GMPLS体系结构介绍.doc

GMPLS 体系结构介绍内部公开目 录目录的样式请选择目录，否则，“目录”两个字也会出现在目录中。目录不要删除，新文档写好后，或资料排版完成后，将鼠标放在目录上，点鼠标右键，选择“更新目录”，目录的内容会自动更新。GMPLS体系结构介绍21 概述22 Generalized MPLS介绍32.1 多种类型的交换和转发层次32.2 多协议标签交换控制平面的扩展范围43 路由与寻址模型53.1PSC and non-PSC 层的寻址53.2 GMPLS 增加可测量性54 链路管理(Link management)74.1 控制通道管理74.2 链路属性相关性84.3 链路连通性验证84.4 错误定位85 Generalized 信令95.1 Generalized 标签请求105.2 Generalized 标签105.3 波段交换105.4 上游节点建议标签115.5上游节点限制标签115.6双向 LSP115.7 双向LSP 碰撞解析（Contention Resolution ）115.8 错误快速通知115.9 Explicit 路由和Explicit 标签控制125.10 LSP 修改 and LSP 重路由125.11 路由记录126 相关协议和文档13GMPLS 体系结构介绍内部公开GMPLS体系结构介绍1 概述GMPLS对MPLS进行了扩展，除了像MPLS支持包交换外，它还支持时分复用、波长交换和空间交换。这样，就构成了多个交换层次 ，因此，为多个交换层构建一个一致的控制平面是GMPLS要解决的重点问题。为多个交换层构建一个一致的控制平面需要用到信令协议、路由协议以及链路管理等技术，所以GMPLS的体系结构也就由信令协议、路由协议、链路管理等几大块组成。2 Generalized MPLS介绍2.1 多种类型的交换和转发层次1、支持多种类型的交换。与传统的MPLS相比，GMPLS除支持包交换外，还支持时分复用（TDM）、波长交换（lambda）、光纤交换。在传统的MPLS体系中，对转发数据的支持是基于标签的。在这种体系中，LSR（Laber swich Router标签交换路由器）有一个转发平面，它能够识辨数据包或者信元的边界并且形成数据包或者信元的包头 。在GMPLS体系中，LSR的转发平面不能识别数据包或信元的边界，因此，不能依据信元头/包头中携带的信息来对数据进行转发。在这里，LSR中有一种设备，它是否对数据进行转发是根据时隙、波长、物理端口来决定的。这些LSR，或者更精确点讲是这些LSR中的接口可分成这样一些类：1）包交换容器接口（Packet-Switch Capable (PSC) interfaces）:能识别出信元头/包头的边界，并且能够根据包/信元的头部信息来对数据进行转发接口。例如，根据ATM VPI/VCI来转发数据的ATM-LSR上的接口。2）时分复用容器接口（Time-Division Multiplex Capable (TDM) interfaces）:根据在一个repeating cycle中数据的时隙来进行数据转发的接口。如SDH/SONET 交叉单元上的接口。3）波长交换容器接口（Lambda Switch Capable (LSC) interfaces）:根据波长来进行数据转发的接口。例如，在一个波长上起作用（operate）的光交叉上的接口。4）光纤交换容器接口（Fiber-Switch Capable (FSC) interfaces）:根据数据在现实世界的物理空间中所处的位置来转发数据的接口。例如，在一个或多个光纤平面上上起作用的光交叉上的接口（An example of such an interface is an interface on a photonics Cross-Connect that can operate at the level of a single or multiple fibers。）2、嵌套标签交换路径（nested LSP (LSP within LSP)）在GMPLS中，电路统一用标签交换路径（Label Switched Path）来表示。在GMPLS中，通过嵌套LSP可以构建一个转发层次（forwarding hierarchy），也就是LSP的层次。在同一类型接口或不同类型的接口间都可以构成LSP层次。1）在同一接口上的嵌套。如a lower order SDH/SONET LSP (VC-12) nested in a higher order SDH/SONET LSP (VC-4).这一接口必须能够使同一层的多条LSP能够复用才行（The interface is capable of multiplexing several LSPs from the same technology (layer)）。2）在不同接口上的嵌套。最上面一层是FSC接口，接着是LSC接口、TDM接口、PSC接口。这样，开始和终止于PSC接口的LSP可以包含于开始和终止于TDM接口的LSP中，它又可以包含于开始和终止于LSC接口的LSP中，进而可以包含于开始和终止于FSC接口的LSP中。2.2 多协议标签交换控制平面的扩展范围1、在以前的MPLS和MPLS-TE控制平面(control plane)中，只能在PSC(Packet Switch Capable )接口之间才能建立LSP，GMPLS将这些控制平面扩展为支持前面所说的四类接口。2、GMPLS的控制平面由几部分组成，这几部分实际上就是被扩展或修改了的IETF 信令和路由协议，只有LMP是新增的用来支持GMPLS的协议。GMPLS实际上是基于MPLS-TE之上的，它是对MPLS-TE的扩展：信令协议的扩展：对RSVP-TE和CR-LDP的扩展；路由协议的扩展：对OSPF-TE和IS-IS-TE的扩展；增加了LMP协议： LMP runs between data-plane adjacent nodes and is used for both link provisioning and fault isolation。3 路由与寻址模型GMPLS是基于IP路由和地址模型的，它用IPv4或IPv6地址来标识接口，使用传统的IP路由协议。在GMPLS中，IP地址不仅用于识别IP主机和路由器的接口，而且还用于识别PSC 和non-PSC接口。同样地， IP路由协议不但用于IP报文的寻路，还用于non-PSC电路的寻路。为了增加传统的地址和路由模型的可扩展性（scalability）以及解决non-PSC层对流量工程的需求，在GMPLS中增加了一些新的机制：3.1PSC and non-PSC 层的寻址在GMPLS中使用IPv4或IPv6地址，但这些地址并不一定是从与Internet中的公共IPv4或IPv6地址相同的地址空间中进行分配的，每一层都可以使用独立的地址空间，也可以使用公共的地址空间。3.2 GMPLS 增加可测量性在non-PSC层中，由于在两个相邻的节点间可能会同时存在几百条，甚至几千条物理链路（link），如几百几千个波长，这样，传统的IP地址和路由模型就不适合了，因为让每个物理链路的每个终点（each end of each physical link）都拥有一个IP地址，用来表示每一个链路都是一个单独的路由邻接，以及为每一个链路传送链路状态，这种做法是不切实际的。有两种机制（方法）可以用来解决这个问题：unnumbered links（无编号链路）和link bundling（链路捆绑）。这两种机制也可以合并起来，它们都需要对信令（RSVP-TE 和 CR-LDP)和路由(OSPF-TE 和 IS-IS-TE）协议进行扩展。3.2.1 无编号链路（Unnumbered links）无编号链路Unnumbered links (或interfaces)就是没有IP地址的链路（或接口）。使用未编号链路必须能够做到两点：1）必须能在IGP TE扩展（ISIS或OSPF）中携带有关unnumbered link的（TE）信息；2）必须能在MPLS TE的信令中对无编号链路进行说明（specify）。第一条ISIS-TE和OSPF-TE就可以满足，至于第二条，则需要对RSVP-TE 和CR-LDP进行扩展。在GMPLS中对它们做了一个小小的扩展，新增加了一个interface ID object/TLV，用来在Explicit Route和Record Route Objects/TLV中指定一个无编号链路。3.2.2 链路捆绑链路捆绑（Link bundling）就是将多条物理链路作为一条逻辑链路来进行传送，逻辑链路称为捆绑链路（bundled link），它所包含的物理链路称为合成链路（component link）。链路捆绑就是通过减少由OSPF或IS-IS处理的信息来增加路由可测量性。链路捆绑的限制：所有的合成链路必须是起始和终止于同一对LSR，它们必须有相同的类型、相同的TE属性、相同的资源、相同的复用能力等。（they must have the same type (e.g. point-to-point), the same TE metric, the same set of resource classes, and the same multiplexing capabilities.）4 链路管理(Link management) 在GMPLS中，一对节点间可能被几十条光纤连接起来，每条光纤可能被用于传送几百个波长，而且，多条光纤或多个波长又可能被合并成一个或多个bunlded links。对于这么多的links，用手工配置和控制来进行管理是不现实的，因此，引入了链路管理协议（LMP）。链路管理提供这样一些功能： control channel management（控制通道管理）、link connectivity verification（链路连通性验证）、link property correlation（链路属性更改）、fault isolation（错误隔离）。在LMP中，control channel management和link connectivity verification是必选的，link property correlation和fault isolation是可选的。4.1 控制通道管理4.1.1 控制通道控制平面在两个相邻节点间进行通讯是通过一条双向的控制通道来进行的，通过控制通道来交换信令、路由、管理等信息。在GMPLS中，控制通道与数据链路（data-bearing link）不一定要使用同样的物理介质，如控制通道可以通过一个单独的网络使用一个单独的波长或光纤、以太链路或IP通道，这样带来的好处是，控制通道的好坏与数据链路的好坏没有关系。控制通道要时刻都是好的，这一点很重要。在一条控制通道出了问题后，备用的控制通道必须能重新建立起通讯，这样就有一个从一条控制通道调整到另一条控制通道的问题，LMP可以很好地解决这个问题。4.1.2 控制通道管理在两个相邻节点间配置好一条控制通道后，就利用hello协议来建立和维护两节点间的连接，以及检测连接是否中断。hello协议由两过程组成：协商过程（negotiation phase）和保持过程（keep-alive phase）。协商过程用于协商hello协议的一些基本参数，如hello的频率。保持过程就是快速地交换简单的hello消息。4.1.3 控制通道接口LMP通过控制通道接口来维护一对节点间的逻辑控制通道。每个控制通道接口包含有多个控制通道，究竟是用哪个控制通道来传送消息和是怎样运作的，都被隐藏了起来。这样就将信令、路由和管理与实际的控制通道管理分开来了。4.2 链路属性相关性链路属性更改机制使得可以动态改变连接的特性，如更改链路的保护机制、改变端口的标识等。这一机制是通过link summary messages来实现的。4.3 链路连通性验证链路连通性验证，可以用于数据链路的物理连通性检查，也可用于交换链路标识（用在RSVP-TE和CR-LDP的信令中）。通过Ping-type Test messages来检查链路的连通性，与LMP的其它消息在控制通道上传输不同，这些消息是在数据链路上传输的。4.4 错误定位错误定位或隔离对操作员来说是非常必须的，因为在出现故障时，他们需要准确知道哪儿出了问题。错位定位机制也可用于支持一些特点的本地保护/恢复机制。当检测到数据链路出错了时，节点向它的上游邻居节点发送一条通道失败的消息，上游节点收到通道失败消息就会检查使用这条（些）链路的LSP的入口和出口是否出错。如果是入口出错了，则该节点将回一条消息给下游节点，告知下游节点它也发现了错误，同时它会进一步向上游节点发送通道失败消息；如果入口没有出错，则说明在该节点上发生了错误，这样错误就被定位了，它会给下游节点发送一条专门的消息。定位出错误所在地后，就可以通过信令协议进行路径保护/恢复过程了。5 Generalized 信令GMPLS的信令是对RSVP-TE和CR-LDP的信令的基本功能进行扩展，有些地方再新增一些功能而成。因此，GMPLS的信令由三部分组成：1、GMPLS-SIG2、RSVP-TE扩展 GMPLS-RSVP-TE3、CR-LDP扩展 GMPLS-CR-LDP下面的这些MPLS的特性也同样适用于GMPLS：- 下游按需的标签分发（Downstream-on-demand label allocation and distribution.）- 由Ingress开始的顺序控制（ Ingress initiated ordered control.）- 自主的或保守的标签保持方式（Liberal (typical), or conservative (could) label retention mode.）- 请求、流量、拓扑驱动的标签分发策略（Request, traffic/data, or topology driven label allocation strategy.）- 显示路由（典型方式）或逐跳路由（可行的）（Explicit routing (typical), or hop-by-hop routing (could).）在MPLS-TE之上，GMPLS信令新定义了这样一些构成块1. 新的label请求格式，它包含了non-PSC的一些特征；（A new label request format to encompass non-PSC characteristics.）2. 用于non-PSC接口的label，被称为Generalized Label，（Labels for non-PSC interfaces, generically known as Generalized Label.）3. 支持波段交换（Waveband switching support.）4. 上游对下游的建议Label（Label suggestion by the upstream for optimization purposes (e.g. latency).）5.上游对下游的标签限制（ Label restriction by the upstream to support some optical constraints.）6. 带抢占的双向LSP的建立（Bi-directional LSP establishment with contention resolution.）7. 失败时向ingress节点快速通知（Rapid failure notification to ingress node.）8.带显示标签控制的显示路由（ Explicit routing with explicit label control for a fine degree of control.）5.1 Generalized 标签请求Generalized标签请求是新增的一个object/TLV。 Generalized标签请求给出了所请求的LSP的一些主要特征，如LSP编码类型（LSP encoding type）、净荷类型（LSP payload type）、链路保护类型（link protection type）。除了Generalized标签请求外，GMPLS还定义了专用的 Generalized标签请求，只有有Generalized 标签请求能描述的特殊属性时，才用到专用 Generalized标签请求。1、标签交换路径的编码类型（LSP encoding type）：用于指明请求的LSP所用的技术，如以太、SDH、SONET、光纤等。它代表了一条LSP的本质，但不代表LSP通过的连接的本质，一条连接可能会支持多种编码格式。2、标签交换路径的净荷类型（LSP payload type）：用于识别LSP所携带的净荷，必须根据LSP的编码技术来进行解释。3、链路保换类型（link protection type）：用于指出一条LSP的每条链路所期望的本地链路保护。5.2 Generalized 标签Generalized 标签是对以往的MPLS 标签的扩展,它既代表labels which identify and travel in-band with associated data packets, but also (virtual) labels which identify time-slots, wavelengths, or space division multiplexed positions.5.3 波段交换一个波段表示一组连续的波长，它们可以被一起交换到另一个波段。这样可以减少在单个波长上的变形程度。定义了一个波段标签来支持波段交换。5.4 上游节点建议标签GMPLS允许上游节点建议标签。5.5上游节点限制标签 上游节点可以限制下游节点对标签的选择，通过给出可选的标签值的范围来加以限制。5.6双向 LSPGMPLS允许建立双向的LSP。双向的LSP在每个方向上具有同样的流量工程需求，包括： fate sharing, protection and restoration, LSRs, and resource requirements (e.g., latency and jitter)。利用bi-directional LSP，下游和上游的数据路径（如从发起者到终结者和从终结者到发起者）是用一套单独的信令消息建立的。需要为双向LSP分配两个标签。是否建立双向LSP是通过在适当的信令消息中是否存在上游标签来判断的。5.7 双向LSP 碰撞解析（Contention Resolution ）当在相反的方向上有两条双向LSP建立请求时，就可能会出现标签抢占的情况。如果两边几乎在同时分配了同样的资源（端口），就会出现抢占。一般地，ID大的节点将获得资源。5.8 错误快速通知GMPLS对RSVP-TE进行了扩展，定义了三种信令，用于当发生错误时，快速通知节点对失败的LSP进行恢复和修改错误的处理。一个扩展是用于识别时间通知将发向何处；第二个扩展是用于一般的快速时间通知；第三个扩展是在某些情况下，允许快速删除中间状态。5.9 Explicit 路由和Explicit 标签控制LSP携带的路径可以被一个more or less precise explicit路由所控制。有代表性的是，在一个标签路由器头围节点发现一个more or less precise explicit路由并且建立一个保护那条路由的Explicit Route Object。（The path taken by an LSP can be controlled m