智能光网络的路由技术

gofay

<strong><font color="#000000" size="4">本文比较了传统IP网络和智能光网络路由</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/tech" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">技术</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">的差别，先容了满足</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/tech/QoS" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">QoS</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">需求的智能光网络路由技术和适应智能光网络需要的路径选择算法的基本概念，设计基础，着重描述了在基于G</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/tech/MPLS" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">MPLS</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">扩展条件下约束最短路径算法的设计思路。</font></strong><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 智能光网络是一种具有动态连接能力、能够支撑多种类型业务、并可以根据实际的需求对带宽进行实时分配的光网络，是传送网发展的趋势，其主要代表是</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/tech/ASON" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">ASON</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">（自动</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/techClass1" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">交换</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">光网络）。路由技术作为智能光网络控制平面的一项重要的核心技术，是智能光网络标准化工作的重点和难点，也是国际标准化组织当前的主要研究对象。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1、智能光网络路由的基本特点</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 智能光网络的路由不同于传统的IP路由，其主要差别表现在如下几个方面。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （1）IP路由包括控制和数据平面的功能。控制平面的功能又分为两部分：扩散拓扑信息和路由拓扑信息计算转发表。数据平面的功能是利用转发表来转发IP数据包。在转发IP数据包之前，连接并没有建立，数据包是从源到宿一跳一跳的转发的。和其它</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/tech/&micro;&ccedil;&Acirc;·&frac12;&raquo;&raquo;&raquo;" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">电路交换</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">网络一样，光网络中的数据平面并不参与连接的路由。在这些网络中，端到端连接是根据网络拓扑和资源信息来建立的，建立之后，数据就可以在连接上进行</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/techClass0" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">传输</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">，路由就不需要再进行计算了；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （2）在IP网络中，路由协议和数据平面的转发过程关系密切。一旦出现故障，就必然会有用户受到影响。而在光网络中，由于控制平面和数据平面是分离的，路由协议出现故障后，并不会影响到已经建立的连接；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （3）在开始传输数据之前，必须先建立连接和预留资源。光网络中的路由需要知道网络中不同资源的可用性情况，目前的域内IP路由协议不处理资源可用性信息。而最近的为IP流量工程做了扩展的路由协议则涉及了这个内容。为了路由光网络中的连接，需要经过加强的路由协议来处理资源的可用性信息；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （4）IP路由是逐跳计算的，而在光网络中，路由是由源节点计算的。也就是说，在IP路由中，路径上的各个节点会独立地选择下一跳来转发数据包，因此，所有节点都必须知道整个网络的拓扑，并且保持路由算法一致，这样才能计算得到正确的路由。而在光网络中，路由计算是由源节点完成的，只要源节点拥有正确的网络拓扑信息就可以了，而不需要所有节点都拥有网络拓扑信息以及进行路由计算；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （5）对于保护和恢复的需求。在IP网络中，业务一般在最短路径上进行转发。当故障发生时，路由机制会选择其它路由，使得数据包可以绕过故障点，也就是说，网络对故障的处理多少会有一点延迟。然而，在光网络中，一个基本特征就是大量使用预先计算好的，同时也是常常预先指配好的设备分离备份路径来实现连接的保护；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （6）邻居发现过程是许多域内IP路由协议的基本功能。光网络中的邻居发现则是由其它自动发现机制来实现的。在光网络中，邻居发现过程除了基本的邻居发现外，还包括链路相关属性的发现。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2、智能光网络的路由选择技术</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2.1基于约束（Constrain）的路由</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 基于约束的选路用于计算受到多个约束条件限制的路由，它从QoS路由发展而来，但又不同于QoS路由。在基于约束的路由选择算法中，寻找一条同时满足两个或两个以上度量约束的路径，是一个NP完全问题。该问题目前在数学上还没有统一确定的解决方法，这也意味着还没有标准的基于约束的路由算法。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2.2QoS路由</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2.2.1QoS路由的基本概念</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; QoS的概念用来刻画服务提供者与用户之间用数量或质量来定义的性能约定，一次连接的服务质量由一系列约束条件给出，如带宽约束，时延约束，抖动约束等。QoS路由的基本任务是为一次连接寻找一条有足够资源，能够满足QoS要求的可行路径。QoS路由不同于尽力而为的路由，因为QoS路由通常是面向连接，有资源预留功能，并且能够提供质量保证的服务；而后者有可能是面向连接的，也可能是无连接的。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2.2.2QoS路由基本问题</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; QoS路由问题就是找到一条满足一个或多个QoS条件的路径。网络服务被要求提供的QoS，对于给定路径相对于其成分链路而言一般表现如下3类性质。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （1）可加性：总QoS等于构成这条路径的所有链路QoS值之和（如跳数，时延等）；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （2）可乘性：总QoS等于构成这条路径的所有链路QoS值之积（如误差率，丢包率等）；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （3）最小最大性：总QoS等于构成这条路径的所有链路QoS值中的最小者（如费用等），或者总QoS等于构成这条路径的所有链路QoS值中的最大者（如流量，带宽等）。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 由于要同时满足这些性质各异的QoS是比较复杂的，因此对于最小性QoS，进行路径选择之前不满足QoS的链路将不作为路径选择对象；对于乘法性QoS，可以将各链路的QoS值进行对数变化，转换为加法性QoS，保证在进行路径选择时只包括加法性QoS，以便于处理。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2.</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/3G" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">3G</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">MPLS路由技术</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; MPLS对传统的路由协议进行了扩展用来支撑流量工程（TE）。GMPLS在此基础上又对其进行了扩展和加强，从而支撑链路状态信息的传送。GMPLS路由协议主要用于I-NNI接口的路由，即ASON域内路由。GMPLS对路由协议的扩展主要包括如下方面。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （1）对未编号链路的支撑；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （2）链路保护类型（LPT）；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （3）共享风险链路组信息（SR</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/qiye/list.asp?id=131" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">LG</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">）。如果一组链路共享某一种资源，而这种资源的失效可能会影响共享到所有这些链路，则称这一组链路为“共享风险链路组”；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （4）接口交换能力描述符。GMPLS定义了以下的接口交换能力：PSC（</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/tech/·&Ouml;×é&frac12;&raquo;&raquo;&raquo;" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">分组交换</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">），L2SC（L2交换），TDM（时分交换），LSC（波长交换），FSC（</font></strong><a href="http://www.cww.net.cn/tech/&sup1;&acirc;&Iuml;&Euml;" target="_blank"><strong><font color="#000000" size="4">光纤</font></strong></a><strong><font color="#000000" size="4">交换）；</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;&nbsp; （5）带宽编码。</font></strong></p><p><strong><font color="#000000" size="4">&nbsp;&nbsp;</font></strong></p>