專利名稱：一種基于集中路徑計算的建路機(jī)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及一種基于集中路徑計算的建路機(jī)制。
背景技術(shù)：
下一代光傳送網(wǎng)是一個以面向業(yè)務(wù)、面向用戶為主要特征的網(wǎng)絡(luò)，它具有一系列傳統(tǒng)通信網(wǎng)無法實現(xiàn)的智能化特性，例如快速業(yè)務(wù)指配、自動保護(hù)恢復(fù)、有效資源分配等。這些功能的實現(xiàn)依賴于一個功能強(qiáng)大的控制平面。 一些重要的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織都對控制平面的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究并提出了相應(yīng)的研究成果。其中，自動交換光網(wǎng)絡(luò)(AS0N， AutomaticallySwitched Optical Network)構(gòu)架G. 8080，定義了控制平面中的主要功能模塊。通用多協(xié)議標(biāo)簽交換(GMPLS， Generalized Multiprotocol Label Switching)體系，為控制平面的具體實現(xiàn)提供了依據(jù)。
控制平面通過將原來由集中式網(wǎng)管設(shè)備完成的部分功能改由分布式節(jié)點完成，提高了網(wǎng)絡(luò)的效率。通過使用分布式的信令功能，控制平面的各個節(jié)點能夠完成端到端的業(yè)務(wù)建立、業(yè)務(wù)拆除，保護(hù)倒換等功能。其特征在于控制平面中的每個節(jié)點都維持了一個動態(tài)的全網(wǎng)拓?fù)浜唾Y源庫，通過全網(wǎng)泛洪實時地刷新本地的拓?fù)浜唾Y源庫。每個節(jié)點作為源節(jié)點依據(jù)本地維護(hù)的全網(wǎng)拓?fù)浜唾Y源庫計算路徑?？刂破矫娴臄?shù)據(jù)集是分布式的，其路徑計算也是分布式的。此特點雖然提高了網(wǎng)絡(luò)的建路效率，但分布式的數(shù)據(jù)集帶來了大容量業(yè)務(wù)的建路過程中分布式資源的"死鎖"問題和共享資源競爭問題。因為每個節(jié)點根據(jù)自己的數(shù)據(jù)集計算路徑，控制平面的不同節(jié)點發(fā)起的業(yè)務(wù)連接可能搶占同一個資源，比如某條鏈路上的某個波長。不同于計算機(jī)的集中式操作系統(tǒng)，分布式的控制平面在大容量并發(fā)的情況下會產(chǎn)生"死鎖"，也就是說隨著大量的連接同時建立，控制平面的分布式資源分配必然產(chǎn)生"死鎖"問題，在實際網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為大量業(yè)務(wù)的資源沖突現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，不同源節(jié)點的業(yè)務(wù)對相同的波長反復(fù)預(yù)留產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致業(yè)務(wù)建路時間長，網(wǎng)絡(luò)資源利用率低。
資源"死鎖"問題目前在集中式的操作系統(tǒng)中以可采用"銀行家"等算法解決，但在分布式環(huán)境中，此問題目前還沒有完全解決的方法。目前， 一些論文針對分布式控制平面的資源"死鎖"問題已經(jīng)提出了一些技術(shù)方案，但是主要側(cè)重于對基于優(yōu)先級的擠占機(jī)制、基于
4優(yōu)先級的等待機(jī)制，目的端節(jié)點的使用不同的波長選擇機(jī)制等。這些新機(jī)制可以減少資源"死鎖"問題發(fā)生的概率，減小網(wǎng)絡(luò)的阻塞率，但它們不能完全解決分布式控制平面的資源"死鎖"問題，因此平面的效率和資源利用率受到限制。
為了維護(hù)全網(wǎng)各個節(jié)點拓?fù)浜唾Y源庫的一致性，網(wǎng)絡(luò)資源的任何改變(資源占用在任何一個節(jié)點、任何一條鏈路上的改變)都會采用泛洪的方式在全網(wǎng)傳播。據(jù)測量泛洪的信令包占控制平面信令包總數(shù)的90%以上，在網(wǎng)絡(luò)中消耗了大量的帶寬和節(jié)點的CPU處理時間，真正有效的信令包反而淹沒在泛洪包，在節(jié)點的輸入緩存中排隊等待，甚至有時會由于全網(wǎng)的信令負(fù)載太大而出現(xiàn)有效信令包的丟包現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了完全解決控制平面各個節(jié)點的分布式數(shù)據(jù)集帶來的分布式建路"死鎖"問題和共享資源競爭問題，以及控制平面各個節(jié)點的分布式數(shù)據(jù)集泛洪導(dǎo)致的控制平面網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過大的問題，本發(fā)明提出了一種基于集中路徑計算的建路機(jī)制。所述技術(shù)方案如下
1. 一種基于集中路徑計算的信息維護(hù)機(jī)制，所述機(jī)制包括
控制平面的各個節(jié)點連接一個網(wǎng)絡(luò)資源信息數(shù)據(jù)集(稱為集中數(shù)據(jù)集)；控制平面的各個節(jié)點只負(fù)責(zé)發(fā)送和接收連接請求、鄰居發(fā)現(xiàn)和用信令建立連接的功能，
只維護(hù)本節(jié)點的資源，不負(fù)責(zé)維護(hù)全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源，不進(jìn)行全網(wǎng)拓?fù)渫胶唾Y源同步的泛
洪；
2. —種基于集中路徑計算的路徑計算機(jī)制，所述機(jī)制包括
控制平面的各個節(jié)點使用同一個集中數(shù)據(jù)集；控制平面的各個節(jié)點向集中數(shù)據(jù)集發(fā)送路徑計算請求；
在集中數(shù)據(jù)集的路徑計算過程中，如果出現(xiàn)分布式建路"死鎖"問題和共享資源競爭問題，集中數(shù)據(jù)集根據(jù)"銀行家"等算法解決"死鎖"問題和共享資源競爭問題；
集中數(shù)據(jù)集計算出的路徑是一個增強(qiáng)型路徑，此增強(qiáng)型路徑不僅包含顯式路由，還包含顯式路由中每一跳所應(yīng)分配的資源；3. —種基于集中路徑計算的建路機(jī)制，所述機(jī)制包括
控制平面的各個節(jié)點根據(jù)計算出的增強(qiáng)型路徑應(yīng)用分布式的信令消息建立連接；控制平面的各個節(jié)點在資源分配時不進(jìn)行全網(wǎng)拓?fù)渫胶唾Y源同步的泛洪；傳送平面的各個節(jié)點根據(jù)信令傳遞過來的配置消息配置端口，預(yù)留鏈路資源，建立光通路。
4. 一種基于集中路徑計算的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
基于集中路徑計算的系統(tǒng)由四個平面組成數(shù)據(jù)平面，控制平面，傳送平面，管理平面；
數(shù)據(jù)平面，用于集中的數(shù)據(jù)集維持和路徑計算；
控制平面，用于使用信令進(jìn)行分布式的業(yè)務(wù)建立和拆除；
傳送平面，用于根據(jù)控制平面的配置建立或拆除實際的光通路；
管理平面，用于對數(shù)據(jù)平面、控制平面、傳送平面進(jìn)行監(jiān)測和管理。
其中，集中數(shù)據(jù)集包含了全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源，并可根據(jù)控制平面的各個節(jié)點發(fā)送的路徑計算請求計算出增強(qiáng)型路徑；
控制平面的各個節(jié)點只負(fù)責(zé)發(fā)送和接收連接請求、鄰居發(fā)現(xiàn)和用信令建立連接的功能，只維護(hù)本節(jié)點的資源，不負(fù)責(zé)維護(hù)全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源，不進(jìn)行全網(wǎng)拓?fù)渫胶唾Y源同步的泛洪。
本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案的有益效果是
1. 集中數(shù)據(jù)集通過為全阿的連接計算路徑，將分布式的資源"死鎖"變?yōu)榧惺降馁Y源"死鎖"，通過"銀行家"等算法解決資源"死鎖"和共享資源競爭問題，從而在業(yè)務(wù)建立速
度不變慢的前提下解決了分布式控制平面的資源"死鎖"問題和共享資源競爭問題，提高了網(wǎng)絡(luò)的使用效率。
2. 控制平面的各個節(jié)點去掉了資源同步等泛洪過程。此機(jī)制去除了控制平面中占信令包總數(shù)90%以上的泛洪包，從而大大提高了控制平面的各個節(jié)點的信令處理速度，提高了業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度，并且減輕了控制平面的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，有效減少信令包的丟包現(xiàn)象。


圖1是本發(fā)明實施例1的一種基于集中路徑計算的建路機(jī)制的建路流程圖；圖2是本發(fā)明實施例2的一種基于集中路徑計算的建路機(jī)制的系統(tǒng)示意具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實施例1 一種基于集中路徑計算的建路機(jī)制的建路過程
參見圖1，本實施例提供一種基于集中路徑計算的建路機(jī)制的建路過程，包括
步驟101:控制平面的各個節(jié)點根據(jù)業(yè)務(wù)需求向集中數(shù)據(jù)集發(fā)送路徑計算請求?？刂破矫娴母鱾€節(jié)點根據(jù)業(yè)務(wù)需求的源節(jié)點、目的節(jié)點、業(yè)務(wù)帶寬、業(yè)務(wù)等級、優(yōu)先級等內(nèi)容，向集中數(shù)據(jù)集發(fā)送路徑計算請求信息。
步驟102:集中數(shù)據(jù)集根據(jù)計算請求使用集中數(shù)據(jù)集中的拓?fù)湫畔⒑唾Y源信息計算出符合要求的路徑。
計算過程中如果出現(xiàn)分布式控制平面的建路"死鎖"問題和共享資源競爭問題，集中數(shù)據(jù)集根據(jù)"銀行家"等算法解決"死鎖"問題和共享資源競爭問題。
因為實施了集中數(shù)據(jù)集，分布式控制平面建路的"死鎖"問題和共享資源競爭問題變成了集中數(shù)據(jù)集在路徑計算時的"死鎖"問題和共享資源競爭問題，所以集中數(shù)據(jù)集可以使用諸如"銀行家算法"、"基于優(yōu)先級的等待"、"基于優(yōu)先級的擠占"等應(yīng)用于集中系統(tǒng)中的"死鎖"解決方法計算出不會產(chǎn)生"死鎖"或共享資源競爭的路徑，從而解決分布式控制平面建路過程中產(chǎn)生的"死鎖"問題和共享資源競爭問題。
計算出的路徑是一個增強(qiáng)型路徑，不僅包含顯式路由，還包含顯式路由中每一跳所應(yīng)分配的資源。
步驟103:控制平面的各個節(jié)點根據(jù)計算的增強(qiáng)路徑應(yīng)用分布式的信令消息建立連接；以基于GMPLS的RSVP信令協(xié)議為例，連接建立的過程包括信令消息的轉(zhuǎn)發(fā)，狀態(tài)的存儲，途徑的各個節(jié)點預(yù)留的資源等。在此步驟中不會出現(xiàn)分布式建路的"死鎖"問題和共享資源競爭問題，因為此問題已在路徑計算過程中被集中數(shù)據(jù)集解決了。各個不同的節(jié)點計算出的路徑不會占用相同的資源。
由于計算出的路徑是一個增強(qiáng)型路徑，不僅包含顯式路由，還包含顯式路由中每一跳所應(yīng)分配的資源，所以信令消息按照增強(qiáng)型路徑的資源分配表來分配每一跳的資源。由于控制平面去掉資源同步等泛洪過程，每個節(jié)點僅維護(hù)本節(jié)點的資源數(shù)據(jù)庫，全網(wǎng)資源保存在集中數(shù)據(jù)集中，所以資源分配時不進(jìn)行泛洪，大大提高了每個節(jié)點的信令處理速度，減輕了控制平面的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，有效減少信令包的丟包現(xiàn)象，提高了業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度。
步驟104:傳送平面的節(jié)點根據(jù)信令傳遞過來的路徑和資源配置消息配置光通路，預(yù)留資源，建立真正的光通路。
本實施例在光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的建立過程中，各個控制平面的分布式的節(jié)點連接集中數(shù)據(jù)集，在路徑計算過程中解決"死鎖"問題和路徑計算時共享資源的競爭問題，在信令建路的過程中不會產(chǎn)生分布式的建路"死鎖"或分布式環(huán)境下的共享資源競爭問題，從而解決了分布式環(huán)境下的"死鎖"問題，提高了業(yè)務(wù)的建立效率和和網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)利用率。
本實施例在光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的建立過程中，由于控制平面去掉資源同步等泛洪過程，資源分配后每個節(jié)點僅維護(hù)本節(jié)點的資源數(shù)據(jù)庫，全網(wǎng)資源保存在集中數(shù)據(jù)集中，所以資源分配時不進(jìn)行泛洪，從而大大提高了控制平面的各個節(jié)點的信令處理速度，提高了業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度，并且減輕了控制平面的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，有效減少信令包的丟包現(xiàn)象。
實施例2
參見圖2，本實施提供了一種基于基于集中路徑計算的建路機(jī)制的系統(tǒng)，包括
基于集中路徑計算的系統(tǒng)由四個平面組成數(shù)據(jù)平面，控制平面，傳送平面，管理平面；
數(shù)據(jù)平面21，由集中數(shù)據(jù)集組成；
控制平面22,由分布式的控制平面節(jié)點和鏈路組成。
傳送平面23，由分布式的傳送平面節(jié)點和鏈路組成。
管理平面24，負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)平面21、控制平面22、傳送平面23進(jìn)行監(jiān)測和管理。其中，集中數(shù)據(jù)集包含了全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源，并可根據(jù)控制平面的各個節(jié)點發(fā)送的路徑
計算請求計算出增強(qiáng)型路徑；
集中數(shù)據(jù)集負(fù)責(zé)解決分布式控制平面建路的"死鎖"問題和共享資源競爭問題?？刂破矫娴母鱾€節(jié)點只負(fù)責(zé)發(fā)送和接收連接請求、鄰居發(fā)現(xiàn)和用信令建立連接的功能，只維護(hù)本節(jié)點的資源，不負(fù)責(zé)維護(hù)全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源，不進(jìn)行全網(wǎng)拓?fù)渫胶唾Y源同步的泛洪。
本實施例在GMPLS控制的光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上(由控制平面，傳送平面，管理平面組成)增加了數(shù)據(jù)平面。數(shù)據(jù)平面的集中數(shù)據(jù)集存儲了全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源。在路徑計算過程中集中數(shù)據(jù)集解決了 "死鎖"問題和共享資源的競爭問題，在信令建路的過程中不會產(chǎn)生分布式建路的"死鎖"或分布式控制平面的共享資源競爭問題，從而提高了業(yè)務(wù)的平均建立速度和網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)利用率。
本實施例中，由于計算出的路徑是一個增強(qiáng)型路徑，不僅包含顯式路由，還包含顯式路由中每一跳所應(yīng)分配的資源，所以信令消息按照增強(qiáng)型路徑的資源分配表來分配每一跳的資源。由于控制平面去掉了資源同步等泛洪過程，每個節(jié)點僅維護(hù)本節(jié)點的資源數(shù)據(jù)庫，全網(wǎng)資源保存在集中數(shù)據(jù)集中，所以資源分配時不進(jìn)行泛洪，大大提高了每個節(jié)點的信令處理速度，減輕了控制平面的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，有效減少信令包的丟包現(xiàn)象，提高了業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度。
本發(fā)明實施例可以通過軟件實現(xiàn)，相應(yīng)的軟件可以存儲在可讀取的存儲介質(zhì)中，例如計算機(jī)的硬盤、光盤或軟盤中。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于集中路徑計算的信息維護(hù)機(jī)制，其特征在于，包括控制平面的各個節(jié)點連接一個網(wǎng)絡(luò)資源信息數(shù)據(jù)集(稱為集中數(shù)據(jù)集)；控制平面的各個節(jié)點只負(fù)責(zé)發(fā)送和接收連接請求、鄰居發(fā)現(xiàn)和用信令建立連接的功能，只維護(hù)本節(jié)點的資源，不負(fù)責(zé)維護(hù)全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源，不進(jìn)行全網(wǎng)拓?fù)渫胶唾Y源同步的泛洪；
2. —種基于集中路徑計算的路徑計算機(jī)制，其特征在于，包括:控制平面的各個節(jié)點使用同一個集中數(shù)據(jù)集； 控制平面的各個節(jié)點向集中數(shù)據(jù)集發(fā)送路徑計算請求；在集中數(shù)據(jù)集的路徑計算過程中，如果出現(xiàn)分布式建路"死鎖"問題和共享資源競爭問 題，集中數(shù)據(jù)集根據(jù)"銀行家"等算法解決"死鎖"問題和共享資源競爭問題；集中數(shù)據(jù)集計算出的路徑是一個增強(qiáng)型路徑，此增強(qiáng)型路徑不僅包含顯式路由，還包含 顯式路由中每一跳所應(yīng)分配的資源；
3. —種基于集中路徑計算的建路機(jī)制，其特征在于，包括:控制平面的各個節(jié)點根據(jù)計算出的增強(qiáng)型路徑應(yīng)用分布式的信令消息建立連接； 控制平面的各個節(jié)點在資源分配時不進(jìn)行全網(wǎng)拓?fù)渫胶唾Y源同步的泛洪； 傳送平面的各個節(jié)點根據(jù)信令傳遞過來的配置消息配置端口，預(yù)留鏈路資源，建立光通
4. 一種基于集中路徑計算的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:基于集中路徑計算的系統(tǒng)由四個平面組成數(shù)據(jù)平面，控制平面，傳送平面，管理平面; 數(shù)據(jù)平面，用于集中的數(shù)據(jù)集維持和路徑計算； 控制平面，用于使用信令進(jìn)行分布式的業(yè)務(wù)建立和拆除 傳送平面，用于根據(jù)控制平面的配置建立或拆除實際的光通路；管理平面，用于對數(shù)據(jù)平面、控制平面、傳送平面進(jìn)行監(jiān)測和管理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于集中路徑計算的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)平面包括 數(shù)據(jù)平面由集中數(shù)據(jù)集組成；其中，集中數(shù)據(jù)集包含了全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源，并可根據(jù)各個控制平面節(jié)點發(fā)送的路徑計 算請求計算出增強(qiáng)型路徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于集中路徑計算的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制平面包括 由分布式的控制平面節(jié)點和鏈路組成；控制平面的各個節(jié)點只負(fù)責(zé)發(fā)送和接收連接請求、鄰居發(fā)現(xiàn)和用信令建立連接的功能， 只維護(hù)本節(jié)點的資源，不負(fù)責(zé)維護(hù)全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源，不進(jìn)行全網(wǎng)拓?fù)渫胶唾Y源同步的泛洪。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于集中路徑計算的系統(tǒng)，其特征在于，所述管理平面 負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)平面、控制平面、傳送平面進(jìn)行監(jiān)測和管理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于集中路徑計算的建路機(jī)制，屬于通信領(lǐng)域。所述方法包括(1)信息維護(hù)GMPLS(Genenral Multi-Protocol Label Switch)控制平面的各個節(jié)點連接一個網(wǎng)絡(luò)資源信息數(shù)據(jù)集(稱為集中數(shù)據(jù)集)；分布式控制平面的節(jié)點只負(fù)責(zé)發(fā)送和接收連接請求、鄰居發(fā)現(xiàn)和信令連接建立功能，只維護(hù)本節(jié)點的資源，不負(fù)責(zé)維護(hù)全網(wǎng)的拓?fù)浜唾Y源，不進(jìn)行全網(wǎng)拓?fù)渫胶唾Y源同步的泛洪；(2)路徑計算控制平面的各個節(jié)點向集中數(shù)據(jù)集發(fā)送路徑計算請求，計算出的路徑是一個增強(qiáng)型路徑，不僅包含顯式路由，還包含顯式路由中每一跳所應(yīng)分配的資源；控制平面的各個節(jié)點按照計算的路由使用分布式的信令建立連接；在資源分配時不進(jìn)行全網(wǎng)的拓?fù)渫胶唾Y源同步的泛洪；(3)沖突解決集中數(shù)據(jù)集在路徑計算中遇到資源“死鎖”或共享資源競爭問題時，采用“銀行家”等經(jīng)典的算法解決“死鎖”問題；(4)建路機(jī)制控制平面的各個節(jié)點根據(jù)計算的增強(qiáng)型路徑使用分布式的信令消息建立連接。所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)平面，控制平面，傳送平面，管理平面。
文檔編號H04Q11/00GK101552935SQ20091007611
公開日2009年10月7日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者華一強(qiáng), 紀(jì)越峰, 陸月明 申請人:北京郵電大學(xué)