突发汇聚的实现

突发汇聚的实现

2.1 GMPLS的LSP的建立
GMPLS的信令协议有 (Constraint-based Routed Label Distribution Protocol，CR-LDP)与(Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering，RSVP-TE)两种，本文以CR-LDP为例。图3中边缘节点A判断要建立由A到I的LSP，则通过一些流量信息或网络管理信息知道要建立A，B，H，I的LSP。A向B 发出一个请求消息(label request)，包含显示路径 (B，H，I)及其他信息，如转发等效类FEC、LSP的标识、可选的流量工程信息和LSP的优先级信息等，因而LSP一旦建立，本身就可能包含了优先级及流量工程的信息。B收到请求消息，沿消息所指定的路径发送请求消息，修改显示路径为(H，I)。H的操作与前面B的操作类似。I收到请求消息，判断出它是LSP的出口，为此LSP预留了资源，分配标签，建立转发表，把标签通过回应消息(mapping request)发出给H。H收到回应消息，通过请求消息和回应消息都包含的LSP ID匹配到原来的请求，分配标签，建立转发表，并将新的标签通过回应消息发给B。B的操作与前面H的操作类似。A的操作也与前面H的操作类似，只是不用新分配标签转发。

图3 LSP的建立

2.2 LSP汇聚与突发汇聚
LSP汇聚是指高层的LSP可汇聚到低层的LSP上[4]，即IP分组LSP可汇聚到时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)的LSP, TDM的LSP可汇聚到波长LSP, 波长LSP可汇聚到光纤LSP。突发汇聚则是同一边缘节点到同一目的边源节点数据包的汇聚。在OBS中，边缘节点一般是接收IP数据包，而核心节点是光路的密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)，因而在OBS中应用GMPLS，将IP数据包的LSP汇聚到光层的LSP是完全可行的，具体的实现过程如图4。

图4 突发汇聚的实现
图4中，L1，L2和L3是通过GMPLS信令协议建立分组LSP时由边缘节点B分配给边缘节点A的分组交换标签，它们分别隐含以下LSP，即(L1，L11，L12，L13)，(L2，L11，L12，L13)和(L3，L11，L12，L13)。为了简便，此处用标签代表所有LSP信息。L11是由核心节点1分配给边缘节点A的波长交换标签，隐含一条波长LSP(L11，L12，L13)；L12是核心节点2分配给核心节点1的标签，L13是边缘节点B分配给核心节点2的标签。在边缘节点A，当IP包(数据1、数据2、数据3)来到后，对它们分别加分组标签L1，L2，L3，而边缘节点根据LSP信息发现它们都是到同一目的边缘节点B去的，再由光层的LSP信息把它们汇聚起来，按照突发汇聚的规则[5]，在达到最大长度或最大时间后，往突发包的BHP里加上标签L11送往核心节点1，等待偏移时间后，L1，L2，L3则与数据一起传送到核心节点1。图4中的标签汇聚是为了直观而画在一起的，而一般的LSP汇聚都采用标签栈。但是在光突发中，光层的控制信息与数据是分开传送的，就没有必要再用标签栈，只需把原来的栈顶标签送到BHP即可。核心节点1根据标签转发表与收到的BHP中的标签，知道该把数据送往核心节点2，则接通相应的光开关，同时把BHP中的标签换成L12送往核心节点2，随后来的数据也直接送往核心节点2。核心节点2的数据处理与核心节点1类似。当数据到达边缘节点B时，B判断出它是光层LSP的终端，则解开收到的突发包，再根据IP层的分组交换标签分配表确定数据的去向并送出。

2.3 标签分配表与标签的更改
实现突发汇聚的首要条件是数据去往同一边缘节点，在传统的标签分配表中只有目的节点的地址前缀、标签、端口信息，因此利用通常的标签分配表是不能完成汇聚的。基于GMPLS的OBS网络的边缘节点是源路由的起点(GMPLS都采用源路由)，边缘节点拥有足够的网络拓扑信息，从而在标签分配表中增加一项信息，即出标签所对应的目的边缘节点地址前缀。汇聚时，根据更改后的标签分配表，只要知道标签及出端口就能知道数据的目的边缘节点，再根据优先级等其他信息，数据就可去往该去的突发包实现汇聚。
突发汇聚组包的完成，一是时间达到要求值，二是长度达到要求值。在GMPLS中包的信息都来自标签，而传统的标签主要完成数据的交换，不包含包的长度信息，所以标签(IP层的标签)需要增加一项长度信息，使汇聚时方便地获得长度信息，从而完成汇聚。
为了使偏移时间能够精确确定，建立LSP时还要对回应消息(Mapping Request)进行修改，添加一项本节点处理BHP的时间，这样，边缘节点只需把这一项相加就可得到较精确的偏移时间。
3 流量工程与数据的恢复和保护[6,7]
在基于GMPLS的OBS中，利用边缘节点的GMPLS显示路由LSP的建立来控制业务流量的方向，同时也需要扩展的开放式最短路径优先(Open Shortest Path First, OSFP)协议来获得更多的网络资源信息，包括光网络中的波长，甚至光纤的状态，从而支持不同粒度等级的流的快速交换和高效的流量工程。流量工程一般有在线模式和离线模式两种实现方法，在线模式使用路由／信令协议通过基于受限的路由算法实现在线路径计算；离线模式从整个网络资源使用的最优化来考虑流量工程的实现。离线方式是一个长期的用来实现网络资源整体最优化的方案；在线方式仅考虑资源的子集，它能够动态地跟随流量变化。一个有效的流量工程策略必须满足对短期的流量变化作出反应和优化网络资源的利用两个必要条件，即对短期的流量变化作出反应和优化网络资源的利用。因此，一个好的解决方案是二者相结合的途径，即通过离线的方式来实现长期的(例如，每天，每周)整体最优化；并且在两个整体最优化之间可以通过在线方式实现局部最优化。
数据的恢复和保护是利用GMPLS的信令协议(RSVP-TE或CR-LDP)与链路管理层协议来完成的。恢复和保护都分为复用段层保护和通道层保护。复用段层的保护和恢复一般是在相邻两个节点之间的链路上提供，而通道层保护和恢复则在一条光路径上提供，光路径可由若干网络节点构成。

由上可见，基于GMPLS的OBS不但是可行的，而且为网络提供了一个统一的管理平面，使网络具有很好的扩展性，网络管理也变得十分简单。 同时基于GMPLS的OBS不但能提供较好的偏移时间的设置，流量工程，以及数据的恢复与保护，还具有以下优点：
1) 由于GMPLS实行显示路由，可以很方便地进行基于约束的QoS算法，而且LSP本身也可包含优先级信息，因而可实现各种级别的QoS。
2) 由于各层使用统一的信令，从而可以对各层统一地进行控制。所以只要在同一GMPLS的网络接口上，都可实现向客户终端设备提供虚拟专用网(Virtual Private Network，VPN)功能，减少用户端设备间连接的配置负担，并提供连接安全性。
基于GMPLS的OBS拥有OBS与GMPSL的共同优点，非常符合通信网的发展趋势。

基于GMPLS的光突发交换的研究