CN1794715A - 多协议标记交换(mpls)网络的集中控制 - Google Patents

多协议标记交换(mpls)网络的集中控制 Download PDF

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Abstract

一种集中控制设备及其方法，用于管理多协议标记交换(MPLS)网络，其中集中控制设备执行MPLS网络的标记交换路径(LSP)设置和对于所设置LSP的管理，以便减小当设置LSP时产生的MPLS网络的载荷，减少用于设置LSP的时间，并改进用于设置LSP的管理效率。

Description

多协议标记交换(MPLS)网络的集中控制
技术领域
本发明涉及多协议标记交换(MPLS)网络的管理和控制，更具体地，涉及一种集中控制MPLS网络的设备和方法，能够使MPLS网络中各个交换机之间的消息交换最少。
背景技术
通常本领域公知的、按照服务质量保证的方式，将网络分类为两种类型的网络，一种是根据提供的服务类型和订户的特征来保证完全QoS的服务质量(QoS)保证网络，另一种是以适当的等级提供QoS的尽力而为网络。
通常，IP网络的特征在于提供尽力而为服务。然而，这种IP网络对于未来根据订户需要提供例如语音IP(VoIP)、视频电话、视频会议、IP TV、视频点播(VoD)等的各种多媒体服务具有限制。限制的原因在于用于提供上述多媒体服务的先决条件之一是QoS的端对端保证，但尽力而为(best-effort)IP网络不能满足端对端QoS保证(保证服务带宽、延迟、抖动、损失等)。
结果，已经开发了在IP网络中保证端对端QoS的方法，例如DiffServ，IEEE 802.1p技术。此外，针对QoS保证网络引入了MPLS。利用MPLS的引入，已经开发了基于IP路由器的IP/MPLS、基于异步传输模式(ATM)交换机的ATM/MPLS、以及基于以太网交换机的以太网/MPLS技术，现在利用这些技术的可用产品已经投入市场。
MPLS网络具有管理侧的分布类型管理结构。MPLS网络能够与IP/MPLS网络和/或ATM/MPLS网络相对应。下面，不加区分地将IP/MPLS网络和ATM/MPLS网络称作MPLS网络。
将MPLS网络边界端与IP路由器或ATM交换机(以下称作路由器)相连，MPLS网络的核心由标记交换网络单元构成，例如基于IP路由器的交换机或基于ATM交换机的MPLS交换机(以下称作MPLS交换机)。通过设置在MPLS网络上的标记交换路径(LSP)，传输经过与MPLS网络边界相连的IP路由器或ATM交换机输入的多媒体服务数据，可以向多媒体服务提供服务质量(QoS)的保证。
在MPLS网络中，通过各个MPLS交换机之间的IP路由协议、ATM路由/信令协议、MPLS信令协议等的相互交换来进行用于提供QoS保证的LSP设置。即，按照分布类型控制方法来控制MPLS网络，以便各个交换机进行LSP设置、所设LSP的管理等。
按照分布类型控制方法来控制MPLS网络，因此LSP的设置和管理需要复杂协议。例如，IP/MPLS网络需要IP路由协议(例如用于LSP计算的开放最短路径优先(OSPF)、中间系统到中间系统协议(IS-IS)、边界网关协议(BGP)等)以及MPLS信令协议(例如用于LSP设置的标记分布协议(LDP)、约束路由LDP(CR-LDP)、资源保留协议(RSVP-TE)等)。此外，除了MPLS信令协议和IP路由协议以外，ATM/MPLS网络还需要例如专用网络到网络接口(PNNI)的ATM路由/信令协议。
这些复杂协议使基于MPLS的网络非常复杂，结果导致MPLS交换机的结构非常复杂。此外，MPLS交换机加载了例如LSP设置等用于业务传输的高级控制功能，而不是业务传输功能。此外，在ATM/MPLS中，由于不存在2.5Gbps或更高级别的高速接口，出现了问题：难以得到高速操作，报头的速率远大于数据以及价格昂贵。此外，由于上述分布类型控制MPLS网络通过收集由各个MPLS交换机设置的信息来进行操作和管理，出现的问题在于难以操作和管理网络。
因此，为了解决这些问题，需要一种用于管理MPLS网络的设备和方法，其中简化了MPLS交换机和MPLS网络的结构，并减小了由高级控制功能产生的MPLS交换机的载荷。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于管理多协议标记交换(MPLS)网络的设备和方法，能够简化MPLS交换机和MPLS网络的结构。
本发明的另一个目的在于提供一种用于管理MPLS网络的设备和方法，能够减小由MPLS网络中的MPLS交换机所产生的载荷。
为了实现上述和其它目的，提供了一种用于MPLS网络的集中控制设备，所述MPLS网络包括至少一个标记交换网络单元，所述设备包括：标记交换路径(LSP)计算信息收集部分，用于接收来自相应至少一个标记交换网络单元的LSP计算信息，所述LSP计算信息包括至少一个标记交换网络单元的资源信息和连接状态信息；以及LSP计算部分，用于利用接收的LSP计算信息来计算MPLS网络的LSP。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于MPLS网络的集中控制方法，所述MPLS网络包括至少一个标记交换网络单元，所述方法包括：接收来自相应至少一个标记交换网络单元的LSP计算信息，所述LSP计算信息包括至少一个标记交换网络单元的资源信息和连接状态信息；利用接收的LSP计算信息产生用于MPLS网络的拓扑信息；利用拓扑信息和资源信息来计算MPLS网络的LSP；以及通过将计算的LSP发送到相应至少一个标记交换网络单元来设置MPLS网络中的LSP。
附图说明
当结合其中相同符号表示相同或相似组件的附图时，通过参考以下详细说明，本发明更完整的理解及其所附多个优点将显而易见，并且能够更好地理解本发明，其中：
图1是多协议标记交换(MPLS)网络的方框图；
图2是根据本发明的实施例由集中控制设备控制的集中控制类型MPLS网络的方框图；
图3是集中控制设备的方框图；
图4是具有计算的隧道LSP和所指示的虚拟连接LSP的MPLS网络的方框图；
图5是监控性能值的方框图，所述性能值用于利用操作、管理和维护(OAM)分组进行标记交换路径(LSP)的性能监控；
图6是利用OAM分组的LSP连通性监控的方框图；
图7是利用hello消息的MPLS网络链路监控的方框图；以及
图8是根据本发明实施例集中控制类型MPLS网络的操作过程的流程图。
具体实施方式
图1是多协议标记交换(MPLS)网络的方框图。如图1所示，该网络在管理侧具有分布类型管理结构。图1的网络能够与IP/MPLS网络和/或ATM/MPLS网络通信。下面，不加区分地将IP/MPLS网络和ATM/MPLS网络称作MPLS网络。
如图1所示，将MPLS网络的边界边界与IP路由器或ATM交换机(以下称作路由器)相连，MPLS网络的核心由标记交换网络单元构成，例如基于IP路由器的交换机或基于ATM交换机的MPLS交换机(以下称作MPLS交换机)。通过设置在MPLS网络上的标记交换路径(LSP)，传输经过与MPLS网络的边界相连的IP路由器或ATM交换机输入的多媒体服务数据，可以向多媒体服务提供服务质量(QoS)的保证。
下面，将参考附图来详细说明本发明的典型实施例。在说明中，如果确定相关公知功能或配置的详细解释是不必要的，会使本发明的要点不清楚，则省略其详细解释。
以下根据本发明所述的集中控制类型MPLS网络仅使用最小协议来收集拓扑信息和资源信息，即拓扑/资源发现，以及操作、管理和维护(OAM)。据此，本发明不使用在MPLS网络中使用的路由和信令协议，而是使用一种集中控制设备，以便控制MPLS网络，从而解决由复杂协议栈引起的问题。本发明通过使用一种集中控制方法去除了传统的协议栈，因此能够简化MPLS交换机的结构。此外，本发明通过使用集中控制设备，执行MPLS网络中LSP和拓扑/资源、资源信息和故障管理等的所有计算和设置，从而简化了网络的操作和管理。
首先，下面将说明使用本发明的集中控制类型MPLS网络。
图2是根据本发明的实施例由集中控制设备控制的集中控制类型MPLS网络的方框图。
如图2所示，根据本发明的集中控制类型MPLS网络包括：集中控制系统(CCS)200，用于控制并管理MPLS网络；MPLS边界交换机(MES)，用于将例如输入的IP分组的数据映射到LSP，或从高级MPLS核心交换机(MCS)传输到低级接口装置；以及用于交换MPLS分组的MCS。MES位于MPLS网络的边界，用于将输入的数据映射到LSP。MCS位于MES的内部，用于交换传输的MPLS分组。可以将MES和MCS称作MPLS交换机。下面，如果不需要具体对其分类，将MES和MCS简单地称作MPLS交换机。
本发明中的MPLS交换机发现用于LSP计算的拓扑信息和资源信息。在本发明中，MPLS交换机仅进行拓扑信息和资源信息的发现，不进行LSP计算，因此与已有MPLS交换机相比，能够简化其结构。MPLS交换机能够通过在相邻MPLS交换机之间发送和接收hello消息来发现拓扑信息和资源信息。下面将详细解释MPLS交换机的拓扑/资源信息的发现。在本发明的集中控制类型MPLS网络中，不通过各个MPLS交换机来进行LSP计算，而通过集中控制设备200进行。
下面，将参考附图来解释集中控制设备200。
图3是集中控制设备的方框图。
如图3所示，集中控制设备200包括：LSP计算信息收集部分(拓扑/资源发现&维护)300、LSP计算部分302、LSP激活部分304、LSP监控部分310、LSP管理部分320、连接许可控制部分330以及策略管理部分340。
拓扑/资源发现部分300发现计算LSP所需的LSP计算信息，LSP计算信息被设置用于本发明的集中控制类型MPLS网络。LSP计算信息包括拓扑信息和资源信息。在说明中，代替使用术语“LSP计算信息”，使用表示LSP计算信息项的“拓扑信息和资源信息”。拓扑/资源发现&维护部分300接收来自各个MPLS交换机的拓扑信息和资源信息，以便发现所述信息。这里，由MPLS交换机发送到拓扑/资源发现&维护部分300的拓扑信息是相邻的其它MPLS交换机之间的连接状态信息。与之相比，利用拓扑/资源发现&维护部分300从MPLS交换机接收的信息来产生的拓扑信息用于MPLS网络的整个结构。MPLS交换机能够通过在相邻的MPLS交换机之间发送和接收hello消息来检查拓扑信息和资源信息。下面，将详细解释在MPLS交换机中利用hello消息来发现拓扑信息和资源信息。
MPLS交换机能够通过相对于彼此发送和接收hello消息来检查互连状态。用于此的hello消息可以包括发送hello消息的MPLS交换机的MES/MCS ID、hello消息时间间隔、hello无效时间间隔等。这里，hello时间间隔是MPLS交换机发送hello消息的周期，hello无效时间间隔是已经确定由于hello消息没有到达而出现链路故障的时间。
例如，如果MESl向MCSl发送hello消息，MES1能够构成包括(MES1 ID，10ms和100ms)信息的hello消息并利用if3将其发送。利用hello消息，可以传输MCS1，意味着MES1每10ms发送hello消息，并且确定如果在100ms内hello消息没有到达，则出现链路失败。此外，MCS1通过if4接收由MES1发送的hello消息，因此其能够觉察到MES1目前与if4相连。此外，当然还可以不同地定义用于检查拓扑/资源的hello消息。此外，各个MPLS交换机可以识别与其相连的接口的可接受带宽，以便通过链路来检查资源。即，各个MPLS交换机能够发现有关其通过到一些资源的链路与特定MPLS交换机相连的信息。
收集拓扑信息和资源信息的各个MPLS交换机将收集的拓扑信息和资源信息发送到集中控制设备200。各个MPLS交换机与集中控制设备200之间的接口可以不同地体现为简单网络邮件协议(SNMP)、传输层1(TL-1)、公用对象请求代理程序体系结构(CORBA)、可扩展标记语言等。
集中控制设备200利用从MPLS交换机接收的拓扑信息和资源信息来构造拓扑/资源表。通过集中控制设备200中的拓扑/资源发现&维护部分300来执行拓扑/资源表的构造。
以下表1示出了集中控制设备200在图2所示的集中控制类型MPLS网络中构造的拓扑/资源表的一个实施例。
表1
  节点ID 1   接口ID 1   带宽ID   节点ID 2   接口ID 2
  MES1   if1   1G   路由器1   eth0
  if2   1G   路由器2   eth1
  if3   10G   MCS 1   If4
MCS1   if4   10G   MES 1   if3
  if5   10G   MCS 2   If6
MCS2   if6   10G   MCS 1   if5
  if7   10G   MES 2   if8
  MES2   if8   1G   MCS 2   If7
  if9   1G   路由器3   eth2
  If10   1G   路由器4   eth3
如何根据表1进行检查如下所示。
由表1表达的MPLS网络包括MES1、MCS1、MCS2和MES2的MPLS交换机。
这些MPLS交换机中的MES1能够与路由器1、路由器2和MCS1相连。MES1能够利用带宽1G的if1接口向路由器1发送数据、利用带宽1G的if2接口向路由器2发送数据、或利用带宽10G的if3接口向MCS1发送数据。表1中接口ID 2的eth0、eth1和if4是当与MES1相连的路由器1、路由器2和MCS1向MES1发送数据时分别使用的接口。由于表1的拓扑/资源表中节点ID1的MCS1、MCS2和MES2也与MES1中的解释相同，省略对于表1中这些项的解释。
将例如IP路由器等低等级级别接口设备与MPLS交换机中的MES相连。尽管将IP路由器构造为图2中的示例，可以将以太网交换机、ATM/FR(帧)中继交换机、媒体网关、时分复用(TDM)交换机等与MES相连。
与MES相连的低等级级别IP路由器利用IP路由协议，将相连主机地址或IP前缀信息发送到MES。例如，与MES1相连的路由器1和路由器2将与各自相连的主机地址或IP前缀信息发送到MES1。即，路由器1将IP1、IP2和IP3的信息发送到MES1，路由器2将IP4、IP5和IP6的信息发送到MES1。此外，MES2接收来自路由器3和路由器4的信息。将MES’从路由器接收的这种信息称作“低等级接口信息”。MES1和MES2将每一个接收的低等级接口信息发送到集中控制设备200。
集中控制设备200根据从MES接收的低等级接口信息来构造低等级接口拓扑表。低等级接口拓扑表是集中控制设备200构造并再次发送到各个MES’的表。低等级接口拓扑表用于将从MES输入的低等级接口表输入的IP分组映射到LSP。即，接收IP分组的MES分析所接收IP分组报头中的目的地地址，并参考低等级接口拓扑表来确定将IP分组与哪一个LSP相映射。
以下表2示出了集中控制设备200在图2所示的集中控制类型MPLS网络中构造的低等级接口拓扑表的一个实施例。
表2
  MES ID   低等级IP router ID   IP子网
MES1   路由器1   IP1
  IP2
  IP3
  路由器2   IP4
  IP5
  IP6
MES2   路由器3   IP7
  IP8
  IP9
  路由器4   IP10
  IP11
  IP12
表2的低等级拓扑表可以用于针对MPLS网络边界的MES’和低等级接口之间的连接的映射。参考表2，可以看出MES1与路由器1和路由器2相连，MES2与路由器3和路由器4相连。
集中控制设备200构造拓扑/资源表，然后基于拓扑/资源表和网络操作员(operator)定义的策略来计算LSP。通过集中控制设备200中的LSP计算部分302来进行LSP计算。服务类型、服务站点/区域、服务参数、保护/恢复、优先权是必须要考虑的。这里，服务类型可以包括特定项，包括：2层虚拟专用网络(VPN)，例如P2P、VPWS、利用VPWS的P2MP、MPLS等；3层VPN、IP多媒体服务，例如VoIP、视频会议、可视电话和IP视频服务、TEM或以太网线路等。服务站点/区域可以包括特定项，包括P2P、P2Mp。MP2MP等。服务参数可以包括特定项，包括带宽、延迟、抖动、分组损失等。保护/恢复可以包括特定项，包括链路或路径保护、保护类型(例如1∶1、1+1、1∶N、N∶M等)等。优先权可以包括特定项，包括优先权优先级、优先权类型(例如优先者使能、非优先者、可优先、不可优先等)等。
LSP计算部分302能够使用用于LSP计算的基于约束的最短路径优先(CSPF)算法。下面参考图4来解释LSP计算。这里，具体说明隧道LSP和虚拟连接(VC)LSP。
图4是具有计算的隧道LSP和所指示的虚拟链路LSP的MPLS网络的方框图。
在图4中，T-LSP 1是具有资源的隧道LSP，所述资源包括300Mb/s的带宽、延迟1的传输延迟时间、抖动1的抖动等，T-LSP 2是具有资源的隧道LSP，所述资源包括150Mb/s的带宽、延迟2的传输延迟时间、抖动2的抖动等，以及T-LSP 3是具有资源的隧道LSP，所述资源包括50Mb/s的带宽、延迟3的传输延迟时间、抖动3的抖动等。此外，VC-LSP 1是具有资源的VC LSP，所述资源包括30Mb/s的带宽、延迟11的传输延迟时间、抖动11的抖动等，VC-LSP 2是具有资源的VC LSP，所述资源包括15Mb/s的带宽、延迟21的传输延迟时间、抖动22的抖动等，以及VC-LSP 3是具有资源的VC LSP，所述资源包括5Mb/s的带宽、延迟31的传输延迟时间、抖动31的抖动等。将图4所示LSP’分类到其相应服务等级中如随后表3所示。在表3中，最优(premium)等级是提供最佳QoS的LSP，保证等级是提供没有达到最优等级的、适当QoS的LSP，尽力而为等级是提供没有保证服务质量的普通QoS的LSP。当然，除了这种分类方法之外，还可以将这些等级分类为其它类型的等级。
表3
  针对来自IP路由器1，R1的FEC 1(IP路由器3，R3的I/F地址)
  隧道&VCLSP等级(包括优先权优先级) 节点 输入隧道标记 输入VC标记 输出I/F 输出隧道标记 输出VC标记
最优   S＝0H＝1   MES 1   -   -   if0   L1   m1
  MCS 1   L1   m1   if1   L2   m1
MCS 2 L2 m1 if2 L3 m1
  MES 2   L3   m1   if3   -   -
  保证   S＝3H＝4   MES 1   -   -   if0′   L1′   m1′
  MCS 3   L1′   m1′   if1′   L2′   m1′
  MES 2   L2′   m1′   if2′   -   -
  尽力而为   S＝7H＝7   MES 1   -   -   if0″   L1″   m1″
  MCS 4   L1″   m1″   if1″   L2″   m1″
  MCS 5   L2″   m1″   if2″   L3″   m1″
  MES 2   L3″   m1″   if3″   -   -
通过图4所示的任意一个LSP’，将从路由器1或路由器2在MES1接收的数据传输到MES2，然后从MES2传输到路由器3或路由器4。可以通过各种方法来进行要用于数据传输的LSP的选择，资源对于LSP选择是重要条件。例如，不能通过具有5Mb/s带宽的VC-LSP 3来传输需要10Mb/s带宽的业务。省略对于LSP选择的方法细节。存储在策略管理部分340中的策略可以反映LSP计算。LSP计算部分302计算LSP以便满足策略。
通过LSP激活部分304将由LSP计算部分302计算的LSP设置到各个MPLS交换机。针对所有连接完成LSP计算的集中控制设备200将计算的LSP信息发送到LSP激活部分304。LSP激活部分304进行LSP激活，以便将设置的LSP信息发送到各个MPLS交换机。在LSP激活中，发送到各个MPLS交换机的信息是转发等价类(FEC)信息、低等级级别接口拓扑信息、等级到EXP映射信息、标记转发信息库(LFIB)信息等。
FEC信息指示了按照相同策略发送的分组组，低等级级别接口信息指示了表2之一，等级到EXP映射信息指示了DiffServ DSCP(DiffServ码点)和MPLS EXP映射信息或IEEE 802.1p等级和MPLSEXP映射信息等。此外，LFIB信息是MPLS交换机应当处理的MPLS标记交换信息，包括输入标记、输出标记、输出接口等。
下面将解释由LSP激活部分304发送到MPLS交换机的FEC。作为FEC的示例，可以是其中根据目的地网络地址将分组划分为多个等级的分组组。这种情况下FEC信息可以如以下表4所示。
表4
  FEC   FEC 1(R1)  FEC 2(R2)  FEC 3(R3)  FEC 4(R4)
  IP子网   IP1  IP4  IP7  IP10
  IP2  IP5  IP8  IP11
  IP3  IP6  IP9  IP12
等级到EXP映射信息指示了QoS的等级等，能够以以下表5和6为例。表5是根据IEEE 802.1p服务等级(CoS)的映射表，表6是根据DSCP的映射表。省略对于表5和6的额外说明。
表5
  IEEE 802.1p CoS   EXP值   等级
  Cos 0   EXP 0   最优
  Cos 1   EXP 1   保证
  Cos 2   EXP 2   保证
  Cos 3   EXP 3   保证
  Cos 4   EXP 4   保证
  Cos 5   EXP 5   保证
  Cos 6   EXP 6   保证
  Cos 7   EXP 7   尽力而为
表6
  DSCP   EXP值   等级
  EF   EXP 0   最优
  AF11   EXP 1   保证
  AF12   EXP 2   保证
  AF21   EXP 3   保证
  AF22   EXP 4   保证
  AF31   EXP 5   保证
  AF32   EXP 6   保证
  BE   EXP 7   尽力而为
LFIB信息是用于标记转发的信息，以以下表7到9为例。省略对于表7到9的额外说明。
表7
  输入路由器 FEC LSP等级 输出I/F   输出VC标记   输出隧道标记
  R1   R2   -   th2   n1   -
  R3   最优   if0   m1   L1
  保证   if1   m2   L2
  尽力而为   if2   m3   L3
  R4   最优   if0   m1′   L1
  保证   if1   m2′   L2
  尽力而为   if2   m3′   L3
  R2   R1   -   eth1   n2   -
  R3   最优   if0   m4   L1
  保证   if1   m5   L2
  尽力而为   if2   m6   L3
  R4   最优   if0   m4′   L1
  保证   if1   m5′   L2
  尽力而为   if2   m6′   L3
表8
  输入隧道标记   输出I/F   输出隧道标记
  L1   if0   L1′
  L2   if1   L2′
  L3   if2   L3′
  L4   if3   L4′
表9
  输入隧道标记   输入VC标记   输出I/F  输出路由器(FEC)
  L1′   m1   if0   R3
  L2′   m2   if0
  L3′   m3   if0
  L1′   m4   if0
  L2′   m5   if0
  L3′   m6   if0
  L1′   m1′   if1   R4
  L2′   m2′   if1
  L3′   m3′   if1
  L1′   m4′   if1
  L2′   m5′   if1
  L3′   m5   if1
MPLS网络能够执行MPLS OAM功能以便检测LSP性能和故障信息。利用MPLS OAM功能，MPLS网络能够检测其中LSP性能严重恶化或产生LSP故障的情况，并去除不可用的LSP以计算新LSP，或进行其中将不可用LSP切换为替代LSP的恢复功能。集中控制设备200也能够实现MPLS OAM功能。集中控制设备200的LSP监控部分310管理MPLS网络的链路以及LSP性能和故障集合。下面，将按照以下三项来解释根据本发明的OAM功能：LSP性能监控、LSP连通性监控以及MPLS网络的链路连通性监控。
首先，将参考图5来解释LSP性能监控。
图5是监控性能值的方框图，所述性能值用于利用OAM分组进行LSP的性能监控。
对于在MPLS网络中的LSP性能监控，使用OAM分组。通过OAM分组的传输，能够测量LSP中传输延迟、抖动、传输损失等的数值。在图5中，单向传输延迟是用于MES1和MES2之间的OAM分组传输的时间，即“t2-t1”，单向抖动是T1到Tn的离散值，即“var{T1，T2，…，Tn}”，以及单向传输损失是接收方侧接收到的分组数量与发送方侧发送的分组数量之比，即“M/N”。往返传输延迟是直到响应发送分组接收到响应分组的时间，即，图5中的“t3-t1”。往返抖动是“var{T1’，T2’，…，Tn’}”，以及往返传输损失是“K/N”。针对LSP性能MPLS网络的各个MES’测量值包括以上项的LSP性能的数值，以便将所述数值发送到集中控制设备200的LSP监控部分310，LSP监控部分310通过接收到的测量值来监控各个LSP性能。
接下来，将解释LSP连通性监控。
图6是利用OAM分组的LSP连通性监控的方框图。
作为用于LSP连通性监控的OAM分组，存在因特网工程任务组(IETF)MPLS ping(包括ping模式和路线跟踪)分组、IETF双向转发检测(BFD)消息、IETF虚拟电路连接验证(VCCV)消息、ITU-TOAM分组等。在“ITU-T Y.1711”中定义ITU-T OAM分组。省略对于这些分组的额外解释。如果通过这些分组检测到LSP故障，LSP监控部分310能够通过针对对应LSP实现话务工程、保护/恢复等来解决故障。
下面解释MPLS网络链路监控。能够利用hello消息来进行MPLS网络链路监控。
对于MPLS网络链路和LSP管理，在网络的初始运行中，即使在拓扑/资源检查之后，各个MPLS交换机也通过hello消息连续地进行拓扑/资源检查。如果出现拓扑/资源的改变，MPLS交换机向集中控制设备200通知改变，因此集中控制设备200能够更新拓扑/资源表。
作为利用hello消息的链路监控示例，MPLS交换机确定如果在hello无效时间间隔内没有接收到hello消息，则在对应链路处产生故障，并且故障信号被发送到集中控制设备200。将该故障信号发送到集中控制设备200的LSP监控部分310。故障信号可以至少包括有关故障链路的信息。
接收到故障信号的LSP监控部分310将有关故障链路的信息发送到拓扑/资源发现部分300，拓扑/资源发现部分300利用接收到的信息更新拓扑/资源表。此外，LSP监控部分310将链路故障通知LSP计算部分302，以使LSP计算部分302对故障链路中的LSP进行保护/恢复功能。作为面对故障的发生进行保护/恢复的示例，可以使用用于同步数字体系(SDH)保护的单向路径倒换环(UPSR)、用于双向线路倒换环(BLSR)的路径保护和MPLS保护以及链路保护等。图7示出了MPLS网络中的这些链路监控。
图7是利用hello消息的MPLS网络链路监控的方框图。
如果在MCS1和MCS2之间的链路处出现故障，不在MCS1和MCS2之间发送hello消息。如果没有接收到来自对应交换机的hello消息，MCS1或MCS2将指示在与对应交换机相连的链路中出现故障的故障信号发送到集中控制设备200的LSP监控部分310。如果接收到故障信号，LSP监控部分310能够利用包括在故障信号中的链路信息来对于对应链路进行保护/恢复。
集中控制设备200还包括LSP管理部分，用于管理所设置LSP’的状态。LSP管理部分320存储计算并设置的LSP的信息，之后，管理MPLS网络的操作。存储在LSP管理部分320中的LSP信息还用于上述MPLS网络的OAM。以下的表10是当LSP管理设置用于MPLS网络的LSP’的状态时使用的表的示例。
表10
  链路   链路BW   隧道LSP的# 隧道LSP ID   隧道LSP的BW   VCLSP的#   VCLSPID   VC LSP的BW
保留   未保留 保留 未保留 保留 未保留
MES1到MCS1 B1 b1 2   隧道1   T1   t1   3   VC1   M1   m1
VC2 M2 m2
  VC3   M3   m3
  隧道2 T2 t2 2 VC4 M4 m4
  MCS1到MCS2 B2 b2   2 隧道1 T1 t1   3   VC5   M5   m1
  VC2   M2   m2
  VC3   M3   m3
隧道3 T3 t3   2   VC6   M6   m6
  VC7   M7   m7
此外，本发明的集中控制设备200还包括连接许可控制部分330，用于许可或拒绝外部连接呼叫。连接许可控制部分330与外部操作员360或外部呼叫服务器230相连。尽管外部服务通过MES与MPLS网络相连，由集中控制设备200的连接许可控制部分330来确定是否许可服务。
如果接收到来自操作员360或呼叫服务器(例如软切换)230等的外部服务连接呼叫，连接许可控制部分330参考LSP管理部分320，确定是否存在可用于呼叫服务的LSP和带宽。如果在所设置的LSP中存在可用LSP和带宽，连接许可控制部分330控制输入到MES的服务数据，将其映射到对应LSP。然而，如果不存在可用LSP或带宽，连接许可控制部分330向LSP计算部分302请求新LSP的设置，然后，LSP计算部分302据此计算能够接收对应服务的新LSP。如果不存在所请求服务支持的LSP，并且不能设置新LSP，LSP计算部分302向请求方通知不能提供该服务的对应服务。
此外，本发明的集中控制设备200还包括策略管理部分340，用于进行LSP设置和管理策略。策略管理部分340接收来自操作员360的、MPLS网络中的LSP设置和管理策略，并使策略反映在LSP计算部分302或连接许可控制部分330的操作中。
下面是策略管理部分340中存储并管理的策略项的示例。这里，将各个策略项示例地分类为隧道LSP相关策略项和虚拟路线LSP相关策略项。
首先，作为隧道LSP相关策略项，可以是隧道LSP等级(例如最优、保证和尽力而为)、隧道LSP参数(例如带宽、延迟和抖动)、EXP<->LSP映射(例如，将EXP0映射到最优等级，将EXP1映射到保证等级，以及将EXP2到EXP7映射到尽力而为等级)、以及保护/恢复等。这里，作为保护/恢复，例如，可以是链路或路径保护、保护类型(例如，1∶1、1+1、1∶N、N∶N等)、根据各个LSP等级的保护/恢复等。
接下来，作为虚拟路线LSP相关策略项，可以具有虚拟路线LSP等级(最优、保证和尽力而为等)、虚拟路线LSP参数(例如带宽、延迟、抖动、分组损失等)、CoS(服务等级)<->EXP<->LSP映射、每VC LSP的优先权优先级、保护/恢复等。这里，作为CoS<->EXP<->LSP映射的示例，例如，可以是EF<->EXP0<->最优的映射、802.1p 0<->EXP0<->最优的映射等。对于CoS，可以使用DSCP、802.1p等。当设置新LSP或话务工程时，可以使用每VCLSP的优先权优先级。将保护/恢复映射到具有所需故障恢复特性的隧道LSP。
这种策略可以用于MPLS网络中的LSP设置和管理等。
下面，将解释根据本发明的MPLS网络的集中控制设备的操作。
图8是根据本发明实施例集中控制类型MPLS网络的操作过程的流程图。
如下所述，将参考图2到8来解释根据本发明的集中控制类型MPLS网络的操作。
首先，解释MPLS网络的路径设置过程。图8的步骤800到804示出了MPLS网络的路径设置过程。
当MPLS网络开始操作时，在步骤800，集中控制设备200通过从MPLS交换机接收的信息来收集拓扑/资源信息，并利用收集的拓扑/资源信息来构造拓扑/资源表。在步骤802，集中控制设备200参考拓扑/资源表来计算LSP。在步骤804，集中控制设备200将计算的LSP发送到各个MPLS交换机，以便将计算的LSP设置到MPLS交换机。
在步骤806，通过步骤800到804设置的LSP来操作MPLS网络，如步骤810，如果在操作的MPLS网络中出现拓扑/资源的改变，则再次执行步骤800。
接下来，当LSP设置的操作MPLS网络中出现故障时，解释用于检测故障已经故障恢复的过程。图8的步骤820到840示出了该过程。
在步骤820，集中控制设备200针对操作的MPLS网络执行检测。如果接收到来自MPLS交换机的故障信号，集中控制设备200确定在MPLS网络中出现故障。MPLS交换机能够利用hello消息来检查是否出现链路故障，并利用MPLS OAM协议来监控LSP性能和故障。在本发明中，MPLS OAM协议可以用于检查在MPLS网络中是否存在故障LSP。
在步骤822，集中控制设备200确定是否出现链路故障，如果是，则再次执行步骤800。在步骤824，集中控制设备200确定是否出现LSP故障，如果是，则在步骤826确定是否存在能够代替故障LSP的预设交换路径。如果存在交换路径，在步骤828，集中控制设备200操作交换路径而不是故障LSP。如果不存在交换路径，在步骤802，集中控制设备200计算用于交换路径的LSP。如果没有出现LSP故障，集中控制设备200保持已有LSP操作的状态。
如果出现链路故障或LSP故障，集中控制设备200连续地检查故障链路或故障LSP是否恢复(步骤830或840)。
集中控制设备200检查LSP故障是否恢复(步骤830)，如果确定LSP故障已经恢复，停止现在操作交换LSP的操作，并操作主LSP(步骤832)。然而，如果LSP保持其故障状态，设备再次执行LSP监控。
集中控制设备200检查链路故障是否恢复(步骤840)，如果确定链路故障已经恢复，其更新拓扑/资源表(步骤800)。然而，如果保持链路故障，再次执行链路监控。
如图8的步骤850到852所示，下面将解释当接收到外部服务请求时MPLS网络的操作。
如果集中控制设备200通过连接许可控制部分330接收到来自操作员360或呼叫服务器230的服务连接请求，其检查是否存在能够支持所请求服务的LSP(步骤852)。如果存在能够支持所请求服务的LSP，集中控制设备200将所检查的LSP通知请求服务的对应设备，如果不存在，其计算用于支持服务的新LSP(步骤802)。通过集中控制设备200的LSP计算部分302来执行新LSP的计算。集中控制设备200将新计算的LSP信息通知请求服务的对应设备。
最后，下面将解释LSP设置和MPLS网络管理的策略的反映过程。该过程与图8的步骤862相对应。
集中控制设备200接收来自操作员360的、用于MPLS网络中LSP设置和管理的策略，如果已有策略存在改变(步骤862)，其管理MPLS网络的策略，以便由该策略操作MPLS网络。
如前所述，已经解释了MPLS网络中的集中控制设备和方法。
然而，处理MPLS网络以外，上述本发明还用于其它网络。本发明能够用于通过构成网络的相应交换机之间的信息交换来设置路径的所有网络，因此能够减小在交换机之间交换的信息量。当其用于其中在交换机之间进行大量信息交换以便设置路径的网络时，使用本发明的网络能够提供更优异的效果。
调整本发明可以解决在传统MPLS网络中产生的复杂协议栈的问题，去除复杂协议栈简化了MPLS交换机的构造和MPLS网络的结构。此外，集中控制设备处理网络的所有拓扑/资源、LSP计算和设置、资源信息和故障管理等，因此能够简单地处理网络的操作和管理。具有这种效果的、本发明的集中控制系统能够有效地用于下一代网络(NGN)构造下的QoS保证。
尽管已经结合各种实施例说明了本发明，其仅作为演示。因此，根据前述详细说明，多种改变、修改和变体对于本领域的技术人员是显而易见的。前述说明意欲包含所附权利要求的精神和广泛范围之内的所有这种改变和变体。

Claims (27)

1、一种用于多协议标记交换(MPLS)网络的集中控制设备，所述MPLS网络包括至少一个标记交换网络单元，所述设备包括：
标记交换路径(LSP)计算信息收集部分，用于接收来自相应至少一个标记交换网络单元的LSP计算信息，所述LSP计算信息包括至少一个标记交换网络单元的资源信息和连接状态信息；以及
LSP计算部分，用于利用接收的LSP计算信息来计算MPLS网络的LSP。
2、根据权利要求1所述的设备，其中由LSP计算信息收集部分从至少一个标记交换网络单元接收的至少一个标记交换网络单元的连接状态信息包括通过在相邻的标记交换网络单元之间发送和接收hello消息来检查的信息。
3、根据权利要求2所述的设备，其中hello消息包括发送hello消息的至少一个标记交换网络单元的ID、hello时间间隔以及hello无效时间间隔。
4、根据权利要求1所述的设备，其中LSP计算信息收集部分用于构造拓扑/资源表，所述拓扑/资源表指示了各个标记交换网络单元的连接关系和资源信息以及从标记交换网络单元接收的、标记交换网络单元之间的LSP计算信息。
5、根据权利要求1所述的设备，其中LSP计算信息收集部分用于构造低等级接口拓扑表，所述低等级接口拓扑表指示了与低等级接口的连接信息以及从MPLS边界交换机(MES)接收的、标记交换网络单元之间的LSP计算信息，所述MPLS边界交换机包括位于MPLS网络的边界的标记交换网络单元。
6、根据权利要求5所述的设备，其中低等级接口是以下至少之一：因特网协议(IP)路由器、以太网交换机、异步传输模式/帧中继(ATM/FR)交换机、媒体网关以及时分复用(TDM)交换机。
7、根据权利要求1所述的设备，还包括LSP激活部分，用于接收来自LSP计算部分的所计算的LSP，并将接收的LSP发送到相应至少一个标记交换网络单元，以便将所计算的LSP设置用于相应MPLS交换机。
8、根据权利要求1所述的设备，还包括LSP管理部分，用于接收来自LSP计算部分的所计算的LSP，并存储所计算的LSP。
9、根据权利要求1所述的设备，还包括连接许可控制部分，用于响应接收到的外部服务请求，根据LSP管理部分，检查是否存在可用于服务的LSP，并且当存在可用于服务的LSP时，将LSP信息发送到请求服务的对应设备。
10、根据权利要求9所述的设备，其中当没有可用于服务的LSP时，连接许可控制部分用于请求LSP计算部分针对所请求的服务计算新LSP，接收来自LSP计算部分的新LSP的信息，并将信息发送到请求服务的对应设备。
11、根据权利要求10所述的设备，其中当没有可用于服务的LSP并且当没有设置新LSP时，连接许可控制部分用于向请求服务的对应设备通知没有提供服务。
12、根据权利要求1所述的设备，还包括策略管理部分，用于存储用于LSP计算部分的LSP设置的策略。
13、根据权利要求12所述的设备，其中策略管理部分用于将从操作员接收的策略输出到LSP计算部分。
14、根据权利要求12所述的设备，其中LSP计算部分用于计算LSP，以满足存储在策略管理部分中的策略。
15、根据权利要求1所述的设备，还包括LSP监控部分，用于利用设置的LSP来监控在链路或提供MPLS网络的服务的LSP中，是否出现故障。
16、根据权利要求15所述的设备，其中LSP监控部分用于通过接收来自标记交换网络单元的故障信号来检测出现在MPLS网络中的故障。
17、根据权利要求15所述的设备，其中在包括在来自对应标记交换网络单元的hello消息中的hello无效时间间隔之内没有接收到hello消息时，标记交换网络单元用于确定在到标记交换网络单元的连接链路或LSP中出现故障，并响应故障将告警信号发送到LSP监控部分。
18、一种具有集中控制结构的多协议标记交换(MPLS)网络，所述MPLS网络包括：
用于标记交换机的至少一个标记交换网络单元；以及
集中控制设备，用于利用从相应至少一个标记交换网络单元接收的至少一个标记交换网络单元的连接状态信息和资源信息，来执行标记交换路径(LSP)计算。
19、根据权利要求18所述的MPLS网络，其中至少一个标记交换网络单元用于通过在相邻的标记交换网络单元之间发送hello消息来检查相邻标记交换网络单元之间的互连状态。
20、根据权利要求19所述的MPLS网络，其中hello消息包括发送hello消息的MPLS边界交换机(MES)/MPLS核心交换机(MCS)的ID、hello时间间隔以及hello无效时间间隔。
21、根据权利要求18所述的MPLS网络，其中集中控制设备用于构造拓扑/资源表，并利用拓扑/资源表来计算MPLS网络的LSP，所述拓扑/资源表指示了各个MPLS交换机之间的连接关系和资源信息以及从至少一个标记交换网络单元接收的LSP计算信息。
22、根据权利要求18所述的MPLS网络，其中集中控制设备用于对设置的LSP执行故障管理。
23、根据权利要求18所述的MPLS网络，其中至少一个标记交换网络单元包括MPLS交换机。
24、一种网络，包括至少一个单元，所述网络包括：
信息收集部分，用于接收来自各个单元的相邻单元之间的连接状态信息，并利用相应单元之间的连接信息来构造整个网络的拓扑信息；
路径计算部分，用于计算路径，以便利用拓扑信息在网络上提供通信服务；以及
路径设置部分，用于将所计算的路径发送到单元，以设置路径。
25、一种多协议标记交换(MPLS)网络的集中控制方法，所述MPLS网络包括至少一个标记交换网络单元，所述方法包括：
接收来自各个标记交换网络单元的标记交换路径(LSP)计算信息，所述LSP计算信息包括每个标记交换网络单元的资源信息和连接状态信息；
利用接收的LSP计算信息来产生用于MPLS网络的拓扑信息；
利用拓扑信息和资源信息来计算MPLS网络的LSP；以及
通过将计算LSP的发送到各个标记交换网络单元来设置MPLS网络中的LSP。
26、根据权利要求25所述的方法，其中当接收LSP计算信息时，从标记交换网络单元接收的、标记交换网络单元的连接状态信息包括通过在相邻标记交换网络单元之间发送和接收hello消息来收集的接收信息。
27、根据权利要求25所述的方法，其中LSP计算计算满足由操作员确定的策略的LSP。
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