CN101447913B - 确定直达光路的方法和服务器及建立直达光路的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例中公开了一种确定直达光路的方法，该方法包括：根据监测到的各个路径占用的带宽及各路径经历的路由器节点，得到候选节点对，所述候选节点对间的带宽超过预先设置的带宽门限；根据预先设置的路由选择策略，从所述候选节点对中，选择出一个节点对作为直达光路的两个端点。本发明实施例中还公开了一种确定直达光路的服务器。本发明实施例另外公开了一种建立光路的系统。应用本发明能够动态地调整网络拓扑，优化网络资源。

Description

确定直达光路的方法和服务器及建立直达光路的系统
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种确定直达光路的方法和服务器及建立直达光路的系统。
背景技术
随着宽带互联网的迅速发展，网络规模不断扩张，网络结构日渐复杂，网络业务日趋丰富，网络流量高速增长。电信运营商需要通过可靠、有效的网络业务流量监测系统对网络以及网络所承载的各类业务进行及时、准确的流量和流向分析，进而挖掘网络资源潜力，控制网络互联成本，并为网络规划、优化调整和业务发展提供基础依据。
上述网络业务流量监测系统得到的流量监测数据，主要作为网络管理员进行网络分析的数据，由网络管理员根据这一数据进行决策，通过带宽设置、负载均衡和服务质量(QoS，Quality of Service)设定来进行网络优化。这种网络优化实际上是一种长期的网络规划，而并非是根据流量情况动态地调整网络拓扑、优化网络。
另一方面，目前在路由器和光传输设备一起组网的网络中，路由器和光传输设备一起协调配合进行网络优化的技术还不成熟。比如，在路由器层面中的两个路由器之间的直达光路通常是由预先静态配置得到的，即预先选择出两个路由器作为直达光路的两个端点，由路径计算单元(PCE，Path Computation Element)在光层建立直达光路。这里，直达光路指的是两个路由器之间具有在光传输层面上的路径。可见，这种静态配置方法无法动态地调整网络拓扑，优化网络资源。比如，在路径上的两个路由器，或称为节点，有时这两节点间的业务带宽较大，有时这两节点间的业务带宽较小，如果没有预先配置经过这两节点间的直达光路，那么当这两节点间的带宽过大时，会造成网络拥塞。也就是说，由于无法动态地确定出需要建立直达光路的两个端点，也就无法动态调整网络拓扑，因而不能够很好地使用光层网络资源，会造成路由器层面的节点负担过大。
可见，目前确定直达光路的方法，无法动态地确定出需要建立直达光路的两个端点，同时，无法动态地调整网络拓扑。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种确定直达光路的方法，该方法能够动态地确定出需要建立直达光路的两个端点。
本发明实施例还提供一种确定直达光路的服务器，该服务器能够动态地确定出需要建立直达光路的两个端点。
本发明实施例还提供一种建立直达光路的系统，该系统能够动态地调整网络拓扑。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：
一种确定直达光路的方法，该方法包括：根据监测到的各个路径占用的带宽及各路径经历的路由器节点，得到候选节点对，所述候选节点对间的带宽超过预先设置的带宽门限；根据预先设置的路由选择策略，从所述候选节点对中，选择出一个节点对作为直达光路的两个端点；
所述得到候选节点对的过程包括：计算所述各路径中任意两节点间的带宽，所述两节点间的带宽等于经过该两个节点的所有路径的带宽之和，在所述两节点间的带宽超过所述带宽门限时，所述两节点为候选节点对，或者，
查找所述各路径中具有至少两个公共节点的路径，将查找出的路径的带宽相加，得到经过公共节点的带宽，所述经过公共节点的带宽超过所述带宽门限时，所述公共节点中的任两个节点为候选节点对。
一种确定直达光路的服务器，该服务器包括：
候选节点对获取模块，用于计算各路径中任意两节点间的带宽，所述两节点间的带宽等于经过所述两节点的所有路径的带宽之和，在所述两节点间的带宽超过预先设置的带宽门限时，所述两节点为候选节点对；或查找所述各路径中具有至少两个公共节点的路径，将查找出的路径的带宽相加，得到经过公共节点的带宽，所述经过公共节点的带宽超过所述带宽门限时，所述公共节点中的任两个节点为候选节点对；
端点确定模块，用于根据预先设置的路由选择策略，从所述候选节点对获取模块得到的候选节点对中，选择出一个节点对作为直达光路的两个端点。
一种建立直达光路的系统，所述系统包括至少两个节点，所述系统还包括：
服务器，用于计算各路径中任意两节点间的带宽，所述两节点间的带宽等于经过所述两节点的所有路径的带宽之和，在所述两节点间的带宽超过预先设置的带宽门限时，所述两节点为候选节点对；或查找所述各路径中具有至少两个公共节点的路径，将查找出的路径的带宽相加，得到经过公共节点的带宽，所述经过公共节点的带宽超过所述带宽门限时，所述公共节点中的任两个节点为候选节点对；根据预先设置的路由选择策略，从所述候选节点对中，选择出一个节点对作为直达光路的两个端点，指示高层路径计算单元为所述直达光路的两个端点分配IP层的IP地址；指示所述两个端点根据分配的IP地址进行直达路由通告；
高层路径计算单元，用于为所述服务器确定出的两个端点分配IP地址，根据所述两个端点的直达路由通告，触发所述直达光路所在路径的首节点修改路径经历的节点记录；
光层路径计算单元，用于在所述服务器确定出的两个端点之间计算光层路径。
由上述技术方案可见，本发明实施例提供的确定直达光路的方法和服务器以及建立直达光路的系统，根据监测到的各个路径占用的带宽及各路径经历的路由器节点，得到超过预定带宽门限的候选节点对，从候选节点对中选择出一个节点对，在这两节点之间建立光层的直达光路，因而能够根据业务带宽来动态地确定出需要建立直达光路的两个端点，进而能够动态地调整网络拓扑，从而能够有效利用光层网络资源，减少来路由器之间的负担，实现网络资源的优化。
附图说明
图1为本发明实施例采用的确定直达光路的方法流程示意图；
图2为本发明第一个实施例确定两路由器间直达光路的示意图；
图3为本发明第一个实施例确定直达光路的方法流程示意图；
图4为本发明第二个实施例确定两路由器间直达光路的示意图；
图5为本发明第三个实施例确定两路由器间直达光路的示意图；
图6为本发明第四个实施例确定两路由器间直达光路的示意图；
图7为本发明实施例中采用的建立直达光路的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例采用的确定直达光路的方法流程示意图。如图1所示，包括以下步骤：
步骤101：根据监测到的各个路径占用的带宽及各路径经历的节点记录，得到至少一个候选节点对，这些候选节点对之间的带宽超过预先设置的带宽门限。
本步骤中，对每一条路径，监测其占用的带宽的方法包括：在设定的时间内统计路径的流量，将该路径的流量除以设定的时间，得到在设定的时间内该路径占用的带宽。
得到候选节点对的方法可以是：计算任意两节点间的带宽，这里，两节点间的带宽等于经过该两个节点的所有路径的带宽之和，在这两个节点间的带宽超过带宽门限时，也就是大于带宽门限时，则这两节点为候选节点对。
得到候选节点对的方法也可以是：查找各路径中具有至少两个公共节点的路径。将查找出的路径的带宽相加，得到经过公共节点的带宽，当经过公共节点的带宽超过带宽门限时，则公共节点中的任两个节点为候选节点对，这里，公共节点指的是至少两条路径经过的节点。
步骤102：根据预先设置的路由选择策略，从得到的候选节点对中，从选择出一个节点对作为直达光路的两个端点。
本步骤中，路由选择策略可以有多种，比如，当路由选择策略为：直达光路的路由最长时，确定出直达光路的两个端点包括：从候选节点对中，选择出距离最远的一个节点对，作为直达光路的两个端点。而当路由选择策略为：直达光路所经过的路径最多时，确定出直达光路的两个端点包括：从候选节点对中，选择出两节点间路径数目最多的一个节点对，作为直达光路的两个端点。当然，也可以采用其它的路由选择策略，选择出直达光路的两个端点。
图2为本发明第一个实施例中确定两路由器间直达光路的示意图，如图2所示，在支持流量工程的多协议标签交换(MPLS-TE，Multi-Protocol Label Switching-Traffic Engineering)层包括三条标签交换路径(LSP，Label Switch Path)，分别表示为LSP1、LSP2和LSP3，其中，虚线表示LSP1，点划线表示LSP2，实线表示LSP3。每条LSP不仅包含了用于接收IP层数据的边缘节点，表示为PE1、PE2、PE3和PE4，还包含了在MPLS层传输数据的中间节点，表示为P1、P2......P6。这里的节点为路由器节点。
各边缘节点监测流经自身的LSP占用的带宽并向服务器上报。服务器用于根据监测到的路径占用的带宽及预先设置的带宽门限，得到路径上超过该带宽门限的两个节点，在得到超过预定带宽的两个节点时，向PCE请求在光层建立直达的光路，本实施例中，PCE分成高层路径计算单元(PCE-Hi)和光层路径计算单元(PCE-Lo)两层，PCE-Hi负责MPLS层的路径计算，PCE-Lo则负责光层的路径计算。本实施例中假设服务器、PCE-Hi和PCE-Lo是分设的。下面结合图2，给出本实施例中确定直达光路的方法流程示意图，具体步骤如图3所示：
步骤301：PE统计LSP流量。
本实施例中，PE负责从IP层接收数据包，并将数据包映射到对应的LSP上进行MPLS转发。并且，在定时时间内统计路径的流量，具体的方法是：在各个PE上设置一个定时器，在定时时间内，累加各个数据包的字节数作为路径的流量(traffic)，将记录在维护的LSP流量统计表中。比如，在PE2上维护了如表1所示的LSP流量统计表。
Figure GSB00000356059200061
表1
表中包括了LSP、输出接口(Out Interface)输出标签(Out Label)、显示记录对象(ERO，Express Route Object)和流量表项。
本实施例中采用的定时时间可以根据用户策略配置。在定时结束时，执行步骤302。
步骤302：PE根据定时时间及流量计算流经该PE路径的带宽，并向服务器上报计算得到的路径带宽。
本实施例中，根据计算带宽的方法，将路径的流量除以定时时间，得到在定时时间内该路径占用的带宽，单位是位/秒(bit/s)。比如，定时时间为1分钟，在定时时间内的流量为4500M字节(byte)，则计算得到的带宽为(4500*8)/60＝600M(bit/s)。
在得到LSP实际占用的带宽后，PE将计算得到的带宽上报给服务器，并且将本地表中的流量统计项清零。
步骤303：服务器根据各PE上报的带宽，统计得到各LSP占用的带宽。
本实施例中，服务器对所有LSP占用的带宽进行统计。比如，在服务器维护的如表2所示的LSP带宽统计表中包括了两个历史数据项，这里的历史数据项是在历史时间内所有LSP对应的带宽数据。表2中的两个历史数据项分别为前1分钟的带宽和前1小时的平均带宽。本实施例中的历史时间为LSP占用带宽的监测周期，服务器根据前一个监测周期时间内的统计值，来确定是否需要建立直达光路，本实施例中的历史时间长短可以根据用户策略配置。
Figure GSB00000356059200071
表2
步骤304：服务器分析各个LSP实际占用的带宽，并根据各个LSP的ERO查找到超过预定带宽门限的节点对。
本实施例中，查找超过预定带宽门限的节点过程，可以基于节点对进行查找，即根据各路径的带宽及各路径的ERO，先找出经过两个节点间的所有LSP，该两节点间的带宽等于经过该两个节点的所有路径的带宽之和。如在表2中的PE2和P1间的带宽等于LSP1和LSP2的带宽之和。而后，将两节点间的带宽与预定的带宽门限相比较。
当然也可以基于路径进行查找，即先选择出具有至少两个公共节点的路径，将选择出的路径的带宽相加，得到经过公共节点的带宽。比如，表2中的LSP1、LSP2和LSP3，只有一个公共节点，不进行LSP的带宽叠加。而对于LSP1和LSP3，有三个公共节点，分别为P1、P5和PE3，则经过这三个公共节点中任意两点间的带宽均等于LSP1和LSP3的带宽之和，即在前1小时，经过P1、P5和PE3的带宽为(300M+500M)bit/s，而在前1分钟经过P1、P5和PE3的带宽为(600M+600M)bit/s。如果预定带宽门限为1000Mbit/s，则P1-＞P5，P5-＞PE3和P1-＞PE3间的带宽均超过了预定带宽门限。同理，对于LSP2和LSP3在前1小时，P1-＞P6间的带宽均超过了预定带宽门限。
步骤305：服务器根据预先设置的路由选择策略，选择出超过预先设置的带宽门限一个节点对作为直达光路的两个端点。
本实施例中，假设采用的路由选择策略为：选择相离最远的两个节点作为直达光路的两个端点，根据这个策略，在服务器分析出前1分钟经过P1、P5和PE3的带宽超过预定带宽门限，服务器会选择最远的两个节点，也就是P1和PE3，作为直达光路的两个端点。当然也可以根据其它策略，比如，优先选择重要位置的节点对作为端点。至此，服务器确定出直达光路的两个端点。
步骤306：服务器通过PCE-Hi向PCE-Lo请求计算两个端点间的直达光路。
本实施例中，假设服务器还可以根据两个端点间的带宽及预先设置的一条光路带宽，确定出需要建立直达光路的数目。比如，两个端点间多个LSP的带宽之和为10G bit/s，而预先设置的光路为2.5G bit/s则在该两个端点间需要建立四条光路。
步骤307：PCE-Lo根据光层的拓扑计算光层路径。
本实施例中，PCE-Lo根据光层的拓扑可以计算得到光层路径，为得到最优的光层路径，还可以根据光层的拓扑且考虑波长损伤的因素来计算光层路径。
步骤308：PCE-Lo通过PCE-Hi向服务器返回计算结果。
本实施例中，在PCE-Lo计算完光层路径后，如果计算得到最优的光层路径，将计算得到的光层路径返回给服务器，如果没有计算出一条合适的光层路径，将该结果也返回给服务器，结束本流程。在服务器获知在光层能够建立直达光路后，发起路径重优化及业务切换的过程，执行步骤308。
步骤309：服务器指示PCE-Hi为MPLS层的两个端点分配IP接口地址。
本实施例中，为了在两个端点之间建立直达光路，需要在MPLS层为这两个端点分配IP接口地址，在PCE-Hi维护一个专用于直达链路的地址池，比如，这个地址池属于同一个网段。在需要分配直达光路两端点的IP接口地址时，直达链路的两个端点根据该地址池，进行地址协商，从中选择出两个地址。
步骤310：服务器指示直达光路的两个端点向MPLS层中的所有路由器通告新建的直达链路。
当光层中的直达光路建立成功后，还需要在MPLS层进行路由通告，本实施例中，在两个直达光路的端点之间运行开放最短路径优先(OSPF，Open Shortest Path First)协议，将新建的直达链路进行通告，使得MPLS层上的各节点都能获知新建的直达链路。本实施例中，采用的通告方式为：发送携带网络拓扑路径的信息，在该信息中携带了新建的直达链路信息，当然也可以采用其它的方式进行路由通告，由于PCE-Hi在MPLS层，因而能够接收到该路由通告。在PCE-Hi接收到该路由通告后，执行步骤310。
步骤311：PCE-Hi根据路由通告，触发LSP上的首节点修改路径所经历的节点记录。
本实施例中，PCE-Hi根据新建的直达链路，触发两个端点所在的LSP的首节点，或称LSP经历的第一个节点，对新LSP所经历的节点进行重新记录，本实施例中修改了路径消息中的ERO，该ERO包含了直达光路的两个端点。
每个边缘节点根据先建后拆(make-before-break)的原则，保证数据流平滑过渡到新的LSP上，以表2中的数据为例，由于在P1-PE3之间新建了光路，则LSP1历经的节点为：PE2、P1和PE3，而由于在P1-P6之间新建了光路，LSP2历经的节点为：PE2、P1、P6、PE4和PE2，而LSP3历经的节点为：PE2、P1和PE3，也就是说，每个LSP数据流均从新建的光路中传送。
步骤312：记录原有的LSP与新建直达光路的对应关系。
本实施例中，在PCE-Hi上记录原有的LSP与新建直达光路的对应关系，比如，这样，在PCE-Hi监测到直达光路两个端点间的流量或带宽下降到设置的某个门限时，能够再次驱动PCE-Lo将直达光路释放，在这种情况下，需要先让流量平滑过渡到原有的LSP，然后再通知PCE-Lo删除对应的直达光路，并回收分配的IP接口地址。
本实施例中，在路由器层面来讲，路由器之间的邻接关系建立的方法没有采用现有技术中通过命令配置来建立，而是动态地修改路由器之间的邻接关系，从而能够在路由器和光传输设备一起组网的网络中，有效利用光层的直达光路实现在路由器间的数据传输。
当然本实施还可以将服务器、PCE-Hi和PCE-Lo集成在PCE中，如图4所示，使其拥有MPLS层以及光层的拓扑，能够计算各层的路径。也可以将服务器集成在PCE-Hi中，如图5所示或者如图6所示将PCE-Hi和PCE-Lo集成在一起。
图7为本发明实施例中采用的建立直达光路的系统结构示意图，如图4所示，该系统包括：至少两个节点740，系统还包括：
服务器710，根据监测到的各个路径占用的带宽及各路径经历的节点记录，得到候选节点对，候选节点对间的带宽超过预先设置的带宽门限；根据预先设置的路由选择策略，从候选节点对中，选择出一个节点对作为直达光路的两个端点；
高层路径计算单元720，为服务器确定出的两个端点分配IP地址；
光层路径计算单元730，在所述服务器确定出的两个端点之间计算光层路径。
服务器710包括：
候选节点对获取模块711，根据监测到的各个路径占用的带宽及各路径经历的节点记录，得到候选节点对，候选节点对间的带宽超过预先设置的带宽门限；
端点确定模块712，根据预先设置的路由选择策略，从所述候选节点对获取模块得到的候选节点对中，确定出直达光路的两个端点。
服务器710与高层路径计算单元720位于同一个物理实体内、或者光层路径计算单元730与高层路径计算单元720位于同一个物理实体内、或者服务器710与高层路径计算单元720和光层路径计算单元730位于同一个物理实体内。
服务器710还可以包括：发起路径重优化过程的路径重优化发起模块，该模块指示路径计算单元为所述端点确定模块得到的两个端点分配IP层地址，指示所述端点确定模块得到的两个端点根据分配的IP地址进行直达路由通告。
服务器710还可以包括：记录原有路径与直达光路的对应关系的记录模块和释放模块。其中，释放模块，在直达光路的两个端点间的带宽下降到预先设置的释放门限时，根据记录单元中的对应关系，指示路径计算单元释放直达光路，恢复原有路径。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种确定直达光路的方法，其特征在于，该方法包括：根据监测到的各个路径占用的带宽及各路径经历的路由器节点，得到候选节点对，所述候选节点对间的带宽超过预先设置的带宽门限；根据预先设置的路由选择策略，从所述候选节点对中，选择出一个节点对作为直达光路的两个端点；
所述得到候选节点对的过程包括：计算所述各路径中任意两节点间的带宽，所述两节点间的带宽等于经过该两个节点的所有路径的带宽之和，在所述两节点间的带宽超过所述带宽门限时，所述两节点为候选节点对，或者，
查找所述各路径中具有至少两个公共节点的路径，将查找出的路径的带宽相加，得到经过公共节点的带宽，所述经过公共节点的带宽超过所述带宽门限时，所述公共节点中的任两个节点为候选节点对。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定出直达光路的两个端点之后，进一步包括：
为所述直达光路的两个端点分配IP层的IP地址；所述两个端点根据分配的IP地址进行直达路由通告；根据所述直达路由通告，触发所述直达光路所在路径的首节点修改路径经历的节点记录。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述触发所述直达光路所在路径的首节点修改路径经历的节点记录之后，进一步包括：记录原有路径与所述直达光路的对应关系，在所述直达光路的两个端点间的带宽下降到预先设置的释放门限时，根据所述对应关系，释放所述直达光路，恢复原有路径。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，监测每一条所述路径占用的带宽包括：在设定的时间内统计每一条路径的流量，将所述每一条路径的流量除以设定的时间，得到在所述设定的时间内每一条路径占用的带宽。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述候选节点对中，选择出距离最远的一个节点对，作为直达光路的两个端点或者从所述候选节点对中，选择出两节点间路径数目最多的一个节点对，作为直达光路的两个端点。
6.一种确定直达光路的服务器，其特征在于，该服务器包括：
候选节点对获取模块，用于计算各路径中任意两节点间的带宽，所述两节点间的带宽等于经过所述两节点的所有路径的带宽之和，在所述两节点间的带宽超过预先设置的带宽门限时，所述两节点为候选节点对；或查找所述各路径中具有至少两个公共节点的路径，将查找出的路径的带宽相加，得到经过公共节点的带宽，所述经过公共节点的带宽超过所述带宽门限时，所述公共节点中的任两个节点为候选节点对；
端点确定模块，用于根据预先设置的路由选择策略，从所述候选节点对获取模块得到的候选节点对中，选择出一个节点对作为直达光路的两个端点。
7.根据权利要求6所述的服务器，所述服务器进一步包括：
路径重优化发起模块，用于指示路径计算单元为所述端点确定模块得到的两个端点分配IP层的IP地址，指示所述端点确定模块得到的两个端点根据分配的IP地址进行直达路由通告。
8.根据权利要求7所述的服务器，所述服务器进一步包括：
记录模块，用于记录原有路径与所述直达光路的对应关系；
释放模块，用于在所述直达光路的两个端点间的带宽下降到预先设置的释放门限时，根据所述记录模块中的对应关系，指示路径计算单元释放所述直达光路，恢复原有路径。
9.一种建立直达光路的系统，其特征在于，所述系统包括至少两个节点，所述系统还包括：
服务器，用于计算各路径中任意两节点间的带宽，所述两节点间的带宽等于经过所述两节点的所有路径的带宽之和，在所述两节点间的带宽超过预先设置的带宽门限时，所述两节点为候选节点对；或查找所述各路径中具有至少两个公共节点的路径，将查找出的路径的带宽相加，得到经过公共节点的带宽，所述经过公共节点的带宽超过所述带宽门限时，所述公共节点中的任两个节点为候选节点对；根据预先设置的路由选择策略，从所述候选节点对中，选择出一个节点对作为直达光路的两个端点，指示高层路径计算单元为所述直达光路的两个端点分配IP层的IP地址；指示所述两个端点根据分配的IP地址进行直达路由通告；
高层路径计算单元，用于为所述服务器确定出的两个端点分配IP地址，根据所述两个端点的直达路由通告，触发所述直达光路所在路径的首节点修改路径经历的节点记录；
光层路径计算单元，用于在所述服务器确定出的两个端点之间计算光层路径。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述服务器包括：
候选节点对获取模块，用于计算所述各路径中任意两节点间的带宽，所述两节点间的带宽等于经过所述两个节点的所有路径的带宽之和，在所述两节点间的带宽超过所述带宽门限时，所述两节点为所述候选节点对；或查找所述各路径中具有至少两个公共节点的路径，将查找出的路径的带宽相加，得到经过公共节点的带宽，所述经过公共节点的带宽超过所述带宽门限时，所述公共节点中的任两个节点为候选节点对；
端点确定模块，用于根据预先设置的路由选择策略，从所述候选节点对获取模块得到的候选节点对中，确定出直达光路的两个端点；
路径重优化发起模块，用于指示高层路径计算单元为所述端点确定模块得到的两个端点分配IP层的IP地址，指示所述端点确定模块得到的两个端点根据分配的IP地址进行直达路由通告。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述服务器与所述高层路径计算单元位于同一个物理实体中、或者所述光层路径计算单元与所述高层路径计算单元位于同一个物理实体中、或者所述服务器与所述高层路径计算单元和所述光层路径计算单元位于同一个物理实体中。
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