专利名称：一种基于集中路径计算的建路机制的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，特别涉及一种基于集中路径计算的建路机制。
背景技术：
下一代光传送网是一个以面向业务、面向用户为主要特征的网络，它具有一系列传统通信网无法实现的智能化特性，例如快速业务指配、自动保护恢复、有效资源分配等。这些功能的实现依赖于一个功能强大的控制平面。 一些重要的国际标准化组织都对控制平面的相关技术进行了研究并提出了相应的研究成果。其中，自动交换光网络(AS0N， AutomaticallySwitched Optical Network)构架G. 8080，定义了控制平面中的主要功能模块。通用多协议标签交换(GMPLS， Generalized Multiprotocol Label Switching)体系，为控制平面的具体实现提供了依据。
控制平面通过将原来由集中式网管设备完成的部分功能改由分布式节点完成，提高了网络的效率。通过使用分布式的信令功能，控制平面的各个节点能够完成端到端的业务建立、业务拆除，保护倒换等功能。其特征在于控制平面中的每个节点都维持了一个动态的全网拓扑和资源库，通过全网泛洪实时地刷新本地的拓扑和资源库。每个节点作为源节点依据本地维护的全网拓扑和资源库计算路径。控制平面的数据集是分布式的，其路径计算也是分布式的。此特点虽然提高了网络的建路效率，但分布式的数据集带来了大容量业务的建路过程中分布式资源的"死锁"问题和共享资源竞争问题。因为每个节点根据自己的数据集计算路径，控制平面的不同节点发起的业务连接可能抢占同一个资源，比如某条链路上的某个波长。不同于计算机的集中式操作系统，分布式的控制平面在大容量并发的情况下会产生"死锁"，也就是说随着大量的连接同时建立，控制平面的分布式资源分配必然产生"死锁"问题，在实际网络中表现为大量业务的资源冲突现象频繁出现，不同源节点的业务对相同的波长反复预留产生冲突，导致业务建路时间长，网络资源利用率低。
资源"死锁"问题目前在集中式的操作系统中以可采用"银行家"等算法解决，但在分布式环境中，此问题目前还没有完全解决的方法。目前， 一些论文针对分布式控制平面的资源"死锁"问题已经提出了一些技术方案，但是主要侧重于对基于优先级的挤占机制、基于
4优先级的等待机制，目的端节点的使用不同的波长选择机制等。这些新机制可以减少资源"死锁"问题发生的概率，减小网络的阻塞率，但它们不能完全解决分布式控制平面的资源"死锁"问题，因此平面的效率和资源利用率受到限制。
为了维护全网各个节点拓扑和资源库的一致性，网络资源的任何改变(资源占用在任何一个节点、任何一条链路上的改变)都会采用泛洪的方式在全网传播。据测量泛洪的信令包占控制平面信令包总数的90%以上，在网络中消耗了大量的带宽和节点的CPU处理时间，真正有效的信令包反而淹没在泛洪包，在节点的输入缓存中排队等待，甚至有时会由于全网的信令负载太大而出现有效信令包的丢包现象。
发明内容
为了完全解决控制平面各个节点的分布式数据集带来的分布式建路"死锁"问题和共享资源竞争问题，以及控制平面各个节点的分布式数据集泛洪导致的控制平面网络负载过大的问题，本发明提出了一种基于集中路径计算的建路机制。所述技术方案如下
1. 一种基于集中路径计算的信息维护机制，所述机制包括
控制平面的各个节点连接一个网络资源信息数据集(称为集中数据集)；控制平面的各个节点只负责发送和接收连接请求、邻居发现和用信令建立连接的功能，
只维护本节点的资源，不负责维护全网的拓扑和资源，不进行全网拓扑同步和资源同步的泛
洪；
2. —种基于集中路径计算的路径计算机制，所述机制包括
控制平面的各个节点使用同一个集中数据集；控制平面的各个节点向集中数据集发送路径计算请求；
在集中数据集的路径计算过程中，如果出现分布式建路"死锁"问题和共享资源竞争问题，集中数据集根据"银行家"等算法解决"死锁"问题和共享资源竞争问题；
集中数据集计算出的路径是一个增强型路径，此增强型路径不仅包含显式路由，还包含显式路由中每一跳所应分配的资源；3. —种基于集中路径计算的建路机制，所述机制包括
控制平面的各个节点根据计算出的增强型路径应用分布式的信令消息建立连接；控制平面的各个节点在资源分配时不进行全网拓扑同步和资源同步的泛洪；传送平面的各个节点根据信令传递过来的配置消息配置端口，预留链路资源，建立光通路。
4. 一种基于集中路径计算的系统，所述系统包括
基于集中路径计算的系统由四个平面组成数据平面，控制平面，传送平面，管理平面；
数据平面，用于集中的数据集维持和路径计算；
控制平面，用于使用信令进行分布式的业务建立和拆除；
传送平面，用于根据控制平面的配置建立或拆除实际的光通路；
管理平面，用于对数据平面、控制平面、传送平面进行监测和管理。
其中，集中数据集包含了全网的拓扑和资源，并可根据控制平面的各个节点发送的路径计算请求计算出增强型路径；
控制平面的各个节点只负责发送和接收连接请求、邻居发现和用信令建立连接的功能，只维护本节点的资源，不负责维护全网的拓扑和资源，不进行全网拓扑同步和资源同步的泛洪。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是
1. 集中数据集通过为全阿的连接计算路径，将分布式的资源"死锁"变为集中式的资源"死锁"，通过"银行家"等算法解决资源"死锁"和共享资源竞争问题，从而在业务建立速
度不变慢的前提下解决了分布式控制平面的资源"死锁"问题和共享资源竞争问题，提高了网络的使用效率。
2. 控制平面的各个节点去掉了资源同步等泛洪过程。此机制去除了控制平面中占信令包总数90%以上的泛洪包，从而大大提高了控制平面的各个节点的信令处理速度，提高了业务的响应速度，并且减轻了控制平面的网络负载，有效减少信令包的丢包现象。
图1是本发明实施例1的一种基于集中路径计算的建路机制的建路流程图；图2是本发明实施例2的一种基于集中路径计算的建路机制的系统示意具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1 一种基于集中路径计算的建路机制的建路过程
参见图1，本实施例提供一种基于集中路径计算的建路机制的建路过程，包括
步骤101:控制平面的各个节点根据业务需求向集中数据集发送路径计算请求。控制平面的各个节点根据业务需求的源节点、目的节点、业务带宽、业务等级、优先级等内容，向集中数据集发送路径计算请求信息。
步骤102:集中数据集根据计算请求使用集中数据集中的拓扑信息和资源信息计算出符合要求的路径。
计算过程中如果出现分布式控制平面的建路"死锁"问题和共享资源竞争问题，集中数据集根据"银行家"等算法解决"死锁"问题和共享资源竞争问题。
因为实施了集中数据集，分布式控制平面建路的"死锁"问题和共享资源竞争问题变成了集中数据集在路径计算时的"死锁"问题和共享资源竞争问题，所以集中数据集可以使用诸如"银行家算法"、"基于优先级的等待"、"基于优先级的挤占"等应用于集中系统中的"死锁"解决方法计算出不会产生"死锁"或共享资源竞争的路径，从而解决分布式控制平面建路过程中产生的"死锁"问题和共享资源竞争问题。
计算出的路径是一个增强型路径，不仅包含显式路由，还包含显式路由中每一跳所应分配的资源。
步骤103:控制平面的各个节点根据计算的增强路径应用分布式的信令消息建立连接；以基于GMPLS的RSVP信令协议为例，连接建立的过程包括信令消息的转发，状态的存储，途径的各个节点预留的资源等。在此步骤中不会出现分布式建路的"死锁"问题和共享资源竞争问题，因为此问题已在路径计算过程中被集中数据集解决了。各个不同的节点计算出的路径不会占用相同的资源。
由于计算出的路径是一个增强型路径，不仅包含显式路由，还包含显式路由中每一跳所应分配的资源，所以信令消息按照增强型路径的资源分配表来分配每一跳的资源。由于控制平面去掉资源同步等泛洪过程，每个节点仅维护本节点的资源数据库，全网资源保存在集中数据集中，所以资源分配时不进行泛洪，大大提高了每个节点的信令处理速度，减轻了控制平面的网络负载，有效减少信令包的丢包现象，提高了业务的响应速度。
步骤104:传送平面的节点根据信令传递过来的路径和资源配置消息配置光通路，预留资源，建立真正的光通路。
本实施例在光网络业务的建立过程中，各个控制平面的分布式的节点连接集中数据集，在路径计算过程中解决"死锁"问题和路径计算时共享资源的竞争问题，在信令建路的过程中不会产生分布式的建路"死锁"或分布式环境下的共享资源竞争问题，从而解决了分布式环境下的"死锁"问题，提高了业务的建立效率和和网络的业务利用率。
本实施例在光网络业务的建立过程中，由于控制平面去掉资源同步等泛洪过程，资源分配后每个节点仅维护本节点的资源数据库，全网资源保存在集中数据集中，所以资源分配时不进行泛洪，从而大大提高了控制平面的各个节点的信令处理速度，提高了业务的响应速度，并且减轻了控制平面的网络负载，有效减少信令包的丢包现象。
实施例2
参见图2，本实施提供了一种基于基于集中路径计算的建路机制的系统，包括
基于集中路径计算的系统由四个平面组成数据平面，控制平面，传送平面，管理平面；
数据平面21，由集中数据集组成；
控制平面22,由分布式的控制平面节点和链路组成。
传送平面23，由分布式的传送平面节点和链路组成。
管理平面24，负责对数据平面21、控制平面22、传送平面23进行监测和管理。其中，集中数据集包含了全网的拓扑和资源，并可根据控制平面的各个节点发送的路径
计算请求计算出增强型路径；
集中数据集负责解决分布式控制平面建路的"死锁"问题和共享资源竞争问题。控制平面的各个节点只负责发送和接收连接请求、邻居发现和用信令建立连接的功能，只维护本节点的资源，不负责维护全网的拓扑和资源，不进行全网拓扑同步和资源同步的泛洪。
本实施例在GMPLS控制的光网络结构基础上(由控制平面，传送平面，管理平面组成)增加了数据平面。数据平面的集中数据集存储了全网的拓扑和资源。在路径计算过程中集中数据集解决了 "死锁"问题和共享资源的竞争问题，在信令建路的过程中不会产生分布式建路的"死锁"或分布式控制平面的共享资源竞争问题，从而提高了业务的平均建立速度和网络的业务利用率。
本实施例中，由于计算出的路径是一个增强型路径，不仅包含显式路由，还包含显式路由中每一跳所应分配的资源，所以信令消息按照增强型路径的资源分配表来分配每一跳的资源。由于控制平面去掉了资源同步等泛洪过程，每个节点仅维护本节点的资源数据库，全网资源保存在集中数据集中，所以资源分配时不进行泛洪，大大提高了每个节点的信令处理速度，减轻了控制平面的网络负载，有效减少信令包的丢包现象，提高了业务的响应速度。
本发明实施例可以通过软件实现，相应的软件可以存储在可读取的存储介质中，例如计算机的硬盘、光盘或软盘中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于集中路径计算的信息维护机制，其特征在于，包括控制平面的各个节点连接一个网络资源信息数据集(称为集中数据集)；控制平面的各个节点只负责发送和接收连接请求、邻居发现和用信令建立连接的功能，只维护本节点的资源，不负责维护全网的拓扑和资源，不进行全网拓扑同步和资源同步的泛洪；
2. —种基于集中路径计算的路径计算机制，其特征在于，包括:控制平面的各个节点使用同一个集中数据集； 控制平面的各个节点向集中数据集发送路径计算请求；在集中数据集的路径计算过程中，如果出现分布式建路"死锁"问题和共享资源竞争问 题，集中数据集根据"银行家"等算法解决"死锁"问题和共享资源竞争问题；集中数据集计算出的路径是一个增强型路径，此增强型路径不仅包含显式路由，还包含 显式路由中每一跳所应分配的资源；
3. —种基于集中路径计算的建路机制，其特征在于，包括:控制平面的各个节点根据计算出的增强型路径应用分布式的信令消息建立连接； 控制平面的各个节点在资源分配时不进行全网拓扑同步和资源同步的泛洪； 传送平面的各个节点根据信令传递过来的配置消息配置端口，预留链路资源，建立光通
4. 一种基于集中路径计算的系统，其特征在于，所述系统包括:基于集中路径计算的系统由四个平面组成数据平面，控制平面，传送平面，管理平面; 数据平面，用于集中的数据集维持和路径计算； 控制平面，用于使用信令进行分布式的业务建立和拆除 传送平面，用于根据控制平面的配置建立或拆除实际的光通路；管理平面，用于对数据平面、控制平面、传送平面进行监测和管理。
5. 根据权利要求4所述的基于集中路径计算的系统，其特征在于，所述数据平面包括 数据平面由集中数据集组成；其中，集中数据集包含了全网的拓扑和资源，并可根据各个控制平面节点发送的路径计 算请求计算出增强型路径。
6. 根据权利要求4所述的基于集中路径计算的系统，其特征在于，所述控制平面包括 由分布式的控制平面节点和链路组成；控制平面的各个节点只负责发送和接收连接请求、邻居发现和用信令建立连接的功能， 只维护本节点的资源，不负责维护全网的拓扑和资源，不进行全网拓扑同步和资源同步的泛洪。
7. 根据权利要求4所述的基于集中路径计算的系统，其特征在于，所述管理平面 负责对数据平面、控制平面、传送平面进行监测和管理。
全文摘要
本发明公开了一种基于集中路径计算的建路机制，属于通信领域。所述方法包括(1)信息维护GMPLS(Genenral Multi-Protocol Label Switch)控制平面的各个节点连接一个网络资源信息数据集(称为集中数据集)；分布式控制平面的节点只负责发送和接收连接请求、邻居发现和信令连接建立功能，只维护本节点的资源，不负责维护全网的拓扑和资源，不进行全网拓扑同步和资源同步的泛洪；(2)路径计算控制平面的各个节点向集中数据集发送路径计算请求，计算出的路径是一个增强型路径，不仅包含显式路由，还包含显式路由中每一跳所应分配的资源；控制平面的各个节点按照计算的路由使用分布式的信令建立连接；在资源分配时不进行全网的拓扑同步和资源同步的泛洪；(3)冲突解决集中数据集在路径计算中遇到资源“死锁”或共享资源竞争问题时，采用“银行家”等经典的算法解决“死锁”问题；(4)建路机制控制平面的各个节点根据计算的增强型路径使用分布式的信令消息建立连接。所述系统包括数据平面，控制平面，传送平面，管理平面。
文档编号H04Q11/00GK101552935SQ20091007611
公开日2009年10月7日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者华一强, 纪越峰, 陆月明 申请人:北京邮电大学