專利名稱：光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光通訊領(lǐng)域，涉及一種在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的裝置及方法，特別涉及一種基于分組交換技術(shù)，實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)中對信令通信快速、可靠傳送的裝置及方法，本發(fā)明在遭遇故障時候無需信令倒換或者實時重選路由。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)(如G.8080標(biāo)準(zhǔn))中將傳送網(wǎng)分為三個獨立的平面，即傳送平面(transport plane)、控制平面(control plane)和管理平面(mana gement plane)，以及一個獨立的信令網(wǎng)。其中信令網(wǎng)定義了互通的信令傳輸協(xié)議，負(fù)責(zé)信令在光網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點設(shè)備的控制平面之間傳遞。
在光傳送網(wǎng)(OTN)和SDH/SONET網(wǎng)絡(luò)中，通常使用ECC通道傳送控制平面之間信令信息和網(wǎng)管平面之間的網(wǎng)管信息。
在波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中，當(dāng)前通常使用光監(jiān)控通道(OSC)傳輸通訊控制信令，每個OSC通道使用一個一次群，每個一次群分為32個時隙。在一次群的32個時隙中分配幾個固定時隙作為數(shù)據(jù)通信通道(DCC)，通過時分復(fù)用方式將通訊控制信令復(fù)用到OSC通道的一次群中預(yù)先分配作為DCC的幾個固定時隙中。DWDM網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點的DWDM設(shè)備從OSC通道中為DCC分配的固定時隙，通過解復(fù)用解出通訊控制信令信息。但隨著光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)元結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜和網(wǎng)絡(luò)上所承載的業(yè)務(wù)量的快速增加，一次群的容量已不足以滿足要求，普遍提出了OSC通道使用SDH/SONET信號(例如STM-1信號)的方案。
OSC通道使用SDH/SONET信號的方案有著明顯的不足，主要表現(xiàn)在由SDH/SONET信號組成的信令網(wǎng)，屬于同步網(wǎng)，而DWDM網(wǎng)絡(luò)本身無此要求，這將明顯增加網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的復(fù)雜性并增大故障幾率；當(dāng)以SDH/SONET信號組成信令網(wǎng)時，雖然其本身具有比較完善的保護(hù)機(jī)制，但需要提供較大的額外資源，增加了組網(wǎng)的復(fù)雜性和成本。
另一方面，目前信令網(wǎng)可能使用硬件環(huán)境比較多樣，如果對網(wǎng)絡(luò)底層技術(shù)規(guī)定較死，不利于信令網(wǎng)的互聯(lián)互通。為此，ITU-T在G.7712中建議信令網(wǎng)鏈路支持各種接口實現(xiàn)，包括WAN接口、LAN接口和ECC接口，在網(wǎng)絡(luò)層支持IP/OSI網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議互通。
這種面向無連接的網(wǎng)絡(luò)具有以下特點一臺主機(jī)任何時候都可以發(fā)送分組，中間節(jié)點(或路由器)可以立即轉(zhuǎn)發(fā)分組。發(fā)送分組時，主機(jī)并不知道網(wǎng)絡(luò)是否可以轉(zhuǎn)發(fā)該分組或者目的主機(jī)是否可以收到。每個分組獨立于前幾個分組，既使這幾個分組的傳送目的相同。當(dāng)中間節(jié)點或鏈路故障，有可能在故障點找到一條可替換路徑，并相應(yīng)更新轉(zhuǎn)發(fā)表。
轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的處理過程是數(shù)據(jù)包從源主機(jī)發(fā)往目標(biāo)機(jī)，沿途可能經(jīng)過幾個路由器。任意一個節(jié)點，無論是主機(jī)還是路由器，首先證實是否與目標(biāo)機(jī)在同一物理網(wǎng)絡(luò)。通常采用比較目標(biāo)地址的網(wǎng)絡(luò)部分與本地每個接口的網(wǎng)絡(luò)，如果匹配則直接傳送。否則選擇一個最佳或者認(rèn)為接近目標(biāo)的路由器，所選擇的下一跳路由器查詢轉(zhuǎn)發(fā)表<網(wǎng)絡(luò)號，下一跳>，進(jìn)行逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。通常還可以設(shè)置一個默認(rèn)路由器，當(dāng)表上記錄都不匹配時候選用。這種IP路由轉(zhuǎn)發(fā)是基于本地路由表的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，逐跳轉(zhuǎn)發(fā)只能在源端和目的端之間構(gòu)成一條路由，這種面向無連接的信令傳送方式不太可靠。
在上述分組轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，中間的任意一個節(jié)點由于網(wǎng)絡(luò)底層的故障或者處理緩沖區(qū)溢出等原因，都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失，這種丟失事件只有在網(wǎng)絡(luò)更上層加上檢測機(jī)制才能發(fā)現(xiàn)，一般時間較長。而節(jié)點發(fā)現(xiàn)路由故障通常是依靠路由協(xié)議的hello握手機(jī)制，如果再加上確認(rèn)時間，一般都需秒級甚至更多時間。因此這種面向無連接路由/交換技術(shù)雖然很靈活、容易實現(xiàn)，但是很難滿足傳送網(wǎng)對信令傳送的可靠性要求，特別是在故障條件下，快速穩(wěn)定傳送信令的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的裝置及方法，解決的技術(shù)問題是在光網(wǎng)絡(luò)信令控制平臺上，實現(xiàn)比原有IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)更為可靠的信令傳送，為源節(jié)點和目的節(jié)點之間的信令通信同時提供多條源路由并發(fā)，從不同的路由發(fā)送的同一信令在目的節(jié)點擇優(yōu)選用，以提高網(wǎng)元間通訊的抗毀性。
本發(fā)明的核心在于基于分組交換技術(shù)建立一個統(tǒng)一的光網(wǎng)絡(luò)信令控制平臺，光網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點間的信令在網(wǎng)絡(luò)層以分組交換數(shù)據(jù)包的形式傳遞，在信令的源節(jié)點產(chǎn)生并發(fā)的信令數(shù)據(jù)包，在目的節(jié)點優(yōu)收該信令數(shù)據(jù)包。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的裝置，其特征在于在每個網(wǎng)元設(shè)備的控制節(jié)點中設(shè)置一個由IP路由維護(hù)單元和IP分組交換單元組成的信令路由模塊，以作為通訊信令的控制平臺，用于對通訊信令進(jìn)行顯示路由計算和分組轉(zhuǎn)發(fā)；所述IP路由維護(hù)單元，用于負(fù)責(zé)鏈路狀態(tài)的維護(hù)，鏈路的監(jiān)控，以及拓?fù)湫畔U(kuò)散和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母拢ㄟ^調(diào)用分離路由算法或者帶有約束的路由算法計算源路由，根據(jù)信令網(wǎng)拓?fù)涞玫街辽賰蓷l與鏈路相關(guān)性最低的源路由；所述IP分組交換單元，用于負(fù)責(zé)解析IP信令包，根據(jù)顯示路由進(jìn)行分組交換，查找路由端口映射關(guān)系，實現(xiàn)IP包的轉(zhuǎn)發(fā)；控制平面各節(jié)點間的信令以分組交換數(shù)據(jù)包的方式在網(wǎng)元間傳輸，在信令的源節(jié)點產(chǎn)生并發(fā)的信令數(shù)據(jù)包，在目的節(jié)點優(yōu)收該數(shù)據(jù)包；所述路由的轉(zhuǎn)發(fā)依靠由源節(jié)點計算并攜帶在分組數(shù)據(jù)包中的顯示路由決定轉(zhuǎn)發(fā)端口。
所述IP路由維護(hù)單元中通過調(diào)用分離路由算法或者帶有約束的路由算法計算源路由，是在任意控制節(jié)點中生成顯示路由表，記錄任意節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)其他每個節(jié)點之間的至少兩條鏈路相關(guān)性最低的路由；其中，普通路由表通常記錄為<目的地，開銷，下一跳點>，記錄在每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點；顯示路由表通常是<源點，開銷，下一跳點，下一跳點，...，目的地>，只需記錄在源節(jié)點；相同源、目的節(jié)點之間的顯示路由表下一跳點的相關(guān)性最低。
所述分離路由算法計算源路由對每個有信令發(fā)送的源節(jié)點使用向前搜索Dijkstra算法，從收集的LSP(鏈路狀態(tài)包)匯集的信令網(wǎng)映像計算顯示路由表，維護(hù)兩張表試探表和證實表，每張表中有多條記錄，記錄為<目的地，開銷，下一跳點，...>，通過兩次搜索計算獲得兩條源顯示路由，最終證實路由表僅僅記錄了本地為源節(jié)點到可能目的節(jié)點之間經(jīng)過的所有節(jié)點的路由地址。
所述分組數(shù)據(jù)包的包頭地址字段攜帶有源節(jié)點計算的顯示路由，從源節(jié)點開始，每個收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點信令路由模塊查詢包頭的顯示路由；當(dāng)前地址指示的不是目的地址，根據(jù)數(shù)據(jù)包指示的下一跳點地址映射到相應(yīng)的設(shè)備端口發(fā)送，同時，將指示當(dāng)前的下一跳點地址移動一個指針位置；由于發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間的路徑可能經(jīng)過若干跳節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，所述數(shù)據(jù)包頭需要包含至少兩條顯示路由信息，使得路徑上的每個節(jié)點都能夠設(shè)置確定轉(zhuǎn)發(fā)輸出端口的路由信息。
一種在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的方法，包括步驟一在每個網(wǎng)元設(shè)備的控制節(jié)點中設(shè)置一個信令路由模塊；步驟二使用信令路由模塊在整個光網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建一個獨立的分組交換信令網(wǎng)，擴(kuò)散控制節(jié)點之間的鏈路狀態(tài)到整個網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點，信令的控制節(jié)點啟動分離路由算法或者帶有約束的路由算法，在每兩個節(jié)點之間都計算出至少兩條鏈路相關(guān)性最低的源顯示路由；步驟三實現(xiàn)源節(jié)點并發(fā)數(shù)據(jù)包，信令路由模塊將需要傳遞的信令信息同時封裝入兩個分組數(shù)據(jù)包，在每個包頭中攜帶一條不同源路由，將信令包按照不同路由發(fā)出；
步驟四進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，各網(wǎng)元信令路由模塊接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)包頭攜帶地址查找顯示路由對應(yīng)的設(shè)備端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；步驟五目的節(jié)點根據(jù)數(shù)據(jù)包接收情況優(yōu)選一個分組數(shù)據(jù)包，解出信令交給業(yè)務(wù)處理模塊或者進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)，丟棄多余的數(shù)據(jù)包。
所述步驟二中的信令路由模塊配置信令網(wǎng)中唯一的地址，首先通過網(wǎng)管和GUI接口配置節(jié)點和相鄰節(jié)點的列表，包括其間的鏈路開銷，然后利用鏈路狀態(tài)協(xié)議擴(kuò)散這種鏈路狀態(tài)信息到每個節(jié)點，使得每個節(jié)點都有足夠信息建立一張完整信令網(wǎng)映像，即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌凰霾襟E二中計算源顯示路由，需要在任意控制節(jié)點之間計算源顯示路由表并保存，計算兩條鏈路相關(guān)性最低的路由、或者更多的路由，每條路由之間盡量沒有重合的中間節(jié)點和鏈路，以提高抗毀性。
所述步驟二中通過調(diào)用分離路由算法或者帶有約束的路由算法計算源路由，是在任意控制節(jié)點中生成顯示路由表，記錄任意節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)其他每個節(jié)點之間的至少兩條鏈路相關(guān)性最低的路由；其中，普通路由表通常記錄為<目的地，開銷，下一跳點>，記錄在每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，而顯示路由表通常是<源點，開銷，下一跳點，下一跳點，...，目的地>，只需記錄在源節(jié)點；相同源、目的節(jié)點之間的顯示路由表下一跳點相關(guān)性最低。
所述分離路由算法計算源路由對每個有信令發(fā)送的源節(jié)點使用向前搜索Dijkstra算法，收集的LSP(鏈路狀態(tài)包)匯集的信令網(wǎng)映像計算顯示路由表，維護(hù)兩張表試探表和證實表，每張表中有多條記錄，記錄為<目的地，開銷，下一跳點，...>，通過兩次搜索計算獲得兩條源顯示路由，最終證實路由表僅僅記錄了本地為源節(jié)點到可能目的節(jié)點之間經(jīng)過的所有節(jié)點的路由地址。
所述步驟四中分組數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)過程是數(shù)據(jù)包的包頭地址字段攜帶有源節(jié)點計算的顯示路由，從源節(jié)點開始，每個收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點信令路由模塊查詢包頭的顯示路由；如果當(dāng)前地址指示的不是目的地址，根據(jù)數(shù)據(jù)包指示的下一跳點地址映射到相應(yīng)的設(shè)備端口發(fā)送，同時，將指示當(dāng)前的下一跳點地址移動一個指針位置；由于發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間的路徑可能經(jīng)過若干跳節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，每個數(shù)據(jù)包頭都需要包含一條顯示路由信息，使得路徑上的每個節(jié)點都能夠根據(jù)路由信息確定轉(zhuǎn)發(fā)輸出端口。
本發(fā)明相對于使用ECC通道傳輸通訊控制信令和通常IP數(shù)據(jù)包信令網(wǎng)，具有以下效果遵循了傳送網(wǎng)信令控制平臺標(biāo)準(zhǔn)，目前有關(guān)G.7712信令通信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義了使用IP/OSI網(wǎng)絡(luò)提供信令通道，便于不同廠家設(shè)備的信令網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層互通。
使用分離路由的顯示路由分組交換代替原來的路由表交換，提高了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性。
本發(fā)明使用分組數(shù)據(jù)包的并發(fā)優(yōu)收技術(shù)，提高信令傳送對單點或者受限多點(沒有同時影響所有路由)故障的抗毀性，節(jié)約了信令的保護(hù)倒換時間，保證了mesh網(wǎng)保護(hù)和恢復(fù)倒換性能。
當(dāng)信令網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，備份路由仍然能夠保證信令包穩(wěn)定傳送，避免了實時依賴動態(tài)路由算法(例如OSPF，BGP，IS-IS)求解備份路由，從而解決了收斂慢的問題。
改進(jìn)的分離路由選擇算法可以快速的獲得鏈路相關(guān)性最低的多條源路由，方便地實現(xiàn)了源路由的獲取。
發(fā)現(xiàn)連接故障，信令網(wǎng)拓?fù)渥杂院罂梢栽诤笈_重新選擇一條路由替代損壞的路由，動態(tài)實現(xiàn)了路由的備份。
信令路由模塊改造方便，只需要在原有路由器協(xié)議的基礎(chǔ)上增加源點計算多條顯示路由功能和遵循IP路由標(biāo)準(zhǔn)的顯示路由轉(zhuǎn)發(fā)功能即可，不影響傳統(tǒng)路由器的轉(zhuǎn)發(fā)功能。傳統(tǒng)路由器只要按照IP路由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定支持顯示路由轉(zhuǎn)發(fā)，本模塊與傳統(tǒng)路由器組成的IP/OSI信令網(wǎng)對接容易，只要將源、目的節(jié)點作為邊緣節(jié)點，傳統(tǒng)路由器節(jié)點透明地直接轉(zhuǎn)發(fā)即可。


圖1是改進(jìn)Dijkstra算法流程圖；圖2是本發(fā)明信令路由模塊功能示意圖；圖3是本發(fā)明中信令路由模塊組成的獨立信令網(wǎng)的示意圖；圖4是通常拓?fù)溆嬎阍绰酚赏負(fù)鋱D；圖5是受限拓?fù)溆嬎阍绰酚赏負(fù)鋱D。
具體實施例方式
下面根據(jù)

具體實施例方式本發(fā)明的技術(shù)方案是在光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中信令以分組交換數(shù)據(jù)包(可以是而不限于IP包，OSI包等等)的形式在網(wǎng)元間傳遞，在每個網(wǎng)元中設(shè)計一個信令路由模塊作為通訊信令的控制平臺，該模塊的主要作用就是對通訊信令進(jìn)行顯示路由計算和分組轉(zhuǎn)發(fā)，控制平面信令以分組交換數(shù)據(jù)包的方式網(wǎng)元間傳輸。與通常路由器路由表轉(zhuǎn)發(fā)不同，該路由的轉(zhuǎn)發(fā)是依靠由源節(jié)點計算并攜帶在分組數(shù)據(jù)包中的顯示路由決定轉(zhuǎn)發(fā)端口。
本發(fā)明所述方法，其過程如下步驟一獲取路由拓?fù)?。每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的控制平面都建立信令路由模塊，并配置有本信令網(wǎng)中唯一的地址，在整個光網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建一個獨立的分組交換信令網(wǎng)。首先通過網(wǎng)管和GUI接口配置節(jié)點和相鄰節(jié)點的列表，包括其間的鏈路開銷。然后利用鏈路狀態(tài)協(xié)議擴(kuò)散這種鏈路狀態(tài)信息到每個節(jié)點，使得每個節(jié)點都有足夠信息建立一張完整信令網(wǎng)映像，即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌徊襟E二計算源路由。任意控制節(jié)點之間需要計算源顯示路由表并保存，可以計算兩條鏈路相關(guān)性最低的路由(或者更多的路由)，每條路由之間盡量沒有重合的中間節(jié)點和鏈路，以提高抗毀性；步驟三源節(jié)點實現(xiàn)并發(fā)數(shù)據(jù)包。信令路由模塊將需要傳遞的信令信息封裝成分組數(shù)據(jù)包。在源節(jié)點生成兩份信令內(nèi)容完全相同，但是包頭包含不同的源顯示路由，數(shù)據(jù)段中標(biāo)識ID不同的數(shù)據(jù)包，ID標(biāo)識符(X，Y1)和(X，Y2)。X表示數(shù)據(jù)包的序號，可以是流水號。數(shù)字Y1，Y2表示同一組數(shù)據(jù)包X的第一份和第二份。組包后向相應(yīng)的端口發(fā)出；步驟四進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。各中間節(jié)點信令路由模塊接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)分組數(shù)據(jù)包攜帶顯示路由進(jìn)行交換和轉(zhuǎn)發(fā)；在各個節(jié)點設(shè)備的每個輸出端口的都有編號，根據(jù)數(shù)據(jù)包攜帶顯示路由可以映射到輸出端口，由分組交換單元將分組發(fā)送到那個輸出端口上。
步驟五目的節(jié)點信令路由模塊優(yōu)收的分組數(shù)據(jù)包，根據(jù)數(shù)據(jù)包攜帶的ID標(biāo)識選擇一個好的數(shù)據(jù)包(可以是首先到達(dá)或者質(zhì)量較好的)，并丟棄重復(fù)的數(shù)據(jù)包。既使其中任意一條路由經(jīng)過的節(jié)點或者鏈路出現(xiàn)故障(一條路由可用)，緩沖區(qū)溢出導(dǎo)致丟失數(shù)據(jù)包，都不會影響信令的傳送；對于步驟二，關(guān)鍵是在任意控制節(jié)點中生成顯示路由表，記錄任意節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)其他每個節(jié)點之間的至少兩條鏈路無關(guān)的路由。普通路由表通常記錄為<目的地，開銷，下一跳點>，記錄在每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。而顯示路由表通常是<源點，開銷，下一跳點，下一跳點，…，目的地>，只需記錄在源節(jié)點。相同源、目的節(jié)點之間的顯示路由表下一跳點盡量不要重合。可以而不限于采用分離路由算法或者帶有約束的路由算法計算源路由。一種改進(jìn)后Dijkstra算法詳細(xì)過程如下每個有信令發(fā)送的源節(jié)點使用向前搜索Dijkstra算法(其他約束路由算法也可獲得顯示路由)，從它收集的LSP(鏈路狀態(tài)包)匯集的信令網(wǎng)映像計算顯示路由表。它維護(hù)兩張表試探表和證實表。每張表中有多條記錄，記錄為<目的地，開銷，下一跳點，…>，通過兩次搜索計算獲得兩條源顯示路由，最終證實路由表僅僅記錄了本地為源節(jié)點到可能目的節(jié)點之間經(jīng)過的所有節(jié)點的路由地址。流程圖如圖1所示。
對于步驟四，分組數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)過程是數(shù)據(jù)包的包頭地址字段攜帶有源節(jié)點計算的顯示路由，從源節(jié)點開始，每個收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點信令路由模塊查詢包頭的顯示路由。如果當(dāng)前地址指示的不是目的地址，那么本節(jié)點處不是目的地址，根據(jù)數(shù)據(jù)包指示的下一跳點地址映射到相應(yīng)的設(shè)備端口發(fā)送出去，同時，將指示當(dāng)前的下一跳點地址移動一個指針位置。由于發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間的路徑可能經(jīng)過若干跳節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)包頭需要包含足夠的顯示路由信息，使得路徑上的每個節(jié)點都能夠根據(jù)路由信息確定轉(zhuǎn)發(fā)輸出端口。
本發(fā)明所述的裝置及方法，解決的是以前控制平臺兼容性、擴(kuò)展性和抗毀性能差等技術(shù)問題。每個網(wǎng)元的信令路由模塊構(gòu)成光網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點的信令傳送部分。
信令路由模塊的功能見圖2，所述信令路由模塊分為兩部分，采用軟件或者硬件對分組交換數(shù)據(jù)包攜帶的顯示路由進(jìn)行查詢和分組交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的分組轉(zhuǎn)發(fā)；通過軟件維護(hù)控制整個信令網(wǎng)的拓?fù)?，根?jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及信令通道的通斷情況，及時更新路由表中的兩條(或者多條)鏈路相關(guān)性最小的源顯示路由。它由兩個部分共同實現(xiàn)IP路由維護(hù)單元負(fù)責(zé)鏈路狀態(tài)的維護(hù)，鏈路的監(jiān)控，以及拓?fù)湫畔⒌臄U(kuò)散和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母?。源路由計算對象通過調(diào)用分離路由算法，根據(jù)信令網(wǎng)拓?fù)溆嬎愠鰞蓷l盡可能鏈路無關(guān)的源路由。IP分組交換單元負(fù)責(zé)解析IP信令包，對根據(jù)顯示路由進(jìn)行分組交換，查找路由端口映射關(guān)系，實現(xiàn)IP包的轉(zhuǎn)發(fā)。
本發(fā)明組成的獨立信令網(wǎng)示意圖見圖3，傳送平面和控制平面分離，每個控制節(jié)點都包含信令路由模塊，網(wǎng)元設(shè)備可以是各種OTN和SDH傳送設(shè)備。傳送平面可以是目前的DWDM和SDH設(shè)備等光傳送設(shè)備。其中信令路由模塊實現(xiàn)控制平面的信令路由功能，控制節(jié)點其他模塊處理控制平面業(yè)務(wù)層次的信令功能?？刂破矫婀?jié)點之間信令數(shù)據(jù)包通過信令路由模塊在網(wǎng)元節(jié)點之間轉(zhuǎn)發(fā)。信令的分組交換數(shù)據(jù)包通過顯示路由進(jìn)行并發(fā)優(yōu)收的策略傳送，可以是通過兩條(甚至更多條)顯示路由傳送，任意一條路徑故障仍然能夠保證分組包正常傳送，不依賴于故障倒換。特別改進(jìn)的Dijkstra算法能夠較快地算出兩條鏈路相關(guān)性最低的路由。特別涉及以IP/OSI數(shù)據(jù)包(不限于此)為代表的分組交換網(wǎng)。
信令路由模塊根據(jù)信令網(wǎng)管的配置的點對點之間鄰居關(guān)系，利用OSPF路由協(xié)議擴(kuò)散鏈路狀態(tài)到網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)元的信令路由模塊，各個網(wǎng)元自動生成控制平面信令網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。當(dāng)網(wǎng)元設(shè)備1，3兩點之間需要建立一條物理連接，在設(shè)備1，2首先需要建立連接，設(shè)備1，2分別對應(yīng)控制節(jié)點A，C。兩點之間首次進(jìn)行信令傳送時候，啟動分離路由選擇算法或者約束路由算法，計算出兩條鏈路無關(guān)的的源路由A-B-C和A-D-E-C，并且記錄下來以后傳送信令時候也可使用。
分離路由算法和約束路由算法很多，可以根據(jù)優(yōu)化目的選用。一種簡單的實現(xiàn)舉例是改進(jìn)Dijkstra算法可以很容易獲得這種源路由。如圖4所示，首先將控制節(jié)點的連接開銷全部設(shè)置為1，那么運(yùn)行Dijkstra算法，很容易獲得一條最小跳數(shù)的路徑A-B-C。然后將被使用過的連接開銷設(shè)置為一個較大的數(shù)(比如5)，那么再次運(yùn)行Dijkstra算法以后，自然可以獲得一條鏈路相關(guān)性最小的路徑A-D-E-C(選取路徑A-H-I-C實質(zhì)一樣，不影響討論)。將使用過的連接開銷設(shè)置很大而不是刪除的好處在于找不到鏈路完全無關(guān)的路徑情況下，可以允許部分離路由重合。如圖5所示，在一些特殊拓?fù)錀l件下如BC段重合，為避免算法搜索失敗，根據(jù)鏈路開銷變化而不刪除使用段，可以選取A-F-I-B-C作為另一路由。當(dāng)然，這是由于信令網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫芟薅龀龅臋?quán)衡。
控制節(jié)點A生成兩份信令內(nèi)容相同的IP數(shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)段分別加入兩個有聯(lián)系ID標(biāo)識符(X，1)和(X，2)。X表示數(shù)據(jù)包的序號，可以是流水號。數(shù)字1，2表示同一組數(shù)據(jù)包X的第一份和第二份。IP包頭的源路由分別使用A-B-C和A-D-E-C。分組交換單元根據(jù)顯示路由找到對應(yīng)的輸出端口，分別發(fā)送往節(jié)點B和D。為了方便下一個節(jié)點獲得正確信息，節(jié)點A將發(fā)送源路由列表進(jìn)行循環(huán)移位，分別為B-C-A和D-E-C-A。節(jié)點B和節(jié)點D查找源路由列表找到輸出端口以后，再進(jìn)行一次循環(huán)移位，分別為C-A-B和E-C-A-D，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點C和節(jié)點E。直至到達(dá)目的點，各自完成一次完整的循環(huán)移位。
正常狀態(tài)下控制網(wǎng)元A，C之間存在的信令消息傳送，兩個IP信令包都會正常到達(dá)目的網(wǎng)元C。在采用選取先到數(shù)據(jù)包策略條件下，目的網(wǎng)元的信令路由模塊將信令轉(zhuǎn)交給控制平面業(yè)務(wù)處理模塊進(jìn)行處理，同時保留一份IP數(shù)據(jù)包ID標(biāo)識或者副本。當(dāng)同樣內(nèi)容的第二份信令數(shù)據(jù)包到達(dá)后，經(jīng)過比較序號和組號，確認(rèn)同一信令以后丟棄該數(shù)據(jù)包和保留的數(shù)據(jù)包ID標(biāo)識或者副本。當(dāng)路由A-B-C出現(xiàn)故障后，不影響路由A-D-E-C上傳送的信令數(shù)據(jù)包。同樣道理，路由A-D-E-C上的故障，也不會影響路由A-B-C上的信令數(shù)據(jù)傳送。對于不同時影響兩條路由的D，E多點故障，信令傳送依然有效。根據(jù)需要，甚至可以使用兩條以上的信令路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，其處理機(jī)制與上面相同。
OSPF路由協(xié)議具有一定的網(wǎng)絡(luò)自愈功能，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實時狀態(tài)可以重新修改信令在網(wǎng)元之間的傳送可靠性。如果路由A-B-C上的B控制節(jié)點故障在一定時間內(nèi)(如OSPF協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)自愈通常在60秒)沒有排除，根據(jù)刷新后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌蛛x路由算法再次計算源路由時候，可以重新選擇路由A-H-I-C作為另外一條新的第二路由。
在網(wǎng)元設(shè)備2，3之間建立連接的過程與上面類似，在傳送平面對應(yīng)的控制平面節(jié)點之間獲取兩條路由C-Z，C-J-Z進(jìn)行信令的傳送和轉(zhuǎn)發(fā)。
本發(fā)明所述方法也可適用于對信令傳送有較高要求的其他數(shù)據(jù)通信網(wǎng)(DCN)中。
權(quán)利要求
1.一種在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的裝置，其特征在于在每個網(wǎng)元設(shè)備的控制節(jié)點中設(shè)置一個由IP路由維護(hù)單元和IP分組交換單元組成的信令路由模塊，以作為通訊信令的控制平臺，用于對通訊信令進(jìn)行顯示路由計算和分組轉(zhuǎn)發(fā)；所述IP路由維護(hù)單元，用于負(fù)責(zé)鏈路狀態(tài)的維護(hù)，鏈路的監(jiān)控，以及拓?fù)湫畔U(kuò)散和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母拢ㄟ^調(diào)用分離路由(diversity)算法或者帶有約束的路由算法計算源路由(顯示路由)，根據(jù)信令網(wǎng)拓?fù)涞玫街辽賰蓷l鏈路(節(jié)點)相關(guān)性最低的源路由；所述IP分組交換單元，用于負(fù)責(zé)解析IP信令包，根據(jù)顯示路由進(jìn)行分組交換，查找路由端口映射關(guān)系，實現(xiàn)IP包的轉(zhuǎn)發(fā)；控制平面各節(jié)點間的信令以分組交換數(shù)據(jù)包的方式在網(wǎng)元間傳輸，在信令的源節(jié)點產(chǎn)生并發(fā)的信令數(shù)據(jù)包，在目的節(jié)點優(yōu)收該數(shù)據(jù)包；所述路由的轉(zhuǎn)發(fā)依靠由源節(jié)點計算并攜帶在分組數(shù)據(jù)包中的顯示路由決定轉(zhuǎn)發(fā)端口。
2.如權(quán)利要求1所述在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的裝置，其特征在于所述IP路由維護(hù)單元中通過調(diào)用分離路由算法或者帶有約束的路由算法計算源路由，是在任意控制節(jié)點中生成顯示路由表，記錄任意節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)其他每個節(jié)點之間的至少兩條鏈路相關(guān)性最低的路由；其中，普通路由表通常記錄為<目的地，開銷，下一跳點>，記錄在每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點；顯示路由表通常是<源點，開銷，下一跳點，下一跳點，...，目的地>，只需記錄在源節(jié)點；相同源、目的節(jié)點之間的顯示路由表下一跳點的相關(guān)性最低。
3.如權(quán)利要求1或2所述在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的裝置，其特征在于所述分離路由算法計算源路由對每個有信令發(fā)送的源節(jié)點使用向前搜索Dijkstra算法，從收集的LSP(鏈路狀態(tài)包)匯集的信令網(wǎng)映像計算顯示路由表，維護(hù)兩張表試探表和證實表，每張表中有多條記錄，記錄為<目的地，開銷，下一跳點，...>，通過兩次搜索計算獲得兩條源顯示路由，最終證實路由表僅僅記錄了本地為源節(jié)點到可能目的節(jié)點之間經(jīng)過的所有節(jié)點的路由地址。
4.如權(quán)利要求1所述在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的裝置，其特征在于所述分組數(shù)據(jù)包的包頭地址字段攜帶有源節(jié)點計算的顯示路由，從源節(jié)點開始，每個收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點信令路由模塊查詢包頭的顯示路由；當(dāng)前地址指示的不是目的地址，根據(jù)數(shù)據(jù)包指示的下一跳點地址映射到相應(yīng)的設(shè)備端口發(fā)送，同時，將指示當(dāng)前的下一跳點地址移動一個指針位置；由于發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間的路徑可能經(jīng)過若干跳節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，所述每個數(shù)據(jù)包頭都需要包含一條顯示路由信息，使得路徑上的每個節(jié)點都能夠根據(jù)路由信息確定轉(zhuǎn)發(fā)輸出端口。
5.一種在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的方法，包括步驟一在每個網(wǎng)元設(shè)備的控制節(jié)點中設(shè)置一個信令路由模塊；步驟二使用信令路由模塊在整個光網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建一個獨立的分組交換信令網(wǎng)，擴(kuò)散控制節(jié)點之間的鏈路狀態(tài)到整個網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點，信令的控制節(jié)點啟動分離路由算法或者帶有約束的路由算法，在每兩個節(jié)點之間都計算出至少兩條鏈路相關(guān)性最低的源顯示路由；步驟三實現(xiàn)源節(jié)點并發(fā)數(shù)據(jù)包，信令路由模塊將需要傳遞的信令信息同時封裝入兩個分組數(shù)據(jù)包，在每個包頭中攜帶一條不同源路由，將信令包按照不同路由發(fā)出；步驟四進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，各網(wǎng)元信令路由模塊接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)包頭攜帶地址查找顯示路由對應(yīng)的設(shè)備端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；步驟五目的節(jié)點根據(jù)數(shù)據(jù)包接收情況優(yōu)選一個分組數(shù)據(jù)包，解出信令交給業(yè)務(wù)處理模塊或者進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)，丟棄多余的數(shù)據(jù)包。
6.如權(quán)利要求5所述在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的方法，其特征在于所述步驟二中的信令路由模塊配置有信令網(wǎng)通信地址，首先通過網(wǎng)管和GUI接口配置節(jié)點和相鄰節(jié)點的列表，包括其間的鏈路開銷，然后利用鏈路狀態(tài)協(xié)議擴(kuò)散這種鏈路狀態(tài)信息到每個節(jié)點，使得每個節(jié)點都有足夠信息建立一張完整信令網(wǎng)映像，即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；所述步驟二中計算源顯示路由，需要在任意控制節(jié)點之間計算源顯示路由表并保存，計算兩條鏈路相關(guān)性最低的路由、或者更多的路由，每條路由之間盡量沒有重合的中間節(jié)點和鏈路，以提高抗毀性。
7.如權(quán)利要求5所述在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的方法，其特征在于所述步驟二中通過調(diào)用分離路由算法或者帶有約束的路由算法計算源路由，是在任意控制節(jié)點中生成顯示路由表，記錄任意節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)其他每個節(jié)點之間的至少兩條鏈路相關(guān)性最低的路由；其中，普通路由表通常記錄為<目的地，開銷，下一跳點>，記錄在每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，而顯示路由表通常是<源點，開銷，下一跳點，下一跳點，...，目的地>，只需記錄在源節(jié)點；相同源、目的節(jié)點之間的顯示路由表下一跳點鏈路相關(guān)性最低。
8.如權(quán)利要求5或7所述在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的方法，其特征在于所述分離路由算法計算源路由對每個有信令發(fā)送的源節(jié)點使用向前搜索Dijkstra算法，收集的LSP(鏈路狀態(tài)包)匯集的信令網(wǎng)映像計算顯示路由表，維護(hù)兩張表試探表和證實表，每張表中有多條記錄，記錄為<目的地，開銷，下一跳點，...>，通過兩次搜索計算獲得兩條源顯示路由，最終證實路由表僅僅記錄了本地為源節(jié)點到可能目的節(jié)點之間經(jīng)過的所有節(jié)點的路由地址。
9.如權(quán)利要求5所述在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的方法，其特征在于所述步驟四中分組數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)過程是數(shù)據(jù)包的包頭地址字段攜帶有源節(jié)點計算的顯示路由，從源節(jié)點開始，每個收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點信令路由模塊查詢包頭的顯示路由；如果當(dāng)前地址指示的不是目的地址，根據(jù)數(shù)據(jù)包指示的下一跳點地址映射到相應(yīng)的設(shè)備端口發(fā)送，同時，將指示當(dāng)前的下一跳點地址移動一個指針位置；由于發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間的路徑可能經(jīng)過若干跳節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，每個數(shù)據(jù)包頭都需要包含一條顯示路由信息，使得路徑上的每個節(jié)點都能夠根據(jù)路由信息定轉(zhuǎn)發(fā)輸出端口。
全文摘要
本發(fā)明屬于光通訊領(lǐng)域，涉及一種在光網(wǎng)絡(luò)中通過顯示路由實現(xiàn)信令并發(fā)優(yōu)收的裝置及方法。本發(fā)明基于分組交換技術(shù)，在每個網(wǎng)元設(shè)備的控制節(jié)點中建立一個信令路由模塊作為光網(wǎng)絡(luò)信令控制平臺，光網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點間的信令在網(wǎng)絡(luò)層以分組交換數(shù)據(jù)包的形式傳遞，在信令的源節(jié)點產(chǎn)生并發(fā)的信令數(shù)據(jù)包，在目的節(jié)點優(yōu)收該信令數(shù)據(jù)包。在所述光網(wǎng)絡(luò)信令控制平臺上，實現(xiàn)比原有IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)更為可靠的信令傳送，為源節(jié)點和目的節(jié)點之間的信令通信同時提供多條源路由并發(fā)，從不同的路由發(fā)送的同一信令在目的節(jié)點擇優(yōu)選用，以提高網(wǎng)元間通訊的抗毀性。本發(fā)明在遭遇故障時候無需信令倒換或者實時重選路由。
文檔編號H04Q11/00GK1571301SQ0313990
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者馬恒, 高峰, 劉建國 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司