（光学工程专业论文）链路管理协议及其在光用户网络接口中的应用的研究.pdf

直塞整宝点堂亟：匕班豇生坐位j 幺奎 垴警 摘要 未来的网络是由o x c ，路由器，交换机，d w d m 光线路系统，a d m 组成，并使用一 个共同的控制平面( 如：g m p l s ) 来按需分配资源，来提供保护和恢复机制维护网络的生 存性。一对节点之间可能有成千上万个连接，而每个连接又由许多数据链路组成。从工程 的角度来看，将多个数据链路聚合成一个业务流量工程( t e ) 链路是可行的。i e t f 的链 路管理协议( l m p ) 规范就是用来管理邻居节点之间的t e 链路。 本文研究了l m p 两个方面的应用。一个是l m p 在o i fu n l l 0 中的应用，另一个是 l m p 为w d m 网络作出的扩展。o i fu n l l 。0 是通过扩展的l m p 来实现客户设备和传输网 元之间的自动邻居发现，自动服务发现，并根据用户请求使用标签分配协议( l d p ) 或资源预 留协议( r s v p ) 来自动建立或删除连接。 文章首先详细地分析了l m p 的两个主要功能控制通道管理和链路属性关联，及两个 辅助功能数据链路物理连通性验证和链路故障管理，同时研究了光网络中的链路绑定机 制。 其次，本文研究了用l m p 来实现用户网络接1 2 1 ( u n i ) 中的邻居发现和服务发现进程。 u n i 有两种调用模式，一个是直接调用，另一个是间接调用。u n i 信令传送配置可分为带 内信令和带外信令两种实现方式。带内信令的实现方式是两个节点之间的控制通道和数据 链路使用同一个物理媒质。带外信令的实现方式是控制通道使用一个独立的的通信键路， 与数据通道分离。同时研究了邻居发现和服务发现的实现过程，分析了邻居发现和服务发 现的有限状态机及l m p 消息格式。 所有的邻居发现和服务发现消息都采用l m p 消息格式，再将它封装在i p 包内，使用 数据报用户协议( u d p ) 或传输控制协议( t c p ) 来传送。在第六章中，使用了v c + + 实现了 u n i 中的部分功能。 最后，文章探讨了l m p 为w d m 网络作出的扩展。 关键词：链路管理协议；用户网络接口；邻居发现；服务发现 血趟直必甄垫啦竺地监苤一一 鼬型 a b s t r a c t n e t w o r k sa r e b e i n gd e v e l 叩e dw i t hr o n t e rs _ ，s w i t c h e s ， c r o s s c o n n e c t s ，d e n s ew a v e l e n g t h d i v i s i o nm u l t i p l e x e d ( d w d m ) s y s t e m s , a n da d d d lc pm u l t i p l e x m si f 、a e m s ) t h a tu s eac o m m o n c o n t r o lp l a n e 【eg ，g e n e r a l i z e dm p l s ( g m p l s ) 】1 0d y n a m i c a l l ya l l o c a t er e s o u r c e sa n dt op r o v i d e n e t w o r ks u r v i v a b i l i t yu s i n gp r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o nt e ch n i q u e s ap a i ro fn o d e sm a yh a v e t h o u s a n d so fi n t e r c o n n e c t s ，w h e r ee a c hi n t e r c o n n e c tm a yc o n s i s to fm u l t i p l ed a t al i n k s f o r s c a l a b i l i t yp u r p o s e s , m u l t i p l ed a t al i n k sc a nb ec o m b i n e dt of o l mas i n g l et r a f f i ce n g i n e e r i n g ( t e ) l i rk i e t fs p e c i f i e sal i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( l m p ) t h a tr u n sb e t w e e nap a i ro fn o d e sa n di s u s e dt om a n a g e2 el i n ks t h i sp a p e rs t u d yt w oa p p l i c a t i o no f l m p , o n ei sl m p a p p l yi no i fu n i io a n o t h e ri sl m p f o r d w d mo p t i c a ll i n es y s t e m s o i fu n ii 0i m p l e m e n tt h ep r o c e d u r e so fn e i g h b o u rd i s c o v e r ya n d s e r v i c ed i s c o v e r yb yt a k i n ge x t e n d e dl i n km a n a g e m e n tp r o c o t 0 1 a n do fa u t o m a t i cc o n n e c t i o n s e t - - u pa n dd e l e t i o ntyl a b e ld i s t r i b u t i o np r o t o c o lo rr e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c o la c c o r d i n gt o u s e rr e q u e s t sb e t w e e nad i e r ta n dat r a n s p o r tn e t w o r ke l e m e n t f f n e ) a tf i r s t ，t h i sp a p era n a l y z el m pt w oc o r ep r o c e d u r e sw h i c hi sc o n t r o lc h a n n e lm a n a g e m e n t a n dl i n kp r cp e r t yc o r r e l a t i o na n dt w oa d d i t i o n a lp r o c e d u r e sw h i c hi sl i n kc o n n e c t i v i t yv e r i f i c a t i o n a n df a u l tm a n a g e m e n ti nc e a i l ，a n ds t u d yl i n kb u n d l e dm e c h a n i s mo f o p t i c a ln e t w o r k f u r t h e r m o r e t h i sp a p e rh a v er e s e a r c ho i lo i fu ni1 0 t h e r ea r et w os e r v i c ei n v o c a t i o n m o d e l si nt h eu s e rn e t w o r ki n t e r f a c e ( u n i ) ，o n ec a l l e d d i r e c ti n v o c a t i o na n da n o t h e rc a l l e d i n d i r e c ti n v o c a t i o n a n do ifu n ii 0s u p p o r t st w ow p e so fs i g n a l i n gt i a n s p o r tc o n f i g u r a t i o n sw h i c h i si n - f i b e ra n do u t - - o f - f i b e r r n - f i b e ri sd e f i n e dt l - a tt h es i g n a l i n gm e s s a g e sa r ec a r d e do v e r a c o m m u n i c a t i o nc h a n n e le m b e d d e di nt h ed a t a - c a r r y i n go p t ic a l l i n kb e t w e e nf i ec l i e n ta n dt h e t n e a n do u t o f - f i b e ri sd e f i n e dt h a tt h es i g n a l i n gm e s s a g e sa r ec a r r kdo v e rad e d i c a t e d co m m u n i c a t i o nl i rkb e t w e e nt h eu n i ca n d1 h eu n i - - n , s e p a r a t ef r o mt h ed a t a - b e a r i n go p t i c a l l i n k s a tf ies a m et i m e t h ei m p l e m e n t a t i o no fn e i g h b o rd i s c o v e r yp r o c e d u r ea n ds e r v i c ed i s c o v e l y o r o c e d u r ei ss t u d i e da n dl m pf i n i t es l a t em a c h i n e sa n dl m pm e s s a g ef o r m a t so fn e i g h b o u r d i s c o v e r ya n ds e r v k ed i s c o v e r yi sd e s c d d e di nt h i sp a p e r a l lm e s s a g ei nl b eo i fu n i i 0a r eb u i l tu s i r gl m po b j e c t s ，a n da r es e n ta si pp a c k e t sb yt c p o ru d r t h i sp a p e ri m p l e m e n ts o m ep r o c e ( u r e sc f u n ib yv c + + a tl a s t , t h i sp a p e rp r o b ei n t ol m pf o rd w d mo p t i c a ll i n es y s t e m s k e w o r d s ：u n i ；l m p ；n e i g h b o u rd i s c o v e r y ；s e r v i c ed i s ( o v e r y t 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工学光学工程 研究方向： 光纤通信与光波技术 作 者：三坠级研究生李秀华指导教师堡超堡 题目：链路管理协议及其在光用户网络接口中的 应用的研究 英文题目：t h er e s e a r c ha b o u tl i n km a n a g e m e n tp r o t o c o la n di t s a p p l i c a t i o ni no p t i c a lu s e rn e t w o r ki n t e r f a c e 主题词：链路管理协议用户网络接口邻居发现 服务发现 k e y w o r d s ：l i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( l m p ) u s e rn e t w o r ki n t e r f a c e ( u n i ) n e i g h b o u rd i s c o v e r y s e r v i c ed i s c o v e r y 南京邮电大学硕士研究生学位论文缩略词 缩略词 自动交换光网络 控制通道标识符 密集波分复用 通用的多协议标签 因特网协议 i p 控制通道 内部信令接口 标签分配协议 链路管理协议 光传送网络 光交叉连接器 光子交叉连接器 资源预留协议 共享风险链路组 流量工程链路 传输网络分配地址 传输网元 用户网络接口 u n i 客户端信令代理 u n i 网络端信令代理 v 洲删舢，眦钳肿船州珊瑚量；妻喊姒眦眦册肝 胁咖 印眦 瑚哪唧呲眦刚吼堇眦眦眦眦 眦 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 垄叠釜日瓤地 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：盔壅至导师签名 蚓哗吼堡一 童塞些皇查兰堡! ：竺塞竺兰堡堡壅 塑! 童堕堡 第1 章绪论 光网络是光纤通信技术快速发展的产物，带来了网络世界前所未有的变革。光网络并 不仅仅是简单的光纤传输链路，它是在光纤提供的大容量，长距离，高可靠的传输媒质基 础上，利用光和电子控制技术实现多节点网络的互联和灵活调度。 光网络的发展大致可分为两代。第一代光网络是s d h s o n e t 为代表，它在历史上第 一次实现了全球统一的光网络互联技术，规范了光接口，而且定义了对光信号质量的远程 监控，故障定位和远程配置等重要的网络管理功能。第二代光网络可以认为是i t u t 提出 的光传送网络( o t n ) ，增加了交换，选路和其他智能在光层上的实现。o t n 被分为若干独 立的层网络，包括光通道( o c h ) 层，光复用段( o m s ) 层和光传输段( o t s ) 层等。其 中每个层网络又可以进一步分割成子网和子网间链路，以反映该层网络的内部结构。随着 i n t e r n e t 的迅猛发展，各种新型业务如视频点播、带宽租用等不断涌现，i p 数据业务量的 爆炸性增长对光传送网络提出了更高的带宽需求和服务质量要求，驱使光网络从传统的指 配带宽服务的运营模式向更易于管理和控制、更加灵活可靠和智能化的方向发展。于是， 自动交换光网络( a s o n ) 便脱颖而出。采用a s o n 可以使电信网的运营自动化，以便更加 有效地利用网络资源【1 】1 2 j 。 各大国际标准化组织在推动a s o n 相关技术标准化进程方面，都投入了很大的精力。 i t u 关于a s o n 的建议框架相对完备：g 8 0 8 0 定义了a s o n 控制平面的参考体系结构， 规定了主要的功能模块以及相互之间的作用；g 7 7 1 2 描述了数据通信网( d c n ) 的体系结 构：( 3 7 7 1 3 规定了实现自动呼叫和连接操作所进行的处理需求，适用于用户网络接口( u n i ) 和网络网络接口( n n i ) 之间的分布呼叫和连接管理( d c m ，d i s t r i b u t e dc a l la n dc o n n e c t i o n m a n a g e m e n t ) ；1 3 7 7 1 4 描述了用于网络资源管理和选路的自动发现技术；g 7 7 1 5 描述了用 于建立交换连接( s c ) 和软永久连接( s p c ) 的路由功能的需求和体系结构；g 7 7 1 6 、g 7 7 1 7 、 g f r a m e 等建议也在制定过程中。其中和链路资源管理相关的标准有g 7 7 1 4 g 7 7 1 4 ，1 和 g 7 7 1 6 ，但g 7 7 t 4 g 7 7 1 4 1 主要偏重于自动发现技术的相关规定，而( 3 7 7 1 6 的内容还不确 定，最初是关于链路管理体系与需求的，最近关注的是控制平面的初始建立、重配置和恢 复的相关内容p j 。 i e t f 主要致力于开发i n t e m e t 的标准和规范。在a s o n 的建议制定过程中，发挥了 在i p 技术方面的优势，继承i p 路由协议和m p l s 的信令体系，提出了g m p l s 系列标准 草案。a s o n 网络结构核心是通用的控制平面( g m p l s ) ，其控制平面必须是可靠的，具 堕塞坚皇查堂塑主竺塞皇兰堡堡奎 兰! 翌堕丝 有动态路由连接，自动的业务和资源发现，状态信息分发，通道连接建立和通道连接管理 等功能。而链路管理协议( l m p ) 是g m p l s 协议簇的一个成员，它是运行于两个相邻节 点间，用于管理流量工程( t e ) 链路和验证控制通道的可达性的协议。 0 i f 致力于加速光互联网的部署，其对象是提供终端用户、设备制造商、业务提供商 一体的光网络解决方案，促进网络互操作。在0 i f 开发的u n i 标准中，与i e t f 规范紧密 结合，通过扩展的l m p 来实现u n i 对资源的管理。0 i fu n l l 0 从接口的角度提出业务与信 令要求，允许：用户动态的建立光连接。其价值在于从信令，地址，自动发现等几方面详细给 出了具体的设计方案。而i t u - t 有关a s o n 的系列建议基本上只描述了a s o n 核心技术的体 系结构和协议需求，而缺少协议实现的细节。目前，u n l 2 0 已基本完成，它在u n l l 0 的基 础上增加了涉及呼叫和连接控制，不中断业务的带宽更改，g b e 1 0 g b e 以太网接口，g 7 0 9 格式的传输接口，预订连接服务，保护域恢复等功能”3 。 本文第2 章详细地分析l m p 协议，及光网络中的链路绑定方法。第3 章研究了o i f 提出的u n l l 0 协议，使用了l m p 来实现的它的功能。第4 章分析了l r n i 中的邻居发现， 服务发现的有限状态机( f s m ) 。第5 章分析了u n i 中的邻居发现，服务发现的l m p 消息 格式。第6 章介绍了本人使用v c + 十来实现u n i 中部分功能的详细过程。在编程的过程中， 使用了第2 ，3 ，4 ，5 章中的知识。第7 章探讨了l m p 对w d m 网络作出的扩展。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第2 章链路资源管理技术 第2 章链路资源管理技术 随着相邻节点之间光纤链路数目的不断增加，路由协议如何对这些数目巨大的数据链 路进行链路属性通告，相邻设备在不采用人工配置的情况下如何正确地进行链路标识的映 射，以及针对这些数据链路的本地管理如何同远端的管理相一致，怎样的管理策略才能充 分利用网络资源，提高网络效率。i e t f 的链路管理协议( l m p ) 就是为了解决这些问题而 提出的。l m p 是在一对l m p 对等节点之间运行的。 2 1 链路管理协议 l m p 的核心功能是控制通道管理和链路属性关联，另外定义了两个辅助功能是数据链 路连通性验证和故障管理。控制通道管理是在两个相邻节点之间建立和维护控制通道。链 路属性关联是用来同步t e 链路属性和验证t e 链路的配置。数据链路连通性验证是用来数 据平面的发现，交换i n t e r f a c ei d 及物理媒质连通性验证。故障管理用来定位故障【5 o 2 1 1 相关术语的介绍 控制通道：一对互相可达的接口，可用来节点之间进行路由，信令，和链路管理。控 制通道可以是独立的光纤或波长，以太网链路，s d h 的开销字节等。 数据链路：用来传送用户数据的一对接口。在g m p l s 中，两个节点之间的控制通道没 有必要和数据链路使用共同的物理媒质。 t e 链路：一个或多个数据链路绑定成单一的流量工程( t e ) 链路。它是一个逻辑结 构，表示一种将与标签交换路由器( l s r ) 相连接的物理资源映射成可以使用 g m p l s 信令的消息( 便于路径计算) 的方法。 c c i d ：用来识别控制通道的标识符。 n o d ei d ( 节点i d ) ：用来识别节点的i p 地址。例：如果一个节点运行o s p r ( 开放式最 短路径优先路由) ，则l m pn o d e i d 与o s p f 路由器的地址相同。 l i n ki d ：用来识别t e 链路的标识符。 i n t e r f a c ei d ( 接口i d ) ：用来识别数据链路的标识符。 m e s s a g ei d ( 信息i d ) ：用来识别一个消息，它的值是不断递增的。 复用能力：为了交换，将一个数据流复用或解复用成一个子速率的数据流。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第2 章链路资源管理技术 链路属性关联：关联一个t e 链路本地和远端的属性的进程。 分链路：是t e 链路资源的一个子集。 透明性：假设一个信号从一个设备流入到流出，设备没有检查和修改这个信号交叉连 接方向，则表示这个设备是交叉连接透明。如一个全光交换机是电透明的。 2 1 2 控制通道的建立和维护 1 控制通道的建立 在一对节点之间可能存在一个或多个控制通道，可以由c c i d 来识别它们，每个控制 通道都有独立的参数协商和连接维护过程。参数协商是控制通道的建立过程，通过传递 c o n f i g ，c o n f i g a c k ，c o n f i g n a c k 3 条消息来运行。这些消息包括了建立控制通道所需要的 参数，参数可分为可协商和不可协商两类。 节点发送c o n f i g 消息启动控制通道的建立过程，控制通道进入配置( c o n f i g ) 状态。 有时可能两个对等节点同时发送了该消息，导致节点同时发送和接受c o n f i g 消息，这时需 要根据节点标识符( n o d ei d ) 的大小来决定，节点编号大的继续发送，节点编号小的停 止发送并且对c o n f i g 进行响应。 如图2 - 1 所示，以从a 节点先发送消息为例。节点a 需要不断重传c o n f i g 消息给节 点b 。直到a 节点收到c o n f i g a c k 或c o n f i g n a c k 消息或时间到仍未收到响应时为止。当b 节点收到c o n f i g 消息，将a 节点的n o d ei d 和c c i d 映射为本地的n o d e i d 和c c i d ， 并返回一个c o n f i g a c k 消息。重传间隔和重传最大次数是本地配置参数，在此过程中应该 对h e l l o 问隔( h e l l o i n t e r v a l ) ，h e l l o 死亡间隔( h e l l o d e a d i n t e r v a l ) 进行协商。在建立控制 通道之后，两个节点的映射关系分别保存在两个节点中。1 6 1 7 1 2 控制通道的维护 控制通道的维护主要采用h e l l o 协议。在控制通道建立时，已经对h e l l o l m e r v a l ， h e l l o d e a d i n t e r v a l 进行了协商。h e l l o i n t e r v a l 是h e l l o 消息重发的周期，以毫秒作为计量单 位：h e l l o d e a d i n t e r v a l 至少是h e l l o i n t e r v a l 的三倍，如果在死亡间隔时间内一奁没有收到 h e l l o 消息，说明控制通道发生了故障。只有节点开始发送或接受c o n f i g a c k 消息后，才能 在两个节点之问周期性执行h e l l o 协议来维护控制通道的连通性。h e l l o 消息最重要的是两 个序列号：发送序列号t x s e q n t i m ，接收序列号r c v s e q n u m 。发送序列号是本地节点发送 的h e l l o 消息的序列号，启动或重启动时为1 ，随后每次发送一个h e l l o 消息加1 ；接收序 列号是本地节点从此控制通道最后接收到对方节点的h e l l o 消息的发送序列号，启动或重 启动时为0 。在某一个节点，发送序列号和接收序列号之间的最大差值是1 。有两种情况 除外：一种情况就是控制通道重新启动时，另外一种就是控制通道交换到一个备份通道上 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第2 章链路资源管理技术 1 叩 3 0 0 。搀陋道2。 2 0 04 1 3 0 1 1 八，、 2 1 1 2 f【】 3 2 节点 1 3 ， 2 3 节点5 1 4 2 4 2 0 t e 懿 3 0 j 1 4 1 4 2 j 2 ) 5 3 4 3 5 4 4 4 本地远端 2 03 0 4 05 0 本地远端o k ? 1 1 2 1y 1 2 2 2y 1 3 2 3n 1 4 2 4y 4 15 1y 4 25 2y 4 3 5 3n 4 4 5 4n ( a ) ( b ) 本地远端 3 02 0 5 04 0 本地远端o k ? 2 11 1 y 2 2 1 2y 2 31 3n 2 41 4y 5 1 4 1y 5 24 2y 5 34 3 l q 5 44 4n ( c ) 图2 - 1t e 链路映射及链路连通性验证结果示意图 面时。在发送一个h e l l o 消息，并接收到一个有效的h e l l o 消息( 即收到期望的序列值) 时， 控制通道进入启动( u p ) 状态。如果在h e l l o d e a d i n t e r v a l 间隔内，对等端未接到h e l l o 消 息，则控制通道进入失效( d o w n ) 状态，这时可使用s o n e t 告警和信号质量信息来更新 控制通道的状态。 堕量型皇奎兰堕主塑生兰垡堡苎 塑! 童壁些篁塑笪堡垫查 图2 - 2 1 1h e l l o 消息处理过程 2 1 3 控制通道的故障管理 一对节点之间可能配置了多个i p c c ，如果个i p c c 失败，可采用另一个保护的 i p c c ，链路故障将在控制平面内触发一个自动的i p c c 选择。在新的i p c c 上，需要重新 进行控制通道的建立和维护。当两个节点之间没有可用的控制通道，但是数据链路仍然在传 送业务时，并不意味着要丢弃正在传送的数据业务，但此时的数据业务不具有没有产生故障 时同样的质量保证。因此这时将t e 链路置于“d e g r a d e d ”状态，将这个消息广播给路由和 信令此链路不再接受新的连接，并将t e 链路设为保留资源嘲。 2 1 4 链路属性关联 链路属性关联的主要目的在于发现和协商相邻节点之间的t el i n k i d 映射关系和数 掘链路属性。通过相邻节点的链路属性关联，可以确认本地和远端接口i d 的映射关系在 l m p 邻接节点闻是否是一致的，可以确保相邻节点之间对t e 链路的规定和相关属性的一 致，使相a 。s b 节点就数据通道的性质和容量等参数达成共识。数据链路向t e 链路的聚合如 图2 1 所示。 链路属性关联是在t e 链路产生之前，或t e 链路状态为“u p ”时进行，但不能在数 6 堕塞型! ! 叁兰堡旦! 塑兰兰些丝苎 塑! 翌壁堕塑塑笪些丝查 据链路连通性验证过程中进行。链路属性关联通过交换l i n k s u m m a r y ，l i n k s u m m a r y a c k ， 和l i n k s u m m a r y n a c k 消息来实现，它们可分为可协商的和不可协商的。可协商则允许对等 节点共同达成某一链路参数。l i n k s u m m a r y 消息用于将多个数据链路聚合为一个t e 链路， 交换，关联，或改变t e 链路参数和i n t e r f a c el d 。节点a 需要周期性重传l i n k s u m m a r y 消息，直到收到响应，或者时间到仍未收到响应时为止。l i n k s u m m a r y 消息包括一个l m p 消息标准头部，m e s s a g e i d ，t e _ l i n k 对象，著在t e l i n k 之后跟随着一个或多个 d a t a l i n k 对象。在链路两端的l i n ki d 必须是同种类型的，如果是不同种类型，则返回 一个l i n k s u m m a r y n a c k 消息，并在其错误代码对象中标识“无效的t el i n k 对象”。同样， 每个数据链路的两端分别被分配了个i n t e r f a c el d ，并且它们必须是同种类型的。如果是 不同种类型，则返回一个l i n k s u r m n a r y n a c k 消息，并在其错误代码对象中标识“无效的 d a t al i n k 对象”。如果b 节点同意l i n k s u r n m a r y 消息中携带的所有属性( 包括可：办商 和不可协商的) 以及所有的i n t e r f a c ei d 映射关系，则发送l i n k s u m m a r y a c k 消息。如果b 节点不同意l i n k s u m m a r y 消息中某些属性和i n t e r f a c ei d 映射，则发送l i n k s u m m a r y y a c k 消息，同时在l i n k s u m m a r y n a c k 消息中指明不同意哪些属性和i n t e r f a c ei d 映射，键路验 证程序重新验证那些不匹配的数据链路。新的l i n k s u m m a r y 消息采用新的参数值，同时将 l i n k s u m m a r y n a c k 消息中那些接收值考虑进去。l m p 将t e 链路及其与控制通道的映射 关系通知内部网关协议( i g p ) 模块，而i g p 将这些性质广播给网络中的其他结点。 2 1 5 数据链路连通性验证 如目f 所述，在对光交换节点之间有大量的光纤线路。通常情况下，这些光纤中的一 部分对路由协议来说具有相同的属性，例如相同的终端点，服务质量( q o s ) 等，因此没 有必要为每一个光纤链路广播链路状态信息。就路出面言，这些具有相同属性的数据链路 可以合并成一条t e 链路，在网络只需要广播t e 链路的属性。【9 1 然而，如果实际的光纤链路资源无法通过路由信息得到，那么基于g m p l s 的标签交 换路由器( l s r ) 需要一种机制来鉴别在t e 链路中的单个光纤链路，以便确保上游节点 向光纤链路发送的信号可以被下游节点正确地接收。l m p 提供相应的信令机制即链路连通 性验证来解决这一问题。链路连通性验证有两个对象：一是验证特定数据链路的物理连通 性，二是自动映射数据链路和t e 链路的本地和远端i n t e r f a c e i d 。在g m p l s 中tl s r 通 过使用链路连通性验证所决定的i n t e r f a c e _ i d 映射关系来判断标签交换路径( l s p ) 所使用t e 链路的具体光纤链路。 6 i 如】 通过验证发起消息和响应消息触发l m p 节点间的链路连通性验证过程。验证发起消 息将包括需要测试的t el i n k i d 。t e s t 消息将会沿着被测试的具体数据链路传递，而不是 7 宴皇塑鱼查兰堡主! 堕窒生兰垡笙兰 笙! 童壁堕墼堡塑：型垫查 通过控制通道传递，而接收节点在相应的线路端口检查是否有光信号到达。光路连通性检 测的结果通过测试成功或测试失败等消息的交互通告双方节点。而验证结束和回复消息意 味着验证过程的结束。 由于数据通道和控制通道相分离，数据通道的连通验证机制不同于控制通道的连通验 证( h e l l o 消息) ，需要控制通道和数据通道协同进行，增加了一定的复杂性。特别是对于 全光交叉连接器( p x c ) 等全光透明设备，由于不能终结业务信号，给物理连接的验证带 来困难。为此l m p 规定，在数据通道被验证之前，链路必须是不透明的；在承载业务之 后，链路可以是透明的。当然不同设备对于物理连接验证之前的透明度也是不同的，有的 只检查了_ 卜销，有的能够终结净荷。如前所述，连通验证需要控制通道和物理通道协同进行， 大部分消息在控制通道中传递，只有t e s t 消息通过数据通道传递，并且不同设备的具体传 送t e s t 消息的传输机制也不相同。 验证程序的进行过程是建立一个t e 链路的过程。如图2 1 所示，假设从节点a 开始 发送消息。节点a 选择一个控制通道发送b e i g n v e r i f y 消息给节点b ，b e i g n v e r i f y 消息的消 息格式包括一个l m p 标准头部，l o c a ll i n ki d ，m e s s a g e，对象。_ i db e g i nv e r i f y l o c a ll i n ki d 是由节点a 分配给t e 链路的i p 地址或接号索引。如果已经知道节点a 和 节点b 之间的t e 链路的映射关系，则需要包括r e m o t el i n ki d 。如果要限定链路验证 为个特定的t e 链路，l o c a ll i n kl d 必须为非o 。当节点b 收到b e i g n v e r i f y 消息，如果t e 链路并不支持链路验证程序，则发送一个b e g i n v e r i f y n a c k 消息，并在其中的错误代码内 标识“t e 链路并不支持链路验证程序”。如果接受验证程序，节点b 创造个v c r i f yi d 并 将其绑定到来自a 的t e 链路上，并返回一个b e g i n v e r i f y a c k 消息给节点a 。在 b e g i n v e r i f y a c k 消息中的l o c nl i n ki d 是出节点b 分配给t e 链路的i p 地址或接口索引。 在此过程中，同时对v e r i f y i n t e r v a l ( 发送t e s t 消息的间隔) ，v e i l f y d e a d i n t e r v a l ，传送t e s t 消息 的比特率，编码机制，传输机制等进行协商。当节点a 收到b e i g n v e r i f y a c k 消息，它开始 在第一端口上( 如图2 1 a ：i n t e r f a c ei d = 1 1 ) 周期性地发送t e s t 消息给节点b ，包括 i n t e r f a c ei d 和b 节点产生的v e r i f yi d 。当节点b 收到t e s t 消息，如果它接收测试，则在 控制通道上返回一个te s t s t a t u s s u c c e s s 消息，并将节点a 的i n t e r f a c e _ i d 映射为本地节点 的i n t e r f a c ei d ( 2 1 ) ，经过多条数据链路的验证之后、就可以建立一个端口映射表。建立一个 端口映射表可以简化以后进行的数据链路验证，或为o s p f 提供拓扑信息等。如果在 v e t i f y d e a d i n t e r v a l 内没有收nn l a 应，在控制通道上发送一个t e s t s t a t u s f a i l u r e 消息。节点a 在收到t e s t s t a t u s s u c c e s s 消息或t e s t s t a t u s f a i l t t r e 消息之后，返回个t e s t s t a t u s a c k 消息。 这样就能检测到数据链路的物理连通性，如果并没检测出非连通，节点a 将这个链路记录 r 南京邮电大学硕：l 研究生学位论文 第2 章链龉资源管理技术 为“d i s c o v e r e d ”，并记录节点b 的i n t e r f a c e - i d ，同时也建立一个端口映射表。 继续进行其它数据链路的测试，当所有链路被测试完毕，节点a 在控制通道上发送一 个e n d v e r i f y 消息来表明测试已完成。节点b 发送一个e n d v e r i f y a c k 消息。 链路连通性测试的结果如图2 1 c 所示，可确定哪些数据链路是连通的，在数据链路的 本地和远端接口建立起映射关系，同时建立t e 链路的本地和远端i m e r f a c e1 d 的映射关系 ( 如图2 1 b ) 。 必须注意的是，在数据链路进行连通性验证时，h e l l o 协议仍然在维护控制通道的连通 性。 2 1 6 链路故障管理 传统的用来检测数据链路故障的方法已不再适合对业务信号是透明的设备。l m p 提出 了一套链路管理机制可以快速地隔离链路故障。故障管理包括故障检测和故障定位。它可 以用来快速通知t e 链路的一个或多个数据链路的状态。如果故障被清除，则需要通告故 障被清除。 故障检测工作在物理层，如通过检测光的损失( l o l ) 来完成。其它的检测方法目前 正在研究中。 为了定位一个链路的故障，一个检测到故障的下游节点将发送一个c h a n n e l s t a t u s 消息 给上游节点表明一个故障被检测到。上游节点收到消息后，发送一个c h a r m e l s t a t u s a c k 给 f 游节点。上游节点应该检查一下是否本身也出现了故障。例如，如果发现这个故障在上 游节点的输入端，或内部确实存在，则上游节点定位这个故障。这时上游节点发送一个 c h a n n e l s t a t u s 消息给下游节点，表明通道是否是正常的。如果下游节点没有收到 c h a n n e l s t a t u s 消息，则发送一个c h a n n e l s t a t u s r e q u e s t 消息给上游节点询问通道的状态。 一旦故障已经定位，信令协议开始重新路径计算和实行恢复程序28 1 。 如果t e 链路的所有数据链路都产生了故障，则在c h a n n e l s t a t u s 消息中的 c h a n n n e ls t a t u s 对象不指定具体的i n t e r f a c e _ l d 。【1 3 1 2 2 光网络中的链路绑定机制 在光网络中，两个相邻的光交叉连接器( o x c ) 之间通过多个平行的链路互连a 在一个 大规模的网络中，光纤链路的数量非常巨大。另外，这些链路中使用的带宽粒度是分离的， 需要分别为不同的带宽链路提供广播机制，这就造成了用于链路维护和广播时传输的消息 量非常大。光网络中的链路绑定机制就是为了解决这个问题而提出的。在链路绑定机制中， 9 粤室堂粤奎兰掣兰型望垄苎竺望垒j ! 一 一 笙! 翌壁堕堡塑笪型些查 多个链路绑定在一起通过单个链路状态广播( l s a ) 信息发送出去，这样可以大大减少网 络中的广播信息。链路绑定机制可以减少相邻节点之间的链路广播信息，相邻节点之间广 播信息的发送是由l m p 进行控制的。 光链路其有分离的容量，形成了许多容量系列，从路由计算的观点来说，链路只有被 分配或者为空这两种情况。另外，由于策略方面的原因，低容量的连接请求是不能建立一 条高容量的光连接的。因此，在链路绑定的过程中，链路如何进行绑定都是由一定的策略 来决定的。从保护恢复的角度来考虑，一般需要采用共享风险链路组( s r l g ) 机制来进 行链路的绑定，以区分不同的链路生存特征；而从路由的需求来说，我们可把有相同链路 属性( 例如有相同的终端点) 的多条链路绑定成一条t e 链路，以减少需要广播的链路状 态信息。i 1 ” 2 2 1 共享风险链路组 共享物理资源的一组光链路可以使用一个s r l g 作为标识符，例如所有选路经过相同 光纤的光通道属于同一个s r l g 。s r l g 另外一个非常重要的特性就是，一条链路可以分 别属于多个不同的s r l g ，两条属于同一个s r l g 的链路可以分别属于另外两个不同的 s r l g 。 在为主用工作路由选择一条备份保护路由时，一条非常重要的规则就是备用路径不能 够和主用路径属于相同的s r l g 。因此在计算备用路径的时候必须了解主用路径的s r l g 属性。可以使用这种方法来对网络中链路的资源可用性进行描述。特别需要指出的是，捆 绑链路中必须包括足够的信息，远端o x c 可以利用这些信息来决定资源的可用性，获知 捆绑链路中的每一个s r l g 以及属于不同的s r l g 的链路之间的关系。 2 2 2 链路绑定方法 光网络中采用“链路组”的方法进行链路绑定，如果链路属于相同的链路组，那么就 可以将这些链路进行绑定。至于如何判断链路属于同一个链路组，可以采用如下的规则： ( 1 ) 属于相同的s r l g ： ( 2 ) 有着相同的链路编码类型； ( 3 ) 有着相同的保护类型。 在对链路组进行标识时，o x c 使