CN101605280A - 基于多层多域光网络的双路由计算单元系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于多层多域光网络的双路由计算单元系统。本发明包括根据自动交换光网络路由模块设置的个体计算单元和根据路径计算单元技术设置的群计算单元。个体计算单元用于提供控制平面节点的路由信息同步和基本路径计算功能，满足域内的分布式路由选择的要求；群计算单元用于提供多层多域光网络中的复杂受限路径计算功能，满足域内的集中式路由选择和域间的分布式路由选择的要求。在本发明体系结构下，双路由计算单元系统中的个体计算单元和群计算单元既可以独立地工作，也可以相互之间协作，从而减少对路径计算信息的泛洪处理，实现多层多域光网络的有效选路。

Description

基于多层多域光网络的双路由计算单元系统

技术领域

本发明涉及自动交换光网络(ASON，Automatically Switched OpticalNetworks)技术领域，具体涉及基于多层多域光网络的双路由计算单元系统。

背景技术

随着电信网络IP化、宽带化、移动化成为发展趋势，网络视频、实时流媒体通信、大容量文件传输、存储区域网络等各类宽带数据业务迅速兴起，光网络的规模不断扩大。在大规模网络的选路与路由信息交换过程中，路径计算的收敛时间与网络拓扑规模成正比关系，因而在大规模网络中路径计算的收敛时间得不到保证。为了增强大规模光网络的可扩展性和灵活性，尤其是优化网络的选路性能，需要对光网络进行分层和分域处理。

光网络中对“域”的分割一般都依据不同运营商或同一运营商网络的不同地理位置而定。对“层”的划分则存在两种方式：一种是从流量工程的角度，将小交换粒度相关的实体抽象成一个层网络，而将较大交换粒度的实体抽象成较低的层网络，即所谓的“Multi-Layer”(分层)；另一种从拓扑抽象的角度，将网络的一组物理或逻辑节点抽象成一个上层实体进而构成高层网络，即所谓的“Multi-Level”(分级)，此处主要考虑前者。

多层多域光网络的路由问题是光网络的核心问题之一，它是实现动态业务配置与资源调度的有效途径。针对多域光网络中的路由问题，光互联论坛最先在标准草案OIF2002.23中给出了ASON分级路由的一种实现思想和相应的域间路由协议(DDRP，Domain to Domain Routing Protocol)，主要思想是在ASON的域内路由采用开放最短路径优先(OSPF，Open Shortest Path First)协议而在域间路由采用DDRP协议。随后，互联网工程任务组提出了基于ASON控制平面技术的多层多域光网络的需求并给出了一种基于通用多协议标签交换(GMPLS，General Multi-Protocol Label Switching)技术的多层多域ASON架构。其主要思想是在单域的单级路由中采用GMPLS，只在域内扩散GMPLS流量工程所需的路由参数；同时通过DDRP对路由信息进行摘要和汇总，进而支持跨域的分级路由。然而这种多域分级路由仍存在一些问题，如DDRP所支持的分级路由机制下，每个域内的节点只能知晓本域内的拓扑和资源信息，而在拓扑抽象后，每个域汇聚为单一的一个节点，因而域内详细的拓扑和资源信息会丢失。

总之，DDRP所支持的分级路由机制下汇总后的路由信息缺乏精确性，不能有效地解决多层多域的流量工程，信息泛洪，保护恢复等问题，特别是多约束条件下的选路问题。到目前为止还没有定义采用DDRP的网络如何管理，特别是分级结构方面。

为了解决多层多域光网络中的路由问题，互联网工程任务组提出了采用基于路计算单元(PCE，Path Computation Element)的网络结构和选路技术，将复杂约束下的路径计算和流量工程从ASON控制平面剥离出来。

所述PCE是网络中专门负责路径计算的功能实体，基于已知的网络拓扑结构和约束条件，根据路径计算客户(PCC，Path Computation Client)的请求计算出最佳路径。自2006年以来已经陆续公布了13个标准建议，给出了PCE基本架构和协议扩展的初步设想。利用PCE完成跨域选路的性能以及PCE的组网方案已经得到了相关的验证，然而PCE专门负责路径计算，利于综合利用跨域的路由资源；PCE的缺点是集中式的路径计算将加重PCE计算能力需求，导致路径计算时间延长，业务的服务质量降低，不利于分布式的网络控制。

所以，基于GMPLS的分级路由和基于PCE的路由体系结构都各有其优缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是多层多域光网络中的路由选择问题。本发明基于ASON控制平面技术和PCE技术提出了多层多域光网络中一种双路由计算单元系统，该系统融合了ASON控制平面路由功能和PCE分布式路由功能的优势，既能够减少信息的泛洪，又能够实现多层多域条件下的有效选路。

为解决上述技术问题，本发明提供方案如下：

基于多层多域光网络的双路由计算单元系统，包括根据ASON路由模块设置的个体计算单元(UCE，Unit Computation Element)和基于PCE技术设置的群计算单元(GCE，Group Computation Element)。所述ASON路由模块作为个体计算单元，提供控制平面节点的路由信息同步和路径计算功能，满足域内的分布式路由选择的要求。所述群计算单元用于提供多层多域光网络中的复杂受限路径计算功能，满足域内的集中式路由选择和域间的分布式路由选择的要求。

两种路由计算单元都能够实现光网络中的选路功能，尤其在大规模扩展的多层多域多约束条件下的选路过程中，GCE可有效地实现多层多域的流量工程，保护恢复，资源优化以及域间控制和多约束条件选路等功能。

优选地，本发明中GCE采用了小范围集中、大范围分布的思想，可以有效地实现各种场景下的路由选择功能。

优选地，上述方法中，多层多域多约束条件下的选路问题可以在多个GCE的协作下得到较好的解决。

优选地，上述方法中，所述GCE，当选路请求到来时，通过控制节点中的连接控制器既可以将选路请求传给UCE完成选路，也可以传给GCE进行路径计算。

优选地，上述方法中，在多层多域的环境下，尤其是在大规模多约束条件下的路径计算，可以交给一个或者多个GCE完成。通过GCE和UCE互相协作，共同完成快速、准确、端到端路径的计算。

优选地，上述方法中，所述基于解释器模式的GCE体系结构包含网络通信器、消息解释器、路径计算器、策略解释器、认证/授权/记账器、北向接口处理器、邻接GCE资源管理器、群计算代理(GCA，Group Computation Agent)资源管理器8类功能模块。

所述网络通信器，其特征在于，提供GCE对外通信的统一接口，用于接收和转发与相关联的群GCA、邻接GCE、管理平面实体之间交互的消息；

所述消息解释器，其特征在于，用于解析网络通信器收到的外部消息，转换为GCE内部使用的信息类型，并根据不同信息所要求执行的功能分发给相应的功能组件模块，等待处理结果返回后再由消息解释器集中决策分析，进而封装为网络通信器能够转发的外部消息；

所述认证/授权/记账服务器，其特征在于，作为保障群计算单元安全性的功能组件模块，对于收到的选路请求进行服务认证、授权控制和记账管理；

所述策略解释器，其特征在于，负责处理与GCE相关的各种路径计算策略，对来自于选路请求或者来自于GCE本身配置的策略，能够根据策略表进行解释，解释后的策略信息能被路径计算模块识别；

所述路径计算器，其特征在于，用于提供GCE的路径计算处理功能，路径计算器所依据的路径计算信息来自于选路请求中包含的路径信息、策略解释器解释后输出的策略信息、GCE本身配置的策略信息和流量工程数据库的信息，路径计算器在计算成功时返回计算出的严格路由，GCE不能计算出现有约束条件下的路由时，返回建议忽略的约束条件，GCE故障计算失败时，返回失败的原因；

所述GCA资源管理器，其特征在于，响应与该GCE关联的GCA资源发现请求，从流量工程数据库中提取GCE的拓扑属性、计算能力等重要信息并通报给GCA，同时负责收集GCE元所在区域内各个节点的链路资源信息；

所述邻接GCE资源管理器，其特征在于，响应邻接GCE资源发现请求，负责维护GCE的拓扑属性和计算能力等信息，完成邻接GCE之间的信息同步；

所述北向接口处理器，其特征在于，作为响应光网络管理请求的功能组件模块，从流量工程数据库中提取群计算单元的拓扑属性、计算能力等重要信息，并通报给管理平面实体。

优选地，上述方法中，所述基于解释器模式的GCE体系结构包括流量工程数据库(TED，Traffic Engineering Database)、策略表、认证/授权/记账表(AAA，Authentication/Authorization/Account)3类资源模块。

所述GCA与GCE之间基于一种C/S结构，GCA向GCE发送选路请求，GCE服务于GCA，完成选路请求后返回路径计算结果。

优选地，上述方法中，在GCA内部，选路请求发出之前通过GCE选择模块，基于一定的策略选择合适的GCE进行路径计算。在GCA选择GCE的过程中，GCA向与它相连的多个GCE发出查询性能请求，每个GCE通过性能评估机制评估自身的性能，并反馈给GCA。GCA评估各个GCE的性能，决策选择最佳的GCE。

在收到GCA发来的请求消息后，GCE通过消息解释器进行解析，如果是选路请求消息，则直接发送给路径计算器；如果是GCA发送来的策略信息，则将其和本地存储的策略一起经过策略解释器解释，然后加载到路径计算器。路径计算器在收到选路请求后，结合TED库信息和策略信息，完成多约束条件下的路径计算。

如果计算失败，则将失败的信息发送过消息处理机制，判断是否要重新计算路由；如果计算成功，则将详细的路径信息返还给GCA；如果计算得到一条不完整路径，则向下一跳GCE发送选路。

从以上所述可以看出，本发明提供了基于多层多域光网络的双路由计算单元系统，该系统既能够减少信息的泛洪，又能够实现多层多域多约束条件下的有效选路。在该体系结构下，双路由计算单元可以发挥各自的优势，完成快速、准确、可靠的选路，也能够互为备份，达到光网络路由层面的安全标准。同时，在双路由计算单元系统下，不同条件下的路由请求可以选择不同的路由计算单元，比如在多限制因素的条件下，GCE可以作为优先选择。本发明为大规模智能光网络的应用奠定了基础。

附图说明

图1为本发明基于GCE和UCE分离的双路由计算单元系统示意图；

图2为本发明基于解释器模式的GCE体系结构示意图；

图3为本发明双路由计算单元选择流程示意图；

图4为本发明GCA与GCE的交互及GCE内部功能模块的协作关系示意图；

图5为本发明GCA选择GCE流程图示意图。

具体实施方式

本发明将双路由计算单元体系模式引入多层多域多约束条件下选路过程中，所述双路由计算单元系统包括根据ASON路由模块设置的个体计算单元UCE和基于PCE技术设置的群计算单元GCE。

所述基于解释器模式的GCE体系结构中，共包含8类功能模块，分别为：网络通信器、消息解释器、路径计算器、策略解释器、认证/授权/记账器、北向接口处理器、邻接GCE资源管理器、GCA资源管理器。

所述网络通信器，其特征在于，提供GCE对外通信的统一接口，用于接收和转发与相关联的群GCA、邻接GCE、管理平面实体之间交互的消息；

所述消息解释器，其特征在于，用于解析网络通信器收到的外部消息，转换为GCE内部使用的信息类型，并根据不同信息所要求执行的功能分发给相应的功能组件模块，等待处理结果返回后再由消息解释器集中决策分析，进而封装为网络通信器能够转发的外部消息；

所述认证/授权/记账服务器，其特征在于，作为保障群计算单元安全性的功能组件模块，对于收到的选路进行服务认证、授权控制和记账管理；

所述策略解释器，其特征在于，负责处理与GCE相关的各种路径计算策略，对来自于选路或者来自于GCE本身配置的策略，能够根据策略表进行解释，解释后的策略信息能被路径计算模块识别；

所述路径计算器，其特征在于，用于提供GCE的路径计算处理功能，路径计算器所依据的路径计算信息来自于选路请求中包含的路径信息、策略解释器解释后输出的策略信息、GCE本身配置的策略信息和流量工程数据库的信息，路径计算器在计算成功时返回计算出的严格路由，GCE不能计算出现有约束条件下的路由时，返回建议忽略的约束条件，GCE故障计算失败时，返回失败的原因；

所述GCA资源管理器，其特征在于，响应与该GCE关联的GCA资源发现请求，从流量工程数据库中提取GCE的拓扑属性、计算能力等重要信息并通报给GCA，同时负责收集GCE元所在区域内各个节点的链路资源信息；

所述邻接GCE资源管理器，其特征在于，响应邻接GCE资源发现请求，负责维护GCE的拓扑属性和计算能力等信息，完成邻接GCE之间的信息同步；

所述北向接口处理器，其特征在于，作为响应光网络管理请求的功能组件模块，从流量工程数据库中提取群计算单元的拓扑属性、计算能力等重要信息，并通报给管理平面实体。

表1

信息类别	处理模块
		选路请求	路径计算器
选路请求策略	策略解释器
		安全认证请求	认证/授权/记账器
GCA资源发现请求	GCA资源管理器
		GCE资源发现请求	邻接GCE资源管理器
网络管理请求	北向接口处理器

表1中给出了网络通信器接收的信息流的解析。

所述基于解释器模式的GCE体系结构中，共包含3类资源模块，分别为通用流量工程数据库(TED)、策略表、认证/授权/记账表。

本实施例中，ASON路由模块作为个体计算单元，提供拓扑发现、路由控制等功能；基于PCE技术设置的群计算单元，提供专用于复杂受限路由过程的群计算服务。

所述路由计算单元模块中，TED拥有不同的网络视界。路由单元选择器(RES，Routing Element Selector)负责对上述路由单元功能进行选择。群计算代理对应于PCE结构中的路径计算客户

优选地，本实施例中，两种路由计算单元都能够实现光网络中的选路功能。

优选地，本实施例中，GCE采用了小范围集中、大范围分布的思想，可以有效地实现各种场景下的路由选择功能。

优选地，本实施例中，多层多域多约束条件下的选路问题可以在多个GCE的协作下得到较好的解决。

当选路请求到来时，通过控制节点中的连接控制器既可以将选路请求传给UCE完成选路，也可以传给GCE进行路径计算。

优选地，本实施例中，在多层多域的环境下，尤其是在大规模多约束条件下的路径计算，可以交给一个或者多个GCE完成。通过GCE和UCE互相协作，共同完成快速、准确、端到端路径的计算。

本发明提出了一种路由单元的选择方法，能够根据节点所处的范围，选路请求的限制条件以及安全备份的角度有效地选择合适的路由单元。以下通过附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图2和图3分别为本实施例中所述基于解释器模式的GCE体系结构示意图和本实施例中的双路由计算单元选择流程示意图。如图2所示，本实施例中，基于解释器模式的GCE体系结构共包括8类功能模块和3类资源模块。如图3所示，本实施例中，流程图表明在基于双路由计算单元的光网络路由体系中，路由单元选择器RES在ASON控制平面的CC(连接控制)模块中实现，负责具体路由单元的选择指配。

再如图3所示，本实施例中，当业务请求到达时，首先判断此业务请求是否在双路由单元其中之一出现故障的情况下，如果是则直接选择另外一个路由单元用作路由计算，否则进入下一个处理模块。其次判断是否存在多约束条件，比如多目标、人为限制策略、物理损伤等，如果存在则选择GCE，否则进入下一个处理模块。最后判断是否为域内路由计算，如果是则选择UCE，否则选择GCE。

图4为GCA与GCE的交互及GCE内部功能模块的协作关系示意图。如图4所示，本实施例中，描述了分布式路径计算结构下GCA与双路由计算单元(DRCE，Dual Routing Computation Element)中GCE的交互以及GCE内部各个功能模块的协作关系。

优选地，本实施例中，GCA与GCE之间基于一种C/S结构，GCA向GCE发送选路请求，GCE服务于GCA，完成选路请求后，向GCA返回路径计算结果。

图5为GCA选择GCE流程图示意图。如图5所示，本实施例中，在GCA内部，选路请求发出之前通过GCE选择模块，基于一定的策略选择合适的GCE后，进行路径计算。

优选地，本实施例中，在GCA选择GCE的过程中，GCA向与它相连的多个GCE发出查询性能请求，每个GCE通过性能评估机制评估自身的性能，并反馈给GCA，GCA评估各个GCE的性能，决策选择最佳的GCE。

再如图4所示，本实施例中，在通过网络通信器收到GCA发来的请求消息包后，GCE通过消息解释器进行解析，如果是选路请求消息，则直接发送给路径计算器进行处理；如果是GCA发送来的策略信息，则将其和本地存储的策略一起经过策略解释器解释，转换成路径计算信息，然后加载到路径计算器。

优选地，本实施例中，路径计算器在收到选路请求后，结合TED库信息和策略信息，完成多约束条件下的路径计算。

如果计算失败，则将失败的信息发送给消息处理机制，判断是否要重新计算路由；如果计算成功，则将详细的路径信息返还给GCA；如果计算得到一条不完整路径，则向下跳GCE发送选路请求。

综上所述，本发明结合基于GMPLS的分级路由和基于PCE技术的优势，提出了基于多层多域光网络的双路由计算单元系统。该结构既能够减少信息的泛洪，又能够实现多层多域多约束条件下的有效选路。在该体系结构下，双路由单元可以发挥各自的优势，快速、准确、可靠的完成选路，也能够互为备份，达到光网络路由层面的安全标准。同时，在双路由计算单元系统下，不同条件下的路由请求可以选择不同的路由计算单元，比如在多限制因素的条件下，GCE可以优先选择。并且，本发明根据双路由计算单元系统和群路由计算单元的组成结构及模块间的协作关系建立模型，为大规模智能光网络的应用奠定了基础。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.基于多层多域光网络的双路由计算单元系统，包括根据自动交换光网络路由模块设置的个体计算单元和根据路径计算单元技术设置的群计算单元；

所述根据自动交换光网络路由模块设置的个体计算单元，其特征在于，提供控制平面节点的路由信息同步和路径计算功能，满足域内的分布式路由选择的要求；

所述根据路径计算单元技术设置的群计算单元，其特征在于，群计算单元用于提供多层多域光网络中的复杂受限路径计算功能，满足域内的集中式路由选择和域间的分布式路由选择的要求。

2.如权利要求1所述的基于多层多域光网络的双路由计算单元系统，其特征在于，

群计算单元采用基于解释器模式的结构；

个体计算单元和群计算单元拥有不同的流量工程数据库，用于保存各自范围之内的网络拓扑和其它状态信息；

路由单元选择器用于控制平面节点按照一定方式在个体计算单元和群计算代理之间进行倒换处理；

群计算代理用于向所关联的群计算单元申请群路径计算服务，相当于路径计算单元技术中的路径计算客户。

3.如权利要求1所述的基于多层多域光网络的双路由计算单元系统，其特征在于，

当选路请求到达时，控制平面节点的路由单元选择器可以选择个体计算单元，或者通过群计算代理选择群计算单元完成路径计算功能，多层多域的环境下，尤其是大规模多约束条件下的路径计算，可以交给一个或者多个群计算单元完成，也通过个体计算单元和群计算单元互相协作，共同完成；

所述多约束条件，其特征在于，是指能够转化为路径计算的限制因素，比如带宽、保护需求、限制策略、波长一致性、链路物理性能和节点交换能力等；

4.所述基于解释器模式的群计算单元结构，其特征在于，

包括8类功能组件模块，分别为：网络通信器、消息解释器、路径计算器、策略解释器、认证/授权/记账服务器、北向接口处理器、邻接群计算单元资源管理器、群计算代理资源管理器；

所述网络通信器，其特征在于，用于接收和转发与相关联的群计算代理、邻接群计算单元、管理平面实体之间交互的消息，提供群计算单元对外通信的统一接口；

所述消息解释器，其特征在于，用于解析网络通信器收到的外部消息，转换为群计算单元内部使用的信息类型，并根据不同信息所要求执行的功能分发给相应的功能组件模块，等待处理结果返回后再由消息解释器集中决策分析，进而封装为网络通信器能够转发的外部消息；

所述认证/授权/记账服务器，其特征在于，作为保障群计算单元安全性的功能组件模块，用于对收到的选路请求进行服务认证、授权控制和记账管理；

所述策略解释器，其特征在于，用于处理与群计算单元相关的各种路径计算策略，对来自于选路请求或者来自于群计算单元本身配置的策略，能够根据策略表进行解释，并且解释后输出的策略信息能够被路径计算器识别；

所述路径计算器，其特征在于，用于提供群计算单元的路径计算处理功能，路径计算器所依据的路径计算信息来自于选路请求中包含的路径信息、策略解释器解释后输出的策略信息、群计算单元本身配置的策略信息和流量工程数据库的信息，路径计算器在计算成功时返回计算出的严格路由，群计算单元不能计算出现有约束条件下的路由时，返回建议忽略的约束条件，群计算单元故障计算失败时，返回失败的原因；

所述群计算代理资源管理器，其特征在于，响应与该群计算单元关联的群计算代理资源发现请求，从流量工程数据库中提取群计算单元的拓扑属性、计算能力等重要信息并通报给群计算代理，同时负责收集群计算单元所在区域内各个节点的链路资源信息；

所述邻接群计算单元资源管理器，其特征在于，响应邻接群计算单元资源发现请求，负责维护群计算单元的拓扑属性、计算能力等信息，完成邻接群计算单元之间的信息同步；

所述北向接口处理器，其特征在于，作为响应光网络管理请求的功能组件模块，从流量工程数据库中提取群计算单元的拓扑属性、计算能力等重要信息，并通报给管理平面实体。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

包括3类资源集合模块，分别为：流量工程数据库、策略表、认证/授权/记账表。

所述流量工程数据库，其特征在于，用于存储群计算单元的拓扑属性、计算能力信息以及底层物理拓扑的属性、地址、流量工程等信息；

所述策略表，其特征在于，用于存储群计算单元本身所配置的策略信息，并提供与选路请求中策略信息的转换规则；

所述认证/授权/记账表，其特征在于，为用户提供认证、授权和记账等服务。

6.如权利要求1所述的群计算单元，其特征在于，

群计算代理与群计算单元之间基于一种客户/服务器结构，群计算代理向群计算单元发送选路请求，群计算单元服务于群计算代理，完成选路请求后返回路径计算结果。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

在群计算代理内部，选路请求发出之前通过群计算单元选择模块，基于一定的策略选择合适的群计算单元进行路径计算。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

群计算代理向与它相连的多个群计算单元发出查询性能请求，每个群计算单元通过性能评估机制评估自身的性能，并反馈给群计算代理，群计算代理评估各个群计算单元的性能，决策选择最佳的群计算单元。

9.如权利要求8所述的方法，包括以下步骤：

A)在收到群计算代理发来的请求消息后，群计算单元通过消息解释器进行解析，如果是选路请求消息，则直接发送给路径计算器；

B)如果是群计算代理发送来的策略信息，则将其和本地存储的策略一起经过策略解释器解释，然后加载到路径计算器。路径计算器在收到选路请求后，结合流量工程数据库信息和策略信息，完成多约束条件下的路径计算；

C)如果计算失败，则将失败的信息发送给消息处理机制，判断是否要重新计算路由；如果计算成功，则将详细的路径信息返还给群计算代理；如果计算得到一条不完整路径，则向下一跳群计算单元发送选路请求。

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