CN1881940A - 分组地址交换或标签交换通信网络中连接路径的资源预留 - Google Patents

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CN1881940A CNA2006100850887A CN200610085088A CN1881940A CN 1881940 A CN1881940 A CN 1881940A CN A2006100850887 A CNA2006100850887 A CN A2006100850887A CN 200610085088 A CN200610085088 A CN 200610085088A CN 1881940 A CN1881940 A CN 1881940A
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Abstract

一种用于分组地址交换通信网络或标签交换通信网络的节点，包括i)信令装置，其负责与网络的其他节点交换信令消息以便为连接路径保留资源，其中每个所述连接路径与一个连接标识符相关联并且开始于所述节点；以及ii)控制装置，其一方面负责形成在所述节点与至少一个输出节点之间待建立的连接路径的使用间隔，并且另一方面负责命令信令装置向必须参与每个待建立的连接路径的节点发送信令消息，所述信令消息包含这些节点必须参与的连接路径的连接标识符以及表示这些连接路径各自的使用间隔的编程数据，并且所述信令消息请求这些节点在控制面级别上预留在作为所述使用间隔的函数的时间范围期间建立所述连接路径所需的资源。

Description

分组地址交换或标签交换通信网络中连接路径的资源预留
相关申请的交叉引用
本申请基于在2005年2月6日提交的法国专利申请No.0551468，在此通过引用的方式在此包含其揭示的全部内容，并且在此主张其优先权。
技术领域
本发明涉及使用连接路径资源保留机制的网络，并且特别涉及具有多协议标签交换(MPLS)或通用多协议标签交换(GMPLS)体系结构的分组地址交换网络(例如采用互联网协议(IP)的网络)和标签交换网络。
背景技术
如本领域的普通技术人员所知道的，在上述的网络中，并且特别是在标签交换网络中，当需要建立连接路径(例如标签交换路径(LSP))的源节点向输出(或目的地)节点以及向参与所述连接路径的任意中间节点发送建立所述连接路径的请求时，开始保留建立及使用所述连接路径所必需的资源。
建立(set-up)请求包括对建立及使用连接路径所必需的资源的定义，并且其例如通过遵从RSVP-TE信令协议(资源预留协议-流量工程(ReSerVation Protocol-Traffic Engineering))的信令消息来发送。
在收到建立请求的时候开始保留用于建立连接路径的资源，并且在两个不同级别上实现所述保留：控制面(control plane)级别和数据面(data plane)级别。在控制面级别上的保留是软件类型的。在数据面级别上的保留是硬件类型的，而且需要分配实际的资源，并且因此需要配置连接路径的节点的路由矩阵(routing matrices)。
在发送请求的时候，不能保证建立及使用连接路径所必需的资源在数据面级别上是可用的。如果没有可用的资源，则不能建立所涉及的连接路径，这对于用户可能是个问题。
因此本发明的一个目的是解决上述的问题。
发明内容
为了该目的，本发明提出一种用于具有(G)MPLS结构的分组地址交换通信网络或标签交换通信网络的节点，所述节点包括信令装置，其负责与(网络中的)其他标签交换节点交换信令消息以便为连接路径保留资源，其中每个所述连接路径与一个连接标识符相关联并开始于其节点。
所述分组地址交换节点或标签交换节点包括控制装置，该控制装置一方面负责形成在其节点与(网络中的)至少一个输出节点之间待建立的连接路径的使用间隔；并且另一方面负责命令信令装置向必须参与每个待建立的连接路径的节点发送信令消息，所述信令消息包含这些节点必须参与的连接路径的连接标识符以及表示这些连接路径各自的使用间隔(例如时间间隔)的编程数据，并且所述信令消息请求这些节点在控制面级别上预留在作为使用间隔的函数的时间范围期间建立所述连接路径所需的资源。
在此处的上下文中，术语“预留(prereserve)”指预先保留资源，即在给定时刻保留资源。
通过对建立及使用连接路径所需的资源的使用范围在必须参与这些连接路径的每个节点中的保留进行编程，在实际上确保了当发送与连接路径之一有关的建立请求时，可以在已知的时间段内将相应的资源分配给该连接路径。
本发明的分组地址交换节点或标签交换节点可以具有其他的特征，并且特别地，单独具有以下特征或者具有以下特征的组合：
-其控制装置可以负责定义表示每个使用间隔相对于参考时钟的建立时间及其使用结束时间的编程数据，或者表示每个使用间隔的必需建立时间及其使用持续时间的编程数据；
-在出现至少要部分地同时使用连接路径并且本地资源不足以用于同时使用的情况下，其控制装置可以负责根据至少一个选定标准建立连接路径的等级(hierarchy)，从而根据相关联的连接路径之间的相关联的连接路径等级来相对于彼此设置使用范围；
-其控制装置可以负责根据与每个连接路径相关联的服务质量(QoS)参数来建立所述等级，其中所述Qos参数例如是与连接路径的用户相关联的优先权级别；
-作为替代，其控制装置可以负责根据与编程数据的到达顺序有关的标准来建立所述等级，所述编程数据与不同的连接路径有关；
-其控制装置可以负责采用基于流的排队算法技术来定义使用范围，这些技术例如是WFQ(加权的公平排队)技术或者WRED(加权的随机早期探测)技术。
-其信令装置可以负责将编程数据集成到信令消息的选定对象中；
-该选定对象可以是预先存在的对象或者新的专用对象。
本发明特别地但并非唯一地适用于诸如ATM(异步传输模式)网络、帧中继(FR)网络、IP网络和以太网之类的具有多协议标签交换(MPLS)体系结构的“分组交换”(或“面向连接”)的网络，以及诸如TDM(时分多路复用)网络(例如SONET/SDH(同步光纤网/同步数字系列)、PDH(准同步数字系列)、G.709)之类的具有GMPLS体系结构的“电路交换”(或“非分组”类型)的网络，例如波长交换网络和空间交换网络(例如，从输入端口交换到输出端口)。
通过阅读下面的详细说明以及研究附图，本发明的其他特征和优点将变得明显。
附图说明
图1是包括多个符合本发明的节点的标签交换通信网络的一部分的一个例子的示图；
图2是连接路径的使用范围的时间分布的一个例子的示图。
具体实施方式
附图构成本发明的说明书的一部分，并且如有必要，还有助于定义本发明。
本发明的一个目的是在诸如分组地址或标签交换网络之类的针对连接路径采用资源保留机制的网络中，能够预留建立及使用连接路径所必需的资源。
在此处的上下文中术语“预留”指预先保留资源，即在给定时刻保留资源。
下文中作为非限制性例子考虑的网络是具有多协议标签交换(MPLS)体系结构的IP类型的标签交换网络。然而，本发明不局限于这种类型的分组交换网络。本发明涉及所有的具有MPLS结构的分组网络，并且特别涉及ATM网络、帧中继(FR)网络和以太网，以及类似的诸如TDM网络(例如SONET/SDH、PDH、G.709)之类的所有的具有GMPLS体系结构的电路交换(或“非分组”类型)网络，例如波长交换网络和空间交换网络(例如从输入端口交换到输出端口)。
如图1所示，标签交换网络(LSN)R包括多个网络设备，所述网络设备构成节点Ni(此处i＝1到4，但是i可以是大于或等于2的任意值)。节点Ni相互连接，并且负责将数据分组(此处是IP类型的数据分组)路由到网络R的输出节点。
此处节点Ni是本领域的普通技术人员所称的标签交换路由器(LSR)，更精确地说，是IP/MPLS路由器。然而，在其他的应用中，它们可以是以太网交换机，例如SONET/SDH交叉连接单元或者符合G.709的光交叉连接单元。
这些节点Ni中的某些节点构成所称的输入节点(或“入口节点”)或者输出节点(或“出口节点”)，而其他节点构成所说的中间节点，此处的情况是：节点N1是输入节点，节点N3和N4是输出节点，节点N2是中间节点。
将这些输入节点和输出节点放置在网络R的两个“末端”，并且每个节点可以连到至少一个用户网络或者商业网络，所述用户网络或者商业网络在图中用终端Ti(此处j＝1到3，但是其可以取任意值)表示。而且，输入节点N1通过至少一个连接路径(或者标签交换路径(LSP))LSP1(或LSP2)连接到输出节点N3(或N4)，其中每个连接路径定义一个途经网络R的一组节点Ni的虚连接(或“LSP隧道(LSP tunnel)”)。在图1示出的例子中，用连续的双头箭头表示连接路径LSP1，而用虚线双头箭头表示连接路径LSP2。
“链路(1ink)”是两个路由器Ni(例如N1和N2)之间的物理连接，而“连接路径(connecting path)”(或LSP)是输入路由器N1与输出路由器N3(或N4)之间的路径，其由连接两个终端(例如T1和T2(或T1和T3))的一系列物理链路定义。
通常，每个路由器Ni包括信令模块MS，其用于与安装在中间路由器(此处指路由器N2)和输出路由器(此处指路由器N3和N4)上的信令模块MS交换信令消息。主要使用两种类型的信令消息：路径建立请求消息(“Path message”)和保留消息(“Resv message”)。
路径建立请求消息由输入路由器N1中的信令模块MS生成，并被发送到输出路由器N3或N4中的信令模块MS。保留消息由输出路由器N3和N4中的信令模块MS响应于接收的路径建立请求消息而生成，并被发送到输入路由器N1中的信令模块MS。
例如，根据诸如RSVP-TE协议(资源预留协议-流量工程)之类的信令协议发送信令消息。这些消息包括许多对象(其又包括一个或多个字段)，因为本领域的普通技术人员熟知这些对象，所以在此不对其作详尽的解释。
只需要说明，路径建立请求消息特别包括SENDER_TEMPLATE对象，其包括专用于连接路径的LSP标识符的LSP ID字段；LABEL_SET对象，其包括专用于一个或多个可以分配给连接路径的标签值和一个或多个针对所述连接路径必须排除的标签值的字段；以及SESSION_ATTRIBUTE对象，其包括用于指定所述资源保留请求是否确实可以共享的字段。
响应所述路径建立请求而生成保留消息，并且该保留消息特别包括FILTER_SPEC对象，其包括专用于连接路径的LSP标识符的LSP ID字段；GENERALIZED_LABEL对象，其包括分配给连接路径的标签值的字段的值；以及STYLE对象，其包括专用于资源保留的类型(固定的或者共享的)的字段。
针对每个信令模块MS将包含在信令消息中的信息存储在数据结构中。更精确地，每个路由器Ni包括存储装置S1和S2，分别在存储装置S1和S2中存储称为路径状态块(PSB)的第一数据结构和称为保留状态块(RSB)的第二数据结构，所述第一数据结构PSB包括对该路由器Ni参与的每个连接路径进行定义的数据，所述第二数据结构RSB包括与该路由器Ni参与的每个连接路径的资源保留状态有关的数据。
节点Ni接收的每个信令消息用于更新其第一数据结构PSB和相关联的第二数据结构RSB中的一个。
本发明提出在网络R的至少某些路由器Ni(优选地所有路由器，如在此所示的)的信令模块MS上增加控制模块MC，该控制模块MC特别地负责向必须参与连接路径的路由器Ni’发送信息，所述信息有益于对将来建立连接路径及将来使用该连接路径所需的资源的保留进行编程。
更精确地说，每个输入路由器(此处指路由器N1)的控制模块MC在输入路由器被告知必须初始化LSP连接路径时负责两项操作。如果路由器Ni自己决定要初始化LSP连接路径，则可以由路由器Ni向其自身的控制模块MC告警，或者由网络管理器向控制模块MC告警，例如通过网络R的网络管理系统(NMS)向控制模块MC告警。
第一项操作包括形成用于必须在其节点(此处指节点N1)与至少一个输出节点(例如N3和N4)之间建立的每个连接路径LSPk的使用间隔Ik。为此，控制模块MC使用供给其的用于以其路由器为源节点的每个连接路径LSPk的时间信息，即其(所需的或计划的)建立时间和其使用持续时间。
使用间隔Ik可以由建立时间和使用结束时间来限定，或者由建立时间和使用持续时间来限定。例如，那些时间相对于参考时钟是固定的，所述参考时钟用于对网络R的每个路由器Ni中的内部时钟进行同步。
第二项操作包括命令信令模块MS向必须参与必须要建立的每个连接路径LSPk的路由器Ni发送包括信令消息，所述信令消息包括其必需参与的连接路径LSPk的连接标识符以及表示其各自的使用间隔Ik的编程数据。这些信令消息请求路由器Ni在其控制面级别上根据相应的使用间隔Ik预留(或者预先预留或编程)建立其必须参与的连接路径LSPk所需的资源。
如上所述，例如通过遵从RSVP-TE信令协议的信令消息来发送编程数据。更精确地说，可以将编程数据集成到包含在标准信令消息中的一个已经存在的对象中，例如Path消息的SESSION_ATTRIBUTE对象。作为替代，可以将特定地专用于编程数据的新对象加入到标准的信令消息中。例如可以将这种附加的对象标记为“Reservation_time”。
通常，逐步地发送信令消息，即逐路由器(或“逐跳(hop by hop”)地发送信令消息，源路由器(此处指路由器N1)向必须参与给定的连接路径LSPk的其他路由器请求预留建立该连接路径LSPk所需的资源一般只需一个信令消息即已足够。
无论是作为源路由器、作为输出路由器还是作为中间路由器，都由必需参与连接路径LSPk的每个路由器Ni的控制模块MC本地地预留资源。这样就使得必需考虑相应的编程数据以及在任意给定时刻可用的本地资源而本地地确定所涉及路由器Ni必须参与的每个连接路径LSPk的使用范围Pk。
应该注意，假设有足够的本地资源可用于支持多个不同的连接路径LSPk，则本地地分配给这些连接路径的使用范围Pk在时间上至少可以有部分交迭。
例如，将表示由路由器Ni的控制模块MC确定的使用范围Pk的数据存储于存储器S1和/或S2中，可以将所述数据集成到信令协议的数据结构(例如集成到“Path State Block)”或“保留状态块(Resv StateBlock)”字段或者某些其他字段)中。
图2通过说明性的且非限制性的例子示出了由路由器(例如路由器N2)的控制模块MC确定的连接路径LSPk的使用范围Pk(此处k＝1到4，但是k可以取任意非零值)的时间分布(t)。
该时间分布的例子对应于在下表中给出的情况：
  范围的开始(t)   范围的结束(t)   优先权级别
  I1(LSP1)   0   2   0
  I2(LSP2)   3   5   0
  I3*(LSP3)   4   6   1
  I4(LSP4)   6   8   0
  I3(LSP3)   8   10   1
此处连接路径LSP1和LSP4的使用间隔I1和I4不会引起任何问题，因为它们与其他的使用间隔没有时间上的交迭。因此，使用范围P1和P4对应于已由输入路由器N1的控制模块MC形成并已由输入路由器N1的信令模块MS发送的两个使用间隔I1和I4。
另一方面，连接路径LSP2和LSP3的使用间隔12和13有部分交迭，这两个使用间隔由输入路由器N1的控制模块MC形成并(特别)由所述输入路由器N1的信令模块MS发送给路由器N2。
如果在t＝4与t＝5之间的时间间隔中路由器N2上的可用资源足以同时使用连接路径LSP2和LSP3，则路由器N2的控制模块MC用使用间隔I2标识使用范围P2，并且用使用间隔I3标识使用范围P3。然而，此处的情况并非如此。
实际上，此处考虑的是：在t＝4与t＝5之间的时间间隔中路由器N2上的可用资源不足以同时使用连接路径LSP2和LSP3。因此，路由器N2的控制模块MC必须为连接路径LSP2和LSP3中的至少之一确定与两个使用间隔I2和I3之一不同的使用范围。
根据至少一个选定标准来实现对使用范围Pk相对于彼此的时间安排的确定。可以设计出很多标准。
因此，每个控制模块MC可以负责根据至少一个所选标准(例如根据与每个连接路径有关的服务质量(QoS)参数)来建立连接路径之间的等级。在可能使用的QoS参数中，可以通过举例的方式引用通常与连接路径LSPk的用户相关联的优先权级别。
作为替代，每个控制模块MC可以负责根据与其路由器Ni上的资源预留请求的到达顺序有关的标准建立等级。特别是在源路由器(此处指路由器N1)以不同的信令消息发送(形成资源预留请求)与不同连接路径有关的编程数据的情况下，可以设想这种选择。作为结果，实际上按照编程数据的到达顺序对编程数据进行了分类。于是，该标准可以包括优先考虑到达的第一数据，然后考虑后到的数据；或者反之亦然。
应该注意，可以使用多个标准来定义连接路径LSPk的等级。
在图2和上面的表格示出的例子中，所使用的优先权标准是与连接路径LSPk的用户相关联的优先权级别。此处，连接路径LSP2和LSP3的用户分别具有优先权级别“0”和“1”。“0”级是较高的级别，因此连接路径LSP2比连接路径LSP3占有优先权。例如，于是路由器N2的控制模块MC确定用使用间隔I2标识使用范围P2，而将连接路径LSP3的使用范围P3设置在连接路径LSP4的使用范围P4的后面。当然，存在许多基于其他标准的其他选择。
为了确定使用范围Pk相对于彼此的时间安排，每个控制模块MC可以使用基于流的排队算法技术，例如加权的公平排队(WFQ)技术或者加权的随机早期探测(WRED)技术。
应该注意，某些情况下，节点Ni(此处指路由器)之一可能会因为其没有依照本发明，因为其必须参与太多的连接路径或者因为故障，不能为至少一个连接路径预留资源。在这种情况下，可以提供一种资源预留问题的解决方案。用专用的策略定义一种这样的方案。例如，可以考虑故障节点向源节点发送一个错误消息，可以在该错误消息中指示预留问题的起因；并且响应于该错误消息，源节点向必须参与连接路径的节点提供新的使用间隔。
本发明的标签交换(或者分组地址交换)节点Ni的控制模块MC可以采用下述形式：电路、软件(或电子数据处理)模块、或者电路和软件的组合。
本发明不局限于上述通过仅作为示例而描述的节点的实施例，而是包括本领字段的普通技术人员可以设想的落在下述权利要求范围内的所有变型。
至此，上文已经描述了在标签交换节点中使用本发明的例子。然而，本发明不局限于那种类型的节点。本发明同样涉及分组地址交换节点，并且更一般地涉及在网络中专用于交换的所有节点，所述网络使用了用于根据资源保留协议来保留资源并对资源使用进行分布式管理的机制。

Claims (11)

1.一种用于分组地址交换通信网络或标签交换通信网络的节点，所述节点包括：
信令装置，其适用于与所述网络的其他节点交换信令消息以便为连接路径保留资源，其中每个所述连接路径与一个连接标识符相关联并且开始于所述节点；
控制装置，其适用于形成在所述节点与所述网络的至少一个输出节点之间待建立的连接路径的使用间隔，并且适用于命令所述的信令装置向必须参与每个所述的待建立的连接路径的节点发送信令消息，所述信令消息包含这些节点必须参与的连接路径的连接标识符以及表示这些连接路径各自的使用间隔的编程数据，并且所述信令消息请求这些节点在控制面级别上预留在作为所述使用间隔的函数的时间范围期间建立所述连接路径所需的资源。
2.根据权利要求1所述的节点，其中所述控制装置适用于定义表示每个使用间隔相对于参考时钟的建立时间和使用结束时间的编程数据。
3.根据权利要求1所述的节点，其中所述控制装置适用于定义表示每个使用间隔的必需建立时间和使用持续时间的编程数据。
4.根据权利要求1所述的节点，其中，在出现至少要部分地同时使用连接路径并且本地资源不足以用于同时使用的情况下，所述控制装置适用于根据至少一个选定标准建立连接路径的等级，从而根据所述相关联的连接路径的等级来相对于彼此设置所述使用范围。
5.根据权利要求4所述的节点，其中所述控制装置适用于根据与每个连接路径相关联的服务质量参数来建立所述等级。
6.根据权利要求5所述的节点，其中所述服务质量参数是与连接路径的用户相关联的优先权级别。
7.根据权利要求4所述的节点，其中所述控制装置适用于根据与所述编程数据的到达顺序有关的标准来建立所述等级，其中所述编程数据与不同的连接路径有关。
8.根据权利要求1所述的节点，其中所述控制装置适用于采用基于流的排队算法技术来定义所述使用范围。
9.根据权利要求8所述的节点，其中所述基于流的排队算法技术包括加权的公平排队技术和加权的随机早期探测技术。
10.根据权利要求1所述的节点，其中所述信令装置适用于将所述编程数据集成到信令消息的选定对象中。
11.根据权利要求10所述的节点，其中所述对象选自包括至少一个预先存在的对象和一个新的专用对象的组。
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