專利名稱：基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法。
背景技術：
隨著網(wǎng)絡通信技術的日益發(fā)展，網(wǎng)絡互連關系的日益龐大復雜，有效地管理越來越多的網(wǎng)絡設備，成為網(wǎng)絡設備提供商和網(wǎng)絡運營商亟待解決的技術問題。目前，Internet(互聯(lián)網(wǎng))主要通過IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)進行網(wǎng)絡互連，通過TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)可以訪問IP網(wǎng)絡中的任何一個主機或設備，并對其進行相應的管理。但是，對于Internet中的某些僅支持ATM(異步傳輸模式)的主機或設備，則無法通過IP進行網(wǎng)絡互連，即無法通過網(wǎng)絡對這些網(wǎng)絡設備進行管理了。
因此，為了能夠實現(xiàn)基于ATM的網(wǎng)絡互連，以到達對網(wǎng)絡中任何一個支持ATM的網(wǎng)絡設備進行管理的目的；特別是在一個網(wǎng)絡運營商的私有網(wǎng)絡內(nèi)部，通過一臺網(wǎng)絡設備作為入口，管理其他ATM網(wǎng)絡設備；目前主要是通過手工建立PVC連接的方式來建立ATM網(wǎng)絡設備間的通道，實現(xiàn)對其他ATM網(wǎng)絡設備的管理；但該方法對于用戶來說比較麻煩，必須事先對所有的ATM網(wǎng)絡設備進行配置，如果這些設備彼此相隔距離比較遙遠，進行逐個配置，成本太高，有時甚至根本無法實現(xiàn)。
綜上所述，現(xiàn)有的ATM網(wǎng)絡設備管理方案具有配置過程復雜、配置的設備較多、維護成本高及網(wǎng)絡管理難等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于ATM的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，可以自動建立基于ATM的互連網(wǎng)絡，以便于對網(wǎng)絡中支持ATM的網(wǎng)絡設備的管理。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，包括a、建立ATM網(wǎng)絡設備間的互連通道；b、ATM網(wǎng)絡設備通過鄰接網(wǎng)絡設備的發(fā)現(xiàn)過程，進行網(wǎng)絡拓撲圖的建立；c、對已經(jīng)建立基于ATM網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲圖進行維護更新；d、根據(jù)已經(jīng)建立的網(wǎng)絡拓撲圖進行基于ATM的網(wǎng)絡互連管理。
所述的步驟a為通過設置ATM網(wǎng)絡設備接口的中繼VPI(虛路徑標識符)、VCI(虛信道標識符)的默認值，自動建立ATM網(wǎng)絡設備間互連通道。
所述的步驟b包括b1、ATM網(wǎng)絡設備向外發(fā)送握手請求報文；b2、與該ATM網(wǎng)絡設備相連的鄰接ATM網(wǎng)絡設備響應接收到的握手報文；b3、ATM網(wǎng)絡設備根據(jù)響應報文內(nèi)容判斷鄰接ATM網(wǎng)絡設備是否存在于網(wǎng)絡拓撲圖中，如果存在，則執(zhí)行步驟b4，否則，執(zhí)行步驟b5；b4、不作任何處理；b5、為鄰接ATM網(wǎng)絡設備創(chuàng)建接口，并保存，同時將保存的網(wǎng)絡拓撲圖發(fā)送給鄰接ATM網(wǎng)絡設備。
所述的握手請求報文的內(nèi)容包括發(fā)送報文端ATM網(wǎng)絡設備的設備號。
所述的握手請求報文的響應報文的內(nèi)容包括響應報文發(fā)送端ATM網(wǎng)絡設備為該鏈路分配的鏈路標識。
所述的步驟b5包括b51、判斷鄰接ATM網(wǎng)絡設備是否為上級網(wǎng)絡設備，如果是，則執(zhí)行步驟b52，否則，執(zhí)行步驟b53；b52、為鄰接ATM網(wǎng)絡設備創(chuàng)建接口、分配鏈路標識，并保存于網(wǎng)絡拓撲圖中，同時將保存的網(wǎng)絡拓撲圖發(fā)送給鄰接ATM網(wǎng)絡設備，鄰接ATM網(wǎng)絡設備根據(jù)收到的網(wǎng)絡拓撲圖更新自己的網(wǎng)絡拓撲圖；b53、為鄰接ATM網(wǎng)絡設備創(chuàng)建接口，并保存于網(wǎng)絡拓撲圖中，同時將保存的網(wǎng)絡拓撲圖發(fā)送給鄰接ATM網(wǎng)絡設備，鄰接ATM網(wǎng)絡設備根據(jù)收到的網(wǎng)絡拓撲圖更新自己的網(wǎng)絡拓撲圖。
所述的步驟c包括c1、網(wǎng)絡設備向外發(fā)送連接狀態(tài)升級報文，將其保存的網(wǎng)絡拓撲圖通知鄰接的所有鄰接網(wǎng)絡設備；c2、鄰接網(wǎng)絡設備根據(jù)收到的連接狀態(tài)升級報文進行自己的網(wǎng)絡拓撲圖的更新。
所述的步驟c1包括c11、發(fā)送連接狀態(tài)報文的ATM網(wǎng)絡設備多次向鄰接網(wǎng)絡設備發(fā)送連接狀態(tài)升級報文，報文中記錄了經(jīng)過的網(wǎng)絡設備號及其鄰接的網(wǎng)絡設備號；c12、接收到連接狀態(tài)升級報文的網(wǎng)絡設備判斷報文中是否存在與其鄰接的網(wǎng)絡設備號，如果存在，則不再向該鄰接的網(wǎng)絡設備復制發(fā)送該連接狀態(tài)升級報文，否則，向鄰接的網(wǎng)絡設備復制發(fā)送該連接狀態(tài)升級報文。
所述的步驟c2包括c21、將收到的連接狀態(tài)升級報文中的網(wǎng)絡拓撲圖與網(wǎng)絡設備上保存的網(wǎng)絡拓撲圖進行比較，判斷其中相對應的連接狀態(tài)不一致是否為對端網(wǎng)絡設備的鄰接邊或本端網(wǎng)絡設備到對端網(wǎng)絡設備間無路由，如果是，則執(zhí)行步驟c22，否則，執(zhí)行步驟C23；c22、以接收到的對端的網(wǎng)絡拓撲圖為準更新本端網(wǎng)絡設備保存的網(wǎng)絡拓撲圖；c23、不進行本端網(wǎng)絡設備中網(wǎng)絡拓撲圖的更新。
所述的步驟c22包括c221、判斷連接狀態(tài)升級報文承載的時間戳值是否大于本端網(wǎng)絡設備中保存的最近收的報文的時間戳值，如果是，執(zhí)行步驟c222，否則，執(zhí)行步驟c23；c222、以接收到的對端的網(wǎng)絡拓撲圖為準更新本端網(wǎng)絡設備保存的網(wǎng)絡拓撲圖。
步驟c1所述的向外發(fā)送連接狀態(tài)升級報文的網(wǎng)絡設備包括所在的網(wǎng)絡連接狀態(tài)發(fā)生變化的ATM網(wǎng)絡設備，具體包括兩個基于ATM的網(wǎng)絡合并成一個網(wǎng)絡，所涉及的網(wǎng)絡設備；一個基于ATM的網(wǎng)絡拆分成兩個子網(wǎng)絡，所涉及的網(wǎng)絡設備；基于ATM的網(wǎng)絡中增加一條邊時，涉及的ATM網(wǎng)絡設備；基于ATM的網(wǎng)絡中釋放一條邊時，涉及的ATM網(wǎng)絡設備；以及滿足定時發(fā)送連接狀態(tài)升級報文的時間要求的ATM網(wǎng)絡設備。
步驟c1還包括確定網(wǎng)絡連接狀態(tài)發(fā)生變化的ATM網(wǎng)絡設備的過程，共分為三種情況c13、當網(wǎng)絡拓撲發(fā)現(xiàn)一個新設備后，通知用戶確認該設備；對于確認的設備號，將始終保存于網(wǎng)絡結構拓撲圖中，若故障時，將上報告警，通信中斷；對于未確認的設備，設備故障后，將在網(wǎng)絡拓撲圖中消失，正常時，不接受配置，不作為連接路由經(jīng)過的設備；c14、當兩個設備間增加一條連接邊后，通知用戶確認該連接邊；對于確認的邊，將始終保存于網(wǎng)絡拓撲圖中，若故障時，將上報告警，接口中斷；對于未確認的邊，故障后，將在網(wǎng)絡拓撲圖中消失，創(chuàng)建接口申請的內(nèi)存也將釋放；正常時，也不作為連接路由經(jīng)過的邊；c15、當一個接口增加一條鏈路后，通知用戶確認該鏈路；對于確認的鏈路，將始終保存于接口的數(shù)據(jù)表中，若故障時，將上報告警，鏈路中斷；對于未確認的鏈路，故障后，將在接口數(shù)據(jù)表中消失，正常時，也不作為接口資源分配的鏈路，不承載接口的邏輯通信通道。
所述的步驟d包括d1、根據(jù)網(wǎng)絡設備中的網(wǎng)絡拓撲圖確定網(wǎng)絡設備間通信鏈路及采用的信道；d2、利用確定的信道在網(wǎng)絡設備間傳送報文，實現(xiàn)基于ATM的網(wǎng)絡互連管理。
所述的步驟d1包括d11、確定網(wǎng)絡設備間的通信鏈路；d12、判斷發(fā)起選擇確定信道的網(wǎng)絡設備是否為下級網(wǎng)絡ATM網(wǎng)絡設備，如果是，執(zhí)行步驟d13，否則，執(zhí)行步驟d14；d13、下級ATM網(wǎng)絡設備向上級ATM網(wǎng)絡設備發(fā)送連接請求報文；d14、上級ATM設備確定可用的通信通道鏈路標識，并發(fā)送給下級ATM網(wǎng)絡設備；d15、下級ATM網(wǎng)絡設備接收該報文后，將確認報文回復給上級ATM網(wǎng)絡設備，從而確定ATM網(wǎng)絡設備間通信采用的信道。
所述的步驟d11包括d111、根據(jù)接口上的鏈路編號，從第一條鏈路開始，順序在各鏈路上進行連接資源申請；d112、選擇確定一條帶寬滿足要求的鏈路，并為該鏈路進行VPI、VCI的申請；d113、將為該鏈路分配的VPI、VCI和鏈路對應的中繼端口號記錄在數(shù)據(jù)表中，從而確定網(wǎng)絡設備間通信鏈路。
所述的步驟d13、d14、d15中傳送的報文，在傳輸過程中具有最高優(yōu)先級。
步驟d2中所傳送的報文中設置有一個用于驗證數(shù)據(jù)是否有效的加密域。
所述的步驟d2中所傳送的報文中設置有加密域，用于存放驗證數(shù)據(jù)是否有效的密碼。
所述的網(wǎng)絡拓撲圖提供的路由包括提供給設備通信/應用程序的路由；及提供給連接管理的路由，該路由進一步包括僅指定終點網(wǎng)絡設備號的一般路由指定終點設備號，并應用DIJSTRA算法獲得的路由；VP(虛通路)環(huán)上的主備路由包括主備兩條路由，兩條路由分別經(jīng)過了VP環(huán)上的所有設備；指定中間設備的路由指定經(jīng)過的中間設備的路由；靜態(tài)路由指明由起點至終點經(jīng)過的所有設備的路由；
滿足通信帶寬需求的路由在進行一般路由計算前將不滿足通信帶寬需求的邊設置為故障，然后計算出的一般路由。
所述的指定中間設備的路由為通過以下步驟獲得e、確定指定的中間設備，并計算由起點至中間設備的一般路由；f、計算由中間設備至終點的一般路由；g、判斷兩個一般路是否有重復設備，如果有，則將重復設備的所有邊設置為故障，執(zhí)行步驟e，否則，獲得指定中間設備的路由過程結束。
由上述技術方案可以看出，本發(fā)明采用了自動建立ATM互連網(wǎng)絡的方法，不需人工進行更多的配置，為用戶對ATM網(wǎng)絡的管理提供了極大的方便，大大地節(jié)省了ATM網(wǎng)絡管理及維護的成本。而且，本發(fā)明實現(xiàn)了網(wǎng)絡拓撲的自動管理，網(wǎng)絡連接故障后能夠自動恢復，從而使ATM網(wǎng)絡互連可靠性增強，保證了網(wǎng)絡管理、維護的安全性。同時，本發(fā)明還具有連接備份機制以及通道自動選擇切換機制，進一步為用戶對ATM網(wǎng)絡設備的管理提供了方便，提高了網(wǎng)絡互連及管理維護的可靠性。


圖1為ATM網(wǎng)絡互聯(lián)示意圖1；圖2為ATM網(wǎng)絡互聯(lián)示意圖2；圖3為ATM網(wǎng)絡拓撲圖刷新過程示意圖；圖4為ATM網(wǎng)絡合并示意圖；
圖5為ATM網(wǎng)絡拆分示意圖；圖6為ATM網(wǎng)絡中增加連接邊的示意圖；圖7為ATM網(wǎng)絡中釋放連接邊的示意圖；圖8為確定滿足帶寬的通道示意圖；圖9為確定通信通道過程示意圖；圖10為通信通道切換過程示意圖；圖11為本發(fā)明應用的ATM網(wǎng)絡結構示意圖；圖12為本發(fā)明的具體實施流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的基于ATM的網(wǎng)絡互連管理的實現(xiàn)方法，實現(xiàn)了用戶在無數(shù)據(jù)配置情況下的自動發(fā)現(xiàn)鏈路、自動建立接口、自動實現(xiàn)主備通信通道的切換及網(wǎng)絡拓撲的自動生成，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡互連管理。
如圖12所示，要實現(xiàn)ATM網(wǎng)絡設備的互連，首先需要建立ATM網(wǎng)絡互連管理通道，參見步驟1。如圖1所示，設備A、B首先建立到接口1、2的內(nèi)部通信通道和鏈路，內(nèi)部通信通道即為內(nèi)部連接，接口1、2的中繼VPI(虛路徑標識符)、VCI(虛信道標識符)采用默認值0、32；通過這個過程設備A和設備B間的PVC(永久虛擬鏈路)通道即可建立。
建立了ATM網(wǎng)絡設備間互連的通道后，便可以進行網(wǎng)絡拓撲圖的建立和網(wǎng)絡拓撲圖的管理過程，參見步驟2。網(wǎng)絡拓撲管理是為了保持網(wǎng)絡中各設備建立保存的網(wǎng)絡拓撲圖的一致和同步；同時，保證當ATM網(wǎng)絡增加或釋放一個網(wǎng)絡設備間的接口后，可以使網(wǎng)絡中的其他設備能快速、準確的獲得這一信息，即保證網(wǎng)絡拓撲圖的實時準確。
所述的網(wǎng)絡拓撲圖的建立是通過鄰接設備的發(fā)現(xiàn)過程實現(xiàn)的。鄰接設備的發(fā)現(xiàn)過程如圖2所示，設備A采用一種Hello(握手)報文來發(fā)現(xiàn)鄰接設備B、C、D設備A從1、2、3三個不同的接口發(fā)送Hello請求報文，Hello請求報文中，包含而且只包含本端的設備號；設備B、C、D接收到該Hello請求報文后，判斷對端設備是否已在網(wǎng)絡拓撲圖中存在，若不存在，創(chuàng)建一個接口，將這條鏈路保存于這個接口上，如果為上級設備，還需為這條鏈路分配鏈路標識，由Hello響應報文指示到下一個設備，其中設備號小的設備為上級設備，設備號大的設備為下級設備；并向設備A發(fā)送Hello響應報文，在上級設備的Hello響應報文中，包含由上級設備為本鏈路分配的鏈路標識；設備A對收到的Hello響應報文進行分析即可獲得設備A的鄰接設備狀況的鄰接圖。對于Hello請求報文，每個設備必須響應，若無響應，則重發(fā)Hello請求報文十次。
每個網(wǎng)絡設備的鄰接圖確立后，ATM網(wǎng)絡設備便可以通過連接狀態(tài)請求報文(Link State Request)和連接狀態(tài)響應報文(Link StateAck)交換獲取對端設備的鄰接圖，如圖3所示，從而為每個ATM網(wǎng)絡設備中建立整個ATM網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲圖。
同樣，對于與新增鄰接設備的網(wǎng)絡拓撲圖的交換獲取，也是通過連接狀態(tài)請求報文(Link State Request)和連接狀態(tài)響應報文(LinkState Ack)實現(xiàn)的。網(wǎng)絡設備發(fā)送走出去的連接狀態(tài)請求報文(LinkState Request)若無響應，則不斷重發(fā)，每秒一次，直至收到連接狀態(tài)響應報文；連接狀態(tài)響應報文(Link State Ack)中邊狀態(tài)連接關系與本端保存的邊連接狀態(tài)不一致，則通過以下原則進行網(wǎng)絡拓撲圖的確定(1)、若連接狀態(tài)不一致的邊為對端設備的鄰接邊，以對端設備保存的連接狀態(tài)為準；(2)、若本端設備到該邊的兩個設備無路由，則以對端設備保存的連接狀態(tài)為準；(3)、對于其他連接狀態(tài)不一致的情況，則以本設備保存的連接狀態(tài)為準。
交換網(wǎng)絡拓撲圖后，各設備刷新自己的網(wǎng)絡拓撲圖結構。
ATM網(wǎng)絡連接狀態(tài)變化時有發(fā)生，連接狀態(tài)發(fā)生變化通常包括以下四種情況第一種情況兩個網(wǎng)絡合并成一個網(wǎng)絡時，需將新增設備數(shù)目、新增的設備號、新增的設備間的連接關系、新增設備與原來設備的連接關系擴散到增加的邊上的兩個設備的所有鄰接設備。如圖4所示，將設備A、B組成的網(wǎng)絡與設備C、D組成的網(wǎng)絡通過設備B、C相連合并，則設備B需將設備C和設備D的連接關系擴散到設備A；設備C需將設備A和設備B的連接關系擴散到設備D。
第二種情況一個網(wǎng)絡拆分成兩個子網(wǎng)絡時，則需要擴散釋放的邊。如圖5所示，設備B需要將設備B、設備C之間連接釋放的消息通知設備A；設備C需要將設備C和設備B的連接關系釋放的消息通知設備D。
第三種情況網(wǎng)絡中增加一條邊時，則需要擴散增加的邊的兩個設備的設備號。如圖6所示，增加了設備A、C間的連接邊，則設備A和設備C需要分別將增加設備A和設備C間連接的消息擴散至全網(wǎng)。
第四種情況網(wǎng)絡中釋放一條邊時，則需要擴散釋放的邊的兩個設備的設備號，如圖7所示，釋放設備A、C間的連接，則需要將該消息通知全網(wǎng)設備。
為了保證網(wǎng)絡拓撲圖實時準確性，發(fā)生連接狀態(tài)變化的網(wǎng)絡設備需要通知鄰接的所有網(wǎng)絡設備，即發(fā)生連接狀態(tài)變化的網(wǎng)絡設備需要向鄰接網(wǎng)絡設備發(fā)送連接狀態(tài)升級報文(Link State Update)。所述的連接狀態(tài)升級報文(Link State Update)只向鄰接網(wǎng)絡設備擴散，且該報文有復制功能，一個設備收到連接狀態(tài)升級報文后，將復制報文，并向所有鄰接設備擴散；同時，為了防止擴散本報文引起報文風暴，報文中記錄有本報文經(jīng)過的設備號及其鄰接設備號，如果一個設備的鄰接設備中有報文中記錄的設備號，則不再向這個設備發(fā)送連接狀態(tài)升級報文。由于連接狀態(tài)升級報文不需響應，因此，本報文連續(xù)發(fā)送5次，每秒一次，以保證狀態(tài)刷新的可靠傳輸。
網(wǎng)絡設備收到連接狀態(tài)升級報文(Link State Update)，將連接狀態(tài)升級報文中的網(wǎng)絡拓撲圖與本設備上保存的網(wǎng)絡拓撲圖比較，若有不一致的地方，采用以下原則確定網(wǎng)絡拓撲圖結構(1)、若連接狀態(tài)不一致的邊為對端設備的鄰接邊，以對端設備保存的連接狀態(tài)為準；(2)、若本端設備到該邊的兩個設備無路由，則以對端設備保存的連接狀態(tài)為準；(3)、對于其他連接狀態(tài)不一致的情況，則以本設備保存的連接狀態(tài)為準。
為了防止出現(xiàn)舊網(wǎng)絡拓撲圖覆蓋新網(wǎng)絡拓撲圖的情形，我們在連接狀態(tài)升級報文中引入了刷新報文的時間域，初始值為0，每發(fā)送一次報文，加1，到65535后，又從0開始，滿足條件OldMsgTimer＜NewMsgTimer或(OldMsgTimer-NewMsgTimer)＞FFF0的報文為更新報文，其中“OldMsgTimer”為本地保存的最近收到的報文的時間戳，“NewMsgTimer”為新報文的時間戳。對于非更新報文，則將其丟棄。
而且，為了防止ATM網(wǎng)絡運行過程中，各網(wǎng)絡設備保存的路由狀態(tài)不一致，ATM網(wǎng)絡設備會定時進行連接狀態(tài)升級報文的發(fā)送，例如，可以確定每隔5-15分鐘發(fā)送一次該報文，將本網(wǎng)絡設備的邊連接狀態(tài)(僅包括與鄰接設備的邊連接狀態(tài))擴散到其他設備。
ATM網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲圖生成后，便可以為各種應用提供相應的路由；具體包括提供給設備通信/應用程序的路由由于進行網(wǎng)絡互連管理時，應用程序只關心能否將報文從起點發(fā)送到終點，而對報文經(jīng)過的路由無太大的要求。無疑，經(jīng)過的設備數(shù)越少，報文發(fā)送失敗的可能性也就越小。所以，設備間路由的“最短路由”是基于設備數(shù)的最少來確定的。
提供給連接管理的路由由于連接管理支持的連接的多樣性，所以對路由提出了多種需求，本發(fā)明所述的網(wǎng)絡拓撲圖可支持的路由有以下幾種1)一般路由用戶建立連接時，對路由無特別的要求，只需要指定終點設備號。則可直接根據(jù)網(wǎng)絡拓撲圖中的邊連接狀態(tài)，用DIJSTRA算法，得到連接的路由。
DIJSTRA算法為最短路徑算法，該算法的思想是一個N×N階(N個設備)的對稱矩陣，記為D[N，N]，若i與j有邊連接，元素d[i，j]記錄了從i到j這條邊的權值，若無邊連接，則為FFFF。下面可以根據(jù)這個矩陣計算某個設備P到所有其他設備的最短路徑。Path[i](i＝0，N-1)為一個長度為48的數(shù)組，記錄本設備到設備i的路由，若i為相鄰設備，則記Path
[i-1]＝P。
(1)分成兩個集合，集合A中只有P，集合B中有1，···，P-1，P+1，···，N-1個設備；(2) 從集合B中找一個設備k，使得d[P，k]＝min{d[P，j]，j＝0，1，···，N-1}；(3)將設備K加到集合A中；(4)重新計算各邊的權值，d[P，j]＝min{d[P，k]+d[k，j]，d[P，j]}；(5)若d[p，j]發(fā)生變化，則將設備K加入到Path[j]；(6)若集合B非空，轉(2)。否則，完成設備P到其他所有設備的路由計算。
在計算兩個設備間路由時，相鄰兩個設備的直達路由在實際應用中肯定為最短，所以，為了防止權值設定的不合理，引起相鄰的兩設備路由走非直達路由，最后需將相鄰兩設備的路由改為直達路由。
2)VP環(huán)上的主備路由用戶在VPRING上配置連接時，需要主備兩條路由，這兩條路由分別在VPRING的不同方向上，且經(jīng)過了VP環(huán)上的所有設備?？梢赃@樣得到路由根據(jù)配置VP環(huán)后，在這環(huán)上計算起點到終點的路由，得到主用路由后，將主用路由上的一條邊置為故障，重新在這環(huán)上計算起點到終點的路由，這個路由即為備份路由。在計算路由前，需檢查VP環(huán)是否配置正確，若不正確，返回VP環(huán)故障。對于VP環(huán)上的路由，DIJSTRA算法中涉及的N為環(huán)上設備數(shù)，D[N，N]為環(huán)上邊連接狀態(tài)圖，若兩設備相鄰，d[i][j]為1，若不相鄰，d[i][j]為FFFF。
3)指定中間設備的路由用戶指定一個中間設備，連接必須要經(jīng)過這個中間設備，類似于指定部分源路由的方法。路由計算方法為A、先計算從起點到中間設備的路由，用一般路由的計算方法；B、再計算從中間設備到終點的路由，用一般路由的計算方法；C、得到這兩個路由后，判斷這兩個路由是否有重復設備，若有，則將重復設備的所有邊置為故障，重新執(zhí)行步驟A；否則，返回成功；這種路由一般使用于通過人工有限的調(diào)整，得到“最優(yōu)”路由。
4)靜態(tài)路由由用戶配置一條路由，指明從起點到終點經(jīng)過的所有設備。連接管理指定靜態(tài)路由的索引，直接得到路由。
5)滿足一定帶寬的路由當系統(tǒng)帶寬不足時，若還采用一般路由的計算方法，則可能出現(xiàn)連接不能建立，但系統(tǒng)存在未利用的帶寬，如圖8所示假設三個設備間的邊權值都為1，設備B和設備C中間無帶寬，設備A和設備B、C之間有帶寬，若仍應用一般路由，則申請到路由后連接不能建立，而設備A和設備B、設備C之間存在帶寬浪費。所以，在這種情況下，采用滿足一定帶寬的路由類型。本類型的路由計算方法為路由管理根據(jù)流量類型計算出連接所需帶寬，把所有不滿足帶寬條件的邊置為故障，再計算經(jīng)過設備數(shù)最少的路由。對于滿足帶寬條件的路由，DIJSTRA算法中涉及的N為所有的設備數(shù)，D[N，N]為邊連接狀態(tài)圖，若兩設備相鄰且?guī)挐M足帶寬條件，d[i][j]為1，若不相鄰或帶寬不滿足條件，d[i][j]為FFFF。
對于信令路由的計算，N為ATM網(wǎng)絡中所有的設備數(shù)，D[N，N]為網(wǎng)絡拓撲圖，若兩設備相鄰，d[i][j]為1，若不相鄰，d[i][j]為FFFF。
由于ATM網(wǎng)絡動態(tài)發(fā)現(xiàn)鄰接設備的非確定性，引來許多不穩(wěn)定的因素，例如，用戶的一些誤操作，可能引起整個系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲變化，從而影響路由計算，沖擊了連接正常建立和設備間報文發(fā)送，因而，為了避免這些問題，本發(fā)明在動態(tài)發(fā)現(xiàn)鄰接設備的基礎上引入了確認機制，具體包括對以下三種情況的確認機制(一)確認一個設備當ATM網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)一個新的網(wǎng)絡設備后，將發(fā)送提示信息給用戶，令用戶確認該網(wǎng)絡設備，對于經(jīng)過確認的網(wǎng)絡設備，其設備號將始終保存于網(wǎng)絡拓撲圖中，若故障時，將上報告警，通信中斷。對于未經(jīng)過確認的網(wǎng)絡設備，設備故障后，將在網(wǎng)絡拓撲圖中消失，正常時，也只是顯示，不能對其進行配置，不作為連接路由經(jīng)過的網(wǎng)絡設備，但有可能作為信令路由經(jīng)過的網(wǎng)絡設備。
(二)確認一條邊連接當兩個設備間增加一條邊后，同樣也將發(fā)送提示信息給用戶，令用戶確認新增加的邊，對于經(jīng)過確認的新增加的邊，將始終保存于網(wǎng)絡拓撲圖中，若故障時，將上報告警，接口中斷。對于未確認的邊，故障后，將在網(wǎng)絡拓撲圖中消失，創(chuàng)建接口申請的內(nèi)存也將釋放。正常時，也只是顯示，不作為連接路由經(jīng)過的邊，但有可能作為信令路由經(jīng)過的邊。值得注意的是，確認一條邊連接時，邊連接對應的兩個設備需已確認，確認一條邊，實際上是確認兩個設備上的兩個接口。
(三)確認一條鏈路當ATM網(wǎng)絡的一個接口增加一條鏈路后，將發(fā)送提示信息到后臺，用戶可以下發(fā)命令到主機，確認這條鏈路，對于確認的鏈路，將始終保存于接口的數(shù)據(jù)表中，若故障時，將上報告警，鏈路中斷。對于未確認的鏈路，故障后，將在接口數(shù)據(jù)表中消失，正常時，也只是顯示，不作為接口資源分配的鏈路，不承載接口的邏輯通信通道。值得注意的是，鏈路所在的邊必須先注冊，確認一條邊，實際上是確認了兩個設備上兩個接口的鏈路標識相等的對應兩個鏈路。
本發(fā)明建立了基于ATM網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲圖，并實現(xiàn)了對該網(wǎng)絡拓撲圖的動態(tài)管理功能后，網(wǎng)管便可以利用各ATM網(wǎng)絡設備中保存的網(wǎng)絡拓撲圖在各網(wǎng)絡設備間傳送管理報文，實現(xiàn)基于ATM的網(wǎng)絡互連管理，參見步驟3。
由于在ATM網(wǎng)絡中的兩個網(wǎng)絡設備間可能存在多條鏈路，但只能選擇確定其中一個通信通道，用于承載信令或傳送數(shù)據(jù)；所以，在ATM網(wǎng)絡的各網(wǎng)絡設備間傳送管理報文之前，還需要進行通信通道的選擇確定。通信通道的選擇確定通常由上級設備指示，指示通信通道的過程如圖9所示，其中“COMM_REQ”請求報文中的“LINKID”為請求作為通信通道的鏈路標識，該報文將在本接口的所有通信通道中發(fā)送，若不存在主用通信通道，則在鏈路標識為LINKID的通信通道中發(fā)送；報文“COMM_COM”中的“LINKID”為指示為通信通道的鏈路標識，該報文也在本接口的所有通信通道上發(fā)送。為了防止鏈路環(huán)回，在報文中包含有發(fā)送報文的設備號。
由于上級設備收到“COMM_ACK”確認報文后，才在切換后的通信通道上接受和發(fā)送數(shù)據(jù)；而下級設備在回“COMM_ACK”報文后，就立即在切換后的通信通道上接受和發(fā)送數(shù)據(jù)；所以，當“COMM_ACK”報文在傳送過程中，若發(fā)送兩個設備間的數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)丟失。因而，接口間的切換報文需要設置具有最高優(yōu)先級。
從主用通信通道切換到其他通信通道時，可以使用選擇通信通道同樣的流程實現(xiàn)。
對于建立的接口還需要進行設備間通信通道的選擇和切換的接口管理工作。當新增一個接口或承載邏輯通信通道的物理鏈路故障時，需要選擇確定一條通信鏈路；若為上級設備，則發(fā)送新通信通道指示，收到響應后再切換新的通信通道；若為下級設備，則發(fā)送切換請求，收到指示后再切換。如圖10所示，其中ATM網(wǎng)絡設備發(fā)現(xiàn)鄰接設備，且為下級設備，或者下級設備檢測到鏈路故障時，需向上級設備發(fā)送選擇或切換請求報文“COMM_REQ”，進行通道的選擇或切換；ATM網(wǎng)絡設備發(fā)現(xiàn)鄰接設備，且為上級設備，或者上級設備檢測到鏈路故障時，將會選擇一條新的通信通道，通過向下級設備發(fā)送選擇或切換指示報文“COMM_COM”，指示下級設備選擇或切換到該通信通道；下級設備成功地選擇或切換到相應通信通道后，需要向上級設備發(fā)送選擇或切換響應報文“COMM_ACK”，通知上級設備；ATM網(wǎng)絡中上級設備向下級設備的拒絕響應，以及下級設備向上級設備的拒絕響應，均為通過發(fā)送選擇或切換拒絕報文“COMM_REJ”實現(xiàn)。
除了對接口進行選擇或切換的管理之外，還包括對接口上資源的管理，在接口上分配和申請資源實際上是在接口上各鏈路的中繼端口上輪循申請VPI、VCI和帶寬。接口資源管理實際上只有一個數(shù)據(jù)表，該數(shù)據(jù)表記錄接口上分配的資源和連接的對應關系，具體分配資源的過程如下首先，對于接口連接管理的資源申請，根據(jù)接口上的鏈路，從第一條鏈路開始，順序在各鏈路上申請；然后，根據(jù)鏈路上的帶寬選擇確定一條帶寬滿足需求的鏈路，并在該鏈路上申請VPI、VCI；最后，將分配的VPI、VCI和鏈路對應的中繼端口號記錄在數(shù)據(jù)表中。
為了保證網(wǎng)絡管理的安全性，本發(fā)明還提供了對網(wǎng)絡設備間傳送數(shù)據(jù)報文的加密手段。即在ATM網(wǎng)絡中傳送的數(shù)據(jù)報文中留有一個加密域，用于驗證數(shù)據(jù)是否有效。加密采用MD5算法，是否加密可以由用戶選擇。加密的密碼在收集網(wǎng)絡拓撲的報文中攜帶，每一個設備的加密密碼可以不相同。
本發(fā)明可以具體應用于如圖11所示的ATM網(wǎng)絡中，NMS(網(wǎng)管)接到設備A上。系統(tǒng)自動建立網(wǎng)絡拓撲和互連通道，NMS通過設備A就可以對網(wǎng)絡中的任何一個設備進行管理和維護，NMS是通過設備號來區(qū)分對某個設備進行操作。
權利要求
1.一種基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于包括a、建立ATM網(wǎng)絡設備間的互連通道；b、ATM網(wǎng)絡設備通過鄰接網(wǎng)絡設備的發(fā)現(xiàn)過程，進行網(wǎng)絡拓撲圖的建立；c、對已經(jīng)建立基于ATM網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲圖進行維護更新；d、根據(jù)已經(jīng)建立的網(wǎng)絡拓撲圖進行基于ATM的網(wǎng)絡互連管理。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟a為通過設置ATM網(wǎng)絡設備接口的中繼VPI(虛路徑標識符)、VCI(虛信道標識符)的默認值，自動建立ATM網(wǎng)絡設備間互連通道。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟b包括b1、ATM網(wǎng)絡設備向外發(fā)送握手請求報文；b2、與該ATM網(wǎng)絡設備相連的鄰接ATM網(wǎng)絡設備響應接收到的握手報文；b3、ATM網(wǎng)絡設備根據(jù)響應報文內(nèi)容判斷鄰接ATM網(wǎng)絡設備是否存在于網(wǎng)絡拓撲圖中，如果存在，則執(zhí)行步驟b4，否則，執(zhí)行步驟b5；b4、不作任何處理；b5、為鄰接ATM網(wǎng)絡設備創(chuàng)建接口，并保存，同時將保存的網(wǎng)絡拓撲圖發(fā)送給鄰接ATM網(wǎng)絡設備。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的握手請求報文的內(nèi)容包括發(fā)送報文端ATM網(wǎng)絡設備的設備號。
5.根據(jù)權利要求3所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的握手請求報文的響應報文的內(nèi)容包括響應報文發(fā)送端ATM網(wǎng)絡設備為該鏈路分配的鏈路標識。
6.根據(jù)權利要求3所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟b5包括b51、判斷鄰接ATM網(wǎng)絡設備是否為上級網(wǎng)絡設備，如果是，則執(zhí)行步驟b52，否則，執(zhí)行步驟b53；b52、為鄰接ATM網(wǎng)絡設備創(chuàng)建接口、分配鏈路標識，并保存于網(wǎng)絡拓撲圖中，同時將保存的網(wǎng)絡拓撲圖發(fā)送給鄰接ATM網(wǎng)絡設備，鄰接ATM網(wǎng)絡設備根據(jù)收到的網(wǎng)絡拓撲圖更新自己的網(wǎng)絡拓撲圖；b53、為鄰接ATM網(wǎng)絡設備創(chuàng)建接口，并保存于網(wǎng)絡拓撲圖中，同時將保存的網(wǎng)絡拓撲圖發(fā)送給鄰接ATM網(wǎng)絡設備，鄰接ATM網(wǎng)絡設備根據(jù)收到的網(wǎng)絡拓撲圖更新自己的網(wǎng)絡拓撲圖。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟c包括c1、網(wǎng)絡設備向外發(fā)送連接狀態(tài)升級報文，將其保存的網(wǎng)絡拓撲圖通知鄰接的所有鄰接網(wǎng)絡設備；c2、鄰接網(wǎng)絡設備根據(jù)收到的連接狀態(tài)升級報文進行自己的網(wǎng)絡拓撲圖的更新。
8.根據(jù)權利要求7所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟c1包括c11、發(fā)送連接狀態(tài)報文的ATM網(wǎng)絡設備多次向鄰接網(wǎng)絡設備發(fā)送連接狀態(tài)升級報文，報文中記錄了經(jīng)過的網(wǎng)絡設備號及其鄰接的網(wǎng)絡設備號；c12、接收到連接狀態(tài)升級報文的網(wǎng)絡設備判斷報文中是否存在與其鄰接的網(wǎng)絡設備號，如果存在，則不再向該鄰接的網(wǎng)絡設備復制發(fā)送該連接狀態(tài)升級報文，否則，向鄰接的網(wǎng)絡設備復制發(fā)送該連接狀態(tài)升級報文。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互邊境中管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟c2包括c21、將收到的連接狀態(tài)升級報文中的網(wǎng)絡拓撲圖與網(wǎng)絡設備上保存的網(wǎng)絡拓撲圖進行比較，判斷其中相對應的連接狀態(tài)不一致是否為對端網(wǎng)絡設備的鄰接邊或本端網(wǎng)絡設備到對端網(wǎng)絡設備間無路由，如果是，則執(zhí)行步驟c22，否則，執(zhí)行步驟C23；c22、以接收到的對端的網(wǎng)絡拓撲圖為準更新本端網(wǎng)絡設備保存的網(wǎng)絡拓撲圖；c23、不進行本端網(wǎng)絡設備中網(wǎng)絡拓撲圖的更新。
10.根據(jù)權利要求9所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟c22包括c221、判斷連接狀態(tài)升級報文承載的時間戳值是否大于本端網(wǎng)絡設備中保存的最近收的報文的時間戳值，如果是，執(zhí)行步驟c222，否則，執(zhí)行步驟c23；c222、以接收到的對端的網(wǎng)絡拓撲圖為準更新本端網(wǎng)絡設備保存的網(wǎng)絡拓撲圖。
11.根據(jù)權利要求7所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于步驟c1所述的向外發(fā)送連接狀態(tài)升級報文的網(wǎng)絡設備包括所在的網(wǎng)絡連接狀態(tài)發(fā)生變化的ATM網(wǎng)絡設備，具體包括兩個基于ATM的網(wǎng)絡合并成一個網(wǎng)絡，所涉及的網(wǎng)絡設備；一個基于ATM的網(wǎng)絡拆分成兩個子網(wǎng)絡，所涉及的網(wǎng)絡設備；基于ATM的網(wǎng)絡中增加一條邊時，涉及的ATM網(wǎng)絡設備；基于ATM的網(wǎng)絡中釋放一條邊時，涉及的ATM網(wǎng)絡設備；以及滿足定時發(fā)送連接狀態(tài)升級報文的時間要求的ATM網(wǎng)絡設備。
12.根據(jù)權利要求11所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于步驟c1還包括確定網(wǎng)絡連接狀態(tài)發(fā)生變化的ATM網(wǎng)絡設備的過程，共分為三種情況c13、當網(wǎng)絡拓撲發(fā)現(xiàn)一個新設備后，通知用戶確認該設備；對于確認的設備號，將始終保存于網(wǎng)絡結構拓撲圖中，若故障時，將上報告警，通信中斷；對于未確認的設備，設備故障后， 將在網(wǎng)絡拓撲圖中消失，正常時，不接受配置，不作為連接路由經(jīng)過的設備；c14、當兩個設備間增加一條連接邊后，通知用戶確認該連接邊；對于確認的邊，將始終保存于網(wǎng)絡拓撲圖中，若故障時，將上報告警，接口中斷；對于未確認的邊，故障后，將在網(wǎng)絡拓撲圖中消失，創(chuàng)建接口申請的內(nèi)存也將釋放；正常時，也不作為連接路由經(jīng)過的邊；c15、當一個接口增加一條鏈路后，通知用戶確認該鏈路；對于確認的鏈路，將始終保存于接口的數(shù)據(jù)表中，若故障時，將上報告警，鏈路中斷；對于未確認的鏈路，故障后，將在接口數(shù)據(jù)表中消失，正常時，也不作為接口資源分配的鏈路，不承載接口的邏輯通信通道。
13.根據(jù)權利要求1所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟d包括d1、根據(jù)網(wǎng)絡設備中的網(wǎng)絡拓撲圖確定網(wǎng)絡設備間通信鏈路及采用的信道；d2、利用確定的信道在網(wǎng)絡設備間傳送報文，實現(xiàn)基于ATM的網(wǎng)絡互連管理。
14.根據(jù)權利要求13所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟d1包括d11、確定網(wǎng)絡設備間的通信鏈路；d12、判斷發(fā)起選擇確定信道的網(wǎng)絡設備是否為下級網(wǎng)絡ATM網(wǎng)絡設備，如果是，執(zhí)行步驟d13，否則，執(zhí)行步驟d14；d13、下級ATM網(wǎng)絡設備向上級ATM網(wǎng)絡設備發(fā)送連接請求報文；d14、上級ATM設備確定可用的通信通道鏈路標識，并發(fā)送給下級ATM網(wǎng)絡設備；d15、下級ATM網(wǎng)絡設備接收該報文后，將確認報文回復給上級ATM網(wǎng)絡設備，從而確定ATM網(wǎng)絡設備間通信采用的信道。
15.根據(jù)權利要求14所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟d11包括d111、根據(jù)接口上的鏈路編號，從第一條鏈路開始，順序在各鏈路上進行連接資源申請；d112、選擇確定一條帶寬滿足要求的鏈路，并為該鏈路進行VPI、VCI的申請；d113、將為該鏈路分配的VPI、VCI和鏈路對應的中繼端口號記錄在數(shù)據(jù)表中，從而確定網(wǎng)絡設備間通信鏈路。
16.根據(jù)權利要求14所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟d13、d14、d15中傳送的報文，在傳輸過程中具有最高優(yōu)先級。
17.根據(jù)權利要求13所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于步驟d2中所傳送的報文中設置有一個用于驗證數(shù)據(jù)是否有效的加密域。
18.根據(jù)權利要求13所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟d2中所傳送的報文中設置有加密域，用于存放驗證數(shù)據(jù)是否有效的密碼。
19.根據(jù)權利要求1所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的網(wǎng)絡拓撲圖提供的路由包括提供給設備通信/應用程序的路由；及提供給連接管理的路由，該路由進一步包括僅指定終點網(wǎng)絡設備號的一般路由指定終點設備號，并應用DUSTRA算法獲得的路由；VP(虛通路)環(huán)上的主備路由包括主備兩條路由，兩條路由分別經(jīng)過了VP環(huán)上的所有設備；指定中間設備的路由指定經(jīng)過的中間設備的路由；靜態(tài)路由指明由起點至終點經(jīng)過的所有設備的路由；滿足通信帶寬需求的路由在進行一般路由計算前將不滿足通信帶寬需求的邊設置為故障，然后計算出的一般路由。
20.根據(jù)權利要求19所述的基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法，其特征在于所述的指定中間設備的路由為通過以下步驟獲得e、確定指定的中間設備，并計算由起點至中間設備的一般路由；f、計算由中間設備至終點的一般路由；g、判斷兩個一般路是否有重復設備，如果有，則將重復設備的所有邊設置為故障，執(zhí)行步驟e，否則，獲得指定中間設備的路由過程結束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于異步傳輸模式的網(wǎng)絡互連管理實現(xiàn)方法。該方法包括首先，建立ATM網(wǎng)絡設備間的互連通道；然后，ATM網(wǎng)絡設備通過鄰接網(wǎng)絡設備的發(fā)現(xiàn)過程，進行網(wǎng)絡拓撲圖的建立；同時，包括對已經(jīng)建立基于ATM網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲圖進行維護更新；最后，根據(jù)已經(jīng)建立的網(wǎng)絡拓撲圖進行基于ATM的網(wǎng)絡互連管理。本發(fā)明為用戶對ATM網(wǎng)絡的管理提供了極大的方便，大大地節(jié)省了ATM網(wǎng)絡管理及維護的成本。而且，本發(fā)明實現(xiàn)了網(wǎng)絡拓撲的自動管理，網(wǎng)絡連接故障后能夠自動恢復，從而使ATM網(wǎng)絡互連可靠性增強，保證了網(wǎng)絡管理、維護的安全性。
文檔編號H04L12/24GK1486020SQ0213178
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月23日 優(yōu)先權日2002年9月23日
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