智能光网络信令体系结构的研究(下)

2019-11-03 18:22:08

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供稿：网友

张磊范忠礼
1南京邮电学院计算机应用技术系
2南京邮电学院光信息技术系

　　摘要：本文首先分析了ASON信令体系结构，接着对ATM论坛提出的PNNI/Q.2931和GMPLS信令协议在ASON的分布式呼叫和连接管理中的应用进行了详细的探讨。

　　关键词：自动交换光网络ASON,分布式呼叫和连接管理DCM，交换连接SC，软永久连接SPC

4 GMPLS信令协议在ASON信令体系结构中的应用

　　传统MPLS网络中的标签分配协议LDP和互联网QOS集成模型（Int-Serv）中的资源预留协议RSVP都是目前应用比较成功的信令协议。如图6所示，1998年12月IETF在LDP中加入了限制路由的概念从而形成独立的CR-LDP草案。其后，IETF 的GMPLS工作组对CR-LDP进行扩展，将CR-LDP作为GMPLS的信令协议，逐渐形成了GMPLS-CR-LDP。OIF也对CR-LDP做了扩展，以支持光用户网络接口Optical UNI（O-UNI），也是基于GMPLS-CR-LDP的扩展。到了2002年，ITU将GMPLS-CR-LDP作为其ASON体系标准的信令协议，并对其进行扩展，形成了G.7713.3建议。与此同时RSVP的发展也经历了流量工程TE的扩展，之后在RSVP-TE的基础上形成了GMPLS-RSVP-TE草案和G.7713.2建议。可见GMPLS信令协议已经成为ASON信令体系结构中的优先候选信令协议。

4.1 GMPLS-CR-LDP信令协议在DCM上的应用

　　GMPLS-CR-LDP对LDP的扩展主要包括：增加了“限制路由”的概念，它改变了LSR对等实体的发现方法，由传统的路由协议改为“限制路由”；增加了TE（流量工程）能力，可以提供显式路由和QoS的能力；定义了许多新的TLV（类型/长度/值）消息：通用标签请求TLV，通用标签TLV，设定标签(Label Set)TLV，建议标签(Suggested Label)TLV，允许标签(Acceptable Label)TLV，管理状态标签(Admin Status)TLV等，以支持GMPLS新增的交换和接口类型；新增了两个消息：状态询问消息和状态消息（在UNI接口上使用），另外考虑到UNI安全性又引进了用户识别TLV。LDP是在不存在呼叫概念的数据网络中发展起来的，为了支持ASON 的DCM功能，引进了与呼叫控制有关的新的呼叫控制消息（用于呼叫控制过程，主要有呼叫建立消息和呼叫释放消息）和相应的TLV。

1) 呼叫建立消息(Call Setup Message)

　　主叫方通过发送呼叫建立消息初始化呼叫建立过程。呼叫建立消息应该包括网络进行此次呼叫的所有所需信息，特别是主叫方和被叫方地址，以及呼叫识别符（Call ID）TLV(呼叫控制器通过它识别呼叫)。被叫方可以接收或拒绝此次呼叫，同时携带相应状态代码（可能表示拒绝原因）的通知消息将用来通知主叫方建立是否成功。

2) 呼叫释放消息(Call Release Message)

　　呼叫释放消息可以由任一信令实体(主叫方、被叫方和任意网络呼叫器)发出，来表明它希望终结此次呼叫，应包括处理此次呼叫的所有所需信息（和呼叫建立消息中的类似）。同时请求删除所有与此次呼叫相关联的连接。连接的删除是使用CR-LDP的标签撤销或标签释放消息完成。标签撤销或标签释放消息将会撤销或释放与呼叫识别符TLV相关联的所有连接标签。

　　如图7所示GMPLS-CR-LDP支持两种呼叫建立过程：1）与连接无关的呼叫建立过程指呼叫建立请求中不包括与其相关联的连接信息。此时呼叫建立消息由主叫方发出，通过网络最终到达目的地（被叫方）。然后被叫方返回通知消息表明呼叫建立是否成功。如果建立失败，那么通知消息必须包括失败的原因。2）与连接相关的呼叫建立过程是使用相同请求过程的同时，建立呼叫和连接。在这种情况下，标签请求消息中将同时携带呼叫和连接参数，如连接流量参数等等。被叫方返回的通知消息是用于连接建立的确认。与连接相关的呼叫建立的一个重要应用就是可以建立一条与多条连接相关联的呼叫以实现保护的目的，如1＋1/1:N保护等。

　　当发生两个不同方向的同时呼叫建立请求竞争标签时，节点ID大的节点将赢得竞争，然后必须发出“路由问题/标签分配失败”的通知消息，另一节点在收到错误消息后，应试图分配一个不同的上游标签给这个LSP路径。如果没有可用资源，节点将继续进行标准错误处理过程。

4.2 GMPLS-RSVP-TE信令协议在DCM上的应用

　　GMPLS-RSVP-TE是基于RSVP建立在流的基础上的并加以扩展（支持流量工程和光网络）的资源预留解决方案，采用软状态管理路由器和主机的预留状态。软状态由Path和Resv消息创建并周期刷新。GMPLS-RSVP-TE同样有三种预留过滤风格：固定过滤FF,通配过滤WF，共享过滤SE。这三种风格定义了不同的过滤合并机制，即要将每个路由器接口上收到的预留量安某种规则选取最大的，然后再向上游方向的上一跳路由器转发。GMPLS-RSVP-TE可以扩展支持SPC（软永久连接）服务。SPC服务假设源端和目的端的用户到网络侧O-UNI的连接部分均已提供，而网络内部连接部分是通过控制平面提供的，并与建立交换连接（SC）是相同的。信令流程如下图8所示：

　　如图9所示为了建立一个基本的SC呼叫，用户通过UNI接口初始化一个请求，请求通过网络到达目的用户。目的端识别请求后，向源用户发出一个肯定指示。最后，源端可以选择发送最终响应。最后一个阶段的消息是为了支持明确目的地通知。对于SC释放，释放请求可以被不同的控制器发起，即主叫方呼叫控制器、被叫方呼叫控制器或者网络的任一呼叫控制器都可以初始化释放过程。

　　控制平面需要支持适当的措施从故障中恢复过来,最初尝试是基于本地控制平面机制及其与传输平面的相互作用,随后是基于控制平面与外部构件的相互作用。GMPLS-RSVP-TE对信令通道失效和控制平面节点故障的处理流程如下图10所示。

　　1）信令通道失效：控制平面节点A和B之间的信令通道出现故障，那么连接1、4、6将受到影响。由于GMPLS-RSVP-TE状态刷新是点到点的，在A和B之间将会有三个路径刷新消息（或一个Srefresh消息:它用于无需传送Path或Resv消息而更新GMPLS-RSVP-TE状态时，将有助于减少为维持呼叫和连接状态而必须传送和处理的信息量，它承载有一系列与Path和Resv触发消息相应的消息ID字段）中断。节点A和B将会通知管理平面，管理平面判断这是通信通道故障（因为它可以收到控制平面节点的通知消息）并指示节点自我刷新状态。信令通道修复后，节点A和B将初始化对受影响的连接和呼叫（连接1、4、6）的状态同步机制（每一个GMPLS-RSVP-TE重启机制发送Srefresh消息进行状态确认）如果在同步的过程中发现连接状态是不同步的，则向管理平面发送通知消息。

　　2）控制平面节点故障：控制节点B出现故障，则B的邻居节点A和C将通知管理平面B节点的通信丢失，管理平面将确定是否有连接和呼叫受到影响。对于没有受到影响的连接和呼叫，将指示其进入自我刷新过程，对于受到影响的连接，将指示节点A和C初始化连接释放。注意：除了管理平面通知，由于控制平面节点故障而导致的连接中断将会被节点A和C监测到，控制平面也可能根据某些连接的状态初始化释放连接过程。在自我刷新的情况下，节点B恢复后，将根据通过持久存储获得的最后的连接状态恢复连接状态。存在两种可能的情况：①节点B的连接由于传输平面的故障丢失（这种情况下连接1、2、4、5、6已经被正常的控制平面节点删除，因为将会有服务中断的指示从传输平面送往控制平面），在这种情况下，管理系统将会指示节点B删除受到影响的连接状态；②节点B的连接依然存在，节点B 将通过节点A和C初始化恢复过程（这可能由两个节点同时完成，也可能由一个节点完成）。节点B的邻居可能不能通过信令通道失效识别出节点故障，如果连接的状态失去同步，管理平面需要提供同步的信息。

5 结束语

　　网络业务量的爆炸性增长，各种新业务的不断涌现，迫切需求一个灵活、可靠、可扩展的智能光网络的出现。控制层是智能全光网的核心层，是实现多层、多协议和多业务的关键。控制平面要进一步研究更加有效的保护/恢复机制，提高光网络资源利用率，扩大流量工程的应用。因此作为智能光网络控制平面关键技术“信令技术”的研究显得非常重要，而ASON控制平面最终采用哪种信令协议（或者说哪种信令协议应用最成熟）还有待进一步的研究，完善，验证。

参考文献

[1]. E. Rosen, A. Viswanathan, and R. Callon, “Multi-PRotocol Label Switching Architecture,” RFC 3031, Jan 2001.

[2]. E. Mannie et al., “Generalized Multi-Protocol Label Switching Architecture,” IETF draft, work in progress, June 2001.

[3]. Peter Ashwood-Smith, Lou Berger etc. “Generalized MPLS Signaling - CR-LDP Extensions”. IETF draft, work in progress, August 2002

[4]. 张志群，张春红，饶超等.MPLS宽带技术讲座：CR-LDP信令协议与RSVP扩展协议，中国数据通信，2001.5，59~66

[5]. ITU-T G.7713./Y.1704 “Distributed Call and Connection Management” 12/2001

[6]. ITU-T G.7713.1 “DISTRIBUTED CALL AND CONNECTION MANAGEMENT (DCM) BASED ON PNNI” January 2003

[7]. ITU-T G.7713.2 “DCM Signalling Mechanism Using GMPLS RSVP-TE” January 2003

[8]. ITU-T G.7713.2 “Distributed Call and Connection Management using GMPLS CR-LDP” January 2003

作者简介：

1．张磊（1978-），男，江苏常州人，南京邮电学院计算机应用专业研究生，2001年毕业于南京邮电学院通信工程系，目前主要从事ip网络技术，全光互联网的研究。

2．范忠礼（1941-），男，重庆市人。南京邮电学院光纤通信研究所第一研究室主任，教授级高工，1966年毕业于北京邮电学院，目前主要从事智能光网络，宽带IP网络的研究。

摘自　光纤新闻网

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