源，以便设置该其他连接，并中断(或释放)第一设置连接，

●作为变体或补充，在出现具有不同抢占权的第一和第二优先级(第一级总是低于第二级)的第一连接和第二连接所共享的资源的情况下，并且当第二连接处于它的第二状态，同时第一连接从它的第一状态转变为它的第二状态时，不授权第一连接抢占第二连接所使用的共享资源，以便被设置，同时第二连接保持它的第二状态。如果一个连接与第一状态相关联并记录在至少一个资源上，而该资源被与第二状态相关联的、具有高于此连接的抢占权优先级的另一个连接所使用，那么对该连接的设置和保持没有太多意义，

-可以要求它的管理装置，例如根据网络中同时设置和使用的连接上的负载，将设置概率等级与关联第一状态的连接相关联，

当与第一状态关联的、具有不同设置概率等级的连接独自享用资源时，具有最高设置概率等级的连接优先获得用于配置共享资源的优先权。如果与第二状态关联的连接保留了资源，那么没有其他连接可以改变这些资源的配置，除非它早先抢占了这个连接。这个设置概率的使用是当与第一状态关联的连接之间共享资源时专门预留的，假定它所使用的部分资源在有效保留之前将被预配置(缩短了配置时间)，则所述设置概率能够通过将连接从第一状态改变为第二状态使连接的设置时间缩短，

-当另一个设置连接上的负载超过了选定阈值，和/或如果接收到来自网络用户的特定请求，可以要求管理装置将连接的状态从第一状态改变为第二状态，阈值的超出和需求每个都构成选择的标准，

-如果有必要将连接的状态从第一状态改变为第二状态，管理装置可以命令将改变连接状态的消息发送到此连接经过的节点以触发资源抢占以便设置连接，

-在将第一状态与一个新连接相关联之前，可以要求管理装置命令准备包括此新连接的一些连接之间的交换矩阵，以便当新连接状态从第一状态转变为第二状态时，几乎能够立即设置新的连接。

本发明尤其，但不是专门适合具有(G)MPLS协议族的IP控制平面的电路交换网络。

附图说明

参考单个附图，在阅读了以下给出的详细描述之后，本发明的其他具体特征和优点就会变得更清楚，该图概略地显示了面向连接的通信网络的例子，该网络配备了根据本发明的资源管理设备。在适当的情况下，该附图不仅可以用来作为本发明的补充，也可以有助于限定本发明。

具体实施方式

发明的目的是优化面向连接通信网络的规模估计(sizing)和优化网络资源的使用。

为此，本发明提出将安装在面向连接的通信网络中的一个或多个资源管理设备D，该网络支持至少两个分别称为较高层和较低层的网络协议层。

在本说明书中，“较高层”是负责处理要从网络的一个节点数据到该网络的另一个节点传输的协议层。“较低层”是将通过连接(一旦它们被设置)管理来自较高层的数据传输的协议层。

以下作为例子，认为网络是GMPLS(通用多协议标签交换)协议族IP(网际协议)网络。但是，本发明并不限定于此种网络类型。例如，对于较低层它也涉及电路交换网络(波长，波长组或SONET/SDH)。

此外，以下认为较低层向较高层发送关于连接的信息所使用的协议是“TE”类型扩展链接状态路由协议，例如OSPF-TE(开放式最短路径优先-流量工程)协议。

图中所示的GMPLS IP网络是称为“标签交换网络”的通信网络族的一部分。这样的网络包括定义节点的网络装备(LERn，LCRm)，每个网络装备通常包括负载分配设备(未示出)。

网络装备包括彼此互连的标签交换路由器(LSR)(或节点)。更准确地说，这些LSR可以分为两类，也就是LERn(这里n＝1到4)边缘路由器(LER或标签边缘路由器)，和LCRm(这里m＝1到3)核心路由器(LCR或标签核心路由器)。LER特别地负责设置电路(或“标签交换路径”(LSP))，而LCR专门负责交换数据分组。

在本说明书中，LSP路径(或虚拟电路)是源边缘路由器LER和目的边缘路由器之间的路径，由设置于两节点之间的一连串链路定义。此外，在本说明书中，“链路”指的是两个LSR之间的物理连接。链路在单个图中用双箭头标记出。

注意，通常计算LSP路径，以便在源边缘路由器LER和目的边缘路由器LER之间优化流量传输。在GMPLS IP网络中，当每个边缘路由器构成源时，就会考虑到与流、当前网络拓扑、当前链路负载相关的服务，对其进行设计，由此计算出它的接收数据向目的边缘路由器LER转移的最佳路径LSP。

重要的是注意到，路径LSP的目的边缘路由器LER是在区(或域)内向其发送带标签分组的最后一个路由器，而不是所述带标签分组的目的地址。

每个边缘路由器LER和每个核心路由器LCR都有交换矩阵，它可以将接收到的数据流交换到至少一个设置连接中。在本说明书中，交换矩阵由不同LER和LCR路由器构成，由于交换矩阵的配置和具体激活(配置)，“设置连接”意思是准备传输数据流的连接。

许多用户或公司终端Ti(这里i＝1到4)可能与至少一些路由器LER相连接，以便在它们之间可以交换数据。

GMPLS IP网络还包括网络管理系统(NMS)，它向路由器LSR发送并从路由器LSR提取数据，使管理员(或管理器)能够管理网络。

NMS通常包括管理服务器SG，可以在其中安装下面将要描述的、根据本发明的资源管理设备D。在这种情况下，设备D为集中式，以便管理至少部分网络资源。但是，也可以设想这样的变体：资源管理设备可以分布于整个网络。在这种情况下，每个路由器LSR都有根据本发明的资源管理设备D专门用于它自己的资源，而不是象集中式情况那样可以用于所有(或部分)网络资源。

在集中式情况下，设备D包括管理模块MG，该模块定义至少部分网络的连接，并将每个连接首先关联到至少部分地与至少一个其他连接共享的选定资源，然后关联到授权或禁止抢占与它们关联的资源的表示状态。

更确切地说，由取决于至少一个选择的标准的情况，每个连接关联到第一状态或者第二状态，其中，所述第一状态中，连接具有对选定资源的抢占权，即使未授权该连接使用该资源，所述选定资源与该连接关联并且至少部分地被该连接和其他至少一个连接共享，在所述第二状态中，该连接具有相同的抢占权，但被授权使用选定资源用于连接的设置。

这样，根据本发明，连接被预先提供，不是将特定资源关联到每个连接，而是在连接之间共享资源，并且每个连接被授权或禁止使用其关联和享用的资源，以便当时就可以按照需求设置或释放(不设置)连接。

抢占包括在数据平面中保留与连接相关联的资源。注意在光网络，资源的保留包括激活光交换机OXC上的交叉连接。

由管理模块MG使用的标准对必须关联到每个连接的状态作出决定，所述标准例如与设置连接负载阈值相比较。在这种情况下，管理模块MG被设计为分析每个设置连接上的负载，以便将其与选定阈值相比较。于是，如果被分析的(一个或多个设置连接的)负载超过了选定阈值，管理模块MG命令激活属于还未设置的第二连接节点的交换矩阵，以便将来的数据流将从第一连接交换到第二连接。这就防止了第一连接上的阻塞。

当然，可以使用其他标准，代替所述标准(阈值比较)或者同时使用。这样，一个标准可以包括来自网络用户(客户)的特定请求的接收或接收失败。在这种情况下，当管理模块MG接收到特定请求，它确定与第一状态关联并且最适合客户需求的连接，然后将它的状态从第一状态改变为第二状态。

交换矩阵的激活伴随着第二连接的从第一状态到第二状态的状态改变。

此外，如果至少一个要激活的交换矩阵还没有预先配置以使得数据流能够交换到第二连接(因此它将在局部设置)，则在保留这个连接的资源期间，配置阶段在激活阶段之前进行。

当改变了第二连接的状态，它可以由此抢占与之相关联的资源，较低协议层向较高协议层发送消息通报它正在为较高协议层保持其可用的新设置连接。然后，较高层协议层在它认为必要时可以发送数据，而新设置连接必须将此数据传送给较低层协议层。

优选地，还要求管理模块MG将优先级与抢占权相关联，所述抢占权与连接(优选地与每个连接)相关联。这样的结果是赋予一些连接资源使用优先权。

例如，如果有不同的优先级的连接共享资源，就可以这样配置网络，以便具有最高优先级的连接每次在它需要设置时，获得抢占资源的优先权，该资源由该连接和其他一个或几个连接共享。换言之，如果共享资源的两个连接必须在几乎同一时刻设置，只有具有最高优先级的连接可以使用与之相关联的资源，因此可以被设置。类似地，如果希望被设置的第一连接所关联的抢占权优先级高于先前设置的第二连接，那么此第一连接抢占此第二连接所使用的资源，并且第二连接被中断(或释放)。

很重要的一点是要记住，如果第一连接处于第二状态或从第一状态转变为第二状态，第一连接只是抢占第二设置连接的资源。

此外，如果资源被第一连接和第二连接共享，其中，所述第一连接具有第一抢占权优先级并与第二状态相关联，所述第二连接具有高于第一级的第二抢占权优先级并与从第一状态到第二状态转变的状态相关联，那么可以这样配置网络，以便授权第二连接抢占第一连接使用的共享资源，以便取代第一连接被设置。

换言之，如果设置连接(和由此关联第二状态的连接)与低抢占权优先级关联，如果与其共享资源的另一个连接优先级高于该连接自身，则所述另一个连接可以释放此连接，以便可以被替代地设置。

此外，如果资源被第一连接和第二连接共享，其中第一连接具有第一抢占权优先级并与从第一状态到第二状态转变的状态相关联，第二连接具有高于第一级的第二抢占权优先级并与第二状态相关联，那么可以这样配置网络，以使得不授权第一连接抢占第二设置连接使用的共享资源，以便第一连接取代第二连接被设置，同时第二连接保持在第二状态。这就是为什么当需要供应连接时，不适合设置与第一状态相关联并记录在至少一个由第二连接保留的资源上的第一连接，所述第二连接与第二状态相关联并具有高于第一连接的抢占权优先级。在另一方面，对于网络连接重新配置来说，该操作非常有用。

换言之，如果设置连接(因此与第二状态相关联的连接)与高抢占权优先级关联，另一个与其共享资源并新近关联到第二状态的连接不能释放此连接以便被替代地设置，除非该设置连接转变为第一状态。

重要的是注意到，抢占权优先级并不是必须永久地和连接关联。例如，这样做是可能的：设计管理模块MG以便根据当时的或选定时期内的需要，改变与一个或更多连接相关联的优先级。

还可以要求管理模块MG将设置概率等级与至少一些连接相关联，所述设置概率等级例如可以取决于网络中连接设置的负载。

例如，假定通过网络设置单个连接以在终端T1和T4间传输数据。在这个单个连接饱和(如果它具有高负载)的情况下，相对于在此连接仅仅有些繁忙(它具有低负载)的情况下，网络更有可能在终端T1和T4之间设置新连接。如果有若干网络连接，则可以适用同样的概率推断。这样，在例如定义在终端T1和T4间以及在终端T2和T3间的两个连接之间，两个连接之一可以有高于另一个的连接的负载。如果要求为这些连接的每一个设置与第一状态相关联的连接作为供应连接，那么每个供应连接可以关联到设置概率等级，所述概率等级反映了要替代的连接的负载等级。这样，如果两个供应连接共享至少一个公共资源，其中与第二状态关联的第三连接不保留此资源，则具有最高设置概率的连接可以配置有关资源。

最后，当管理模块决定将连接状态从第一状态改变为第二状态时，可以要求管理模块MG命令较低层协议层向此连接所经过的各节点发送状态变化消息，旨在触发资源的抢占，以便能够设置此连接。这是尤其有利的，因为在传统网络中，连接的节点处资源的保留过程需要从源节点到目的节点第一次通过以查询每个节点处是否有可用资源，然后需要从目的节点到源节点的第二次通过以有效保留第一次通过期间在每个节点上请求的资源。

根据本发明，管理设备D，尤其是它的管理模块MG，可以采用电子电路形式、软件模块(计算机模块)的形式，或电路和软件的组合形式。

本发明并不仅限于只作为例子描述的资源管理设备的实施例，而是在包括在以下给出的权利要求的框架内，本领域技术人员所想象到的所有变体。

因此，以上描述了本发明的范例性实施例，其中管理设备是集中式的，以便于管理所有或部分网络资源。但是，在整个网络中也可以按分布式方式管理资源。在这种情况下，根据本发明，每个节点(或路由器)都有用于它自己的资源的管理设备。

Claims (16)

1.一种用于通信网络的资源管理设备(D)，所述通信网络包括通过连接而连在一起的节点(LER，LCR)，所述设备包括管理装置(MG)，所述管理装置被设计为定义所述连接并将它们与资源相关联，以便在必要时可以设置所述连接，该设备(D)特征在于，所述管理装置(MG)还被设计为按照选择的标准，将每个连接与第一状态或第二状态关联，在所述第一状态中，所述连接对于至少部分地与至少一个其他连接共享的选定资源具有抢占权，即使未被授权使用该资源，在所述第二状态中所述连接被授权使用所述选定资源以便设置所述连接。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，所述管理装置(MG)被设计为在将第一状态与新连接关联之前，命令在包括所述新连接的连接之间准备交换矩阵，以便当所述新连接的状态从所述第一状态改变到所述第二状态时，所述新连接几乎可以被立即设置。

3.根据权利要求1或2任一项的设备，其特征在于，所述管理装置(MG)被设计为命令由所谓较低层网络协议层向所谓较高层网络协议层发送对应的连接状态，以便于所述较高层知道哪些连接处于它们的第一状态，并在必要时，可以要求所述较低层使用这些连接用于数据传输，其中这些连接一旦被设置，所述较低层管理源自较高层的数据经由所述连接的传输。

4.根据权利要求1到3之一的设备，其特征在于，所述管理装置(MG)被设计为将优先级关联到与连接相关的抢占权。

5.根据权利要求4的设备，其特征在于，在具有与第二状态相关的优先级并且具有不同的抢占权优先级的连接共享资源的情况下，具有最高优先级的连接获得抢占所述共享资源的优先权，以便设置所述连接。

6.根据权利要求5的设备，其特征在于，在出现具有不同的第一和第二抢占权优先级的第一连接和第二连接共享资源的情况下，所述第一级低于所述第二级，并且当所述第一连接与第二状态相关，同时所述第二连接从所述第一状态转变为所述第二状态时，授权所述第二连接抢占所述第一连接使用的所述共享资源，以便设置所述连接，所述第一设置连接于是被中断。

7.根据权利要求5或6的设备，其特征在于，在具有不同的第一和第二抢占权优先级的第一连接和第二连接共享资源的情况下，所述第一级低于所述第二级，并且如果所述第二连接与第二状态相关联，同时所述第一连接从所述第一状态转变为所述第二状态时，只要所述第二设置连接保持与第二状态相关，则不授权所述第一连接抢占由所述第二连接使用的所述共享资源，以便设置所述连接。

8.根据权利要求1到7之一的设备，其特征在于，所述管理装置(MG)被设计为将设置概率等级与至少一些与第一状态相关的所述连接相关联。

9.根据权利要求8的设备，其特征在于，所述设置概率等级取决于在所述网络中设置和使用的连接上的负载。

10.根据权利要求1到9之一的设备，其特征在于，所述管理装置(MG)被设计为，当另一个设置连接的负载超过选定阈值时，将与连接相关联的状态从所述第一状态转变为所述第二状态，所述阈值的超出构成所述选择的标准。

11.根据权利要求1到10之一的设备，其特征在于，当接收到来自用户的请求时，要求所述管理装置(MG)将与连接相关联的状态从所述第一状态转变为所述第二状态，所述需求构成所述选择的标准。

12.根据权利要求1到11之一的设备，其特征在于，如果有必要将与连接相关联的状态从所述第一状态转变为所述第二状态，所述管理装置(MG)被设计为命令向该连接经过的所述节点(LER，LCR)发送连接状态转变消息以触发资源的抢占，以便设置所述连接。

13.一种用于面向连接的通信网络的路由器(LER，LCR)，其特征在于包括根据上述权利要求之一的管理设备(D)，所述管理设备(D)专用于管理其自己的资源。

14.一种用于通信网络的管理服务器(SG)，所述通信网络包括通过连接而连在一起的节点(LER，LCR)，所述管理服务器(SG)特征在于包括根据权利要求1到12之一的管理设备(D)，所述管理设备(D)专用于管理所述网络的至少部分资源。

15.在(通用)多协议标签交换协议族网际协议网络中，根据权利要求1到12之一的资源管理设备(D)的使用。

16.在电路交换网络中，根据权利要求1到12之一的资源管理设(D)的使用。

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