CN101491034B - 业务触发的标签交换路径的建立 - Google Patents

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Abstract

一种分组交换网络中的自动标签交换路径(LSP)控制机制。入口标签边缘路由器(LER)中的计量设备确定分组流分类的数据速率是否超出了预定义限制。如果是这样，则计量设备向多协议标签交换(MPLS)信令功能发送LSP建立消息以用于建立LSP。当所计算的长期数据速率降到第二预定义限制之下时，计量设备向MPLS信令功能发送LSP拆除消息，所述LSP拆除消息用于拆除LSP。当前LSP状态信息以及下一跳标签转发表项(NHLFE)信息被存储在相关联的数据库中。

Description

业务触发的标签交换路径的建立
相关申请的交叉引用：不适用
与联邦赞助的研发相关的声明：不适用
列出紧密磁盘附录的顺序列表、表格或计算机程序的引用：不适用
发明背景
本发明涉及通信系统。更具体地且并非作为限制，本发明涉及用于建立标签交换路径(Label Switched Path LSP)的方法和设备，其确保用于特定分类(class)的流的LSP建立仅在为该分类的流提供了足够负载时才被触发。
多协议标签交换(MPLS)是使得网络能够通过面向连接的标签交换路径(LSP)来承载属于单个转发等价分类(FEC)的业务的得到确认的技术。MPLS体系结构当前的实施方式通过明确的(explicit)用户配置、路由更新或跨MPLS用户与网络间接口(UNI)的客户端信令(signaling)来触发LSP建立。
通过明确的用户配置进行LSP建立是通过用户对LSP进行明确配置来实现的。可通过诸如资源预留协议：流量(traffic)扩展(RSVP-TE)或基于约束的标签分发协议(CR-LDP)之类的信令协议来建立LSP隧道(tunnel)。LSP隧道在D.Awduche等人的“Requirements for TrafficEngineering Over MPLS”(RFC 2702，IETF网络工作组，1999年9月)中被描述。RSVP-TE协议在D.Awduche等人的“RSVP-TE：Extensions toRSVP for LSP Tunnels”(RFC3209，IETF网络工作组，2001年12月)中被描述。CR-LDP协议在B.Jamoussi等人的“Constrained based LSPSetup using LDP”(RFC 3212，IETF网络工作组，2002年1月)中被描述。在此将这三篇文档引入作为参考。
通过明确用户配置进行LSP建立的缺点在于该方法不是非常易于扩展(scalable)。虽然可能通过将入口(Ingress)标签边缘路由器(入口LER)处的多个FEC表项(entry)映射到相同的下一跳标签转发表项(NHLFE)而将多个业务流映射到相同的LSP隧道中，但是这需要进行明确配置。而且，该方法并不非常适合于变化的网络条件和拓扑。该方法还趋于更持久地占用网络资源或直至用户解除LSP的配置。
当实施MPLS核心的服务供应商允许根据诸如开放式最短路径优先(OSPF)和边界网关协议(BGP)之类的动态路由协议的前缀广告来触发LSP建立时，通过路由更新来进行LSP建立。到这些目的地前缀的所有业务都由所建立的LSP来承载。
通过路由更新进行LSP建立的缺点是由于每个前缀的LSP建立承载了到该目的地的所有类型的业务。因为该机制依赖于诸如路由更新之类的控制信息，所以LSP在没有业务时未被充分使用。
通过跨MPLS UNI的信令进行LSP建立能够通过跨MPLS UNI接口的客户端应用信令来触发，所述MPLS UNI接口跨越客户设备和供应商设备箱之间的链路(即，CP-PE链路)。
通过跨MPLS UNI的信令进行LSP建立的缺点在于该方法局限于以下应用，其中服务供应商建立LSP以便跨其支持MPLS的网络对不同地点的客户设备(CE)进行连接。因此，该方法对操作点进行托管(mandate)且通常是不适用的。
在相关技术中，美国专利申请公布号2003/0039246 A1公开了第三代无线电接入网中基于IP/MPLS的传输方案。同样地，美国专利申请公布号2003/0067880 A1公开了用于路由GMPLS光网络的基于稳定性的集成流量工程的系统和方法。总之，这些文件都描述了现有技术。
当前技术需要克服了现有技术缺点的用于建立LSP的改进方法和设备。本发明提供了这样的方法和设备。
发明内容
本发明提供了通过向进入的业务流应用用户策略来触发LSP建立的机制。该方法通过确保LSP仅在业务需要时被建立来节约(conserve)网络资源并减少LSP开销。通过使用进入的业务信息在入口LER处触发LSP建立，本发明克服了诸如人工配置和路由前缀更新之类的传统触发机制的缺点。更重要地，用于LSP建立和管理的标签交换路由器(LSR)资源仅在提供业务时才被利用。此外，本发明并不依赖于支持MPLS-UNI的客户端也不局限于这样的情形。本发明提供了针对服务供应商网络上的业务使用LSP的所有典型好处，例如核心网络中便宜、快速、支持LSP的交换机的使用以及安全性。本发明提供了对映射到LSP上的流分类的精细控制(fine control)。其还允许建立这样的LSP，所述LSP以最小配置为整个业务流分类提供特定区分服务(Diffserv)和带宽保证。
因此，在一个方面，本发明涉及一种在分组交换网络中建立LSP的方法。所述方法包括确定分组流分类的数据速率是否超出了预定义限制；并且当确定了分组流分类的数据速率超出了预定义限制时自动执行针对分组流分类的LSP建立过程。
在另一方面本发明涉及一种用于在分组交换网络中建立LSP的设备。所述设备包括数据平面(dataplane)中用于确定分组流分类的数据速率是否超出预定义限制的计量设备；和控制平面中用于响应于计量设备确定了分组流分类的数据速率超出预定义限制而自动执行针对分组流分类的LSP建立过程的装置。
在另一方面，本发明涉及一种分组交换网络中的自动LSP控制机制。所述机制包括入口LER中用于确定分组流分类的数据速率是否超出预定义限制的计量设备；和用于在分组流分类的数据速率超出预定义限制时建立LSP并且在分组流分类的数据速率降到预定义限制之下时拆除(tear down)LSP的MPLS信令设备。所述机制还包括用于在计量设备确定了分组流分类的数据速率超出预定义限制时向MPLS信令设备发送LSP建立消息，并且在计量设备确定了分组流分类的数据速率已经降到预定义限制之下时向MPLS信令设备发送LSP拆除消息的通信装置。
若干附图的简述
在以下部分中，将参考附图中所图示的示例性实施例对本发明进行描述，其中：
图1是图示根据本发明教导的当分组到达入口接口时在数据平面中所执行的过程的示例性实施例的步骤的流程图；
图2是图示根据本发明示例性实施例的数据平面中的功能和控制/管理平面的功能之间的接口的简化框图；
图3是图示当事件触发LSP建立时数据平面和控制/管理平面之间的消息流的信令图；和
图4是图示当事件触发LSP拆除时数据平面和控制/管理平面之间的消息流的信令图。
发明详述
本发明结合标准过滤规则和计量动作利用新的LSP建立过程来对进入的业务进行分类和测量。所述计量动作在进入的业务超出用户指定阈值或降到用户指定阈值之下时输出指示。这些事件被馈入新构建的LSP建立过程中，所述LSP建立过程负责在业务超出特定阈值时触发LSP建立过程，并且在业务降到特定阈值之下时触发LSP拆除。一旦LSP被建立，LSP建立过程还负责将后续匹配的业务映射到新的LSP上。该方法确保了LSP建立仅在为该分类的流提供了足够负载时才被触发。
路由器(在这种情况下是入口LER)中的分类引擎包括过滤规则的有序集合。每个过滤规则包括匹配条件和相应的动作。所述匹配条件可以包括IP分组首部上的第三层和第四层字段上的特定或通配符匹配以及路由器的数据平面中的其他块所提供的附加元数据。所述过滤动作允许操作者实现分组处理功能(例如，维持(police)用户业务速率、重标记(re-mark)IP第三层首部字段等)。可通过哈希查找或通过使用内容可寻址存储器(CAM)来对照有序过滤规则集合中的匹配条件对进入的数据分组首部进行检查。
本发明中的LSP建立过滤动作需要操作者指定以下配置项目：
1出口(egress)LER标识符；
2用于LSP建立的信令协议(即，RSVP-TE、CRLDP)；
3QoS参数以及区分服务字段到ELSP位或LLSP标志的映射。(用户必须在配置LSP触发动作块时指定这些参数或其缺省值。这些参数可应用于需要特定QoS或区分服务处理的业务流。)；和
4LSP保护机制。
图1是图示根据本发明教导的当分组到达入口接口时在数据平面中所执行的过程的示例性实施例的步骤的流程图。所述过程开始于步骤11并且进行至步骤12，在此确定过滤规则X是否与所接收的分组相匹配。所述过滤规则可以在入口LER的分类级(stage)中被配置以与感兴趣的业务流进行匹配。如果确定了过滤规则X与所接收的分组不匹配，则该过程进行至步骤13并且转向下一过滤。如果过滤规则X与所接收的分组相匹配，则该过程进行至步骤14并且检查当前LSP状态。如果LSP已经被建立，则该过程进行至步骤15，在此确定是否满足拆除触发条件(即，流速率是否在预定义阈值之下)。如果不是这样，则该过程进行至步骤16，在此数据平面将分组转发到在过滤动作数据存储装置中所指定的NHLFE。然而，如果满足拆除触发条件，则该过程进行至步骤17，在此执行LSP拆除动作(LSPID)。该过程然后进行至步骤18，在此数据平面将分组转发到路由查找级。该过程然后在步骤19结束。
在步骤14，还可能确定LSP当前未决(pending)。在这种情况下，该过程直接进行至步骤18，在此数据平面将分组转发到路由查找级。该过程然后在步骤19结束。
在步骤14，还可能确定LSP已经被清除。在这种情况下，该过程进行至步骤21，在此确定是否满足LSP建立的触发条件(即，流速率是否处于预定义阈值之上)。为过滤规则所配置的第一动作块是对进入的业务统计进行记录(keep track of)的计量动作。当业务与过滤规则匹配条件相匹配时，执行与该过滤规则相关联的动作。例如，如果进入的业务的速率超出了用户配置的阈值，则所述计量动作块就该事件向LSP建立动作块发信号通知并且执行相应的程序。在该特定情形下，该过程进行至步骤22，在此LSP建立过滤动作向MPLS信令功能发送触发以触发LSP建立。LSP建立动作过程识别出口LER、信令协议、服务质量(QoS)参数和LSP保护参数。该过程然后进行至步骤23，在此MPLS控制/管理平面中的MPLS信令过程开始LSP建立过程。
该程序向发起LSP建立信令过程的入口LER的控制平面发送适当的事件。与LSP建立动作块相关联的存储器保存与所触发的LSP的状态有关的数据。入口LER中的控制平面随着LSP建立过程的进行而通过向所述动作的数据存储装置进行写操作来更新该状态字段。控制平面还对与所述动作的数据存储装置中新建立的LSP相对应的下一跳标签转发表项(NHLFE)引用进行更新。
在步骤24，LSP状态信息和NHLFE信息被存储在与过滤规则相关联的数据库中。一旦建立了新的LSP，LSP建立动作块还将后续进入的与该过滤相匹配的分组映射到新创建LSP的NHLFE。该过程还从步骤22进行至步骤18，在此数据平面将分组转发到路由查找级。该过程然后在步骤19结束。
图2是图示根据本发明示例性实施例的数据平面31中的功能和控制/管理平面32的功能之间的接口的简化框图。在数据平面中所接收的分组30首先在入口解封装(decapsulation)功能33中被解封装。接下来，过滤功能34包括具有名为“LSP建立/拆除”动作的新过滤动作的规则。如果所接收的分组与所述规则相匹配(即，满足触发条件)，则所述过滤功能通知MPLS控制/管理平面中的MPLS信令功能35。MPLS信令功能开始LSP建立过程。LSP状态信息被提供给MPLS控制功能36。NHLFE信息也在NHLFE处理器37中被更新。接着在出口解封装功能38中对分组进行解封装。
图3是图示当事件30触发LSP建立时数据平面31和控制/管理平面32之间的消息流的信令图。触发事件可以是至数据平面的接口上匹配分组的到达，这使得触发条件得以满足。例如，所述分组可导致速率限制被超出。作为响应，数据平面向控制/管理平面32发送LSP建立触发消息41。特别地，过滤功能34向MPLS信令功能35发送消息。如果LSP状态还不是“未决”或“已建立”，则MPLS信令功能向数据平面返回指示LSP状态为“未决”的LSP状态消息42，并且在步骤43，控制功能36利用出口LER发起LSP建立过程。在该过程期间建立信令协议、QoS参数、业务工程(TE)参数和保护参数。
在步骤44，MPLS信令功能35从下一跳标签交换路由器/标签边缘路由器(LSR/LER)接收指示：LSP建立已经成功。MPLS信令功能然后向数据平面发送指示LSP状态为“已建立”的LSP状态消息45。NHLFE信息和LSP ID被包括在LSP状态消息中。数据平面将分组转发到NHLFE处理器37。数据平面然后对与所述过滤规则相关联的数据存储装置中的NHLFE信息进行更新，并且将LSP ID存储在与该过滤规则相关联的数据存储装置中。
图4是图示当事件50触发LSP拆除时数据平面31和控制/管理平面32之间的消息流的信令图。触发事件可以是至数据平面的接口上匹配分组的到达，这使得触发条件被除去。例如，分组可使得长期数据速率降到预定义限制之下。用于过滤规则的计量动作块连续记录该业务分类中所提供的负载。当业务降到用户配置的另一阈值之下时，其将会使LSP建立动作通过向控制平面功能发送相应的事件来发起LSP拆除。在LSP被清除之后，过滤规则以及相关联的计量和LSP建立动作继续如图1那样进行处理。
作为响应，数据平面向控制/管理平面32发送LSP拆除触发消息51。特别地，过滤功能34向MPLS信令功能35发送消息，并且所述消息中包括LSP ID。如果LSP状态还不是“已清除”，则MPLS信令功能向数据平面返回指示LSP状态为“已清除”的LSP状态消息52。LSP状态在与过滤规则相关联的数据存储装置中被更新，并且NHLFE信息被刷新(flush)。在步骤53，控制功能36利用出口LER发起LSP清除过程。在步骤54，MPLS信令功能从下一跳LSR/LER接收指示：LSP清除已经成功。
应当注意的是，如果不希望进行自动拆除，则能够通过对LSP建立动作块进行适当配置来禁止该过程。在这种情况下，LSP得以保留直至用户人工从分类级中删除过滤规则。
本领域技术人员将会认识到，可以在本申请的宽广范围内对本申请中所描述的创新概念进行修改和变化。因此，专利主题的范围不应当被限制于以上所讨论的任意特定的示例性教导，而是由以下权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种在分组交换网络中针对进入的分组建立标签交换路径LSP的方法，所述方法包括：
在入口标签边缘路由器LER处确定与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率是否超出了预定义限制；并且
当确定了与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率超出了预定义限制时针对所述进入的分组的分组流分类自动执行LSP建立过程；否则
当标签交换路径处于未决状态时，或者当标签交换路径已经建立且由于与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率在预定义限制之下而执行标签交换路径拆除动作后，对所述进入的分组进行路由。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括：
以数据平面过滤规则接收分组；和
通过数据平面过滤规则来确定所接收的分组是否已经使得数据速率超出了预定义限制。
3.如权利要求2所述的方法，其中自动执行LSP建立过程的步骤包括：
根据过滤规则向控制平面中的多协议标签交换MPLS信令设备发送LSP建立消息；和
由MPLS信令设备发起LSP建立过程。
4.如权利要求3所述的方法，其中发起LSP建立过程的步骤包括由MPLS信令设备确定就所述分组流分类而言LSP还不是已建立或未决。
5.如权利要求3所述的方法，进一步包括在与过滤规则相关联的数据存储装置中更新LSP状态信息和下一跳标签转发表项NHLFE信息以反映新建立的LSP。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定分组流分类的长期数据速率是否降到第二预定义限制之下；并且
当确定了分组流分类的长期数据速率已经降到第二预定义限制之下时自动执行针对分组流分类的LSP拆除过程。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括在与过滤规则相关联的数据存储装置中更新LSP状态信息和下一跳标签转发表项NHLFE信息以反映所拆除的LSP。
8.一种用于在分组交换网络中针对进入的分组建立标签交换路径LSP的设备，所述设备包括：
数据平面中用于确定与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率是否超出预定义限制的计量设备；和
控制平面中用于响应于计量设备确定了与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率超出预定义限制而针对所述进入的分组的分组流分类自动执行LSP建立过程，否则，当标签交换路径处于未决状态时，或者当标签交换路径已经建立且由于与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率在预定义限制之下而执行标签交换路径拆除动作后，对所述进入的分组进行路由的装置。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述计量设备在入口标签边缘路由器LER中被配置并且包括：
用于接收分组流中的分组的装置；和
用于确定所接收的分组是否已经使得数据速率超出预定义限制的装置。
10.如权利要求9所述的设备，其中用于自动执行LSP建立过程的装置包括：
用于从计量设备向控制平面中的多协议标签交换MPLS信令设备发送LSP建立消息的信令装置；和
MPLS信令设备内用于发起LSP建立过程的装置。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述用于发起LSP建立过程的装置包括用于通过MPLS信令设备来确定就所述分组流分类而言LSP还不是已建立或未决的装置。
12.如权利要求10所述的设备，进一步包括用于存储LSP状态信息和下一跳标签转发表项NHLFE信息的数据存储装置。
13.如权利要求8所述的设备，其中所述计量设备还包括：
用于计算分组流分类的长期数据速率的装置；
用于确定长期数据速率是否降到第二预定义限制之下的装置；和
用于在长期数据速率降到第二预定义限制之下的情况下从计量设备向控制平面中的多协议标签交换MPLS信令设备发送LSP拆除消息的信令装置；
其中在接收到LSP拆除消息时MPLS信令设备自动执行针对分组流分类的LSP拆除过程。
14.一种分组交换网络中的自动标签交换路径LSP控制系统，所述系统包括：
入口标签边缘路由器LER中用于确定与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率是否超出预定义限制的计量设备；
用于在与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率超出预定义限制时针对所述进入的分组的分组流分类自动建立LSP，并且在确定LSP已经建立且与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率降到预定义限制之下时拆除LSP的多协议标签交换MPLS信令设备；和
用于在计量设备确定了与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率超出预定义限制时向MPLS信令设备发送LSP建立消息，并且用于在计量设备确定了与进入的分组相关联的分组流分类的数据速率已经降到预定义限制之下时向MPLS信令设备发送LSP拆除消息的通信装置。
15.如权利要求14所述的系统，其中MPLS信令设备包括用于确定就分组流分类而言LSP还不是已建立或未决的装置。
16.如权利要求14所述的系统，进一步包括用于存储LSP状态信息和下一跳标签转发表项NHLFE信息的数据存储装置。
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