CN101502063B - 多层网络中分布式的基于pce的系统和结构 - Google Patents

多层网络中分布式的基于pce的系统和结构 Download PDF

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Abstract

一种多层网络中分布式的基于路径计算单元的系统。该系统包括：至少一个高层路径计算单元，以及至少一个低层路径计算单元，用于提供动态多层路径计算；至少一个高层流量工程数据库以及至少一个低层流量工程数据库，用于提供多层流量工程标签交换路径，同时以分布式的方式维护每层专用的流量工程数据库；以及至少一个路径计算单元代理，用于提供静态光层路径配置，以及结合至少一个低层路径计算单元的光层标签交换路径的重新配置。

Description

多层网络中分布式的基于PCE的系统和结构
技术领域
本发明通常地涉及电信技术，更具体地，涉及多层网络中分布式的基于路径计算单元(基于PCE)的系统和结构。
背景技术
PCE是能够基于网络拓扑来计算网络路径或路由的实体，并且其可以在施加了计算约束条件的情况下进行计算。PCE计算不同类型的路径的能力允许PCE提供流量工程功能。
基于约束的路径计算是流量工程网络的基本构造模块。然而，在这些种类的网络中，路径计算是复杂的，其要求专用的计算部件，以及需要在不同网络域之间的相互协作。
基于PCE的网络结构定义PCE来执行多层路径的计算，并且考虑到了约束。可以将多层网络视为PCE域中的不同的路径计算区域，并且因此，基于PCE的结构可用于允许从一层网络区域通过多层网络到另一层网络区域的路径计算。PCE可以位于具有高处理能力的单个网络节点上，或者多个PCE可以布署在遍及网络的多个节点上。
分布式PCE模型可以涉及包括多个PCE并且在PCE之间共享路径的计算的域或网络。从而可以由单个或者多个PCE计算给定的路径。PCE代理可以连接到特定的PCE，或者能够在多个PCE中自由地进行选择。
为了解决多层网络中路径计算的复杂性，在多层网络中需要一种基于PCE的系统，其提供有效、正确和最佳的路径计算。
发明内容
本发明提供了一种多层网络中分布式的基于PCE的系统。该系统包括：至少一个高层的PCE；至少一个低层的PCE；至少一个高层的流量工程数据库(TED)，用于向至少一个高层的PCE提供所有相关的流量工程(TE)链路信息；至少一个低层TED，用于向至少一个低层PCE提供所有相关的流量工程链路信息；以及至少一个PCE代理，用于管理路径计算。
在本发明中，分布式的高层和低层的PCE分别地并且还协作地提供用于多层路径计算的功能。高层和低层TED提供TE链路信息以计算多层流量工程标签交换路径(LSP)，同时以分布式的方式维护每层专用的流量工程数据库。
在本发明中，PCE代理用于提供静态光层路径配置，以及结合至少一个低层的PCE的光层LSP的重新配置。
本发明提供静态光层路径配置模式，以基于预先的建立来建立光LSP。另外，本发明利用高层和低层PCE之间的协作，提供动态多层路径配置模式，以动态地建立LSP。
本发明进一步提供遇忙返回拖延机制，以便在检测到光传输层LSP中的遇忙返回情形之后建立动态光路径。
下面的描述和附图详细阐明了本发明的大量说明性的实施例。这些实施例仅指示了可以使用本发明的各种不同方式的其中一些。
附图说明
为了完全理解当前公开的实施例及其优点，现在结合附图进行以下描述，其中相同的参考标号表示相同的部分：
图1示出了根据本发明的分布式的基于路径计算单元的多层网络结构的实施例；
图2示出了根据本发明的光传输网络层中的静态光层路径配置模式的实施例；
图3示出了根据本发明的动态多层路径配置模式的实施例；以及
图4示出了根据本发明的遇忙返回拖延模式的实施例。
具体实施方式
给出了以下讨论以使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。在不超出本文定义的本发明的精神和范围的前提下，本文描述的一般性原理可以应用于除了以下详述的实施例和应用之外的实施例和应用。本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与本文公开的原理和特性的最广范围相一致。
现在参考附图，首先图1示出了根据本发明的分布式的基于PCE的多层网络结构100的实施例。在其它网络节点看来，可以将多层网络(MLN)的基于PCE的系统110视为独立的服务器(也就是外部实体)。
MLN的基于PCE的系统110包括分别分布在多层网络的高层和低层的PCE(Hi)115和PCE(Lo)116。PCE 115和116分别运行，但是以协作的方式操作，以便提供多层流量工程路径计算。可以存在多个PCE(Hi)和PCE(Lo)。每个PCE(Hi)可以和每个PCE(Lo)进行通信。PCE 115可以看作是PCE 116的客户端，其中PCE 116响应于PCE 115的请求提供低层的路径计算服务。
PCE 116可以用于计算光层标签交换路径(LSP)(例如，光信道/Lambda层)，PCE 115可以用于计算分组层LSP(例如，因特网协议/多协议标签交换层)。PCE 115和PCE 116进行协作，以进行端到端的多层路径计算。PCE116可以根据PCE 115的请求来提供预先建立的光LSP信息，这被称为静态光层路径配置(SOLPP)模式。PCE 116还可以根据区域边界路由器(ABR)的请求来动态地提供新的光路径计算，这被称为动态多层路径配置(DMLPP)模式。
MLN的基于PCE的系统110包括两个专用于每个层的TED：TED(Hi)112和TED(Lo)114。TED 112向PCE 115提供所有相关的TE链路信息，TED 114向PCE 116提供所有相关的TE链路信息。当存在多个PCE(Hi)和PCE(Lo)时，每个PCE(Hi)连接到TED(Hi)，每个PCE(Lo)连接到TED(Lo)。
MLN的基于PCE的系统110的PCE代理117，是执行许多功能的MLN的基于PCE的系统110的使能器。PCE代理117基本上是与PCE 116相互作用来进行光传输LSP配置的管理组件。
PCE代理117可以是任意的客户端应用程序，请求由PCE执行路径计算。为了在MLN流量工程中提供完整的解决方案，PCE代理117可以便于大量功能的执行。PCE代理117在MLN的基于PCE的系统110中扮演中心角色，提供系统的大脑。
在一个实施例中，PCE代理117可以提供低层LSP(也就是光LSP)的路径配置。PCE代理117发起低层中的LSP建立。这可以是离线配置过程，其可被视为是网络规划功能的一部分。路径配置的触发不是来自高层的动态触发。路径配置的触发可以是由网络规划驱动的。PCE代理117可以使用流量需求矩阵发起全局并发路径计算。
在可替换的实施例中，PCE代理117与PCE 116相互作用，以进行低层LSP的计算。PCE代理117作为低层LSP的PCE 116的路径计算客户端(PCC)。在一个实施例中，根据流量需求的接收，PCE代理117得出点到点的流量矩阵，该矩阵将被输入到PCE 116。PCE代理117可以用于向PCE116发送全局并发路径计算请求。PCE代理117与PCE策略服务器140相互作用，以便得出全局并发路径计算中所需要的所有判决参数。判决参数可以包括全局目标函数或全局约束等。
可替换地，当初始全局并发路径计算失败的时候，PCE代理117可以具有执行迭代路径计算的能力。PCE代理117可以将单个N个并发路径计算请求分割为M个会话；或者是将M个会话相互关联并且与PCE 116相互作用，以避免迭代路径计算模式期间的双重预定。当PCE 116具有计算点到多点路径的能力时，PCE代理117还可以生成用于点到点应用的点到多点流量矩阵。
在另一个实施例中，PCE代理117可以执行光LSP(O-LSP)的重新配置。PCE代理117可以提供自动重新配置检测机制。重新配置检测机制可以使用周期性轮询机制来检测未充分利用的O-LSP和良好地执行的O-LSP。重新配置检测机制还可以运行重新配置算法来确定用于重新配置/重新优化的O-LSP的候选项。
此外，重新配置检测机制可以用于向PCE 116发出对于未充分利用的O-LSP的重新优化路径计算请求。另外，重新配置检测机制可以在路径重新优化计算请求中提供对PCE 116的约束。约束可以包括新的目标函数、将要重新优化的路径列表或不能移除/改变的路径列表。不能移除/改变的路径列表可以作为路径计算请求中的全局约束。
通过PCE通信协议(PCECP)进行PCE 115和PCE 116，以及PCE 116和PCE代理117之间的通信。当接收到在出口节点138上结束的信令请求时，入口节点132通过PCECP与PCE 115进行通信，要求路径计算。PCE115可以与PCE 116通信低层路径信息，并且向入口节点132返回计算的路径。然后，入口节点132使用计算的路径，继续信令程序，并且经过区域边界路由器(ABR)134和136到达出口节点138。ABR 134和136还可以是自治系统边界路由器(ASBR)。
计算的从入口节点132到达ABR 134的路径不可行时，或者计算的路径信息不充分时，ABR 134可以请求PCE 116经由PCECP提供光路径。PCE代理117通过与PCE 116合作可以提供静态光层路径配置，通过与光网关节点122和124通信来建立光LSP。
本发明中的分布式的基于PCE的结构很好地满足域间多层应用(也就是高层服务提供商不同于低层服务提供商，例如载体的载体应用)。分布式的基于PCE的结构还便于提供商网络中两个单独的服务管理域的垂直集成。
现在参考图2，图表200示出了光传输网络(OTN)层中的静态光层路径配置(SOLLP)模式的实施例。
在高层客户端LSP可以在低层中请求LSP之前，静态路径配置基本上是低层特有的功能，其基于预先的建立来建立光LSP。在本发明的分布式系统结构中，PCE(Lo)216和PCE代理217在使用流量需求矩阵来预先建立光TE LSP中扮演关键角色。
在步骤252，流量预报数据242从网络规划系统到达PCE代理217。PCE代理217可以被视为是网络规划系统的一部分。PCE代理217挑选出流量预报数据242，以便产生映射到光网络拓扑和可用的网络资源的点到点需求矩阵。
挑选的输出可以是一组候选LSP，包括入口节点、出口节点、带宽、保护类型、用于1+1保护的保护路径的分集要求(例如，链路、节点或共享的风险链路组(SRLG))等。可以采用全局并发路径计算请求(GCPCReq)消息的形式向PCE 216进行输出。
全局并发路径计算被称为大规模并发路径计算，其中为了有效地利用网络资源，将同时计算大量TE路径。涉及大规模并发路径计算的计算方法被称为全局并发优化。
在步骤254，PCE 216从PCE代理217接收GCPCReq消息。PCE 216解决算术优化问题以找出满足全局目标函数和全局约束的最佳解决方案，同时满足每个个体路径约束。与通常会导致资源的次最佳使用的顺序的计算路径相反，关键的约束可以是同时计算多个路径。在这个意义上，PCE 216是专门的高容量计算引擎。
PCE 216将最佳的计算结果以路径计算答复(PCRep)消息的形式报告回PCE代理217，在PCRep消息中指示每个计算的LSP。存在计算结果不可行的情况。不可行的原因可能是存储器问题、计算不可行性或其它问题。PCE 216可以将以下的信息发送回PCE代理217，以指示全局并发路径计算请求的结果。
指示符字段指示请求的结果。当PCE不能利用初始请求找到可行解决方案时，应该指示不可行的原因。可以支持的一些指示符包括：找到可行的解决方案、算术不可行和存储器溢出。
在步骤256，PCE代理217从PCE 216接收路径计算结果。如果来自PCE 216的计算结果不可行，则PCE代理217此时可以停止PCReq消息过程。
当PCE代理217接收到指示计算不可行的路径计算结果(例如，算术不可行或存储溢出)时，PCE代理217可以在网络策略下尝试不同选项。策略选项可以是迭代的路径计算。迭代路径计算是一种将并发路径计算请求(例如，总共M个路径计算请求)的一个会话分割为N个会话(M＞N)，使得每个会话所要求的计算负担可以少于单个大型会话的方式。当大规模优化计算无法找出可行的解决方案时，可以运用这个选项。
如果PCE代理217从PCE 216接收到成功的结果，接下来在步骤258，对于每个由PCE 216计算的可行LSP，PCE代理217可以向与LSP相关联的光网关节点222发起通用多协议标签交换(GMPLS)资源预留协议(RSVP)路径请求。
在步骤260，通过在PATH消息中被描述为显式路由器对象(ERO)的下行流光核心节点，可以继续GMPLS信令程序。当光网关节点224接收到PATH消息时，它将RESV消息发送回到上行流。
在步骤262，RESV消息从与LSP相关联的光网关节点222到达PCE代理217。当RESV消息从光网关节点222到达时，LSP建立完成。
在步骤264，PCE代理217利用新创建的LSP来更新TED 212。
可以重复相同的程序，直到建立所有的LSP为止。
图3示出了动态多层路径配置(DMLPP)模式的实施例。DMLPP被称为多层路径配置过程，其通过高层进行动态触发，以找出端到端LSP。DMLPP涉及PCE(Hi)315和PCE(Lo)316之间的合作的路径计算。
在步骤351，入口节点332接收到用于建立在出口节点338结束的PATH的信令请求。在步骤352，入口节点332向PCE 315请求端到端的路径计算。在步骤353，如果PCE 315确定没有用于低层的足够的路由信息，则向PCE316触发PATH请求消息以进行低层路径计算。在步骤354，PCE 316可以使用TED(Lo)314来计算低层的路径片段，并且将计算结果报告回PCE315。在步骤355，一旦接收到由PCE 316计算的低层路径，PCE 315使用TED(Hi)312来计算多层路径，并且将多层路径结果发送回到入口节点332。一旦入口节点332从PCE 315接收到端到端路径结果，则其使用计算的路径来继续信令程序，经过ABR 334、OTN 322、OTN 324和ABR 336，到达出口节点338、返回入口节点332并且建立多层路径。
图4是示出了在DMLPP模式中发生遇忙返回时的处理流程的实施例的图400。
当PCE(Hi)415利用如图3所示的步骤成功地找到端到端路径时，发生遇忙返回，并且入口节点432继续使用由PCE 415和PCE(Lo)416建议的路径。随着PATH消息通过光传输网络(又被称为，低层网络)，O-LSP中的一个节点可以在PATH ERROR消息中将遇忙返回指示符发送回到上层ABR(也就是说，光LSP不能再用于服务或是承诺的带宽不能再用于服务)。一旦接收到遇忙返回的指示，网络中的第一ABR节点，即ABR 434，可以有两个继续的选择。一个选择是可以将PATH ERROR消息发送到上行流，并且终止路径请求。这被称为正常遇忙返回过程。第二个选择是可以将PCReq消息发送到PCE 416，以用于OTN中的实时路径计算，同时拖延向上行流的遇忙返回报告。第二个选择称为遇忙返回拖延模式。
在拖延选项下，允许ABR 434在继续正常的遇忙返回程序之前，动态地请求路径计算。ABR 434拖延正常的遇忙返回程序。当ABR 434从PCE416获得新的光路径时，ABR 434可以尝试建立新的路径；否则，ABR 434可以继续正常的遇忙返回过程。
在步骤451，OTN 422检测到可能由于缺乏资源而没有接受LSP请求，并且将PATH ERROR消息发送到ABR 434。在步骤452，ABR 434(依据策略)可以向PCE 416请求新的PCReq消息。在步骤453，PCE 416使用TED(Lo)414来计算新的光路径，并且用计算的路径答复ABR 434。如果在正常的信令流程下，则ABR 434可以通过将PATH ERROR消息发送到上行流来继续正常的遇忙返回程序。
一旦在步骤453，ABR 434从PCE 416接收到路径报告，如果找到新的光路径，则其可以利用OTN中新的光路径，将PATH信令前进到下行流。否则，也就是说，没有找到新的路径，则PATH ERROR消息将返回到上行流。
遇忙返回拖延模式如果成功，则其有利于节省路径建立时间。路径计算策略应该允许ABR动态地发出低层的路径计算请求。
提供了公开的实施例的以上描述，以使得本领域的技术人员能够实践和使用本发明。本领域的技术人员将容易地理解，在不超出本发明的精神和范围的前提下，对这些实施例的多种修改是显而易见的，并且本文定义的普遍原理可以应用于其它实施例。因此，本发明并不限于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特征一致的最广范围。

Claims (31)

1.一种多层网络中分布式的基于路径计算单元PCE的系统，包括：
至少一个高层PCE；
至少一个低层PCE；
至少一个高层流量工程数据库TED，用于向所述至少一个高层PCE提供相关的流量工程链路信息；
至少一个低层TED，用于向所述至少一个低层PCE提供相关的流量工程链路信息；以及
至少一个PCE代理，用于管理路径计算；
其中所述至少一个高层PCE和所述至少一个低层PCE合作地进行多层路径计算；
其中，所述PCE代理与所述低层PCE通信，并且不与所述高层PCE通信。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个高层PCE提供分组层标签交换路径LSP。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个低层PCE提供光层LSP。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个低层PCE提供预先建立的光层LSP信息。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述预先建立的光层LSP信息是由所述至少一个高层PCE请求的。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个低层PCE动态地提供新的光路径计算。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述新的光路径计算是由所述多层网络中的区域边界路由器ABR请求的。
8.如权利要求6所述的系统，其中，所述新的光路径计算是由所述多层网络中的自治系统边界路由器ASBR请求的。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理提供低层LSP的路径配置。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理在低层中发起LSP建立。
11.如权利要求9所述的系统，其中，所述路径配置是由网络规划驱动的。
12.如权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理使用流量需求矩阵来发起对于所述至少一个低层PCE的全局并发路径计算。
13.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理与所述至少一个低层PCE进行通信，以进行低层LSP计算。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理提供点到点流量矩阵。
15.如权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理向所述至少一个低层PCE提供全局并发路径计算请求。
16.如权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理与PCE策略服务器进行通信以获得用于全局并发路径计算的判决参数。
17.如权利要求13所述的系统，其中，如果初始全局并发路径计算失败，则所述至少一个PCE代理提供迭代路径计算。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理将多个并发路径计算请求分割为多个会话；并且使所述多个会话相互关联。
19.如权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理提供用于点到多点应用的点到多点流量矩阵。
20.如权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理提供低层LSP的重新配置。
21.如权利要求20所述的系统，其中，所述至少一个PCE代理提供自动重新配置检测机制。
22.如权利要求21所述的系统，其中，所述自动重新配置检测机制使用周期性轮询机制检测未充分利用的光层LSP。
23.如权利要求21所述的系统，其中，所述自动重新配置检测机制使用周期性轮询机制检测良好地执行的光层LSP。
24.如权利要求21所述的系统，其中，运行重新配置算法，以使用所述自动重新配置检测机制来确定重新配置的或重新优化的光层LSP的候选项。
25.如权利要求21所述的系统，其中，所述自动重新配置检测机制向所述至少一个低层PCE发起对未充分利用的光层LSP的重新优化路径计算请求。
26.如权利要求21所述的系统，其中，所述自动重新配置检测机制在路径重新优化计算请求中向所述至少一个低层PCE提供约束。
27.如权利要求26所述的系统，其中，所述约束包括：新的目标函数、将要重新优化的路径的列表，以及将不移除或改变的路径的列表。
28.如权利要求1所述的系统，其中，提供静态光层路径配置模式。
29.如权利要求1所述的系统，其中，提供动态多层路径配置模式。
30.如权利要求1所述的系统，其中，提供遇忙返回拖延方法，所述方法包括以下步骤：
检测到遇忙返回情形，ABR向所述至少一个低层PCE请求新的路径计算；
所述至少一个低层PCE提供新的光层LSP；以及
所述ABR使用所述新的光层LSP继续路径信令。
31.一种多层网络中分布式的基于路径计算单元PCE的系统，包括：
至少一个高层PCE，用于计算分组层标签交换路径LSP；
至少一个低层PCE，用于计算光层LSP；
至少一个高层流量工程数据库TED，用于向所述至少一个高层PCE提供相关的流量工程链路信息；
至少一个低层TED，用于向所述至少一个低层PCE提供相关的流量工程链路信息；以及
至少一个PCE代理，用于通过与所述低层PCE进行通信来管理路径计算，并且不与所述高层PCE通信；
其中所述至少一个高层PCE和所述至少一个低层PCE合作地进行多层路径计算；以及
其中所述至少一个PCE代理用于：提供低层LSP的路径配置，与所述至少一个低层PCE进行通信以进行低层LSP的计算，以及提供光层LSP的重新配置。
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