CN102685004A

CN102685004A - 一种gmpls/obs网络中实现流量工程的方法

Info

Publication number: CN102685004A
Application number: CN2012101271514A
Authority: CN
Inventors: 沈建华; 徐建勇
Original assignee: Nanjing Post and Telecommunication University
Current assignee: Nanjing Post and Telecommunication University; Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明公开了一种GMPLS/OBS网络中实现流量工程的方法。本发明方法使用以当前节点资源占用率为约束条件的最短路径算法建立标签交换路径，具体包括以下步骤：GMPLS/OBS网络中的各节点获取并保存其所有相邻节点的资源占用率信息；在源节点和宿节点之间建立TE隧道时，当前节点首先判断是否存在资源占用率小于一预设的资源占用率阈值的相邻节点，如是，则利用路由算法从资源占用率小于资源占用率阈值的相邻节点中选择最短路径作为下一节点；如否，则利用路由算法从当前节点的所有相邻节点中选择最短路径作为下一节点；依此类推，直至所选择的下一节点为宿节点。本发明可缓解链路的拥塞率，减少业务丢包率，高效的实现网络流量工程机制，提高GMPLS/OBS网络传输特性。

Description

一种GMPLS/OBS网络中实现流量工程的方法

技术领域

本发明涉及一种实现流量工程的方法，尤其涉及一种在光突发交换网络（OBS，Optical Burst Switch）和通用多协议标签交换协议（GMPLS，Generalized Multi-protocol Label Switch）技术结合的网络（以下简称为GMPLS/OBS网络）实现流量工程的方法，属于光通信技术领域。

背景技术

近年来，光突发交换技术(OBS)一直被认为是面向业务的IP over WDM最有前途的解决方案之一。然而，由于OBS网络中采用的JET和JIT等资源单向预留机制是面向无连接的的控制协议（M.Yoo and C.Qiao. Just-Enough-Time(JET):A high speed Protocol for burst traffic in optical network, in IEEE/LEOS Technologies for a Global Information Infrastrueture,pp.26－27,Aug.1997），因此，当网络负载较重时业务需求在OBS网络中传输时可能会出现拥塞或中断。对于此类问题，目前通常采用的方法是在发生冲突后尽量消除，如光缓存方法、偏射路由、波长转换等方法（侯睿; 孙军强; 丁攀峰.一种光突发交换网络中基于优先级的冲突解决方法的研究, 电子与信息学报, 2006,V28(4): 747-752）。而要完全规避网络资源竞争冲突问题，必须合理地分配网络中各条链路上的业务流量，使整个网络的负载尽可能均衡，从而减小常用路径出现拥塞的概率，而这也正是流量工程的目标。流量工程也是GMPLS的重要技术特点，将GMPLS引入OBS网络，可以在实现流量工程的同时，解决OBS网络中存在的拥塞和冲突等问题。

GMPLS流量工程主要的实现方法是利用约束路由计算显式路径，然后利用显式路径方式建立标签交换路径(LSP)和利用标签交换路径进行流量分配。采用GMPLS来支持流量工程，有以下方面的优点：支持显式路径，不受按目的地址转发方法的限制，可以实现路径选择、负载均衡、自愈恢复、路径优先级等功能。流量工程一般有两种实现方式：在线模式与离线模式。在线模式使用路由/信令协议通过基于受限的路由算法实现在线路经计算；离线模式从整个网络资源使用的最优化来考虑，此时需要同时考虑所有链路资源和所有的入口和出口LSPs。

在线模式是局部资源最优化的一个实例。GMPLS中流量工程和基于受限的路由概念紧密相关。GMPLS技术允许在路径选择中使用基于受限的路由方案，每一个节点的受限选路需要将标签交换通道属性、网络资源属性和其它拓扑信息作为输入参数，然后据此计算源于自身的每一条满足要求和限制的显式路由，输出结果是满足标签交换通路属性和网络资源限制的一条或多条通路。尽管受限选路算法对网络的实际限制不容易处理，特别是要达到最优化时计算量通常很大，但可通过以下算法提高效率：

（1）删除不满足标签交换通道属性要求的网络资源，如特定链路等。

（2）在删除后的图中运行最短路径算法。

一旦找到可行的通路再考虑采用其它的属性进行优化和选择。

离线模式的实现步骤包括：

1) 对网络中各条链路的流量进行统计分析，特别是应对网络负荷较重或出现拥塞时各条链路的流量分布做详细分析。

2) 找出网络业务流量的约束条件，这些条件可以是网络的要求也可以是运营者自己或用户的特殊要求所决定的。

3) 将这些条件和基于约束的选路计算结合起来进行多次离线计算优化。

4) 将计算出的路由通过网管配置到GMPLS网络中。

离线全局最优需要全面掌握网络的状态和链路状态更新信息，并且包括所有的网络资源。这个方案需要解决信息数量的可测量性问题，并且它需要面临的另一个重要的问题——稳定性。事实上，如果网络中流量负荷变化得较快，流量工程控制机制就难以及时做出反应。因此实现全局最优非常困难。

引入GMPLS控制平面，可以简化OBS网络中控制消息对路由选择的处理。同时，GMPLS完善的流量工程机制可以减少OBS网络业务拥塞率和降低丢包率，从而实现路径选择、负载均衡、以及保护和恢复机制。

传统的如最短路径优先算法（OSPF）和距离向量算法（RIP）等路由算法，在选路时都使用最短路径转发数据，使得较短路径上容易出现阻塞，而较长的路径容易空闲。这种由于网络资源使用不均衡造成的网络拥塞必然致使网络总体性能降低，服务质量（QoS）无法保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种GMPLS/OBS网络中实现流量工程的方法，通过引入当前节点资源占用率为约束条件的最短路径算法以实现网络流量的均衡。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题。

一种GMPLS/OBS网络中实现流量工程的方法，利用基于约束的路由方法建立标签交换路径，并利用标签交换路径进行流量分配，所述基于约束的路由方法是以当前节点资源占用率为约束条件的最短路径算法，具体包括以下步骤：

步骤A、GMPLS/OBS网络中的各节点获取并保存其所有相邻节点的资源占用率信息；

步骤B、在源节点和宿节点之间建立TE隧道时，当前节点首先判断是否存在资源占用率小于一预设的资源占用率阈值的相邻节点，如是，则利用路由算法从资源占用率小于资源占用率阈值的相邻节点中选择最短路径作为下一节点；如否，则利用路由算法从当前节点的所有相邻节点中选择最短路径作为下一节点；依此类推，直至所选择的下一节点为宿节点。

优选地，所述各节点获取并保存其所有相邻节点的资源占用率信息，具体通过以下方法实现：在链路状态广播消息中增加一位资源占用率标志位，节点的当前资源占用率大于或等于所述资源占用率阈值时，资源占用率标志位设为1，否则，资源占用率标志位设为0；链路状态广播消息在网络中广播时，接收到链路状态广播消息的节点读取并保存其中的资源占用率标志位。

优选地，步骤B中所述路由算法为最短路径优先算法或距离向量算法。

本发明通过查询当前节点资源占用率，在保证充足的预留资源的前提下采用OSPF或RIP等最短路径算法建立路径，将流量均衡的分配到各个链路中，缓解了链路的拥塞率，减少业务丢包率，高效的实现网络流量工程机制，提高GMPLS/OBS网络传输特性。

附图说明

图1具体实施方式中以当前节点资源占用率为约束条件的最短路径算法流程示意图；

图2为采用本发明方法的GMPLS/OBS网络建立PATH的过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明的基本思想是：在控制平面建立TE隧道的过程中，在当前网络节点读取到下一节点的节点资源占用率，在保证充足的预留资源的前提下，采用最短路径算法建立路径，合理的分配网络流量在各个链路的传输。

一般网络节点状态信息中只保存当前网络的资源使用状况，而不了解下一节点的资源状况。当数据从本节点达到下一节点时，如发现该节点已没有充足的网络资源预留来建立路径，导致路径建立失败，重新开始路由，严重增加了路由的时间，而且在最短路径上容易造成链路的拥塞。在本节点就将下一节点的节点资源占用率作为约束条件，可以减少建立路径的失败率，节省建立路径的时间，同时有效的避免链路拥塞，实现流量均衡。

为了使GMPLS/OBS网络中各节点能够获取并保存相邻节点的资源占用情况，可以通过对链路状态广播消息进行拓展，使其能够反映当前节点的资源占用情况，然后通过拓展后的链路状态广播消息在网络中的广播，使各节点获取相邻节点的资源占用情况。例如，对GMPLS/OBS网络中基于OSPF的链路状态广播LSA消息进行拓展，使其增加一位资源占用率标志位R，同时设置一个节点资源占用率阈值L。当节点的当前资源占用率大于等于L时，将标志位R设为1，反之则设为0。携带标志位R的LSA在链路上进行广播，邻居节点接收到LSA，读取下一节点的R，并进行保存。这样，通过链路状态广播消息的广播，网络中各节点均保存有其相邻节点的资源占用率信息。GMPLS控制平面在源节点和宿节点之间建立TE隧道时，其流程如图1所示，具体按照以下步骤：

步骤1、源节点构造并发送PATH消息；

步骤2、查询LSA获得当前节点的N个相邻节点的资源占用率标志位R，若N个节点的标志位R为1，则采用OSPF选择下一节点；若N个节点中有M节点的标志位R为0，则在该M个节点中采用OSPF选择下一节点，转发PATH到下一节点；

步骤3、判断本节点是否为宿节点，如不是，则转步骤2选择下一节点转发；如是，则本节点生成一个RESV消息返回源节点。

与传统离线模式的流量工程相比，本发明方法不需要对网络的整体性能进行评估，能够动态地跟随流量变化，对短期的流量变化做出反应。

为了便于公众理解本发明技术方案，下面以图1所示的基于OSPF的GMPLS/OBS网络为例来进一步说明。如图所示，A、B、C、D、E、F为网络节点，假设A为源节点，F为目的节点，预先设定节点资源占用率阈值L为60%。A、B、C、D、E和F当前资源占用率分别是65%、70%、70%、40%、75%和20%，对应的标志位R为1、1、1、0、1、0。建立标签交换路径的详细步骤如下：

1、A节点构建PATH消息，通过LSA读取B和C节点资源占用率标志位R为1和1，所以在BC节点间采用OSPF判断下一节点为B，控制信息发送到B节点；

2、判断B节点非目的节点，通过LSA读取D节点和E节点的标志位R分别为0和1，排除节点E，下一节点为D；

3、控制信息到达节点D，判断其非目的节点，继续读取相邻节点F的标志位R=0，因此下一节点为F；

4、控制信息到达节点F，判断为目的节点，F发送RESV进行资源预留，PATH建立完成。

如上所述，采用基于当前节点资源占用率为约束的OSPF路由算法建立的路径为A－B－D－F，而传统的最短路径为A－B－E－F链路。采用本发明方法可以有效缓解B－E－F间链路的拥塞，将流量转到B－D－F链路上从而实现了网络负载均衡。

Claims

1.一种GMPLS/OBS网络中实现流量工程的方法，利用基于约束的路由方法建立标签交换路径，并利用标签交换路径进行流量分配，其特征在于，所述基于约束的路由方法是以当前节点资源占用率为约束条件的最短路径算法，具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所述GMPLS/OBS网络中实现流量工程的方法，其特征在于，所述各节点获取并保存其所有相邻节点的资源占用率信息，具体通过以下方法实现：在链路状态广播消息中增加一位资源占用率标志位，节点的当前资源占用率大于或等于所述资源占用率阈值时，资源占用率标志位设为1，否则，资源占用率标志位设为0；链路状态广播消息在网络中广播时，接收到链路状态广播消息的节点读取并保存其中的资源占用率标志位。

3.如权利要求1或2所述GMPLS/OBS网络中实现流量工程的方法，其特征在于，步骤B中所述路由算法为最短路径优先算法或距离向量算法。