（光学工程专业论文）自动交换光网络连接控制模块实现研究.pdf

南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 摘要 自动交换光网络a s o n ( a u t o m a t i cs w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k ) 是能够智能化地自动完 成光网络交换连接功能的新一代光传送网。所谓自动交换连接是指：在网络资源和拓扑结 构的自动发现的基础上，调用动态智能选路算法，通过分布式信令处理和交互，建立端到 端的按需连接，同时提供可靠的保护恢复机制。这些功能需要a s o n 控制平面各个控制模 块交互完成。 连接控制器( c o n n e c t i o nc o n t r o l l e r ，c c ) 模块是实现分布式自动交换连接的核心组件之 一，它负责协调链路资源管理器( l r m ) 、路由控制器( r c ) 以及对等或者下层c c ，以达 到管理和监测连接的建立、释放和修改已建立连接参数的目的。本文分析了c c 的主要功 能，包括连接管理、连接恢复机制和连接建立策略，总结串行策略、并行策略和a s o n 连 接特点，提出了一种基于子网连接的连接策略方法。 本文给出了c c 的功能结构图，分析了它与控制平面其他模块的交互信息，设计了源 端中间端目的端c c 实现连接管理的状态转移图。对实现分布式呼叫和连接管理( d c m ) 的三种信令协议进行对照分析。基于r s v p t e 协议，给出了c c 实现标签交换路径( l s p ) 的操作过程，包括与呼叫控制器( c a l c ) l r m m c 的交互信息处理以及连接建立、释放、查 询、保护恢复和错误通告等操作的消息处理过程。 同时运用统一建模语言( u m l ) ，对c c 进行建模设计，包括应用类图静态描述功能实 现参数，应用时序图和活动图动态表示连接过程。本文还设计了一个从源节点到目的节点 连接的通用信令平台，实现了连接过程中各类标签的操作处理。为实现连接管理设计了c c 与c a l i c 、l r m 和r c 的传递消息，包括节点地址、链路d 号、节点状态、显式路由表等。 运用s o c k e t 编码实现了节点上的r s v p t e 协议和连接建立、释放、查询和错误通告过程。 关键词：自动交换光网络；r s v p t e ；连接控制器；标签交换路径 a b s t r a c t a s o ni san e wg e n e r a t i o no fo p t i c a lt r a n s p o r tn e t w o r kw h i c hc a na u t o m a t i c a l l ya c c o m p l i s h s w i t c h i n gc o n n e c t i o n t h es o c a l l e ds w i t c h i n gc o n n e c t i o nm e a n s ：b a s e du p o nt h eu s a b i l i t yo f n e t w o r kr e s o u r c e s ，t o p o l o g ya n da u t o d i s c o v e r y , t h r o u g ht h ed i s t r i b u t e ds i g n a l i n gh a n d l ea n d i n t e r a c t i o n ，t h en e t w o r kc a nc h o o s ed y n a m i ci n t e l l i g e n tr o u t i n ga l g o r i t h m ，s e tu pt h eo n - d e m a n d a n de n d t o e n dc o n n e c t i o n , w h i l ep r o v i d i n gr e l i a b l ep r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o nm e c h a n i s m t h e s e f u n c t i o n sn e e dt ob ea c c o m p l i s h e dw i t ht h ei n t e r a c t i o na m o n gc o m p o n e n t so i la s o nc o n t r o l p l a n e o n eo ft h ek e yc o m p o n e n t si sc o n n e c t i o nc o n t r o l l e rm o d u l ew h i c hc a nc a r r yo u td i s t r i b u t e d a u t o m a t i cs w i t c h i n gc o n n e c t i o n i ti sr e s p o n s i b l ef o rc o r r e s p o n d i n gw i t hl r m 、r ca sw e l la s e q u i t yo rl o w e rc c i n0 r d e l t oa c h i e v em a n a g e m e n ta n ds u p e r v i s i o nc o n n e c t i o n ss e t u p ，r e l e a s e a n dm o d i f yt h ec o n n e c t i o np a r a m e t e r sh a v eb e e ns e t u p i nt h i sp a p e l w ea n a l y z et h em a i n f u n c t i o n so fc c ，i n c l u d i n gc o n n e c t i o nm a n a g e m e n t ，c o n n e c t i o nr e c o v e r ym e c h a n i s ma n d c o n n e c t i o ns t r a t e g y w bs u mu pt h es e r i a ls t r a t e g y , p a r a l l e ls t r a t e g ya n dt h ec h a r a c t e r i s t i co f a s o nc o n n e c t i o n ；a d v a n c eas u b n e t - b a s c dc o n n e c t i o ns t r a t e g ym e t h o d i nt h i sa r t i c l e ，t h es t r u c t u r a lf e a t u r eo fc o n n e c t i o nc o n t r o l l e ri sg i v e n ；t h ei n t e r a c t i v e i n f o r m a t i o nw i t ho t h e rm o d u l e si sa n a l y z e d t h es t a t et r a n s i t i o nm a p so fs o u r c ec l i e n t m i d d l e - e n d d e s t i n a t i o nc l i e n tc cc o n n e c t i o nm a n a g e m e n ti m p l e m e n t a t i o na r ed e s i g n e d t h e n t h ec h a r a c t e r i s t i ca n dd i f f e r e n c e so fp n n i c r l d pa n dr s v p t ep r o t o c o l sa r ec o m p a r e d b a s e do nr s v p - t ep r o t o c o l ，t h ew o r k i n gp r o c e s so ft h es e t u po fl a b e ls w i t c h i n gp a t h ( l s p ) i s g i y e n , c o n s i s t i n go ft h ei n t e r a c t i o ni n f o r i l l a t i o nb e t w e e nc c a n dc a l i c ，l i 州，r c ；t h em e s s a g e s p r o c e s s e so fc o n n e c t i o ns e t u p ，r e l e a s e ，q u e r y , r e s t o r a t i o n , p r o t e c t i o na n de r r o rn o t i f y m e a n w h i l e w en s eu m lt om o d e l i n gc c w bu s et h es t a t i cc l a s sd i a g r a m st od e s c r i b e f u n c t i o np a r a m e t e r s ，t h es e q u e n c ed i a g r a m sa n da c t i v i t yd i a g r a m st od y n a m i cd i s p l a yt h e i m p l e m e n t a t i o np r o c e s s e s w bd e s i g nac o m m o ns i g n a l i n gp l a t f o r mw h i c hi sa p p l i c a b l et ot h e c o n n e c t i o n sf r o ms o u r c en o d et ot h ed e s t i n a t i o nn o d ei nas u b n e ta n dt h eo b j e c t sh a n d l i n gi na l l t h ec o n n e c t i o n s f o rt h ei m p l e m e n t a t i o no fc o n n e c t i o np r o c e s s ，w ed e s i g nt h ei n t e r a c t i o n i n f o r m a t i o nc c 、) l ，i mc a l l c ，l r ma n dr c ，i n c l u d i n gn o d e sa d d r e s s e s ，l i n ki d ，n o d es t a t e ，e x p l i c i t r o u t i n gt a b l e e t c w bu s es o c k e tc o d et oa c c o m p l i s hr s v p t ep r o t o c o lo nn o d e sa n dt h ep r o c e s s o fc o n n e c t i o n s ，s u c hf i t ss e t u p ，r e l e a s e ，q u e r ya n dt h ee r r o rn o t i f y k e yw o r d s ：a s o n ；r s v p t e ；c o n n e c t i o nc o n t r o l l e r ；l a b e ls w i t c h i n gp a t h ( l s p ) 缩略词 a s o n a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k 自动交换光网络 c cc o n n e c t i o nc o n t r o l l e r 连接控制器 d w d md e n s ew a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g 密集波分复用 g m p l sg e n e r a l i z e dm u l t i - p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g 通用多协议标签交换 i e t fi n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r u m 因特网工作任务组 i p i n t e m e tp r o t o c o l 因特网协议 i p c ci pc o n t r o lc h a n n e l i p 控制通道 c a l l c c a l lc o n t r o l l e r呼叫控制器 l r m l i n kr e s o u r c em a n a g e r 链路资源管理器 r c r o u t i n gc o n t r o l l e r 路由控制器 i t ui n t e m a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n su n i o n国际电信联盟 l s pl a b e ls w i t c h i n gp a t h 标签交换协议 s n ps u b n e t w o r kp o i n t 子网点 s n p ps u b n e t w o r kp o i n tp o o l子网点池 m p l sm u t i - p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g 多协议标签交换 l cl i n kc o n n e c t i o n链路连接 o x c o p t i c a lc r o s s i n gc o n n e c t o r 光交叉连接器 s n cs u b n e tc o n n e c t i o n子网连接 q o sq u a l i t yo fs e r v i c e 服务质量 r s v pr e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c o l 资源预留协议 t e t r a f f i ce n g i n e e r i n g 流量工程 t n a t r a n s p o r tn e t w o r ka s s i g n m e n t 传输网络分配 u n i u s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e用户网络接口 u n i cu s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e c l i e n tu n i客户端信令代理 u n i nu s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e - n e tu n i网络端信令代理 i n n i i n t e r i o rn e t w o r k n e t w o r ki n t e r f a c e内部网络到网络接口 e n n ie x t e r i o rn e t w o r k n e t w o r ki n t e r f a c e 外部网络到网络接口 u d pu s e rd a t a g r a mp r o t o c o l 用户数据报协议 v 南京邮电大学学位论文原创性声明 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：醢塑车一日期：五啤牟划 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、缩印或其它复制手段保存论文。本文电子文档的内 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! 苤车 导师签名：研究生签名： 随! 窒，军 导师签名： 1 1 研究背景 第一章绪论 传统的光传送网是一种由s d h s o n e t 和w d m 的设备组成的光电混合网，在光域内 只能完成传输功能，需要到电域内实现交换功能。过多的光电转换过程使得费用提高而导 致整个网络的性能面临瓶颈问题。而且，由于采用链路连接采用固定的模式，网络连接需 要手工配置，对带宽的指配基本上是静态的，网络难以满足具有突发性、自相似性和不均 衡性等特征的p 数据业务的要求，缺少实时的业务供给能力。而网络业务的迅猛发展不仅 要求光网络具有灵活的网络结构、统一可靠的网络管理，还需要光网络有更好的带宽利用 率、更高的网络生存性、能够有效的支持面向未来发展的业务j 1 9 9 8 年，以美国s y c a m o r e 公司为代表的一批创业型小公司率先提出了智能光网( i o n ) 的概念，将a t m 和i p 路由功能引入到光网中，使得以s d h s o n e t w d m 为基础的光层 组网技术和以口为基础的网络智能化技术迅速发展并结合起来，形成了自动交换光网络 a s o n ( a u t o m a t i o ns w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k ) 。2 0 0 0 年，兀t u - t 正式确定由s g l 5 组开展 对a s o n 的标准化工作。进一步提出自动交换传送网( a s t n ) 的概念，明确a s o n 是a s t n 应用与o t n 的一个子集。a s o n 是在路由选路和信令控制下，完成自动交互功能的新一代 光网络，是一种标准化了的智能光传送网，代表了未来智能光网络大战的主流方向，是下 一代智能光传送网的典型代表。 a s o n 的核心是控制平面，控制平面的引入使得光网络在多厂商环境下可以提供传统 网络难以提供的服务。通过引入通用多协议标记交换( g m p l s ) ，就可以更好的实现a s o n 控制平面的具体功能技术。g m p l s 是多协议标记交换( l s ) 向光网络的扩展，它大大 简化了网络管理，能够实现自动交换连接、资源分配和服务质量保证等功能。 【1 1 a s o n 主要的功能是实现自动交换连接管理，连接管理是a s o n 管理平面相对于传 统光网络管理系统弱化了的管理内容，由客户设备发起的s c 通道的路由以及通道建立和 维护都由控制平面来完成了。因此a s o n 控制平面的连接管理的内容包括：p c ，s p c 连接 通道的建立和删除：连接信息的查询和维护；连接受限路由的限制因素的管理；连接的服 务类( c o s ) 、服务质量( q o s ) 参数设定以及保护恢复方式的选择：连接数量控制和流量 管理等。控制平面的连接管理需要靠信令系统的密切配合来完成。信令系统用来在控制平 面实体之间交换控制信息和其他网络状态信息。 在传统的光网络中，连接管理都是由集中式的网络管理系统来实现的，网管系统中存 储了该区域内的拓扑和链路资源信息。用户首先要向网管发送连接请求的消息，网管系统 向相关的网元控制系统发送连接配置消息。相关网元在完成本地的交叉连接配置后，将向 网管系统返回确认消息，从而完成本次连接的建立。a s o n 的连接控制方式将摆脱上述的 集中式控制机制，转而采用分布式控制机制，即分布式呼叫和连接管理( d c m ) 【2 6 1 。此时 a s o n 网元中都有一个包括拓扑和链路资源信息的数据库，通过各网元的协同计算，实现 连接的建立、释放和修改。在d c m 的网络环境中，呼叫和连接由c a l l c 和c c 分别完成， 都包含可执行自动连接功能的信令代理。其中，c c 是实现连接处理的核心组件，l r m 和 r c 作为信令系统的服务者，提供光链路资源和最优路径。信令系统同时需要选择信令连接 的协议，r s v p - t e 是目前智能光网络最主要的一种信令系统解决方案，它是由2 0 世纪9 0 年代后期的i p c o s 技术发展而来的。其中r s v p - t e 对应用于m 网络的资源预留协议( r s v p ) 进行了扩展，支持g 7 7 1 3 的需求。支持a s o n 软永久连接( s p c ) 和交换连接( s c ) 。而 且r s v p t e 具有较好的资源同步、差错处理功能，容易实现多播，可以实现控制平面与数 据平面的完全分离，具有较好的灵活性。r s v p - t e 是口层的独立协议。它使用口格式( 网 络边缘为u d p ) 在对等网元间通信，不需要t c p 会话【韧。 1 2 本论文的主要工作 本文首先探讨了自动交换光网络中连接控制器( c c ) 的应用，包括连接管理、连接恢 复和保护机制、连接策略研究，结合a s o n 子网特点，给出一种灵活的连接策略。分析c c 的功能结构图和信令连接的过程，设计了源中间目的c c 的连接状态转移图，并讨论了实 现分布式呼叫和连接管理的三种协议，尤其是r s v p - t e 协议在呼n q 连接方面的不足。其 次运用统一建模语言( 切l ) ，提出了c c 的功能实现方案，通过类图、时序图和活动图清 晰地表示出源端和目的端c c 的工作过程。根据c c 与呼叫控制器( c a l l c ) 、链路资源管理 器( l r m ) 和路由控制器( r c ) 的信息传递，详细分析了r s v p t e 协议的扩展消息以及 标签属性。此外，利用v c + + 仿真软件设计了一个c c 连接管理的控制平台，直观地显示连 接建立、释放和查询的具体过程和参数。论文提出了c c 作为一个实体模型来完成连接管 理的方案，为g m p l s 控制平面的总体实现提供了良好的基础。 2 第二章a s o n 中c c 的应用 2 1c c 连接管理功能 c c 主要有3 大功能，即连接管理、连接策略维护和连接业务恢复。c c 对外需要与5 个模块通信，分别是与c a l i c 、l r m 、r c 、信令协议模块以及网管代理。 连接管理功能是指c c 维护了一个以本节点为源节点的连接以及经过本节点的连接的 信息库，接收到c a l l c 具体的呼叫建立、修改、查询、删除成功的命令后，通过连接目录 管理修改连接管理信息。如果要建立连接，c c 根据连接参数和本地连接策略，先向r c 请 求路由，路由模块会返回满足连接限制要求( 如包含和排除特定链路或节点、风险组不相 关、时延限制等) 的一条或多条路由。c c 根据返回的路由再向l r m 申请预留一定的资源， 比如一个s d hv c a 。c c 不负责时隙资源的分配( 标签管理和分配) ，它只是根据要求的带 宽向资源管理模块发出各种时隙命令，如预留配置和释放等，由资源管理模块来完成时隙 资源的分配。如果资源预留成功，则c c 开始与路径上其他a s o n 节点进行协作，c c 把连 接操作转换成特定的连接建立命令，通过与信令协议模块的接口转换成r s v p - t e 信令消 息。如果c c 得到信令协议模块下游节点连接建立成功的指示，则请求l r m 对已经预留的 资源进行交叉倒换，若连接建立成功，则通知c a l i c 。c c 还要对成功建立的连接状态进行 监视和维护，并通过与网管的接口汇报连接情况，以及接受网管的连接和策略配置。 信令协议模块接收c c 的调用，起功能支撑作用。信令协议模块把c a l l c 和c 的业务 和连接命令转换成相应的信令协议信息，在各个网元的控制系统之间，根据标准协议过程 进行具体的域内域间业务和连接控制信令的传递以及信令状态的维护。 在任何呼叫连接建立之前，连接请求的发起者和服务提供者之间需要建立信任合同， 该合同主要包括：合同i d 号、服务等级协定( s l a ) 和服务等级说明，以及允许一个请求 的策略控制信息要求等。在建立端到端呼叫的过程中，要用到以下资源：子网连接点( 讣口) 、 子网连接点池( s n p p ) 和链路连接( l c ) 。通过分配s n i 来建立l c ，这一过程可以在 l r m 之间进行协商。当l c 建立之后，c c 就可以建立一个子网连接( s n c ) 。s n p 的分 配可以表示为s n p 状态的变化( 如：从可用到预留；具有潜在( p o t e n t i a l ) 或忙( b u s y ) 状态的s n p 不能被分配) 。为了建立一个s n c ，必须先有若干s n p p ，并且它们都已由l r m 所标识，这样才能把这些s n p 绑定在起以创建一个s n c 。这意味着本地l r m 要向上游 l r m 协商一个s n p ( 代表一个l c ) ，还要向下游l r m 协商一个s n p ( 代表一个l c ) 。 入口和出口的l c ( 和他们相对应的s n p ) 标识了用于建立该s n c 的s n p 。 为一个连接操作选择资源并不意味着分配这些资源。资源分配可以在信令的任何阶段 进行，例如可以在初始请求或响应请求的时候分配资源。另外，在被分配之前，这些资源 可以先被预留。在连接建立过程中，资源的预留是指对可用资源进行标识，但直到分配过 程才真正使用这些资源。使用预留策略防止了其他的请求使用相同的资源，并且在该连接 被拒绝的时候可以避免资源状态的变化。上述的功能可以通过设置s n p 的状态来实现，并 需要与l r m 功能元件进行交互。 s n c 的建立是在子网内部发生的处理过程，由c c 来控制。当入口和出口连接点的s n p 确定以后，一个s n c 就被建立起来了。入口和出口的s n p 作为l c 建立的一部分被标识出 来。图2 1 描述了一个s n c 的建立过程以及相关的c c 和建立s n c 所使用的入口和出口 s n p 对。 ，一、 ， 、 ；链 、 ， 图2 1s n c 的建立过程 下面以交换连接( s c ) 为例来说明a s o n 的信令的处理流程。 在d c m 的范围内，不同的代理根据它们所处的位置不同而分别分配不同的任务，用 来描述控制平面内信号流程的关系。在图2 9 中，a r a 表示a 端请求代理( 即a 用户c a l i c ) ， a u s a 表示a 端用户子网，z r a 表示z 端请求代理，( 即z 端用户c a l l c ) z u s n 表示z 端用户子网，a s c 1 表示域1 的a 端子网控制器，即域1 的a 端c c ，a n s n 一1 表示域l 的a 端网络子网，i s c 1 表示域l 的中间子网控制器，i n s n 1 表示域1 的中间网络子网， z s c 1 表示域1 的z 端子网控制器，即域1 的z 端c c ，z n s n 1 表示域l 的z 端网络子网， a s c - n 表示域n 的a 端子网控制器，a n s n - n 表示域1 1 的a 端网络子网，z s c - n 表示域n 的z 端子网控制器，即域n 的z 端c c ，z n s n n 表示域n 的z 端网络子网。 4 呼叫请求处理成功后就会发出连接的请求，连接请求功能为建立或释放连接进行协调， 并为连接分配或拆除网络资源，。它包括连接的建立和释放两个过程。 ( 1 ) 连接建立过程 为创建一个连接而申请网络资源，并完成一次呼叫所需的信令和连接请求的端到端进 程描述如图2 9 所示。建立一个连接需要经过以下步骤： 图2 9 端到端连接建立请求的处理过程 1 建立呼叫的请求已验证并允许进行。 2 根据呼叫请求，a r al r m 经协商确定l c ，以在a u s a 和a n s n - - 1 间建立链路，这可 通过指定a u s a 的出口s n pi d 来实现。 3在a s c lc c 处，利用入口s n pi d 指定一个入口s n p ( 入口s n pi d 是通过将a u s n 的出口s n p 映射到a n s n - - 1 的入口s n p 而确定的) ；a s c 一1l r m 与i s c ll r m 协 商在a n s n - - 1 到i n s n l 之间建立一个l c ( i n s n 1 由路由信息确定的，路由信息由 本地r c 提供或从上游c c 发来的信息获得) ；l c 建立成功后，l r m 标识该出口s n p 。 于是在入口s n p 和出口s n p 之间建立出一个s n c ，入口出口s n p 对的状态更新为已 分配。然后c c 将与下游的c c 通信，将建立连接的过程进行下去。 4 在i s c 1c c 处，通过入口s n pi d 指定一个入口s n p 。i s c 1l r m 与z s c 一1l r m 进行 协商在n s n 一1 到z n s n l 之间建立一个l c ( z n s n 1 通过本地r c 提供的路由信息 或来自上游c c 的控制信息来决定) ；l c 建立成功后，i s c 1l r m 标识该出口s n p 。这 时，在入口和出口s n p 之间建立了一个s n c 。s n p 对的状态更新为已分配。然后，z s c 一1 的c c 将与下游a s c n 的c c 通信，将建立连接的过程进行下去。 5 重复上述过程，直至该连接请求到达z r ac c 。 6 在z r a c c 处，通过入口s n pd 来确定一个入口s n p 。z r a 的c c 处理好该连接请求 后将向上游的z s c - - n 返回一个响应消息，表示本连接已经处理；依次类推，重复上述 5 过程，直至该指示消息到达a r a 的c c 。 于一旦a r a 的c c 接收到该指示消息，将向下游发送连接证实信号。 ( 2 ) 连接释放过程 释放连接的过程与建立连接的过程正好相反。释放过程中，呼叫释放请求会被发起井 处理。连接释放将包括以下的处理过程： 1根据前面的内容，一个呼叫释放请求已经通过验证并得以继续。a s c 1 的c c 在接收 到连接释放处理指示是，会发起释放处理过程。 2发起呼叫释放的代理可以使用呼叫连接过程中的呼叫标识来标识将被释放的呼叫。 3 释放在玳s n l 中为该呼叫所使用的l c 。入d i 出口s n p 对的状态将变成可用 ( a v a i l a b l e ) 。当这一系列过程完成之后，c c 将与下游的c c 交换控制信息以继续连接 释放过程。 4 i s c 一1 的c c 释放了s n c 。i s c 一1 的l r m 会通过信令通告给z s c 一1 的l r m 释放在 z n s n l 中为该呼叫所使用的l c 。入口出口s n p 对的状态将变成可用( a v a i l a b l e ) 。 当这一系列过程完成之后，c c 将与下游的c c 交换控制信息以继续连接释放过程。 5这一过程将一直进行下去，直到连接释放请求到达了z r a 。 6在z r a ，c c 释放了被该呼叫所使用的l c 。当c c 处理完释放请求之后，将向源端发 送一个回复消息。 2 2 连接恢复机制 c c 还要完成与恢复相关的一些操作，包括恢复计算处理、恢复连接的建立，连接故障 分析和指示以及回溯和重路由。恢复连接也是一种连接，只不过它的触发条件来自系统内 部，c c 接收到信令协议模块上报来的连接故障信息，将自动进行恢复连接的创建。 由于恢复时间与网络规模密切相关，恢复应遵循先子网内、再子网间。最后借助于第 三个子网的顺序，尽量将恢复限制在较小的网络规模内以提高恢复速度。具体过程如下： 检测故障为子网内部故障，应首先启动子网内的恢复机制，如果子网内已没有恢复 资源，再选择另一个边界网关节点启动子网间恢复机制，如果仍然失败，可以继续借助于 第三个子网的资源完成恢复。 检测故障为子网间故障，直接启用子网间恢复机制，如果由于资源问题无法寻找到 恢复路由，可以继续借助于相邻第三个子网的资源完成恢复。 如果子网间链路采用了“1 + 1 复用段来实现子网间链路保护，子网间恢复机制的 6 启用需要有一个等待延迟时间以防止“1 + 1 复用段保护和恢复发生冲突。这个等待延迟时 间最多只需设置为5 0 m s 。如果采用的是实时恢复，恢复路由的计算可以在等待时间内就进 行，在超出等待延迟时间而业务仍未恢复时再开始执行子网间恢复操作。 用于信令故障恢复的能力依赖于所支持的保护模式的种类。有两种保护机制，即本地 保护和端到端保护。本地保护指两个相邻节点之间段的保护。如图2 3 所示。端到端保护 是指从入口到出口整个连接的保护。两种端到端保护的例子如图2 4 和2 5 所示。在第一种 情况下，个连接在每个子网中内单独保护，业务路径和备用路径在子网之间的路由通过 相同的边缘节点。这时，本地保护用来在边缘节点之间的段上实施保护，所以跨越端到端 的信令就不需要支持这种保护模式了。而且，端到端的业务连接和备用的连接在子网之间 不能经过不同的边界节点。但是，子网内部可以经过不同的节点，在这种情况下，边缘节 点必须终止各自子网内或本地( 经过网络网络接口( n n i ) ) 或某一段连接之内产生的关于 恢复的信令。例如，一个子网内的故障可能导致调用该子网内的备用路径。子网出口的边 缘节点会把本子网内的备用路径段和n n i 那边的首选路径连接起来。 a 图2 3 本地保护过程 z 图2 4 端到端保护( 子网内单独保护) 在第二种情况下，建立首选和备用连接使它们经历不同的端到端的路径。于是，首选 和备用连接可以经过不同的边缘节点，如图2 5 所示。这时，经过接口的端到端信令要求 激活备用路径。恢复时，信令消息的内容和要完成的动作取决于提供的保护类型。两种普 通的保护模式是1 + 1 和1 ：1 。在这两种端到端保护情况下，备用路径必须在恢复事件之前 7 被配置。通常用为配置而开发的信令机制来完成这个任务。 a 2 3 连接策略分析 一，。+ 备用 ，、一 图2 5 完全不同的端到端保护 z 连接建立过程中，每个节点的c c 都要完成以下两个过程： ( 1 ) 本地节点资源占用情况的查询以及资源的预留； ( 2 ) 光交叉连接器( 0 x c ) 光开关连接状态的调整，建立起光通道，进行数据传输。 节点在收到连接建立请求后，需要检查本地是否有可用资源，如果存在可用资源，根 据需要完成光开关连接状态的调整，配置本地的路由。当连接经过的所有节点都成功地完 成了资源配置之后，光通道就建立起来，可以进行数据业务的传输。 连接建立时间，即建立一条连接花费的时间，是评价连接建立策略优劣性的重要指标。 除此之外，网络阻塞率，资源分配的冲突概率等，也可以作为评价连接建立策略性能的辅 助性的指标。以下是从一条连接建立所花费的时间的角度来分析连接策略。首先假设网络 中连接可以顺利地建立起来( 有足够多的资源) ，o x c 状态查询和光开关动作的时间为t ， 其中包括查询时间互和动作时间正，一条连接共经过了n 个节点，任意两个节点间信息传 递的平均时间为t ( 包括在节点上的处理时间) ，且t 远小于t 。 首先分析串行策略，如图2 6 所示。 图2 6 串行策略的示意图 图2 6 中数值标号为连接建立的步骤( 以下各图同理) 。连接建立时，用户向网络源节 点发出连接建立请求，如图步骤1 ，网络源节点收到请求后，先查询o x c 状态，如图步骤 2 ，查看是否有可用资源，如无则向用户反馈消息“无可用资源”，否则预留资源，并向下游 传递请求消息，中间节点收到请求后重复源节点的操作，直到网络宿节点收到请求，完成 o x c 光开关连接状态的调整( 步骤9 ) 后，向上游发送回复消息，如图步骤l o ，代表光开 关动作成功。中间节点重复宿节点的操作，直到源节点。这样，一条光通道连接就建立起 来了。串行策略的特点是图中的所有步骤都是串行的，即只有完成前一步的操作，才能完 成后一步的操作。这种策略中，每个节点上o x c 的动作是顺序完成的，假如网络中有n 各节点，则建立连接至少需要的时间为：( n - - 1 ) x 2 x t + n x t ，其中t 是消息传输时间，来 回就需要2 倍的时间。一般来说，当n 很大时，后一项远小于前一项，并且这个时间也很 长的。 并行策略如图2 7 所示 图2 7 并行策略的示意图 并行策略如图2 7 所示，连接建立时，用户向网络源节点发出连接建立请求，如图步骤 l ，网络源节点收到请求后，同时查询各个o x c 的状态，如图步骤2 ，如果每个节点都有 资源可用，则进行光开关动作的操作，同时向下游节点传递请求消息，如图步骤3 ，中间 节点与源节点一样，直到网络宿节点收到请求，完成光开关的动作。并行策略特点是相邻 节点的光开关动作的发生时间只相差一个传输时间，由于传输时间相对于光开关动作来说 很短，所以几乎可以认为步骤3 ，4 ，5 是并行发生的，假如网络中有n 个节点，则这样建 立的连接需要的时间至少为：( n 一1 ) x 2 x t + t 。这个时间相对于串行策略来说已经很短了。 但是这种策略存在一些问题，即网络源节点需要掌握整个网络中各个节点的资源情况，且 功能实现与其他节点不一样，处理起来比较复杂，不符合智能光网络的分布式连接管理的 要求。 9 c , i f n _ l 旷1 军1 7 澌洚瓮兰c l i e n t 鬲r4 芦三蒋簪r 图2 8 把子网当作一个节点来看待时的策略 图2 9 各个子网里采用的策略 c c 只在一个子网内才发生作用，而a s o n 一般都是分为很多子网的，各个子网之间 通过链路连接起来形成一张纵横交错的大型网络。针对这种情况，提出了一种非常灵活的 连接策略【1 8 】。 如图2 8 和图2 9 所示，假如需要建立的连接在网络中涉及到n 个节点，这n 个节点 可以分为m 个子网、源节点和宿节点，每个子网的节点数为n i 个( i - l ，2 ，m ) ，分 布图如上图。首先网络源节点收到客户请求后( 图2 8 的步骤1 ) ，查询本地资源情况，如 有资源则传递请求消息给子网1 的入节点( 图2 8 的步骤3 ) ，子网1 的入节点收到请求( 图 2 9 的步骤1 ) ，根据自动交换光网络的特点，一个子网里，入节点应该掌握本子网里各个 节点的信息( 这个不难实现，源路由就是这种情况) ，包括资源使用情况。这样入节点就同 时查询资源情况( 图2 9 中的步骤2 ) 如果本子网里各个节点都有资源可用，则向下游节点 传递请求消息，本子网其他下游节点同样传递请求消息。同理，其他下游子网同子网l 处 理，直到请求到达宿节点( 图2 8 中的步骤7 ) ，宿节点查询本地资源后进行光开关动作， 同时发送回复1 给上游( 图2 8 步骤1 1 回复1 ) ，子网m 的出节点收到回复1 后( 图2 9 步骤6 ) ，马上进行光开关动作，同时发送回复l 给上游( 图2 9 步骤7 ) ，本子网其他上游 节点操作同出节点。同理，其他上游子网用子网m 处理，直到源节点收到回复1 ( 图2 8 步骤1 3 ) ，完成光开关动作。当目的节点完成光开关动作后，再向上游回复确认消息( 图 2 8 步骤1 5 ：回复2 ) ，上游节点收到回复2 ，并且完成光开关动作后同样向上游节点回复 确认消息，其他上游节点可子网依此类推。这种连接策略的特点是当把子网看作是一个节 1 0 直虚整虫太堂亟班窥生堂僮论室 篪三重曼q 奠虫的廛囝 点时，采取串并加回复策略，当进入到子网里时，采取前向( 上游到下游) 并行查询，后 向( 下游到上游) 并行分配资源，再加上确认回复机制。这种策略下建立一条连接的时间 为：( n - - 1 ) x 2 x t + ( m + 2 ) 互+ 乏。相比之下，当m 不大时，这种策略所耗费的时间 显然略小于串行策略的时间，略大于并行策略的时间，从理论上来说是一种很好的办法。 各种连接建立策略的比较 串行策略：( n 一1 ) x 2 x t + n x t 并行策略：( n 一1 ) x 2 x t + t 第三种策略：( n - - 1 ) x 2 x t + ( m + 2 ) 五+ 五 说明：n 为光网络总节点数，m 为光网络子网数，t 为o x c 状态查询和光开关动作的 时间，墨为状态查询时间，互为光开关动作的时间，t 为任意两个节点间信息传递的平均 时间。 通过上面所列的公式，可以计算出各种连接建立策略的理论结果，如表2 1 所示，计算 时根据实际情况取：t = 3 0 m s ( 五- - 5 m s ，五- - 2 5 m s ) ，t = l m s ，m 取三个值：1 ，2 和n 一2 ( 即除了源节点和目的节点) ，其他情况介于它们之间，不便全部列出。 n = 1n = 1 1n = 2 1n = 3 ln = 4 1 串行策略3 03 5 06 7 08 3 0 9 9 0 并行策略 3 05 07 08 0 9 0 第三种策略( m = 1 ) 6 08 08 01 0 0 第三种策略( m = 2 ) 6 58 59 51 0 5 第三种策略( m = n - - 2 ) 3 01 0 01 7 02 0 52 4 0 表2 1 各种连接策略的时同分析 从表2 1 中可以看出，新的策略中m 的取值越小，花费的时间就越短，当m 等于n 一 2 时，它实际上就是策略4 。当m 等于1 时，它几乎接近于策略2 ，但是现实中m 的取值 不可能太小，因为太小就相当于子网数量很少，而子网里的节