CN101605278B - 分布式管控协同光网络中的自适应信令实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，本发明实施例公开了一种分布式管控协同光网络中的自适应信令实现方法。本发明实施例方法包括：智能光网络控制节点中引入的协同事务模块；光网络控制与管理的实时交互方法；协同硬件设备节点实现方法；管控协同体制下的环保护信令实现方法；管控协同平台的组网方案；协同操作的信令流程及其操作方式。根据本发明的方法，通过引入协同事物模块将管理平面和控制平面结合起来，通过管理技术辅助自动连接控制技术，减少集中式大量数据交互的开销，通过短小、快捷的控制消息进行实时的交互，从而解决分布式网络中不可调、不可控的缺点，提供支持多QoS等级的快速连接方法。本发明通过简单的管控交互，能够实现资源快速通告，资源快速发现，快速传达管理者的命令，支持在信令过程中根据所经过节点或者链路的资源受阻情况，通过实时、动态的资源锁定，解决资源拥堵、抢占等问题。

Description

分布式管控协同光网络中的自适应信令实现方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种分布式管控协同光网络中的自适应信令实现方法。

背景技术

在智能光传送网中，分布式机制由于控制体系复杂，网络开销大和信息不同步带来的资源拥塞和冲突问题亟待解决，同时由此复杂性引发的在网络重载下，如何保证业务快速响应、动态连接建立成为分布式机制发展的主要问题。随着智能光传送网的发展，在分布式环境中，传统的采用动态控制和相对静态管理结合的模式,在处理分布式环境中网络效率较低,并使得控制平面不堪重负,不利于分布式组网的实现，原有的集中式网络管理模型与控制平面的交互过程中，完成一个指令的操作，需要对所有静态代理进行周期性的遍历，导致网管操作命令的响应速度很慢，随着网络节点数目的不断增长，网络管理指令的响应延迟将会更大。Manager.和Agent之间的信息流也很大，导致占用大量的DCN(Data Communication Networks，简称数字通信网)带宽。并且速度慢，效率低。同时，目前网络中的节点类型各异，操作平台互补差异化现象很明显，导致异构网络之间的通信成为了限制端到端网络管理的通达能力的主要瓶颈。把分布式的中间件技术引入网络管理中，能够实现掌握光网络全局的准动态的网管系统与控制的协同，优化分布式资源的配置与分布，同时实现业务的快速响应(包括新业务模式的流量统计、网管计费等功能)。实现分布式光传送网的灵活性、可扩展性，具体表现在连接的快速建立和有效的资源优化两个方面。

目前，业界普遍接受利用控制平面来实现大规模异构网络的动态业务提供，其中GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching，简称通用多协议标记交换)技术和ASON(Automatically SwitchedOptical Network，简称自动交换光网络)理论的发展对光传输网发展有着深远的影响。GMPLS是建立在MPLS(Multi Protocol LabelSwitching，简称多协议标记交换)的开发与标准化过程中取得的许多成果的基础上，与MPLS相比，GMPLS定义了LSP(Label SwitchedPath，简称标记交换路径)分层体系，它在一个统一的控制平面下对网络智能性进行扩展，能支持PSC(Packet Switch Capable，简称分组交换能力)、TDM(Time Division Multiplexed，简称时分复用)、LSC(Lamda Switch Capable，简称波长交换能力)、FSC(Fibre SwitchCapable，简称光纤交换能力)，加强了对传送网络的管理，同时具有一致的流量工程能力。GMPLS的发展为多业务驱动的光传输网的综合业务支撑、提供能力奠定了坚实的基础。而ASON更加明确地采用平面化手段对传送网的功能主体进行分类，形成控制、管理和传送平面彼此交互的结构体系，解决了以会话控制为基础的电路型连接的动态建立、维护与拆除问题。但目前对GMPLS和ASON的理论研究和标准化进程中，并未能给出面向业务提供的可控、可管传送网一致性解决方案。2007年，Peter Szegedi,Janos Szigeti,Tibor Cinkler等人对多域光网络情况下，分布式管理和控制过程的可靠性要求进行了研究。主要针对多域网络中业务提供的可靠性问题、控制面的互通问题，提出了跨域的管理面通信处理机制，目的在于实现光网络的可运营、可控制。目前，关于移动智能代理的方案研究刚刚开始，对于网络管理信息库的制定也未完善，Agent和Manager之间的消息交互，完成多个Agent之间的控制信息沟通，通过Agent的互相配合具备了完成复杂功能的能力。

综上所述，需要一种能够将控制平面和管理平面紧密结合起来的技术，将两个平面联合进行优化，从而减少两个平面之间重复的工作，并且能够对于网络状况的动态调整和变化做出快速的响应。考虑到前述情况，存在克服相关技术中不足的需要。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种分布式管控协同光网络中的自适应信令实现方法，通过引入协同事务模块将管理平面和控制平面结合起来，通过管理技术辅助自动连接控制技术，减少集中式大量数据交互的开销，通过短小、快捷的控制消息进行实时的交互，从而解决分布式网络中不可调、不可控的缺点，提供支持多QoS等级的快速连接方法。

本发明所给出的分布式管控协同光网络中的自适应信令实现方法，提出并开展分布式管控协同理论的创新研究，通过智能代理技术实现分布式网管，使得光网络控制与管理的实时交互成为可能。通过协同体系框架下面向策略的分布式管理系统及有效的分布式控制，对带宽需求不一的各种业务做到资源优化与快速响应，完成分布式环境下光传送网的资源有效组织与调度。

本发明利用协同事务模块，完成管控一体化的精简设计，实现资源快速通告，资源快速发现，快速传达管理者的命令。对带宽资源等使用情况做出综合评价及预测，提供适时必要的专家级指导，并下发给各个节点的路径计算控制器。支持在信令过程中根据所经过节点或者链路的资源受阻情况，实时、动态的回溯路由，以解决资源拥堵和有阻交叉问题。具体包括：

智能光网络控制节点中引入的协同事务模块，在管控协同的网络体系架构实现大规模、复杂分布式组网下的连接快速建立。引入分布式路由与流量汇聚策略和智能专家系统优化管控协同系统的方式对了资源连接进行优化。

光网络控制与管理的实时交互方法，由Manager主要负责对所连接的多个Agent进行控制，并将网络管理面的命令通过Agent下发到控制平面或者传送平面，或者通过Agent上报给Manager控制平面的资源信息。每个配置的Agent能够动态采集资源管理模块的资源数据库信息，并对网络数据库资源进行标记。根据资源锁定的消息辅助实现连接的故障定位。

在协同硬件设备节点实现方面，区分管理单元、控制单元以及传送单元的功能，并辅助以业务平面的信息。其中，管理单元主要负责对传送平面和控制平面的管理，实现对传送平面告警和性能信息的收集以及对虚电路连接建立、删除和调整过程的管理。控制单元进行资源标记，动态消息扩散，自动进行连接建立、虚电路的拆建、保护恢复倒换、流量工程及策略的执行以及区分不同业务等级的QoS保障等操作。传送单元主要对传输的数据进行封装、交换和传送，其主要功能包括预处理、转发/交换、封装、复用/解复用和监测。配置分布式代理节点负责和Agent传递实现注册的消息类型，完成管控协同下的制定功能。

管控协同体制下的信令操作通过节点、链路模型之间的松耦合，能够灵活的升级和更新，在管理、控制平面之间的消息接口中引入Check消息、Response消息、Notify消息和Lock消息，可以防止在连接建立的过程中被意外地抢占而进行资源实时锁定。在白金级业务的QoS保障，瓶颈链路的资源锁定保护，以及并发型信令中的资源控制方面具有较好的应用前景。

从以上技术方案中可以看出，本发明通过基于管控协同机制的分布式路由与流量汇聚策略支持全网优化路由计算和流量均衡，通过基于管控协同机制的分布式快速恢复机制实现高效的故障定位、恢复触发机制，通过管理协同控制平面进行快速环保护配置和资源动态调整，从而实现多层网络资源的优化利用，提高光传输网的承载能力。具体来说，根据业务和用户的需求，由管理面周期性或者触发式的结合其分布式智能代理系统所搜集到的局部乃至全网抽象的信息本发明的方法更易于实现，对于现有设备改动小，可以实现平滑升级。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解，本发明的目的和其它优点可通过在缩写的说明书、权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

结合描述了本发明的各种实施例的附图，根据以下对本发明的各发明的详细描述，将更易于理解本发明的这些和其它特征，其中：

图1示意性示出了管控协同节点的节点设备功能结构；

图2示意性示出了传统管理方法在环保护方面的实现方法；

图3示意性示出了管控协同体制下的环保护信令的实现方法

图4描述控制节点的内部结构；

图5描述了协同平台试验总体平台网络拓扑结构；

图6描述了串行协同信令的实现基本流程；

图7描述了具有瓶颈链路的路径的协同信令的实现基本流程；

图8描述了并发型协同信令分支点进行Lock的实现基本流程；

图9描述了并发型协同信令端节点Lock的实现基本流程；

图10描述了管控协同体系下的多业务资源监管系统框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

图1示意性示出了管控协同节点的节点设备功能结构。其中101为整体硬件设备节点，包括三种功能(管理单元、控制单元、传送单元)、两类接口(UNI接口(User-Network Interface,简称用户网络接口)和NNI(Network-Network Interface,简称网络网络接口)接口)，102为管理单元、104为控制单元、107为传送单元，105为协同事务处理单元，四个主要的功能单元构成了一个硬件设备节点实体，通过物理链路110实现传送功能。

管理单元102主要负责对传送面和控制面的管理，实现对传送面告警和性能信息的收集以及对虚电路连接建立、删除和调整过程的管理，同时对控制面不同策略算法的选择以及数据的封装、排序和定时进行管理。配置命令不仅可以在管理站和管理节点之间传递网管信息，还可以要求控制单元104执行一些动作，如资源标记，动态消息扩散等。Manager主要负责对所连接的多个Agent进行控制，并将网络管理面的命令通过Agent下发到控制面或者传送面，而控制面和传送面的信息也可以通过Agent上报给Manager。网络的网管人员可以通过用户图形接口(GUI)对整个网管系统进行控制。管理单元102负责发送OAM信息对于连接进行实时的维护和操作，同时协同事务注册模块完成控制平面与管理面交互参量的注册，使得管理面能够了解当前的控制平面版本，从而动态调整管理单元102的协同接口的配置。管理单元102通过协同事务注册模块103完成协同功能的加入，并通过协同事务处理单元105完成和控制单元104的交互。

在客户层设备能够建立通信以前，承载客户信号的虚电路必须首先建立；而在客户不再需要使用虚电路进行通信时，该虚电路必须被拆除。虚电路的建立和拆除虽然可以由网络管理命令发起，或者通过控制单元104自动进行连接建立，但为了解决资源以及建立失败等情况，通过协同事务模块的调度完成连接的建立，保障每条快速信令的建立成功率。控制平面引入的分布式代理节点负责和Agent传递实现注册的消息类型，完成管控协同下的制定功能。控制单元104还包括流量功能单元、策略控制单元、路由控制单元以及连接控制单元。其功能主要有虚电路的拆建、保护恢复倒换、流量工程及策略的执行，为了实现业务的分等级服务和QoS，控制单元104还能实现基于各类限制条件的受限路由控制，其中包括流量工程信息的分发和受限路由计算。资源采集单元负责当前的连接的性能监视，策略性上报网管，并通过协同事务单元动态的筛选传递的信息，完成MIB库的更新，同时本地更新资源数据库106。控制单元104通过协同事务处理单元105完成和管理平面的系统功能处理。

传送单元107主要对传输的数据进行封装、交换和传送，其主要功能包括预处理、转发/交换、封装、复用/解复用和监测。预处理是指对客户数据在做进一步处理之前先进行的处理，比如数据和地址的转换、对客户数据类型的识别等。通过预处理可以降低下一步处理的设计难度。汇聚模块主要负责根据客户数据信号或信令信号的类型及重要性将高层的信息流进行分类汇聚，并安排到不同类型的传送信道中传输，使不同类型的信号可以具有不同的QoS。对于管理信息，交由智能专家管理系统109来处理。

封装模块在信号进行复用和转发之前将信号进行适配。封装模块的实现与所要封装的客户信号类型紧密相关。封装主要是指给数据添加封装头，并插入适当开销的过程。具体包括光分组的产生、同步、缓存、再生，光分组头重写及分组之间的光功率平衡，根据客户信号类型的不同，有时可能还涉及到分段、排序和定时等功能。对于超过服务层网络所能承载的最大分组长度时，则要对客户信号进行分段。有些客户可能需要信号顺序传送和实时性支持，对这些信号的传输需要排序和定时功能。利用光纤延时线与其它光器件如光开关门、光耦合器、光放大器等结合来实现光分组缓存，完成数据的重组。复用/解复用模块主要负责本地的波长上下路，同时也具有某条光路的性能检测能力，对于扩展的带内OAM信息以及智能专家系统的消息进行解码，传送到高层。

图2示意性示出了传统管理方法在环保护方面的实现方法。在进行预配置保护环时，需要网管通过GUI(Graphic User Interface，简称图形用户接口)接口对每一个保护环进行配置，需要复杂的人工干预。201表示网管系统的Manager，202-204分别为每个节点上的静态采集Agent，205-207分别为控制平面节点。在实际配置时，各个分布式节点通过智能代理将链路及资源状态信息进行上报，通过网管进行选择性的下发，实现网络的资源感知。所配置的保护资源的信息可以在很短时间内实现节点间的互相通告，依据ITU-T以及IETF标准化组织所制定的标准进行相应的路由和信令协议，实现管控协同下的生存性。传统的管理控制模式下，由网管统一负责配置指令的下发，每个代理Agent实际上指示静态代理节点，不具有自动交互的能力。因而，每次配置都需要由Manger命令每个Agent下发配置请求，而控制平面在完成配置后再进行确认。多次交互增加了通信的开销，而且一旦配置不成功则需要反馈确认，并重复通告，严重浪费了调度的资源。

图3示意性示出了管控协同体制下的环保护信令的实现方法。图中301表示网管系统的Manager，302-304分别为每个节点上的静态采集Agent，305-307分别为控制平面节点。通过代理节点的信息采集，利用网管系统对于已经配置的信息进行快速的分发。这种方法对于动态性较强的网络效果尤为明显，当网络中出现的故障时，如果能够快速的发现配置的保护资源，意味着具有更高的保护成功率。在环路建立后，所配置的保护圈可以看成为一个未知保护圈，对于其上的所有性能实际上并不可知，此时对于圈上的每一个控制节点305-307，所能得到的只是关于环的物理点集合。为了在故障发生时，能够择优选择环进行保护，需要了解每个圈的性能参数，具体的评价标准可以是保护环的跳数、资源冗余度或者容量效率等。环上的每个控制节点305-307，首先查找各自的环上邻居集。所谓环上邻居集，是指在邻居列表和圈节点列表交集中的节点。在环上邻居集中，开始圈范围的小规模局域资源泛洪，泛洪停止的条件也就是每个节点305-307都收到来自环上邻居集的所有节点的消息，根据泛洪收到的消息，动态的计算每个圈的跨接链路数，进而计算出环保护的性能属性。能够对于多个并发汇聚流量实现快速保护，同时在网络重载时提供快速自适应恢复能力。单独采用GMPLS控制协议的OSPF-TE进行相应的扩展，带来的网络带宽开销将是不可估量的。对于配置的保护圈的信息实际上并不需要为整个网络所了解，因此，可以通过局部分布式的信息扩散来进行配置。网管系统在确定通告的范围之后，大幅度减少了链路的带宽开销。每个需要配置的环控制节点305-307上分别配置有代理节点302-304，动态采集各个环上节点的信息，上报给Manager，根据一定的算法重新计算备选环集合，实现环上带宽资源的优化配置。计算完成后，根据该信息，各个节点选出和本节点相关的所有可用环集合，根据可配置最大环数或者可配置最大资源数来进行配置，将所得到的环的圈上链路所经过的所有节点作为显示路由链表，通过符合GMPLS规范的快速光路建立协议来实现圈上节点的配置。使用分布式思想来进行环保护的配置，可以避免由于网络变化而带来的困难。当协议启动以后，在每一个节点内部将产生一个数据包，该数据包中保存了该节点的节点标识、路由跳数、有效权重以及路由表。随后，每一个节点将自己的数据包发布给其他邻居节点。当邻居节点收到发送过来的数据包以后，首先将该数据包与本节点所储存的以前数据包进行比较，如果权重比以前数据包中存储的权重高，则用这个数据包替换以前的数据包，反之，则抛弃该数据包。经过这些处理以后，该节点再向其他邻居节点转发数据包。环配置收敛条件是该节点收到的数据包源节点标识与该节点的节点标识相同，则说明该数据包已经在网络中漫游了一遍，其数据包内存储的路由表为该圈的路由表链表。利用管控协同事务单元，实现网管系统与Agent的快速交互，进一步提高分布式配置的效率，从可用的备选资源中进行优选，同时可以解决分布式一直存在的不能够全局规划的问题。

所述管控协同配置方式充分地利用分布式网管代理实现配置，减少了常规管控体制下的消息的交互流程，通过管控协同接口指派由分布式Agent所配置的具体协同信息元素，通知控制平面节点的各项操作即可，简化了设备的实现。在WDM系统中，波分复用后的光信号经过级联后的光放大器，通常不同信道的光功率会出现不均衡情况，分布在各交换节点处的分布式代理节点监测到这种功率不均衡，并将其上报给控制平面。控制平面获悉情况后根据自适应优化算法并结合功率调节单元的调节能力，自动计算得到调节优化方案。然后通过信令控制功率调节单元实现自适应的功率调节控制，达到提升光信号质量的目的。恢复后的设备参数以及性能报告通过协同接口上报管理节点，进而管理平面通过全网的各个Agent302-304所上报的信息，综合性的衡量新的策略，转发给控制平面所配置的Agent，再由Agent进一步完成配置。在实际的配置时，针对不同的优化目标可以定制不同的评价标准来进行衡量。对于分布式算法的最大特点就是可以根据网络的情况，实时进行调整，诸如链路资源利用率，可用带宽包括链路的误码，延时等特性都可以考虑进来，来满足实际的应用需求。而通过网管，则很容易采集到类似的信息，一方面辅助控制平面完成更加智能的配置，另一方面减轻相应的控制带宽开销。和传统的路由协议不同，对于分布式的保护环配置方案，无需在全网范围内实现精确的同步，对于每个配置圈，如果能够满足圈上节点对于所配置的保护资源信息达成一致理解即可。所以只是一种区域性的同步方案，相比基于链路状态的大型路由协议而言，开销要小很多。

图4描述控制节点的内部结构。其中RC模块402、CC模块403、LRM模块404分别为协同节点中的控制单元的路由控制器、连接控制器和资源管理器，符合ITU-T所定义的标准，Agent模块401为配置在每个节点的分布式协同交互接口，RDB模块409为网络的资源数据库，根据该资源数据库，RC运行OSPF路由协议，基于流量工程扩展实现多QoS标准约束路由。可以通过RWA模块4010，完成路由的计算，为信令的连接提供不同程度的优化路由。CC主要负责连接控制，并融合接入控制的功能，采用标准的RSVP-TE协议，同时还作为仿真节点的中心控制器是实现各种策略。LRM负责链路资源管理，维护本地资源数据库，同时承担网络资源的自动发现以及故障检测功能。IP模块406和IP-Encap模块405分别表示IP协议的封装接口，而ip_rx接收机407和ip_tx发送机408为信令消息的收发端机。通过协同节点之间的交互进行组网，实现管控协同下的网络组网，传输平面的功能单元基于链路模型进行独立的设计，通过收发数据包实现真实数据的传送，支持新型链路模型、管道模型完成数据的转发、排序、定时等功能。如此控制与传送分离的设计目的在于提供独立的开发模块，提供松耦合节点模型，具有较强的通用性，便于移植和未来平台的扩展。

401通过协同接口完成对于402和403的指配，而通过智能节点的核心连接建立模块完成协同的交互，配合完成网络的维护。当网络物理拓扑改变，或者由于由于链路信号质量不符合要求、断路、节点失效等，使网络的资源量发生改变时，401分布式代理模块可以快速发现连接的质量变化，将触发管理面报告功能，由Manager直接调配各个Agent对于当前的网络资源进行快速重新配置，针对现有的资源，快速调整业务路径，提高业务质量和资源利用率。当光路中传输实际业务的传输质量降低时(比如衰减、色散等)，当信号质量检测器发现传输质量低于所设门限时，触发业务重构，对业务路径重新配置。

Agent的具体交互方式可以为人工配置间隔，固定时间周期上报，也可以为网管主动式查询当前的使用情况，不同的交互方式不构成对于本发明的限制。交互的内容根据具体的应用需要不同的信息，如本地资源使用情况、资源标记、接口交换能力、配置消息扩散的邻接节点，甚至如一些虚拟的配置，如路由算法与协议，信令流程，也可以通过管控之间的接口进行传递，具体的交互内容不构成对于本发明的限制。另外对于一些无法在现有标准协议中标准化的功能，也将在Agent中实现。

图5描述了协同平台试验总体平台网络拓扑结构。其中501-509为网络的控制节点，5011-5019为网络的传送实体节点，5010为网络运营者，5020为监控平台，5021-5023为硬件实体节点，通常采用DSP或者FPGA板来构建，每个节点为一台计算机，内部通过不同的线程来管理多个下属计算机实体节点，同时依照域为单位进行操作。501-503为区域1，504-506为区域2，507-509为区域3，其对应的传送节点属于和控制节点相同的路由域。

节点设备是硬件管控协同网络组网的核心部分，它完成了网管控制消息监听、业务数据流转发以及控制消息下发等功能。整个网络分别由协同管理单元、协同控制单元和协同传送单元组成。数据平面的每台主机为一个独立的机器，或者通过单个机器来模拟多个虚拟的传送节点，利用虚拟网卡的技术通常可以在几十台主机上实现上百个节点规模的硬件物理传送平台。控制平面采用软件协议栈方式，内嵌在主机控制进程中，网管则通过GUI接口和控制平面相连，通过屏幕打印出相关信息。

整个系统由核心硬件、软件和支撑子系统三个部分组成，其中所述核心硬件系统研制采用计算机、路由器等的仿真节点设计，包括：多业务模拟终端(用户节点)、管控协同接口(控制协议栈和网管之间的接口)、增强型代理Agent节点(分布式代理仿真节点)，能够支持自动连接建立节点模型，实现协同控制、多平面信令网。所述核心软件系统中的功能包括分布式Agent配置、增强的控制平面功能协议、管控协同控制接口、连接控制接口和管理接口扩展。所述关键支撑子系统的功能，具体有包括：协议策略及参数配置模块、性能采集模块、特性仿真模块、流量分析模块、带宽管理模块等。在实际组网时，为节省成本，通常采用模拟功能节点、实际物理节点的混合组网技术。在网络管理界面与数据库系统提供网络管理、业务快速连接建立、协议/拓扑配置等功能以及基于Web的业务配置界面。

管控协同平台符合所述分布式管控体系结构，采用控制平面、传送平面及管理平面三层结构，并辅以业务平面实现：

其中业务平面由配置了自主研发相应软件系统的计算机节点组成，由业务控制单元和业务数据单元组成，业务控制单元包括业务分析器、业务处理器等主要模块。各节点间的信令通道采用100M以太网进行互连。每个业务控制单元会对若干个控制平面节点进行业务逻辑相关的控制，以实现负载的均衡和多域业务协作的功能。

控制平面由计算机节点501-509组成，每个节点配置了与网管节点相连的Agent代理，通过Agent和Manager之间的协同交互，实现快速连接的建立。所述软件系统符合GMPLS控制标准,各节点间的信令通道采用100M以太网进行互连。控制平面通过协同事务处理模块，完成管控协同下的功能制定。并在控制平面独立建立具有专用模块负责当前的连接的性能监视，策略性上报网管，并通过协同事务单元动态的筛选传递的信息，完成MIB库的更新。另外控制平面新型节点结构负责接受网管下发到各个子节点的指令，并根据网管的需求进行相应的信息采集。

管理平面5021-5023能够提供友好的业务管理、传送网管理、协议/拓扑配置功能，并对各试验项目进行策略管理、参数配置、状态检测、性能采集等操作。由于在控制平面引入了配置的代理节点，管理平面还应当能够处理智能Agent所返回的信息。管理平面还提供对虚电路连接建立、删除和调整功能，配置命令不仅可以在管理站和管理节点之间传递网管信息，同时要求控制单元执行一些动作，如资源标记，动态消息扩散等。同时协同事务注册模块完成控制平面与管理面交互参量的注册，使得管理面能够了解当前的控制平面版本，从而动态调整管理单元的协同接口的配置。

图6描述了串行协同信令的实现基本流程。其中601-607分别为网络中的路由器节点。在传统的网络控制和管理域中，网元和网元之间没有网络信息上的直接沟通，一切信息都由上层系统掌握和处理，已使系统不堪重负；另外，现行的传输网网管是伴随着传输设备一起发展起来的，由于软件体系设计结构的局限性，即使是同一厂商的不同传输设备的网管也可能具有不兼容性，这是因为子网管理系统仅限于管理相关管理域内的设备；而且，网络的发展也要求网络具有实时可控可管性，只有将管控系统的功能下放到子系统乃至网元，即实现分布式的管控，才能解决这些问题。随着有关自动交换光网络的研究的不断深入，相关传输技术也蓬勃发展。同时，随着网络中的数据业务(包括流媒体和网格等)的迅猛增长，国内外对基于分布式控制和管理理论以及他们之间相互协同的实现方案，也开始了大量的理论和试验的研究。

利用NMI-A接口实现管理平面和控制平面之间的交互，具体的操作有Check、Response、Notify和Lock等，分别完成不同的功能。其中Check操作主要负责向网管系统提交资源的检查请求，检查所需要的资源是否能够被当前网络的其他的潜在连接所使用；Response操作为网管系统查看本地所保存的资源标记信息，将检查的结果通知控制平面实体来辅助连接的建立；Notify操作用于通知连接上的非施动者节点来为本地的资源信息作出相应的标记通知，标记的状态为中间态；Lock则将所需要的资源进行实时的锁定，防止在连接建立的过程中被意外地抢占。由于对于高级信令转发模型来说，资源的失败将严重影响网络的QoS保障，对于瓶颈链路，高等级业务，以及复杂的信令流程而言都需要特殊的保护措施，才能够防止这些异常的产生。

节点601在进行业务连接建立时，首先通过Check操作通知Manager，在收到Response后才开始后续的连接建立过程，Manager建立协同进程，并向沿途各个节点602-606发送Notify消息，目的节点607向Manager节点发送Lock消息，对资源进行锁定。注意，管控协同毕竟还是引入了额外的开销，因此对于每条连接都进行如此操作有些不切实际，因此通过划分业务等级来对业务进行区分，然后采取相应的措施,通常对于白金级业务QoS保证的业务才采用管控协同的方式，引入Agent和控制面之间的交互，对于网络中的全部业务的每一条链路进行保障是不切实际的，剩余针对单个业务连接的信令流程同一般流程。

图7描述了具有瓶颈链路的路径的协同信令的实现基本流程。其中701-707分别为网络中的路由器节点。由于分布式管控最显著的优点就是它的可控可管性强、网络负担小、连接建立效率高以及灵活性高等，分布式管理和控制极大的分担了网管和控制系统的压力，提高了网络的运营效率和快速反应能力，是网络智能化、自动化的有力保障。而分布式管控协同则通过灵活的接口技术以及强大的代理能力，给管理面和控制面提供了信息交互、协同协作的功能性平台，从而缩短连接建立时间，在资源占用方面保障连接的建立效率，同时提供生存性方面的框架性支持，配合分布式的快速恢复方法以及代理式的管理流程为光网络提供一整套的控制和管理支持。节点703和节点704之间的链路为瓶颈链路，上面的带宽资源较其它链路已经接近耗竭，对于此条连接应当重点保护，防止被其它连接征用。于是节点703作为发送Check消息的源节点，向网管报告，并在预留时间请求锁定该条连接。类似地，Manager返回Response消息给节点703，并向节点704发送Notify消息。在业务连接的目的节点向网管报告Lock消息，该消息暗示连接的建立完成。

图8描述了并发型协同信令分支点进行Lock的实现基本流程。其中801-807分别为网络中的路由器节点。多点并发快速信令和资源预留机制，信令转发点的每个节点通过本地Agent和网管中心进行信息交互(包括分布式网管动态的网络状态、节点性能检测和集中式并发指令的网管精确下发)，减轻大规模分布式泛洪的负担和困难，完成连接路径的资源锁定。防止出现资源错误预留或者被其它请求抢占的错误，解决信息不同步、资源占用中的冲突问题。从而实现高效、可靠的动态连接建立，使传输网具备综合业务支撑能力。

信令转发点的每个节点通过本地Agent和网管中心进行信息交互，以实现资源的可靠、优化利用。在建路过程中，由控制平面在LSP的源节点向中心网管进行Check操作，查找数据库，判断当前的路径上是否有路径被标记。如果管理平面返回消息Response中确定所检查的资源并无标记，则继续进行下面的流程，过程同基本信令操作流程；如果该资源已经被标记，则CC模块请求本地的RC模块重新计算路由，并返回标记链路。在预留过程中，LSP的终结点的控制平面CC模块负责向网管发送Lock消息，完成连接上的路径的资源锁定。再由本地Agent上报Manager，下发给连接上的各个子节点。通过网管系统的配合控制平面节点完成资源的简单标记，防止出现资源错误预留或者被其它请求抢占的错误，对网络中潜在的资源利用情况提供保障。节点804和节点807分别为并发性信令的2级汇聚点，分别管理两条子连接，在收到Path请求后，向下游节点转发Path消息，收到Resv消息后，需要向Manager发送Lock消息，再等待Manager发送Notify，不同于串行信令机制，此处需要Lock操作的不再是连接的目的节点，而是负责树形信令机制的分支汇聚点。通过管理平面对于分支汇聚点上报的资源信息进行锁定，完成下属连接的资源管理，大量的减少由于锁定所造成的在管控协同接口之间所带来的开销。

图9描述了并发型协同信令端节点Lock的实现基本流程。其中901-907分别为网络中的路由器节点。当故障几率小时采用分支点Lock的方式具有较小的资源重复操作率，当故障几率较大时，采用每个端节点进行Lock的具有明显的优势，因为，这样可以准确地定位故障与单个子连接，而无需通过统计的方式再进行二次计算，特别是在分支节点出现故障时。图中902和903为二级分支汇聚点，而分支节点903出现资源失效的情况，节点903向下游节点904和905发送PathTear消息，对于903完全不可用情况，则通过Manager对于Lock消息进行检查，确定故障的分支点。

光网络中实时、动态建路请求的光链路的寻路、建立的动态路由方式是一种基于需求的规则，它需要一定的建立时间来建立光通路，可以由集中式或者分布式来决定，而在一个集中式的系统中，由中央控制器决定路径和所使用的波长，请求必须送达中央控制器并且等待，直到收到中央控制器的路径分配信号。显然在高负载的情况下中央控制器将是一个瓶颈，将大大加大光链路建立的时间，管控协同的基本思想时借助于中央的集中控制传达一些简单、短小的控制消息辅助控制平面完成快速连接建立以及资源优化。对于不支持协同功能的节点需要保障能够独立运行，从整体上减轻了网络的负担,同时又避免因为中心节点的失效引发的网络瘫痪。

图10描述了管控协同体系下的多业务资源监管系统框图。利用GMPLS定义的多种接口，通知节点上接口和链路上另一端口的交换容量，并由优先登记区分最大LSP带宽值，支持不连续带宽的接口，在链路状态通告中引入接口交换描述符，包括最大/最小LSP带宽，接口MTU，是否支持标准的SONET/SDH的信息，接口优先级预留带宽，指明在指定在给定的优先级上可以支持的LSP带宽。在多业务环境下，集中式管理与分布式控制协调对于网络性能的改变具有巨大的差异。

信令模块通过1001接口向路由模块请求路由和资源(链路、端口)，路由模块根据本地的链路资源数据库对通过1002接口响应信令模块请求。信令模块通过1003接口向资源管理模块请求分配资源，资源管理模块中运行LMP协议，查看最新的数据库，对信令的资源变化立即更新，同时触发路由模块所保存的信息更新。Agent通过不同的策略上报对链路管理模块的数据库进行增量上报，路由模块与链路资源模块之间进行频繁的内部交互，具体可以通过链路资源总线的方式进行更新，此开销属于内部开销。

对于所建立的连接，需要通过管控协同接口传递关于各个流量管道的资源需求，可以避免资源分配时产生不必要的拥塞，如峰值速率、平均速率、最大突发等。同时对于不同业务连接还需要其通用路径选择和维护属性、优先级属性、抢占属性以及每个业务连接的可容纳弹性因子。协同接口的设计满足双向管道和单向管道的流量需求，根据服务提供商所定制的服务完成业务的不同等级不符。通常对于已经建立连接的业务也会受到相应的影响，通过协同接口可以进而触发业务面的协商操作。具体调整流程为：对于电路连接和虚连接分别进行相应的带宽资源检查，判断本地资源是否可用。通过模块在源端接口处监测网络流量，进行流量分析，周期性采集数据并且上报给管理平面，综合考虑资源信息。如果接收该请求，则更新资源信息；如果资源不足的情况，管理平根据业务属性的不同，对数据进行分类分析，做策略性判断。然后，将处理过的数据传递给预计算模块，通过和业务层面的协商，计算接收该条连接后的网络惩罚因子，判断是否接纳该条连接。预先计算利用当前所有的网络信息，根据业务属性不同，通过计算机模拟计算，得出建议性结果。交互的信息根据网络的连接类型而定，但至少应当包含最大LSP带宽值、接口交换描述符、带宽优先级、LSP连接优先级、链路MTU等。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (1)

1.一种分布式管控协同光网络中的自适应信令实现方法，其特征在于包括以下内容：

智能光网络控制节点中引入协同事务模块；

光网络控制与管理的实时交互方法；

协同硬件设备节点实现方法；

管控协同体制下的环保护信令实现方法；

管控协同平台的组网方案；

协同操作的信令流程及其操作方式；

其中，所述协同硬件设备节点的实现方法包括：

管理单元负责发送OAM信息对于连接进行实时的维护和操作；

协同事务注册模块完成控制平面与管理面交互参量的注册，使得管理面能够了解当前的控制平面版本，从而动态调整管理单元的协同接口的配置；

管理单元通过协同事务注册模块完成协同功能的加入，并通过协同事务处理单元完成和控制单元的交互；

通过协同事务模块的调度完成连接的建立，保障每条快速信令的建立成功率；

控制平面引入的分布式代理节点负责和Agent传递实现注册的消息类型，完成管控协同下的制定功能；

资源采集单元负责当前的连接的性能监视，策略性上报网管，并通过协同事务单元动态的筛选传递的信息，完成MIB库的更新，同时本地更新资源数据库；

控制单元通过协同事务处理单元完成和管理平面的系统功能处理；

其中光网络控制与管理的实时交互方法包括：

由Manager负责对所连接的多个Agent进行控制，并将网络管理面的命令通过Agent下发到控制平面或者传送平面，或者通过Agent上报给Manager控制平面的资源信息；

每个配置的Agent动态采集资源管理模块的资源数据库信息，并对网络数据库资源进行标记；

根据资源锁定的消息辅助实现连接的故障定位；

其中管控协同体制下的环保护信令实现方法包括：

在网络故障发生时，选择环进行保护，环上的每个控制节点首先查找各自的环上邻居集；

在环上邻居集中，开始圈范围的小规模局域资源泛洪，泛洪停止的条件是每个节点都收到来自环上邻居集的所有节点的消息；

根据泛洪收到的消息，动态的计算每个圈的跨接链路数，进而计算出环保护的性能属性；

每个需要配置的环控制节点上分别配置有代理节点，动态采集各个环上节点的信息，上报给Manager，所述Manager根据一定的算法重新计算备选环集合，实现环上带宽资源的优化配置；

计算完成后，根据计算获得的备选环集合，各个节点选出和本节点相关的所有可用环集合，根据可配置最大环数或者可配置最大资源数来进行配置，将所得到的环的圈上链路所经过的所有节点作为显示路由链表，通过符合GMPLS规范的快速光路建立协议来实现圈上节点的配置；

当协议启动以后，在每一个节点内部将产生一个数据包，该数据包中保存了该节点的节点标识、路由跳数、有效权重以及路由表；

随后，每一个节点将自己的数据包发布给其他邻居节点；

当邻居节点收到发送过来的数据包以后，首先将该数据包与本节点所储存的以前数据包进行比较，如果权重比以前数据包中存储的权重高，则用这个数据包替换以前的数据包，反之，则抛弃该数据包，经过这些处理以后，该节点再向其他邻居节点转发数据包；

环配置收敛条件是该节点收到的数据包源节点标识与该节点的节点标识相同，则表明该数据包已经在网络中漫游了一遍，其数据包内存储的路由表为该圈的路由表链表；

其中所述管控协同平台的组网方案包括：

通过协同节点之间的交互进行组网，实现管控协同下的网络组网；

所述管控协同平台采用控制平面、传送平面及管理平面三层结构，并辅以业务平面实现：所述控制平面采用软件协议栈方式，内嵌在主机控制进程中；数据平面为硬件物理传送平面；管理平面提供友好的业务管理、传送网管理、协议/拓扑配置功能，并对各试验项目进行策略管理、参数配置、状态检测、性能采集，管理平面还处理智能Agent所返回的信息以及提供对虚电路连接建立、删除和调整功能；所述业务平面由业务控制单元和业务数据单元组成，各节点间的信令通道采用100M以太网进行互连，每个业务控制单元对多个控制平面节点进行业务逻辑相关的控制，以实现负载的均衡和多域业务协作的功能；

其中协同操作的信令流程及其操作方式包括：

串行协同信令的实现流程：节点在进行业务连接建立时，首先通过Check操作通知Manager，在收到Response后才开始后续的连接建立过程，Manager建立协同进程，并向沿途各个节点发送Notify消息，目的节点向Manager节点发送Lock消息，对资源进行锁定；通过划分业务等级来对业务进行区分，然后采取相应的措施，对于白金级业务QoS保证的业务才采用管控协同的方式，引入Agent和控制面之间的交互；

具有瓶颈链路的路径的协同信令的实现流程：瓶颈链路节点作为发送Check消息的源节点，向Manager报告，并在预留时间请求锁定所述瓶颈链路，Manager返回Response消息给所述瓶颈链路节点，并向所述瓶颈链路节点的下游节点发送Notify消息；在业务连接的目的节点向网管报告Lock消息，该消息暗示连接的建立完成；

并发型协同信令分支点进行Lock的实现流程：在建路过程中，由控制平面在标记交换路径的源节点向中心网管进行Check操作，查找数据库，判断当前的路径上是否有路径被标记；如果管理平面返回消息Response中确定所检查的资源并无标记，则继续进行下面的流程；如果该资源已经被标记，则连接控制器模块请求本地的路由控制器模块重新计算路由，并返回标记链路；在预留过程中，所述标记交换路径的终结点的控制平面所述连接控制器模块负责向网管发送Lock消息，完成连接上的路径的资源锁定，再由本地Agent上报Manager，下发给连接上的各个子节点；

并发型协同信令端节点Lock的实现流程：二级分支汇聚点出现资源失效的情况，上游节点向下游节点发送PathTear消息，对于所述二级分支汇聚点完全不可用情况，则通过Manager对于Lock消息进行检查，确定故障的分支汇聚点。