（光学工程专业论文）资源预留协议流量工程扩展（rsvpte）用于支持重叠模型光网络的研究.pdf

南京邮电人学硕1 二研究生学位论文 摘要 下一代光网络a s o n 使用一个统一的控制平面来按需分配资源，来提供保护和恢复初 制维护网络的生存性。该网络可以通过两种不同的网络模型来实现由i e t f 的c c a m i 工作组提出的对等模型，以及由i t u t 、o i f 提出的重叠模型。尽管它们有各自的优势， 但都离不开基于流量工程扩展的资源预留协议( r s v p t e ) ，用它作为信令协议。 本文对g m p l s 的c r 。l d p 和r s v p t e 两种信令协议工作过程和特性进行了对照分 析：论述了g m p l sr s v p t e 协议在重叠模型网络中的工作机制和工作流程，包括连接 建立、连接删除、状态维护和失效恢复等，并就浚模型的仞步实现提出了一些方案。 同时，本文设计了一个基于重叠模型的通用的信令平台，可以应用到数据设备和光网 络节点设备( s d ha d m m s t p 和o a d m o x c 设备) 的控制平面，满足u n l l 0 接口规范。 该设计为实现r s v p t e 协议，设计了各种节点的状态转移图，确定了消息处理过程中各 种错误的判断和解决依据，为维护查询资源信息设计了数据库，该数据库包含了l s p 状念 表、u n i 端口状态表、u n i 邻居与服务发现表、显式路由表等。在v c + + 环境下编码实现 了u n i 上的r s v p t e 信令协议和l s p 建立、删除和状态查询过程。 文章最后进行了总结，提出了需要进一步研究完善的问题。 关键词：r s v p t e ；标签交换路径：用户网络接口i 通用多协议标签交换 南京邮电大学硕二i ：研究生学位论文a b s t r a c a b s t r a c t t h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r ku s e sac o m m o nc o n t r o lp l a n et o d y n a m i c a l l ya l l o c a u r e s o u r c e sa n dt op r o v i d en e t w o r ks u r v i v a b i l i t yb yu s i n gp r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o nt e c h n i q u e s t h ei m p l e m e n to ft h i sn e t w o r ki sm a i n l yb a s e do nt w ok i n d so fn e t w o r km o d e l s - - t h ep e e rm o d e b r o u g h to u tb yi e t ea n dt h eo v e r l a pm o d e lb r o u g h to u tb yi t u - t 、o i ea l t h o u g ht h e yh a v e t h e i ro w na d v a n t a g e s ，t h e yd on e e dt h er e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c o l t r a f f i ce n g i n e e r i n g ，a s t h e i rs i g n a l i n gp r o t o c 0 1 i nt h i sa r t i c l e ，t h ea n a l y s i sa b o u tg m p l si sg i v e n ，t h e nt h ec h a r a c t e r i s t i ca n dd i f f e r e n c e o fc r l d pa n dr s v p - t e p r o t o c o l sa r ec o m p a r e d ，t h em e c h a n i s ma n dp r o c e d u r eo fg m p l s r s v p - t ei no v e r l a yn e t w o r km o d e l si s d i s c u s s e d ，i n c l u d i n gt h es e t u po fc o n n e c t i o n s ，t h e d e l e t i o no fc o n n e c t i o n s ，t h em a i n t e n a n c eo fs t a t e s ，a n dt h ef a u l th a n d l i n g ，e t c w ep r e s e n ts o m e s c h e m e so fi t se l e m e n t a r yi m p l i c a t i o na sw e l l m e a n w h i l e ，w ed e s i g n sag e n e r a l i z e ds i g n a l i n gp l a t f o r mo fo v e r la yn e t w o r km o d e l s ，w h i c h i s a p p l i c a b l et ot h ec o n t r o lp l a n eo fe x i s t i n gd a t ae q u i p m e n t sa n do p t i c a ln e t w o r kn o d e s e q u i p m e n t s ( s d ha d m m s t p , a n do a d m o x c ) ，w h i c hc o i n c i d e sw i t ht h eu n i1 0s i g n a l i n g s p e c i f i c a t i o n f o ra c c o m p l i s h i n gr s v p - t ep r o t o c 0 1 w ed e s i g n e dt h es t a t et r a n s m i s s i o nd i a g r a m o fa l lk i n d so fn o d e sa n dd e c i d e dh o wt oj u d g ea n ds o l v et h ee r r o r si nt h ep r o c e s so fd i s p o s i n g t h em e s s a g e s f o rt h em a i n t e n a n c eo fi n f o r m a t i o nr e s o u r c e s ， w ed e s i g n e dad a t a b a s e ，w h i c h c o n t a i n sl s ps t a t et a b l e ，u n ip o r ts t a t et a b l e ，u n in e i g h b o u r sa n ds e r v i c e sd i s c o v e r yf o r m ， e x p l i c i tr o u t i n gt a b l ea n ds oo n 。i nv c + + c o d i n ge n v i r o n m e n t ，i tr e a l i z e dr s v p t es i g n a l i n g p r o t o c o l so nt h eu n ia n dt h ee s t a b l i s h m e n t ，t h ed e l e t i o n ，a n dt h es t a t eo fl s e t h ea r t i c l ee n d sw i t ha s u m m a r y ，b yt h en e e dt of u r t h e rs t u d ya n di m p r o v et h ep r o b l e m k e yw o r d s ：r e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c o l t r a f f i ce n g i n e e r i n g ：l a b e ls w i t c h i n gp a t h ( l s p ) ：u s e r n e t w o r ki n t e r f a c e ( u ni ) ：g e n e r a l i z e dm u l t i - p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ( g m p l s ) 南京邮电大学硕十研究生学位论文 缩略词 缩略词 a s o na u t o m a t i cs w i t c h i n go p t i c a ln e t w o r k 自动交换光网络 c c i dc o n t r o lc h a n n e li d控制通道标识符 o s p f o p e n e ds h o r t e s tp a t hf i r s t开放最短路径优先 d w d md e n s ew a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g密集波分复用 g m p l sg e n e r a l i z e dm u l t i - p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g 通用的多协议标签 i e t fi n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r u m因特网工程任务组 i p i n t e m e tp r o t o c o l因特网协议 i p c ci pc o n t r o lc h a n n e li p 控制通道 l m pl i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l链路管理协议 i t ui n t e m a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n su n i o n 国际电信联盟 l s al i n ks t a t ea d v e r t i s e m e n t链路状态通告 l s pl a b e ls w i t c h i n gp a t h标签交换路径 m p l s m u l t i - p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g多协议标签交换 o x c o p t i c a lc r o s s i n gc o n n e c t o r 光交叉连接器 q o sq u a l i t yo fs e r v i c e 服务质量 r s v pr e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c o l 资源预留协议 l d pl a b e ld i s t r i b u t i o np r o t o c o l 标签分发协议 t et r a f f i ce n g i n e e r i n g流量工程 i s i si n t e r m e d i a t es y s t e mt oi n t e r m e d i a t es y s t e m 中间系统到中间系统 t n a t r a n s p o r tn e t w o r ka s s i g n m e n t 传输网络分配 u n iu s e rn e t w o r ki n t e r f a c e用户网络接口 u n i cu s e tn e t w o r ki n t e r f a c e 。c l i e n tu n i 客户端信令代理 u n i n u s e rn e t w o r ki n t e r f a c e n e t w o r ku n i 网络端信令代理 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特蔓js j j u 以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：塑至三篷日期：丝堕：生! ! 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 ， 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理o 研究生签名：导师签名：日期： 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 第一章绪论 基于流量工程扩展的资源预留协议( r s v p t e ) 作为r s v p ( r e s o u r c e r e s e r v a t i o np r o t o c 0 1 ) 协议的一个补充协议，目前广泛用于为m p l s 网络建 立标签交换路径。这个r s v p 扩展协议通过信令消息携带各种路径建立信息，完 成对特定路径的建立和资源预留。同时它也支持l s p 的平滑重新路由、优先权 及环路监测。与m p l s 网络中另一个协议标签分配( l d p ) 协议不同的是， r s v p - t e 协议不仅能够完成路径的建立，即标签分配，还可以按照需求，完成资 源预留。它丰富的消息类型和对象，使得它可以满足网络在流量工程和q o s 等方 面的需求。 目前的研究状况与进展：目前，传统的光网络己经很难适应业务发展对网络智能 化的要求。光网络技术迫切需要融合各种先进的网络技术，向下一代智能光网络 演进。自动交换光网络( a s o n ) u i 是能根据用户请求自动进行光路连接的革命性光 网络。它不仅能为客户提供更快的速率、更灵活的组网方式以及对新业务的后向 支持、对多厂商多运营商互操作的能力，还能提供更强大的生存性和更加智能的 网络管理。并且，所有这些a s o n 智能都是建立在a s o n 网络中的控制平面基础之 上的。 控制平面是a s o n 的核心，控制平面的引入使得光网络在多厂商环境下可以 提供传统网络难以提供的服务这些服务包括端到端连接的提供、自动流量工程 的实现、对网状网保护与恢复的实现以及对光虚拟专用网( o v p n ) 的提供等。但这 个控制平面又是怎样具体实现的呢? 这就需要借助另外一项重大技术一通用多协 议标记交换( g m p l s ) 。g m p l s 是多协议标记交换( m p l s ) 向光网络中的扩展，由于 其设计方面的先导性和灵活性，所以非常适用于a s o n 控制平面的具体实现。 作为g m p l s 协议集中的信令协议，r s v p t e 支持下一代网络中的重叠模型， 目前采用重叠模型的代表技术有i po v e ra s o n ( a u t o m a t i cs w i t c h i n go p t i c a l n e t w o r k ，自动交换光网络) 。在重叠模型中，i p 业务层和光层完全独立，两层拥 有各自独立的控制平面，并通过u n i ( u s e rn e t w o r ki n t e r f a c e ，用户网络接口) 2 1 互联，两者之间不交换网络内部的信息，而光传送层将成为一个通用的传送平 台，可以为包括i p 层在内的所有客户层提供动态连接。 南京邮电大学硕- 上研究生学位论义第一章绪论 研究支持重叠模型的r s v p t e 协议的意义：现在已部署了大量的s o n e t s d h 网络， 运营商正在大力的发展面向电路交换的时分复用网络业务模型。另一方面人们普 遍认为i p 业务量将持续增长，并最终成为全部网络流量的主体。所以很需要将 传统的时分复用网络和i p m p l s 网络有效结合，而最有希望满足这一要求的技术 就是g m p l s 。它定义了所有协议能力，包括信令r s v p t e ；路由协议o s p f t e 和 连路管理协议l m p 。从电信运营商的角度来说，他们希望保持核心光网络的独立， 不愿意让用户了解其业务的提供方式，所以重叠模型受到了他们的欢迎。重叠模 型必须要分离i p m p l s 与s o n e t s d h 的控制平面，这样i p m p l s 路由和信令协议 与传送网路由、信令协议无关。两个控制平面的相互作用要通过u n i 接口实现， 主要通过r s v p t e 信令在u n i 的交互，完成用户请求的处理。总之探索支持重叠 模型网络的r s v p - t e 具有很重要的实际意义。 本文的主要工作：讨论了r s v p - t e 协议在g m p l s 中的应用，论述了基于现有i p 网络的m p l s 向g m p l s 迁移时，r s v p - t e 协议的做出了哪些扩展，分析了r s v p t e 协议工作的信令过程。着重研究了r s v p - t e 协议在重叠网络模型中的应用，主要 讨论了u n i 接口的工作方式，介绍了在该网络实现初期，u n ir s v p 信令的实现 方案，分析了各个节点在整个信令传送过程中的工作过程。此外，根据重叠模型 g m p l s 网络，用v c + 十语言设计了一个g m p l sr s v p t e 信令控制平台仿真软件，可 以在具有不同网络传输设备的g m p l s 网络中完成通用标签交换路径( l s p ) 的建 立、删除、错误处理、资源预留、状态查询等功能。 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章g m p l s 应用于光网络的分析 第二章g m p l s 应用于光网络的分析 2 1 从m p l s 到g m p l s m p l s 由i e t f 提出，它的提出为i p 骨干网络中的数据高速传输与流量控制 提供了一种有效的手段，具有突出的技术优势。首先，通过在数据包中插入所谓 的标签，可以实现“一次路由，多次交换 或者“边缘路由，核心交换 ，即只 在网络的边缘分析i p 包头，在网络内部不必分析i p 包头，只是依据分组的标签 进行交换，从而实现数据流的高速转发：其次，通过在数据流的起始点与目的点 之间建立标签交换路径，原本面向无连接的i p 网络可以提供类似于具有面向连 接特性的传输机制，从而有效地保证流量工程与服务质量的控制。通过对传统的 i p 路由协议，如o s p f t 3 j ( o p e ns h o i r t e s tp a t hf i r s t ，开放最短路径优先) ，i s i s ( i n t e r m e d i a t es y s t e mt oi n t e r m e d i a t es y s t e m ，中间系统到中间系统) ，b g p ( b o u n d a r yg a t e w a yp r o t o c o l ，边界网关协议) 等进行扩展，网络节点之间不仅 可以传递路由和寻址信息，还可以实时传递带宽资源信息，从而大大提高了网络 运营商合理调度网络资源的能力。 有关m p l s ( m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ，多协议标签交换) 技术的研究 在过去的几年得到了大力发展，其技术方案已经成熟，目前正处于应用推广阶段。 但是，m p l s 体系中有关控制平面的技术主要是针对i p 骨干网络中的数据包交 换，对于t d m 、w d m 等技术，还缺乏支持，这在一定程度上限制了其应用范 围。对网络运营商而言，当前的网络结构经常是多种技术重叠，管理相当复杂。 因此，如果将m p l s 技术进一步推广，实现包容多种交换能力的单一控制平面， 将大大简化网络的运营管理，并可以提供端到端自动连接的建立、资源分配与服 务质量保证。这有利于进一步降低网络运营商的运营成本，使之可以提供多样化 的新业务来开发新的利润来源。g m p l s 技术工f 是在这一指导思想下提出的。 g m p l s 框架的出现为数据平面的高速、高效传输定义了统一的控制平面， 它有效地屏蔽了底层传输媒介的差异，提供了一致的传输连接的建立及维护与流 量工程控制方法。这不仅适用于拥有异构网络模型的运营商内部，同时亦适用于 运用不同技术的多个网络运营商之间的互连互通，从而有力地保证端到端的服务 南京邮电人学硕士研究生学位论文第二章g m p l s 应用于光网络的分析 质量与s l a ( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ，服务等级协议) 的控制。尤其值得注意 的是，g m p l s 框架为最终简化网络结构，剔除了不必要的协议层面，提供了技 术保障，可以实现i p 层和光层的无缝融合。 尽管g m p l s 是m p l s 的扩展，是从m p l s 发展而来的，但是两者又有着很 大的不同。m p l s 本质上是为分组交换网络而设计的，它的优势在于可以提供传 统网络所不能提供的流量工程能力和更强的传送能力。而g m p l s 旨在为多种网 络( i p 网络、t d m 网络、w d m 网络等) 提供统一控制平面，两者的功能性重 点明显不同。 2 2g m p l s 的基本概念 2 2 1g m p l s 的特点 由于m p l s 是一种位于o s i 七层模型中的第三层网络层和第二层之间的2 5 层技术，而w d m 属于光层，是第一层物理层的技术。因此，要让m p l s 跨过 数据链路层直接作用于物理层，则必须对其进行修改和扩展。m p l s 流量工程与 o x c 等智能光设备的结合必须修改、补充相应的路由和信令协议，以更好的满 足光网络i p 业务传送的需要。在此情况下，根据m p l s 流量工程能够灵活控制 和转发d 业务的网络控制面原理，国际标准化组织i e t f 适时地推出了可用于光 层的通用多协议标签交换技术- g m p l s 。 g m p l s 的最主要应用是为光网络提供控制平台需求。控制平面包括三项基 本功能：资源发现、路由控制和连接管理【4 】。 资源发现提供一种机制追踪可用系统资源如端口、带宽、复用能力等； 路由控制提供路由、拓扑发现、流量工程功能； 连接管理利用以上功能为各种不同业务提供端到端连接。连接管理包括 连接建立、连接撤消、连接调整和连接询问。除了上述的基 本功能，控制平台也提供连接恢复从而增加网络的等级保护 功能。 4 南京邮电大学硕二e 研究生学位论文 第二章g m p l s 应用于光网络的分析 g m p l s 是智能光网络中的关键协议，是适应智能光网络动态控制和传送信 令的要求而对m p l s 的扩展和更新。g m p l s 不同于m p l s 主要在于它支持多种 类型的交换单元，即g m p l s 除了支持分组交换，还支持t d m 、波长和光纤交 换等。相应的定义了以下几种类型的接口：数据分组交换接口( p s c ) 、时分复 用接口( t d m ) 、波长交换接口( l s c ) 、光纤交换接口( f s c ) 。 因此新型的基于g m p l s 的交换设备可以提供多种交换接口，适用于在网络 边缘对多种不同业务的接入，将业务进行整合，将较小粒度的业务整合成较大粒 度的业务。按每个接口所使用的技术，可以命名不同的电路，如s d h 的时隙交 换电路、光踪迹交换、光通路交换等。在g m p l s 中，所有这些交换电路都使用 相同的名字，即标签交换通路( l s p ) 。 g m p l s 通过l s p 的嵌套以实现不同种类接口的协同工作，这种转发等级具 有良好的可扩性。一个p s c l s p 可嵌套在t d m l s p 中，t d m l s p 嵌套入 l s c l s p 中，然后l s c l s p 嵌套进f s c l s p 中，从而形成l s p 转发等级【5 】。 罐觚濑危 一 c l 亡j 纽瀚死分组，豁砣 卜1 s c 己s p 3 卜 卜叶d m ( l s p 2 - | 卜叶s ccl s pl 卜一 图2 1l s p 等级结构图 为了充分利用w d m 光网络的资源，满足未来一些新业务的开展( 如v p n 、 光波长租用等) ，实现光网络的智能化，g m p l s 还对信令和路由协议进行了修改 和补充：为了解决光网络中各种链路的管理问题，相对于m p l s ，g m p l s 设计 了一个全新的链路管理协议l m p ( l i n km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) ：为了保障光网 络运营的可靠，g m p l s 又对光网络的保护和恢复机制进行了改进。下面将对 g m p l s 的这些特点加以说明。为了实现i p 与w d m 的无缝结合，g m p l s 对 5 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章g m p l s 应用于光网络的分析 m p l s 标签进行了扩展，使得标签不但可以用来标记传统的数据包，还可以标记 t d m 时隙、光波长、光波带、光纤等，这样标签也就代表一定的物理资源。 为了支持这种新型连接，g m p l s 不仅拓展了传统的m p l s 的信令和路由协 议，而且还增加了新的功能。这些变化影响了标签请求、标签分配、带宽分配的 方式，以及l s r 的双向特性和当网络发生故障时的通信机制等。g m p l s 在以下 几方面拓展和更新了传统的m p l s 机制： 只跨越p s c 接口的l s p 的建立在原有的m p l s 或m p l s t e 控制平面中已 有明确定义，g m p l s 扩展这些控制平面以支持以上介绍的四种等级的交换接口 ( 即层次) ，非常适合于完全独立的对每一层次进行控制，有利于将来其它组网模 型的开发。g m p l s 控制平面由多个模块组成，这些构块是真正的对i e t f 的m p l s 经扩展和修改后的信令和路由协议，它们可以使用i p v 4 或i p v 6 。 g m p l s 是真正的基于m p l s 的流量工程( t e ) 扩展，这是因为大部分能够使 用于底层p s c 的技术都要求一些流量工程，这些层次l s p 的配置一般需要考虑 一些约束( 如带宽、保护能力等) 并旁路最短路径优先算法( s p f ) 。扩展传统的路 由协议和算法需要统一的编码和传递t e 链路信息，而光网络的信令要求使用显 式路由( 如源路由) 。另外，针对光网络的信令要求能够传输所需要的l s p 参数， 如带宽、信号的类型、所希望的保护、特定复用的位置等。许多协议扩展已经为 p s c ( i p ) 定义了m p l s 流量工程，g m p l s 主要是增加了额外的对于t d m ，l s c 和f s c 流量工程支持的功能扩展。 g m p l s 扩展了两个定义于m p l s t e 信令中的信令协议，即r s v p t e 和 c r l d p , 不过并没有规定使用哪一协议，而由厂商和运营商根据其自身的条件决 定。标签分配策略没有限制，可以为请求驱动、业务数据驱动或拓扑驱动。在 路由选择中，显式路由在使用上没有限制，正常采用显式路由( 严格或松散) ，但 逐跳路由也同样可以使用。g m p l s 进一步扩展两个传统的已为t e 扩展的域内 路由协议，即o s p f t e 和i s i s t e 。但是如果使用显式路由，这些协议所使用 的路由算法则不再需要进行标准化，因为它们此时只是用于显式路由的计算，从 而不再使用逐跳路由。对域问路由，如b g p 的扩展还在进一步的研究。 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章g m p l s 应用于光网络的分析 d w d m 等技术的使用意味着能够在两个直接相邻的节点间拥有大数目的平 行链路( 上百的波长数，如果使用多条光纤甚至上千的波长数) 。对如此众多的链 路进行手工配置和控制是完全不可行的，为此在g m p l s 中引入了链路捆绑的概 念。链路管理协议( l m p ) 就是针对这个问题提出的，用于链路提供和故障隔离， 同时它还可以用于g m p l s 之外的信令协议中。l m p 的一个独有的特性是它可 以隔离透明和非透明网络的故障，独立于数据所使用的编码方案。l m p 可用于 验证节点间的连接，并隔离网络中的链路、光纤或信道故障。g m p l s 信令和路 由协议要求至少具有一个双向控制信道以进行通信，甚至在两个相邻节点以单向 链路相连时也可以使用多个控制信道。l m p 可用于建立、维护和管理这些控制 信道【6 1 。 2 2 2g m p l s 通用标签 1 g m p l s 接口 g m p l s 对m p l s 原有3 2 b i t 定长的标签进行了扩展，将t d m 时隙、光波长、 光纤等也用标签进行统一标记，使得g m p l s 不但可以支持i p 数据包和a t m 信 元的转发，而且可以支持面向话音的t d m 网络和提供大容量传输带宽的w d m 网络，从而实现了i p 数据交换、t d m 电路交换和w d m 光交换的统一标记。 g m p l s 定义了五种接口类型来实现以上的统一标记，分别是： ( 1 ) 分组交换( p a c k e ts w i t c hc a p a b l e ，p s c ) 接口：进行分组交换。通过 识别分组边界，根据分组头部的信息转发分组。例如m p l s 的标签交 换路由器l s r 基于数据包的二层和三层之间的标签转发数据； ( 2 ) 第二层交换( l a y e r 2s w i t c hc a p a b l e ，l 2 s c ) 接1 5 1 ：进行信元交换。 通过识别信元的边界，根据信元头部的信息转发信元。例如a t ml s r 基于a t m 的v p i v c i 转发信元； ( 3 )时隙交换( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n gc a p a b l e ，t d m c ) 接口：根据 t d m 时隙进行业务转发。例如s d h 的d x c 设备的电接口，可根据 时隙交换s d h 帧； 7 南京邮电火学硕士研究生学位论文 第二章g m p l s 应用于光网络的分析 ( 4 ) ( 5 ) 波长交换( l a m b d as w i t c hc a p a b l e ，l s c ) 接口：根据承载业务的光 波长或光波段转发业务。例如o x c 设备是一种基于光波长级别的设 备，可以基于光波长作出转发决定。更进一步还可以基于光波段作出 转发决定。光波段交换是光波长交换的进一步扩展，它将一系列的光 波长当作一个交换单元。 光纤交换( f i b e rs w i t c hc a p a b l e ，f s c ) 接口：根据业务( 光纤) 在 物理空间中的实际位置对其进行转发。例如o x c 设备可以对一跟或 多跟光纤进行连接操作。 2 g m p l s 消息对象 为了将多协议标签交换( m p l s ) 的应用范围扩展到光域，g m p l s 定义了 新的消息对象，以支持分组交换标签( 对应于p s c 和l 2 s c ) 、电路交换标签( 对 应于t d m c ) 和光交换标签( 对应l s c 和f s c ) 。其中，分组交换标签与传统 m p l s 标签相同。而电路交换标签和光交换标签为g m p l s 新定义，包括请求标 签、通用标签、建议标签以及设定标签等对象。 ( 1 ) 通用标签请求对象 用于l s p 路径的建立。与m p l s 相同，g m p l s 的l s p 建立过程也是由入 1 2 1 节点向目的端发出p a t h 消息 7 】，携带“标签请求对象”，目的端返回“标签映 射对象”。所不同的是，“通用标签请求消息”中需要增加对所要建立的l s p 的 说明，包括l s p 类型( p s c 、t d m c 等) 、负荷类型等，并且可以在逐跳转发的 过程中更新指定的交换类型【8 1 。其格式如图2 2 所示。 ol23 l e n g t h c l a s s - n u m ( i9 )c t y p e ( 4 ) l s pe n e t y p e s w i t c h i n gt y p e g p i d 图2 2 通用标签请求对象 l s pe n c t y p e 其数值用来指示l s p 类型。例如，当l s p = i 时，表示l s p 是分组传输，而l s p = 5 时，表示是s d h ，而l s p = 9 ，则对应光纤。 g p i d - 1 6 b i t s ，用于指示l s p 承载的载荷类型。例如，g p i d = 1 4 ，表示是 字节同步映射的s d he 1 载荷：g p i d = 1 7 ，表示比特同步映射的s d hd s l t 1 8 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章g m p l s 应用于光网络的分析 载荷；g p i d = 3 2 ，表示数字包封帧。 节点在处理包含通用标签请求的p a t h 消息时，必须确认请求的参数可以被 接口满足，且节点在该接口为流量分配了入标签。节点可以直接支持l s p ，也可 以采用隧道方式转发流量。在任意方式下，都必须进行参数校验。当建立或使用 隧道的时候，由本地节点规定相应策略。本地策略可能允许隧道动态建立，或只 可以手工控制。 转发和出口节点必须确认，节点本身和流量将要通过的接口或隧道可以支持 请求的l s p 编码类型。如果编码无法支持，节点就必须产生p a t h e r r 消息，并带 有“r o u t i n gp r o b l e m u n s u p p o r t e de n c o d i n g ”指示。所有的节点必须确认，相关 的入接口是否支持交换类型参数所指示的类型。如果不支持该类型，节点必须产 生p a t h e r r 消息【7 】，并带有“r o u t i n gp r o b l e m s w i t c h i n gt y p e 指示。 g p i d 参数通常只在出口节点进行检查。如果指示的g p i d 不被支持，出口 节点必须产生p a t h e r r 消息，指示“r o u t i n gp r o b l e m u n s u p p o r t e dl 3 p i d ”。如果 是包交换，且标签在倒数第而跳弹出时，该节点要在处理r e s v 消息【7 】的过程中， 检查存储的g p i d 。如果该g p i d 不被支持，倒数第二跳必须产生r e s v e r r 消息 7 1 ，指示“r o u t i n gp r o b l e m u n a c c e p t a b l el a b e lv a l u e ”。在产生r e s v e r r 消息的同 时，还可能包括可接受的设定标签。 当没有错误消息产生时，进行常规处理。在转发过程中，通常会进行p a t h 消息的发布。在出口节点和倒数第二跳弹出时，通常产生r e s v 消息。 ( 2 ) 通用标签对象 通用标签是在l s p 建立完成后，用于指示沿l s p 传输的业务的情况。通用 标签扩展了传统标签，不仅包括与数据包相关的带内标签，还包括时隙、波长、 空分位置信息。例如，通用标签可以表示光纤束中的单个光纤，光纤中的单个波 带，波带( 光纤) 中的单个波长，或者波长( 光纤) 中的一组时隙。还可以携带 帧中继标签，a t m 标签( v c i p i ) 。一个通用标签只能携带单一层次的标签， 不具有层次化。当需要多层标签时，每个l s p 必须单独建立。通用标签对象携 带变长标签值【8 1 ，格式如图2 3 所示。 9 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章g m p l s 应用于光网络的分析 o123 l e n g t h c i c s s - n u m ( 16 )c - t y p e ( 2 ) l a b e l 图2 3 通用标签对象 通用标签对象存在于r e s v 消息中，沿路径的上游方向传播。如果在r e s v 消息中同时出现了通用标签对象和常规的标签对象，则被视为协议错误。接收了 带有通用标签的r e s v 消息，证明标签值是可以接受的。如果标签不被接受，接 收方要产生r e s v e r r 消息，指示“r o u t i n gp r o b l e m m p l sl a b e la l l o c a t i o nf a i l u r e ”。 但是，通用标签的格式与传输所使用的具体技术有关，电路交换和光交换所 用的标签不同。s d h 电路交换标签格式f 6 】如图2 4 所示。 b i t01 6 图2 4s d h 电路交换标签格式 对于o x c 设备来说，次交换一组连续的光波长可以有效地减少单个光波 长的波形失真，提高业务的传输质量。这种光波长组的交换可用光波段交换标签 来表示f 8 】，其格式如图2 5 所示。 b i t03 2 w a v e b a n d3 2 b i t s s t a r tl a b e l3 2 b i t s e n dl a b e l3 2 b i t s 图2 5 光波段交换标签 w a v e b a n di d ：用于识别某个光波段，其数值由发送端o x c 设备设定： s t a r tl a b e l ：用于表示组成光波段的最短光波长的数值； e n dl a b e l ：用于表示组成光波段的最长光波长的数值。 波带交换的过程与通用标签交换过程类似。如果标签域无法识别或不被接 受，则产生r e s v e r r 消息，指示“r o u t i n gp r o b l e m m p l sl a b e la l l o c a t i o nf a i l u r e ”0 此外，当一个波带交换到另一个波带后，很可能波带内的波长是根据某个中心频 率产生的镜像对称。当使用这种交换方式时，在用新的波带标识转发标签对象之 l o 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章g m p l s 应用于光网络的分析 前，波带标签对象中的开始和结束标签必须进行反转。入接h 出接口l s r 收到 了带有反转值的波带标签后，知道它自己也需要反转出接口的相关信息，以获得 正确的波长。在双向波带隧道建立时，这些操作必须在两个方向同时进行。 ( 3 ) 建议标签对象 传统m p l s 配置l s p 是沿反方向进行的，上游节点必须等待下游节点的反 馈标签来确定l s p 的具体路径。但是，这种反向配置l s p 的方式并不适合光链 路，因为o x c 设备需要通过光开关的切换来改变光链路，反向配置会造成很大 时延。因此，g m p l s 引入建议标签来快速建立光连接。 建议标签由准备建立l s p 通道的上游节点发出，告知下游节点建立这个l s p 通道所希望的标签类型。这样就可以让上游节点无须获得下游节点的反馈映射标 签确认，而先对硬件设备进行配置，从而大大减少建立l s p 通道所需的时间， 同时也减少了l s p 建立的控制开销。例如，o x c 设备中使用光开关进行光波长 交换，由于光开关的切换需要一定的时间，可通过建议标签让光开关提前动作而 不必等待反馈信息。这种提前配置l s p 的方式对那些需要快速建立l s p 的设备 尤为重要，例如在光网络保护时，如果一条保护l s p 通道不能及时建立，就会 导致光网络出现严重故障。 当然，既然是一种建议标签，l s p 通道能否最终建立还需要由下游节点反馈 的“标签映射消息”确定。如果下游节点发现本节点的可用资源可以满足建议标 签的请求，则l s p 可按上游节点的要求建立起来。反之，只要下游节点反馈回 不同于建议标签信息的“标签映射消息”，则上游节点必须根据该“标签映射消 息”的内容重新配置l s p 通道，这样反而会造成需要更多的时间建立l s p 。不 过，由于g m p l s 可以采用在节点之间定时分发标签的方式，让网络上的每个节 点都能实时地知道全网拓扑资源的使用情况，从而让每个欲建立l s p 通道的上 游节点对下游节点的资源使用情况十分清楚，在分发标签时更有目的性。因此， 利用建议标签提前建立l s p 通道的方式是完全可行的。 建议标签对象与标签请求对象的格式相同，由p a t h 消息携带。建议标签对 象中的错误包括，任何不连续或不可接受的数值，都将在接收时被忽略。当下游 节点发送的标签数值与建议的标签数值不同时，上游l s r 必须重新配置硬件或 发送r e s v e r r 消息，指示“路由问题不可接受标签数值”。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二二章g m p l s 应用予光网络的分析 ( 4 ) 设定标签对象 设定标签用于限制下游节点选择标签的范围，这在光网络中非常重要。首 先，某种类型的光设备只能传输和接收某一波长范围内的光波长，例如某个光端 机只能接收c 波段光波长，而另一个则能在c + l 波段中接收光波长；其次，有 些接口没有波长转换能力，要求在几段链路上甚至整条l s p 上使用相同的波长； 第三，为了减少波长