（电磁场与微波技术专业论文）lobsgmpls网络互联控制平面的研究.pdf

jj、 ； ? ， 创新性说明 舯p l lrlf i l li l li rrl ill lll y 17 5 7 8 9 0 本人声明所呈交的论文史本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，除了文中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北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。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留是使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其他 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 力复绔 日期：沙f 口。f 、和 日期：趋l 殳! i ：2 色 1】l1 摘要 l o b s g m p l s 网络互联控制平面的研究 摘要 下一代光网络的特点是能够满足各种传输、交换需求，支持各种级别的q o s 区分服务及提供安全性，可靠性的保证。本论文基于面向下一代光网络应用的 l o b s g m p l s 互联网络平台，对该网络的控制平面做了深入研究。针对互联网 络对实际业务的支持等问题提出了控制平面的优化方案，延伸了网络的应用范 围并且在时延、阻塞率、传输可靠性等方面获得更好的网络性能。具体可以归 结为以下几点： 1 ) 针对l o b s g m p l s 实验平台中已实现的签交换路径的光路设计方案 s l p 机制，评估分析了s l p 机制应用于重叠模型网络实验平台的性能指标， 提出了s l p 机制在对于某些时延敏感的业务时会表现出自身的某些缺陷从而引 出了本论文的提出的改进方案一m 凹机制。论文详细介绍了m l p 的工作原理及 实现步骤。设计搭建实际的l o b s g m p l s 网络实验平台，并在实验平台上进行 一系列的相关实验，本论文验证了所提出m l p 机制的可行性，实验结果表明它 能够避免s l p 机制中大时延的产生从而能够提高网络对时延敏感型业务的支持 能力：同时实验评估了m l p 机制中t c p 业务吞吐量，结果说明t c p 的吞吐量 相对s l p 机制得到很大的提高并且具有较好的稳定性。 2 ) 针对l o b s g m p l s 互联光网络的生存性问题，本论文关注 l o b s g m p l s 网络中保护恢复机制，一方面提出了针对l o b s 网络的生存性策 略，具体阐述了在控制平面上实现l o b s 域内1 + 1 保护路径的选路和建路过程， 当前工作链路出现故障时，网络系统会自动切换到保护路径以保证业务安全可靠 的传输；另一方面在现有的g m p l s 网络保护恢复策略的基础上加入了l o b s 域 内的b f d 动态故障检测机制，增加了网络中故障检测的灵敏性。通过在实际网 络实验床上的实验，验证了所提出的生存性机制的可行性。 关键词：l o b s g m p l ss l pm l p 保护恢复b f d 技术 j， k ，p l_=-rr， b 气 一一 北京邮电大掌 摘要 | i 一 i l l i l l l l _ - l l i _ _ - i _ l l _ _ i i i _ i - _ _ _ i l _ _ _ _ i i r e s e r c ho nc o n t r o lp l a n eo f l o b s g m p l s i n t e r w o r n gn e t w o r k s a b s t r a c t t h ef e a t u r eo fn e x tg e n e r a t i o n o p t i c a ln e t w o r ki s t h e a b i l i t y t o p r o v i d ev a r i o u sq o sc l a s s i f i e ds e r v i c e st ot h et r a f f i c sw i t hd i v e r s e s w i t c h i n g a n dt r a n s m i s s i o n r e q u i r e m e n t s t h i sp a p e r i sb a s e do n l o b s g m p l si n t e r w o r k i n gn e t w o r kp l a t f o r mw h i c hm a yb eas o l u t i o n t on g n o p t i c a ln e t w o r k t h ei n d e p t hs t u d yh a sb e e nm a d et o t h e c o n t r o lp l a n eo ft h ei n t e r w o r k i n gn e t w o r ka n da no p t i m i z e dd e s i g nh a s b e e n p r o p o s e d t o s u p p o r t m o r es e r v i c eo nt h en e t w o r k t h e s e i m p r o v e m e n t s a r eb e l i e v e dt o p r o m o t e aw i d e d e p l o y m e n t o f i n t e r - w o r k i n gn e t w o r k sa n de n h a n c en e t w o r kp e r f o r m a n c ee s p e c i a l l yo n d e l a y , b l o c k i n gr a t e ，t r a n s m i s s i o nr e l i a b i l i t ya n ds oo n t h em a j o r c o n t r i b u t i o n so ft h i sp a p e rc a nb es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 ) c u r r e n t l y , ad e s i g nh a sb e e nm a d et oc r e a t ee n dt oe n dl s po n l o b s g m p l se x p e r i m e n t a lp l a t f o r mn a m e ds l pm e c h a n i s m t h i s p a p e rh a sa s s e s s e dt h ep e r f o r m a n c eo fs l pm e c h a n i s mw h e na p p l i e dt o i n t e r w o r k i n gn e t w o r kp l a t f o r m ，a n df o u n dt h a ts l ph a ss h o r t c o m i n g s f o rs o m ed e l a y s e n s i t i v es e r v i c e b a s e do nt h i s a ni m p r o v e dm e c h a n i s m i sp r o p o s e dn a m e dm l pm e c h a n i s m t h i sp a p e rd e s c r i b e dt h ew o r k i n g p r i n c i p l ea n di m p l e m e n t a t i o ns t e p so fm l p i nd e t a i l b yc o n s t r u c t i n ga n l o b s g m p l sn e t w o r kt e s t b e da n dc o n d u c t i n gs e r i a le x p e r i m e n t so n t h et e s t b e d ，t h e f e a s i b i l i t y a n de f f e c t i v e n e s so ft h ep r o p o s e dm l p m e c h a n i s mw e r ee v i d e n t l yv e r i f i e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t se x p l a i n t h a tm l pc a na v o i dl a r g ed e l a ya n ds u p p o r td e l a y - s e n s i t i v es e r v i c e b e t t e r m e a n w h i l ee x p e r i m e n t a le v a l u a t i o no ft c p t h r o u g h p u th a sb e e n d o n eu n d e rs l pa n dm l p , h i g h e rt h r o u g h p u ta n dm o r es t a b i l i t yh a s b e e ng a i n e dv i am l p 2 ) c o n s i d e r i n g t h e s u r v i v a b i l i t yr e q u i r e m e n t s o ft h e t r a n s p a r e n t l o b s g m p l sn e t w o r k ，t h es p e c i f i cp r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o ns c h e m e s w e r ep r o p o s e d o no n eh a n d ，t h i sp a p e rf o c u s e so ns u r v i v a ls t r a t e g i e so f l o b sn e t w o r k ，s p e c i f i c a l l ya d d r e s s e dt h es o l u t i o no nc o n t r o lp l a n et o a c h i e v e1 + 1p r o t e c t i o no fl o b sn e t w o r k 。f 饧e l ll o sh a p p e n e do n 北京邮电大掌 摘要 l i _ i i i _ _ l _ _ l _ _ l _ _ ii i i _ _ c u r r e n tw o r k i n gp a t h ，i tw i l la u t o m a t i c a l l ys w i t c ht ot h ep r o t e c t i o np a t h t oe n s u r es a f e t ya n dr e l i a b l eo fs e r v i c e s o nt h eo t h e rh a n d ，b f d d y n a m i cf a u l td e t e c t i o nm e c h a n i s mh a s b e e ni n t r o d u c e do nl o b s n e t w o r kb e s i d e st h ee x i s t i n gp r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o ns t r a t e g i e so n g m p l sn e t w o r k ，w h i c hc a ni n c r e a s et h es e n s i t i v i t yo ft h ew h o l e n e t w o r k e x p e r i m e n t so nl o b s g m p l st e s t b e dc a nv e r i f yt h a tt h e p r o p o s e ds c h e m e si sf e a s i b l e k e y w o r d s ：l o b s ，g m p l s ，s l p ，m l p ，p r o t e c t i o na n dr e s t o r a t i o n ， b f d ， 目录 目录 第一章绪论1 1 1l o b s 网络概述1 1 1 1o b s 技术的特点1 1 1 2l o b s 网络控制平面3 1 2 g m p l s 网络4 1 3l o b s g m p l s 网络互联意义5 1 4 论文主要内容6 第二章l o b s g m p l s 网络端到端l s p 的优化设计7 2 1l o b s g m p l s 互联模型描述7 2 2基于s l p 机制的端到端光路设计9 2 2 1s l p 实现方法描述9 2 2 2s l p 分析与评估1 2 2 3基于m l p 机制的端到端光路优化设计1 3 2 3 1m l p 设计需求描述1 3 2 3 2m l p 工作原理概述1 4 2 3 3基于r s v p t e 扩展的m l p 实现2 0 2 4网络实验床和实验验证2 5 2 4 1l o b s g m p l s 网络实验平台2 5 2 4 2 基于s l p 机制和m l p 机制的实验验证2 7 2 4 3s l p 与m l p 实验结果分析2 9 第三章l o b s g m p l s 网络中l s p 的建立与维护3 2 3 1l o b s g m p l s 网络保护恢复机制3 2 3 21 + 1 保护路径的建立3 3 3 2 1 保护路径的选路过程3 4 3 2 2 保护路径的建路过程3 7 3 3l s p 的动态检测维护机制。3 8 3 3 1 b f d 技术3 9 3 3 2 b f d 技术在实验平台中的应用4 1 第四章总结及展望。4 3 4 1 总结。l ：； 4 2 展望4 3 参考文献4 5 致谢4 8 论文发表情况4 9 ， 1 1l o b s 网络概述 1 1 10 b s 技术的特点 第一章绪论 删、唧和1 0 g 以太网等技术的发展和业务不断需求的不断增长，促 进了人们研究如何经济有效地实现带宽需求的基础设施投资。在目前的w d m 光网络中，光纤传输已经不是问题，但作为光信息转发的路由控制节点是光网 络发展的瓶颈，因此全光的光交换技术成为当前的研究热点l lj 。 光突发交换( o b s ：o p t i c a lb u r s ts w i t c h ) 就是一种应运而生新的光交换技术， 它致力于解决通信网络中的节点瓶颈的问题。光突发交换网络采用光突发( 多个 包会聚在一起，它持续时间一般在几却s 到几百s ，甚至可能到几个m s ) 作为交 换单位，它的粒度介于光路交换( o c s ：o p t i c a lc i r c u i ts w i t c h i n g ) 的一个波长与 光分组交换( o p s ：o p t i c a lp a c k e ts w i t c h i n g ) 的一个光分组之间1 2 l 。同时o b s 克 服了光路交换( 粒度大、不灵活、效率低) 和光分组交换( 对光器件要求高、难 以实现) 的缺点，同时具有带宽效率高、吞吐量高、易于实现等优点。图1 - 1 所 示为光突发交换网络的结构，光突发交换网络由边缘路由器( e d g er o u t e r ) 、核心 路由器( c o r er o u t e r ) 和波分复用( w d m ) 链路组成。边缘路由器提供各种网络接口 ( 如：g i g a b i te t h e m e t ，p a c k e to v e rs o n e t ( p o s ) ，i p a t m 等) ，使光突发交换网络可 以和各种协议类型的网络互联，增加了o b s 网络的使用范围。 l 乏孽t 由 图1 - 1 光突发交换网络结构 光突发交换网络的基本原理是通过预先发送控制信息( b h p ：b u r s th e a d e r 1 p a c k e t ) ，在每个节点处预约资源完成后，节点再传送数据分组( d b ：d a t ab u r s t ) ， 数据可以始终保持在光域内，无需进行光电及电光的转换，同时免去分组交换 中逐一处理分组头的麻烦。当前应用于光突发交换网络的资源预约方式主要有 t a w ( t e l l a n d 、i t ) 和t a g ( t e h a n d g o ) 两种。两者主要的区别是t a w 是双向预约并且需要等待确认信息而t a g 是单向预约不需要等待确认，在偏置 时间到达后就直接发送数据。由此可见采用t a g 的优点是可以降低网络时延和 提高网络高带宽利用率，因此目前大多数o b s 的研究都采用单向预留协议。 o b & e n o b s f nl b ，；一：n o b s - ( no b n c no b s ，e n b p _ ：b i i i 悯科魏 1 k _ = 叶 b l i p * b h p 二!e 二 二i 。r i - - f11f1 图1 2 应用j e t 协议的b h p 与d b 时域模型 本论文研究是的基于资源预约t a g 方式中的j e t ( j u s t e n o u g h t i m e ) 协 议的光突发交换网络，它是通过突发数据包的开始预留时间和结束预留时间来 预留资源【3 】。图1 2 所示为在j e t 协议下控制信息与数据信息的时域关系图。 o b s 网络的边缘路由器( o b s b 首先将若干的i p 分组进行装配形成突发数 据分组d b ，在装配突发数据分组的同时，o b s b n 处还形成相应的突发控制 分组b h p ，b h p 包含了表示数据分组基本特性和转发特性的参数。数据传送的 过程如下：o b s b n 将b h p 进行电光转换后通过控制信道发送至光突发交换核 心路由器( o b s e n ) ，核心路由器将控制信息进行光电转换后根据b h p 里携 带的信息和网络资源情况为d b 预约资源，建立全光通路以便为其后的数据信 息提供端到端的透明光传输。数据负载d b 在设定的偏置时间到达后从边缘路 由器发送，不经过光电转换在光域内按照b h p 预约的通路直接透明的经过各个 核心节点，到达目的节点。 从以上对o b s 网络的特点及原理的讨论中可以看出，o b s 网络能够充分 发挥现有的光电子技术的特长，实现成本相对较低，非常适合于在承载未来高 突发业务的光网络中应用。 2 1 1 2l o b s 网络控制平面 o b s 网络的研究方向主要包括包括：突发组装技术、资源预留协议、资源 调度算法、冲突竞争解决、q o s 策略、生存性技术等。这里着重介绍与本论文 相关的将标签交换技术应用于o b s 网络形成的l o b s 网络控制平面的特点及应 用。 多协议标签交换( m p l s ：m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h ) 最初应用被认为是 引入了a t m 交换特点来提高查表转发速度，它采用转发等价类( f e c f o r w a r d i n ge q u i v a l e n c ec l a s s ) 作为标签来处理i p 分组，建立标签交换路径 ( l s p ：l a b e ls w i t c hp a t h ) ，通过标签交换实现i p 业务的转发【4 1 。然而随着路由 器速率的提高，这种应用的前景似乎暗淡了很多。但是，m p l s 的另一个优点 却引起了人们的普遍注意。m p l s 能够提供一种控制和转发完全分离的结构， 如图1 3 所示的m p l s 中控制与转发分离的结构控制示意图，控制部分主要完 成路由和标记映射的作用，通过运行标准的路由协议( 包括o s p f , i s i s ，b g p 等) 和m p l s 的控制协议( 包括l d p , c r l d p , r s v p 等) ，在路由器之间交换 路由信息并且能根据路由表进行标记的分发和映射，建立和维护转发表信息。 转发部分完成数据转发的作用，为到达的数据包查找控制部分维护的转发表， 并将其输入家口引导到输出接口。控制部分可以将控制部分指定到不同的f e c 上，实现对数据流的控制，这种控制与转发分离的结构是每个部分都可以独立 开发和修改，便于实施新业务。 图1 - 3m p l s 中控制与转发分离的结构 基于以上m p l s 特点的介绍，我们可以发现它与光突发交换有很好的吻合， 能够满足o b s 中控制包和突发包在时间和空间上分开传输的需求，并且通过控 制包对资源进行提前预留。因此，将m p l s 引入o b s 网络的控制平面成为一 种合理的设计思路。l o b s 技术正是m p l s 技术在o b s 网络上的应用：通过 运行m p l s 协议完成网络拓扑和资源( 光域的波长带宽资源信息分布) 以及路 3 由等信息的传递，建立、拆除和修改l s p 通路等；通过o b s 的控制信令为数 据传输建立光交换通路o l s p ：控制包在m p l s 预先建立的l s p 通路上传输1 5 1 。 总之，l o b s 技术的核心思想是使用光标签来建立数据在光网络中的传送路径， 免除路径复杂的路由处理，从而提高数据交换速率。 另外，m p l 8 在解决q o s 和流量工程方面有独特的优势。它可以通过修改 控制部分将业务制定到不同的转发等价类( f e c ) 上，然后将f e c 映射到特定 的满足要求的l s p , 从而实现对数据流的控制。l s p 可以设计为经过的跳数最 少、满足特定带宽要求、支持一定的性能要求、避开潜在的拥塞点等等的路径。 m p l s 这些优点，可以实现o b s 网络中对全网资源进行调节，避免跟传统分组 交换网络一样导致网络中传输的数据流汇聚到同一链路上或者同一节点的同一 接口中，显著提高o b s 网络的性能。 1 2 g m p l s 网络 通用多协议标签交换( g m p l s ：g 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 ) 是i e t f 推出的可用于光层的交换技术，它主要解决了将m p l s 应用于物理层所 产生的问题。如上一节所述，m p l s 是一种应用于o s i 七层模型中的第3 层和第 2 层之间的2 5 层技术，而如果要将m p l s 应用于光网络的第一层物理层来实现 智能网络就要对引入扩展之后的g m p l s 技术。g m p l s 技术扩展了m p l s 技术的 标签和标签交换路径机制，建立了一种更为通用的标签和标签交换路径协议【6 1 。 在g m p l s 的体系结构中，没有语言的差异，只有分工的不同，g m p l s 就是各层 设备的共同语言。图1 4 所示为引入g m p l s 控制平面的光网络示意图，透明的 全光传输平面可以提供端到端的突发包传输而控制平面即为传统的i p 网络。 图1 4 引入g m p l s 技术网络示意图 4 g m p l s 统一了各层设备的控制平面归纳起来，总结起来，g m p l s 技术对 m p l s 技术的扩展可以总结为以下几点： ( 1 ) 多种形式的交换和转发层次向光网络进行了扩展的g m p l s 支持多种类型 的交换单元，相应定义了以下几种类型的接口。数据分组交换接口：为根据数据 包或者信元中携带的信息做出转发决定。时分复用接口：基于时隙做出转发决定。 波长交换接口：基于接收到的波长数据做出转发决定。光纤交换接口：转发数据 基于物理空间的光纤。 ( 2 ) 为了支持新型光交叉连接，g m p l s 不仅拓展了传统m p l s 的信令和路由协 议，而且还增加了新功能对标签分发和链路管理等协议进行了适当的扩展。链路 管理协议l m p 不依赖于数据的编码方式，因此可用来校验节点之间的连通性，并 在网络中隔离链路、光纤和信道错误。l m p 还可以用来建立、维护和管理控制信 道。这些变化影响了标签请求、标签分配、带宽分配的方式，标签交换路由器的 双向特性和当网络发生故障时的通信机制等1 7 1 。 ( 3 ) 在流量工程方面，g m p l s 在很大程度上继承了m p l s 的流量工程的特性， 正是由于约束路由的存在，使得g m p l s 和m p l s 都不再像以往的r i p 协议或是 o s p f 协议那样单纯地考虑路径因素，而是引人流量机制，综合考虑每条路径的 流量因素，可以有效避免网络拥塞进行资源预留和最大效率地利用网络，同时 g m p l s 又是真正的基于m p l s 的流量工程扩展，这是因为扩展传统的路由协议和 算法需要统一的编码和传递t e 链路信息，而光网络的信令要求使用显式路由， 故必须扩展m p l s 以满足这些要求。 g m p l s 体系中还有很多待完善和改进的方面。g m p l s 是否能够按照预想的 目标统一传输网络和交换网络还需要期待g m p l s 网络自身的完善程度，但网络 智能化的方向不容置疑，未来的网络必将是灵活、智能管理的网络。 1 3l o b s g m p l s 网络互联意义 l o b s 网络将m p l s 技术引入到光传送网形成了光标签交换网络，它相对 于电路交换来说降低了交换粒度，将控制信息和数据信息分离的方式实现了无 光缓存条件下的数据全光透明传输，提高了交换效率。但是当前l o b s 网络存 在的最大问题是它潜在的高丢包率，需要投入更多的成本来改善网络性能和提 高网络的传输容量，这样就导致l o b s 在核心网络应用中缺乏竞争力。基于 g m p l s 技术的电路交换具有技术成熟，性能稳定的特点，适合于长时间、大 带宽需求业务的核心网，但是g m p l s 网络是基于波长或者光纤交换粒度，链 路的利用率会随着链路的使用时间明显下降，因此导致它在接入网应用中受到 限制。 5 基于以上的论述，我们可以得到以下结论：l o b s 相对于g m p l s 网络更 适合于短时、动态的业务传输请求，因为其高效的带宽统计复用和短信令时延 可以大大的提高网络的资源利用率；相反，g m p l s 网络更适合于长时间、高 可靠性的业务传输请求，因为此时业务的传输时间比信令的时延要大好几个数 量级，o b s 的短信令时延的优势无法体现出来。考虑到未来的网络中多种o o s 的业务必将并存，l o b s g m p l s 网络互联模型的提出能够结合两种网络的优 势，既可以改善g m p l s 中的链路利用率又可以延伸o b s 网络的应用范围从而 可以在时延、阻塞率、资源利用率以及传输可靠性等等各个方面获得更好的网 络性能。因此，l o b s 与g m p l s 的网络融合成为下一代全光网络重要解决方 案之一。 1 4 论文主要内容 本论文的研究主要基于l o b s g m p l s 互联网络的实验平台，对于互联网 络中控制平面的实现方法和性能进行了评估，着重提出了网络优化方案。 第二章首先介绍了l o b s g m p l s 实验平台中已实现的签交换路径的光路设 计方案一s 机制；其次重点阐述了本论文提出的一种优化方案一m l p 机制，详 细介绍了m l p 的工作原理及实现步骤，同时引入了r s v p t e 的控制平面扩展协 议；最后结合l o b s g m p l s 网络实验平台并对两种机制进行了性能评估，给出 了实验结果。 第三章针对l o b j ，g m p l s 互联网络中的动态标签路径的建立和维护机制阐述 了网络生存性策略。具体论述了标签保护路径的实现原理以及动态光路的维护优 化机制，包括保护路径的建立过程及故障检测机制。 第四章对论文工作进行了总结并对其中的不足提出了改进意见。 6 第二章l o b s g m p l s 网络端到端l s p 的优化设计 2 1l o b s g m p l s 互联模型描述 为了结合l o b s 和g m p l s 网络的优势，实现网络互联，可以采用网络的 互联结构模型中的对等模型或者重叠模型结构。综合考虑两种模型的特点，为 了避免对等模型中复杂的网络接口、大量的协议翻译及数据格式转换等工作， 本论文的研究基于的试验平台采用了实现较容易的重叠模型1 8 卜1 9 j 。 基于重叠模型的透明光网络具有以下合理性：从交换粒度的角度，o b s 的 交换粒度是基于突发数据包的，介于分组交换和波长交换两者之间，将其作为 接入网与核心网之问的桥梁具有很大的优势。重叠模型中将以分组为粒度的业 务汇聚成长持续时间、稳定的业务，再进行波长粒度的交换。o b s 的汇聚，核 心网光纤的带宽资源的被统计复用了起来，可以使核心网内的巨大的带宽资源 得到更有效的利用。从弥补o b s 网络缺点的角度，如上一节所述o b s 网络的二 丢包率会随着节点跳数的增加而急剧恶化，而在重叠模型中o b s 网络作为接入 层只需要比较小的网络规模和比较少的节点跳数，从而避免了网络丢包。从实 现可行性方面考虑，o b s 网络与g m p l s 网络都是具有控制平面和数据平面相 分离的特点，为重叠模型中实现网络连接提供了很大的可执行性。因此，采用 重叠模型的o b s o c s 互连网络架构，无论从可行性、成本还是从互补性来考 虑，都是非常合理的选择。 冀 如图2 - 1 所示为l o b s 网络与g m p l s 网络互联采用重叠模型的实验平台。 l o b s 网络为接入网，负责各种突发业务的接入，g m p l s 为核心网，负责为各 个l o b s 接入网之间的互联提供底层的网络传输i l o l 。 图2 - 1l o b s g m p l s 重叠互联模型 7 第二章l o b s g i _ i p l s 网络埔到靖l s p 的优化设计 在本实验平台中，l o b s 网络与g m p l s 网络的互联中的重叠互联模型， 也可以称为客户机服务器模型。l o b s 自治域网络作为客户端无需获得 g m p l s 网络的实际拓扑信息，而只需要发出建立和拆除某一条或者多条端到 端的光路的请求信令，通过网络接口将信息传送到g m p l s 服务器端。在 g m p l s 网络成功建立光通路之后，不同自治域的o b s 网络节点之间就可以相 互通信了。这种模型下，g m p l s 网络对于o b s 网络来说相当于一条透明的光 路，两种网络的信息交互是通过l o b s 网络的边缘控制路由器o b c ( l o b s b o r d e rc o n t r o l l e r ) 和g m p l s 网络的边缘控制路由器g b c ( g m p l sb o r d e r c o n t r o l l e r ) 来完成的。在图2 1 中，o b s b c l 、o b s b c 2 、g b c l 、g b c 2 就 是负责网络接口信息交互的网络边缘控制路由器。o b c 和g b c 之间通过设计 完整的信令接口，为不同l o b s 网络能够通过g m p l s 网络实现真正网络互联 提供了可能。 由于在l o b s 的实验平台上采用的是控制信道和数据信道分离，并且在不 同波长上传输。因此，在g m l p s 网络中要传送相应的b h p 和d b 的一组信息 就需要解决如何建立相应的l s p 组来对应，也就是建立一组g m p l s 内的 l s p ( s u b l s p ) 。重叠模型需要解决的一个重要问题就是互联网络的时延问题。 o b s 网络里b h p 和d b 之间有精确固定的传输时间差即偏置时间( o f f s e t t i m e ) ，因此这个时间偏差在g m p l s 网络中也应该保持不变。这样经过g m p l s 网络传输后， o b s 域内原来的偏置时间可以达到统一。g r o u p l s p ( l s p 群) 概念的提出解决了这一问题，如图2 2 所示，g r o u p l s p 包含多条s u b l s p ， 其中包括一条特定的支持控制信道b h p 传输的b h p l s p ，和若干条用来支持 o b s 数据信道d b 传输的d b l s p ，它们分别占用不同的波长1 1 1 l ，图中b h p l s p ， d b l s p l ，d b l s p 2 共同组成一条g r o u p l s p 。 g t o n pl s pb e t w e e ng b c s f 。、 萋? ￥b h pl s p 一j 繁彻 ；至i d a t a b u r s t l s p ll 3 乇! d a t ab u r s t l s p 2 j ? ：， t a 图2 - 2g m p l s 网络中的g u p - l s p ( a ) 示意( b ) 关联子类- s i l b1 1 在基于g r o u p l s p 机制的基础上，l o b s 与g m p l s 之间的信令交互主要 可以概括为五种类型，如图2 3 所示。它们分别是( 1 ) i n q u i r en e i g h b o r ：l o b s 和g m p l s 网络之间的邻居发现信令；( 2 ) c r e a t eav i r t u a ll i n k ：在g m p l s 域内 8 j 匕京邮电大掌第二| l o b s g m p l s 网络瑚 到靖l s p 的优化设计 建立一条虚链路的信令，通过建立虚链路l o b s 域间可以进行透明的通信；( 3 ) d e l e t eav i r t u a ll i n k ：拆除一条虚链路信令，当g b c 接收到该请求后，应该释放在 g r o u p l s p 上的b h p l s p 。同时，如果该g r o u p l s p 中也包含了正在服务中的 d b l s p ，也应该同步释放：( 4 ) a d daw a v e l e n g t hc h a n n e l ：向虚拟连接中添加一 条静态的数据信道的信令；( 5 ) d e l e t eaw a v e l e n g t hc h a n n e l ：从虚拟链接中删除 一条数据信道，当g b c 接收到该请求后，应该释放证在服务中的d b l s p 并将 其从g r o u p l s p 的关联子类中删除。 垂 冀 i n t e r f a o e t e l n e t 登$ s i o i i r 印u e s t , 巾e s p o n s e 1 ) i n q u i r en e i g h b o r 2 1c r e a r ea “r t u a il i n k 3 1o d e 盘ea0 r t u a i1 n k 4 1a d dav 舟垤l e n g t ht h a n n e l 5 ld d e t e 芎v e v e l e n g t ho h a n n e l 图2 - 3l o b s 与g m p l s 网络互联接口上的五种交互信息 在下文中，首先简单介绍在实验平台上已实现的一种光路建立方案，分析 其特点及不足，然后详细描述本论文提出的改进方案，给出相关实验结论。 2 2基于s l p 机制的端到端光路设计 在上一节中介绍了l o b s g m p l s 互联的试验平台及信令传递机制。包括 了g r o u p l s p ，多个d bl s p 的应用和五种边界节点的交互信令。基于以上的 网络重叠模型可以基本实现l o b s 网络与g m p l s 网络的互联。本论文的这一 节将首先简要介绍基于本实验平台的已有一种端到端的光路设计方案，之后将 着重对此方案的性能进行评估，提出改进意见。 2 2 1s l p 实现方法描述 由于各种数据媒体业务的接入对网络带宽等资源的需求不断变化，这样就 对网络中的通路产生了动态的需求，在短的时间间隔内可能需要动态的建立或 者拆除网络中的波长通道，以便为用户提供按需分配的带宽资源。这些需求包 括子波长通道、单个波长通道或者若干个波长通道等。s l p ( s i n g l el a y e r p r o v i s i o n i n go fe 2 el i g h t p a t h ) 机制是一种可实现性很高的在l o b s g m p l s 互联 9 ：j g - 二章l o b s g m p l s 网络墉到端l s p 的优化设计 网络中建立端到端的光路的设计方案，能够完成互联网络中端到端的光通路的 建立，删除，资源预约等功能f 1 2 1 。 下面主要介绍s l p 机制的工作原理以及实现方法。 图2 4 描述的是s l p 机制的工作原理，图中的网络拓扑是基于上一节提到 的l o b s g m p l s 重叠模型的实验平台。o b s e n l 和o b s b n l 为一端的l o b s 接入网络，o b s e n 2 和o b s b n 2 为另外一端的l o b s 接入网络。中间的g m p l s 自治域由若干个g b c 节点组成，在这种重叠网络模型中，g m p l s 网络对于两 端的l o b s 网络来说相当于一条透明的链路。 在o b s g m p l s 重叠网络中，端到端的光标签交换路径( o l s p ) 的建立主 要是通过信令协议中的信令交互来负责实现的。在本实验平台中，l o b s 网络 里的信令协议包括用来完成单向资源预留的j e t 协议和引入m p l s 协议后应用 的负责双向资源预留的r s v p 协议，g m p l s 网络中用来完成双向资源预留的是 r s v p t e 协测”j 。在多层多域l o b s g m p l s 网络中，解决不同网络之间的信 令配合和交互的问题成为实现动态的端到端o l s p 的建立和拆除的关键。在 s l p 机制提出的端到端的光标签交换路径是将l o b s 网络中的j e t 信令协议和 g m p l s 网络中r s v p t e 信令协议相结合。在l o b s 网络中，j e t 协议负责l o b s 网络内子波长粒度的带宽资源的预约，r s v p 协议用来进行端到端的标签和端 口的分配；而在g m p l s 网络中的r s v p t e 信令协议负责网络中的波长预约。 因此，在s l p 机制中，资