CN1558621A

CN1558621A - 通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法

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Publication number: CN1558621A
Application number: CNA2003101059288A
Authority: CN
Inventors: �� Լ��; 赵季红; 曲桦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2004-12-29

Abstract

本发明涉及一种恢复路由的方法，特别是关于通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：所述的节点的邻接节点路由状况表记录的信息包括源节点地址、邻接节点地址、邻接节点开销、邻接链路状况参数和节点参数。所述的链路在时间T内平均资源利用率低于50％，定义该链路处于准闲置状态，用M字母表示，在选取恢复路径的时候，可优先选取此链路。通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，以便当多协议标签交换网络发生故障后能尽快地将受故障影响的业务恢复，对实时性要求高的业务，满足其要需。

Description

通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法

技术领域：本发明涉及一种恢复路由的方法，特别是关于通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法。

背景技术：随着IP技术的发展，用户对IP网的依赖越来越大，但由于IP网技术的局限性，使得采用IP进行实时和宽带业务的传递时无法保证所传业务的服务质量。光传送网的发展为IP技术的应用提供了一个可靠的传送平台，GMPLS(Generalized Multi-protocol Label Switching)(通用多协议标签交换)技术则是实现IP与光传送技术结合的最佳途径。为了适应对这种网络进行动态控制的要求，GMPLS对传统的MPLS(Multi-protocol LabelSwitching)进行了扩展、更新。在这样一种通用的、高带宽网络环境下，网络中的任何故障都会造成大量数据的丢失。因此无论是从用户的角度，还是从运营商的角度，都迫切需要在网络发生故障后能尽快地将受故障影响的业务恢复，特别是一些对实时性要求高的业务，其恢复速度必须满足业务的需求。

发明内容：本发明的目的是提供一种通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，以便当多协议标签交换网络发生故障后能尽快地将受故障影响的业务恢复，它对实时性要求高的业务，满足其要求。

本发明的目的是这样实现的，通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其方法特征是：

1)获取多协议标签交换网络中的各节点邻接节点路由状况表；建立数据库；

2)初始化节点的开销，源节点开销为0，其它所有节点设为未标记；

3)检测是否满足编解码类型和交换类型，编解码类型和交换类型都满足则置通过；如果不满足编解码类型则该节点可作为中间节点，不可作目的节点；如果交换类型不满足置为断点，表示链路和节点均不可用；

4)检验所选链路是否满足带宽需求和链路保留带宽需求，满足则通过，跳到步骤6，不满足跳到步骤5；

5)检测LSP优先权等级，如果高于已加载LSP，且断开低等级LSP后，可成功加载高等级LSP则加载；否则置丢弃；

6)计算邻接链路的CGR算法开销，N＝1时，L＝L×M；N≠1时，L＝L×N；

7)比较邻接链路的CGR算法开销值，选取其中最小的一条进行加载，如果有两条或者以上开销相同的链路，则选择跳数最少的一条；

8)检验链路开销，如果小于以前的CGR算法开销则替代，大于则丢弃，如果相等，则选择跳数少的路径丢弃跳数多的；

9)找寻上一节点进行标记，如果步骤7中替代了原有CGR算法开销则找寻上一节点进行标记；

10)检测是否所有节点都已标记，如果都已标记则算法完成；否则将步骤9中的上一节点转到步骤3继续进行计算。

所述的节点的邻接节点路由状况表记录的信息包括源节点地址、邻接节点地址、邻接节点开销、邻接链路状况参数(即M和N)和节点参数(即Node)。

所述的链路在时间T内平均资源利用率低于50％，定义该链路处于准闲置状态，用M字母表示，在选取恢复路径的时候，可优先选取此链路。

所述的时间T定义为一周。

本发明的特点是：由于对所选的路由给出相应的约束条件，包括带宽需求、最大跳数等，从而使选出的恢复路由不仅最短，同时要求合理地利用带宽资源，并适应不同业务及交换类型对恢复路由的要求，使恢复算法达到最优。

附图说明：

下面结合实施例附图对本发明作进一说明：

图1是本发明的流程过程说明。

表1是对图1的过程说明。

图2是本发明说明示意图之一。

图3是本发明说明示意图之二。

具体实施方式：为了对本发明作进一步说明，有必要作出一下定义：

LSP的约束条件

(1)带宽需求

每条LSP的标签中都有一项标识带宽请求的参数，即当此LSP加载在该链路或路径上的时候，该链路或者路径是否能够具有足够的带宽加载这条LSP。如果满足则可用，如果在加载该LSP之后不能保证剩余足够的安全带宽，则该LSP不可使用该条链路。

(2)节点限制

节点限制包括编解码类型限制和交换类型限制。其中编解码类型限制是说在源节点和目的节点之间应具有相同的编解码类型，这种类型由目的节点确定，源节点与之相匹配。

GMPLS支持四种交换类型，分别是FSC、LSC、TDM和PSC，网络中有四种交换类型并存，也就是说网络中存在四种不同的交换设备，由此便产生了一个问题，即如果网络中某两个节点之间的交换链路所经节点不支持所传输的交换类型，则业务不能正常的运行。CGR算法引入的节点限制就是为了克服这种问题而产生的，它规定每条LSP所经过的节点必须支持该LSP交换类型，如果不支持则不可用。节点参数Node只有通和断两种形式，所以可以简单的用0或1表示，其中0表示不可用；1表示可用。

(3)优先权

优先权包括建立优先权和保持优先权，即如果网络中LSP存在优先权问题则优先权低的LSP在和优先权高的LSP发生抢占资源的时候，应首先满足优先权高的LSP的要求。建立优先权表示在建立LSP过程中的优先权问题；保持优先权表示在LSP保持过程中的优先权问题。

(4)路由类型

路由类型指的是显示路由或者逐跳路由，其中显示路由还包括严格显示路由和松散显示路由。CGR算法采用的是显示路由，因此这里所说的路由类型就是指严格显示路由或者松散显示路由。严格显示路由是在LSP建立之后，标签中便记录了该LSP所经过的每一个节点，每经过一个节点，标签便剥去原有的地址而指向下一个地址，直到到达目的节点。松散显示路由是在LSP建立之后，标签中便记录了该LSP所经过的部分节点，至于这些节点之间的链路选择则是不确定的，可根据具体情况选取。

LINK的约束条件

(1)链路保留带宽

链路保留带宽即安全带宽，当链路加载某个LSP的时候，如果不能保证剩余10％的安全带宽则认为不能加载此LSP。

(2)链路限制

链路限制是由于链路的具体状况确定该链路的优先级别，它包括闲忙参数M和故障参数N。这种链路的优先级别是通过链路开销乘以相应的参数体现出来的，参数只与链路状况有关。

如果链路最近一段时间内(一般定义为一周)平均资源利用率总是低于50％，那么我们就认为该链路处于准闲置状态，在选取恢复路径的时候，可优先选取此链路。闲忙参数M如果没有特别说明则默认值为1，闲置链路的M值将定义为一个小于1的数(一般取M＝0.9)。

同样的道理，如果链路在最近一段时间内有故障发生，那么我们就认为该链路处于非理想状态，选取恢复路径的时候，可尽量避开此链路。故障参数N默认值也为1，故障链路的N值一般取N＝1.1。

故障参数(N)的优先级高于闲忙参数(M)，也就是说如果某一条链路同时具有两个参数时，按照只有故障参数计算。

CGR算法要求网络上所有的节点都具有一张邻接节点路由状况表。有了这张状况表，节点只要知道它到与它邻接的节点的链路开销，而不用获得它到目标节点的路径开销就可以绘制出一张恢复路由表。

如表一所示：

表1

节点的邻接节点路由状况表记录的信息包括5个部分：源节点地址、邻接节点地址、邻接节点开销、邻接链路状况参数(即M和N)和节点参数(即Node)。因此，如果节点A通过一条开销为3的链路直接连接到节点B(不经过中间节点)，并且路由器A通过一条开销为5的链路直接连接到节点C，那么节点A将把将会向网络上所有的节点广播链路状态包(LSPs)。每个节点将可以从接收到的LSPs中推算出一条通向目的节点的最短路径。下面我们就来具体的讲解一下CGR算法的实现过程：网络中的某节点A通过发送Hello包到它的邻接节点，以获得邻接节点的地址、开销、链路参数和节点参数等信息，从而建立邻接关系，所得到的信息都记录在邻接节点路由状况表，表1给出了一种相邻节点路由状况表结构，如表1中的源节点地址A，与源节点地址A相邻的邻接节点地址B、C等，当节点A通过发送Hello包到它的邻接节点B、C时，可获得邻接节点地址B的开销3、链路参数M＝0.9和节点参数N＝1等信息；可获得邻接节点地址C的开销5、链路参数M＝空、节点参数N＝1等信息。

将邻接节点的地址、开销、链路参数和节点参数等信息数据收集起来，构建链路状态数据库。节点间的数据发送和收集是通过泛洪(flood)算法来完成的。数据库的初次建立是没有链路限制两只有节点限制，因此初始条件下，链路参数应该是空的。如表1中的邻接节点地址C。当初始链路状态数据库建立之后，链路状态数据库便可以为系统提供所需数据。

本发明中数据库的激发方式有两种：一种为定时触发创建；一种为故障事件触发创建。

其中定期激发创建是指系统在运行某一固定时间段之后(一般为一周或一个月)对整个网络的闲忙和故障等信息作较具体和全面的分析，并配合CGR算法在系统后台计算当前状况下的最佳路由选择方案，之后对不合理路由进行倒换。由于计算量比较大所以时间也就比较长，一般要2-3个小时，甚至可达24小时(时间长短由网络规模大小决定)。

故障事件触发是指当某一节点检测到故障后，向源节点发送节点故障通告消息，源节点通过收到的故障信息重新调整链路状态数据库的内容，再通过CGR算法快速的完成恢复路径的计算。

图1给出了从源节点到任意节点最优路径算法的教细的操作过程：如图1所示，设定网络最优路径算法的是从步骤100开始，进入步骤101，完成初始化节点的开销，标记源点S，其它节点设为未标记，源节点开始设定为0，其它节点开始设定为∞，接着执行步骤102，输入源节点；执行步骤103，在所有未标识节点中选择开销最小的一个进行标识；执行步骤104，在选取已标记节点的其中一个邻接节点。

(2)执行步骤105-108，检验该节点到其邻接的未标记节点的链路是否满足节点限制。如果编解码类型(Nodel)(步骤107)和交换类型(Node2)(步骤105)都满足则置通过；如果紧不满足Nodel则可作为中间节点，不可作目的节点(步骤108)；如果Node2不满足则无论编解码类型是否满足都置为断点，表示链路和节点均不可用(步骤106)。

(3)执行步骤109，检验所选链路是否满足带宽需求和链路保留带宽需求。满足则通过，跳到步骤111，不满足跳到步骤110。

(4)执行步骤110，检测LSP优先权等级，如果高于已加载LSP，且断开低等级LSP后，可成功加载高等级LSP则加载，否则置丢弃。

(5)执行步骤111，计算邻接链路的CGR算法开销。L＝L×M(N＝1)或者L＝L×N(N≠1)。

(6)执行步骤112和104，选择链路。比较邻接链路的CGR算法开销值，选取其中最小的一条进行加载。如果有两条或者以上开销相同的链路，则选择跳数最少的一条。

(7)执行步骤113-115，检验链路开销。如果小于以前的CGR算法开销则替代，大于则丢弃。如果相等，则选择跳数少的路径丢弃跳数多的。

(8)执行步骤116-117，找寻上一节点进行标记。如果步骤104中替代了原有CGR算法开销则找寻上一节点进行标记。

(9)执行步骤118，检测算法是否完成。检测是否所有节点都已标记，如果都已标记则算法完成；否则将步骤116中的上一节点转到步骤105-108继续进行计算。

(10)执行步骤119，最终输出最优路径开销和路径，到步骤120结束。

在实现过程中需要配合链路状态数据库完成。此算法由于添加了故障参数和闲忙参数，因此可以在一定的程度上避开故障易发节点和链路，与其他恢复算法相比在网络的生存性方面具有一定的优势。

通过图2我们可以看出在路由计算的过程中，由于C-F采用了闲忙参数控制，所以G节点开销小于I点开销(G比I先被标识)，CGR算法对闲置链路的利用更加合理。

图2中由于H节点不支持源节点(节点A)的交换类型，所以在CGR算法中与H节点相连的3条链路均被置为断路，表示不可用。在实际的网络拓扑中并没有关于H节点和与之相连的3条链路，图中之所以给出是为了方便我们对网络进行分析。

另外，还有一点我们应该注意，图2中有A-M有两条路径CGR算法开销均为25，但是计算中并没有选择A-E-I-N-M作为最优路径，而选择了A-E-I-M是因为在二者虽然都没有经过含有故障参数的链路，但是后者到底M节点的跳数少于前者，所以最终选择了A-E-I-M这条路径。

CGR算法优越性的一个重要的体现就在于它能够通过尽可能的选取闲置链路而避开可能发生故障的链路，从而达到选路最优的效果，特别是在网络的资源利用率和选路优劣程度等方面有较好的表现。

在下面我们看一个具体的实例，：

图3所示的三条路线X、Y、Z是通过SPF算法得出的开销都等于13的恢复路径，如果将最短路径算法作为恢复算法，则选择其中任何一条都属于最优路径，但是在CGR算法中有关于最大跳数和链路状况的约束条件，例如系统流量工程数据库(TED)给出的j-k链路的故障参数为N＝1.1；h-i链路的闲忙参数为M＝0.9；恢复路径最大跳数为n＝4。通过计算，路径Y超出最大跳数，算法计算到i节点便停止，因此路径B不合要求；路径X开销3+3+4+3＝13，路径Z开销4+5×1.1+4＝13.5，显然路径X为最优路径。如果没有跳数要求，则路径Y开销3+2+5+1×0.9+2＝12.9为最优路径。

由此可以看出，CGR算法在选路过程中处理路径开销相同等情况的时候可通过新增的约束条件使选路更加趋于合理。

在图3中，我们可以看出在路由计算的过程中，由于C-F采用了闲忙参数控制，所以G节点开销小于I点开销(G比I先被标识)，虽然并没有给网络的路线带来多大的变化，但是G-CSPF算法对闲置链路的利用比传统的SPF算法和CSPF算法更加合理。

图3中由于H节点不支持源节点(节点A)的交换类型，所以在G-CSPF算法中与H节点相连的3条链路均被置为断路，表示不可用。在实际的网络拓扑中并没有关于H节点和与之相连的3条链路，图中之所以给出是为了方便我们对网络进行分析。

另外，还有一点我们应该注意，图3中有A-M有两条路径G-CSPF算法开销均为25，但是计算中并没有选择A-E-I-N-M作为最优路径，而选择了A-E-I-M是因为在二者虽然都没有经过含有故障参数的链路，但是后者到底M节点的跳数少于前者，所以最终选择了A-E-I-M这条路径。

总之，G-CSPF算法是一种基于GMPLS的网络恢复算法，它的出现将使GMPLS的生存性技术得到极大的改进，使GMPLS网络更具可用性和实用性。

恢复算法是网络在发生故障后对受故障影响的业务进行重新建立路由的过程。这里，路由的重新建立一定要遵循“在中断前完成”的原则，即在新通道被建立时仍使用原通道，执行完路由倒换后再将原路由拆除。传统的IP网中故障恢复采用集中控制的方式，当故障发生时，网络管理员发现故障告警信号后，对受故障影响的业务流进行手动重新配置。而GMPLS则采用分布控制的方式，每个LSR(Label Switch Router：标签交换路由器)均具备自动故障恢复能力。与IP网不同，基于GMPLS的网络是在传送数据前建立标签交换路径(LSPs)，GMPLS的恢复是基于LSP的恢复，这为基于GMPLS网络的恢复技术提供了很多方便，可大大提高恢复速度。

有关GMPLS恢复技术的研究则刚刚开始，在进行这方面的研究时，一方面要借鉴传统恢复技术的优点，使其具有继承性和兼容性，同时还要充分考虑到GMPLS网的特性。

Claims

1、通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：

1)获取多协议标签交换网络中的各节点邻接节点路由状况表，建立数据库；

6)计算邻接链路的CGR算法开销，N＝1时，L＝L×M；N≠1时L＝L×N；

2、根据权利要求1所述的通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：所述的节点的邻接节点路由状况表记录的信息包括源节点地址、邻接节点地址、邻接节点开销、邻接链路状况参数和节点参数。

3、根据权利要求1所述的通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：所述的链路在时间T内平均资源利用率低于50％，定义该链路处于准闲置状态，用M字母表示，在选取恢复路径的时候，可优先选取此链路。

4、根据权利要求3所述的通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：所述的时间T定义为一周。

5、根据权利要求2所述的通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：节点参数只有通和断两种形式，所以可以简单的用0或1表示，其中0表示不可用；1表示可用。

6、根据权利要求1所述的通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：数据库的初次建立是没有链路限制而只有节点限制，因此初始条件下，链路参数应该是空的。

7、根据权利要求1所述的通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：所述的数据库有两种激发方式：一种为定时触发创建；一种为故障事件触发创建。

8、根据权利要求7所述的通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：其中定期激发创建是指系统在运行某一固定时间段之后对整个网络的闲忙和故障等信息作较具体和全面的分析，并配合CGR算法在系统后台计算当前状况下的最佳路由选择方案，之后对不合理路由进行倒换。

9、根据权利要求7所述的通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：故障事件触发是指当某一节点检测到故障后，向源节点发送节点故障通告消息，源节点通过收到的故障信息重新调整链路状态数据库的内容，再通过CGR算法快速的完成恢复路径的计算。

10、根据权利要求6所述的通用多协议标签交换网络中恢复路由的方法，其特征是：节点限制包括编解码类型限制和交换类型限制，其中编解码类型限制是说在源节点和目的节点之间应具有相同的编解码类型，这种类型由目的节点确定，源节点与之相匹配。