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RSVP-TE协议在ASON网络中的应用 |
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作者：肖延敏 陈忠民 徐贵宝 |
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摘要：数据业务的超速增长，对光网络的承载和控制能力提出了新的要求。介绍了RSVP-TE协议的原理以及ASON网络的分布式呼叫和连接管理信令技术，并在此基础上对RSVP-TE协议在ASON网络中的应用进行了探讨。
近几年来，随着ＩＰ业务的快速增长，不仅对网络带宽的需求变得越来越高，而且由于ＩＰ业务量本身的不确定性和不可预见性，对网络带宽动态分配的要求也越来越迫切。传统的带宽管理方法主要靠人工配置网络连接，耗时、费力、易出错，不仅难以适应现代网络运维和新业务提供拓展的需要，也难以适应市场竞争环境。这时，一种能够自动完成网络连接的新型网络——智能光传送网应运而生。智能光传送网是一种具有独立控制面的光网络，它利用独立的控制面，通过各种传送网（包括ＳＤＨ或ＯＴＮ）来实施自动呼叫和连接管理，ＩＴＵ－ＴＳＧ１５将这种网络命名为自动交换光网络（ＡＳＯＮ）。
与传统光传送网相比，ＡＳＯＮ引入了更加智能化的控制平面，从而使光网络能够在信令控制下完成网络连接的自动建立、资源自动发现等过程。ＡＳＯＮ体系结构的特点主要表现在具有控制、管理以及传送三个平面，支持永久连接（ＰＣ：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ）、软永久连接（ＳＰＣ：Ｓｏｆｔ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）和交换连接（ＳＣ：Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ）。
在ＡＳＯＮ中，控制平面采用基于ＩＰ的信令技术，引入了通用多协议标记交换（ＧＭＰＬＳ）网络以实现分布式连接控制管理（ＤＣＭ）功能。通过ＧＭＰＬＳ网络所采用的基于流量工程的资源预留扩展协议（ＲＳＶＰ－ＴＥ），ＡＳＯＮ实现了对端到端连接的建立、拆除和维护，并能够进行实时流量工程控制，实现资源的最佳配置。
一、RSVP及RSVP-TE的基本原理
资源预留协议（ＲＳＶＰ）是一种基于ＴＣＰ／ＩＰ的传送层协议。通过ＲＳＶＰ协议，主机可以向网络申请特定的ＱｏＳ，为特定的应用程序提供有保障的数据流服务。同时，ＲＳＶＰ在数据流经过的各个路由器节点上对资源进行预留，并维持该状态直到应用程序释放这些资源。
ＲＳＶＰ工作在ＩＰｖ４或ＩＰｖ６上，处于开放系统互联（ＯＳＩ）七层协议中的传送层，但是，ＲＳＶＰ并不处理传送层的数据，从本质上看，ＲＳＶＰ更像是网络控制协议，如因特网控制消息协议（ＩＣＭＰ）、因特网组管理协议（ＩＧＭＰ）或是路由协议。它和路由协议及管理协议的实现相同，ＲＳＶＰ的实现通常在后台执行，而不是出现在数据传送的路径上。在ＲＳＶＰ协议中，ＱｏＳ的实现是由一组特定的流量控制机制来完成的。这些机制包括包分类器、接纳控制以及包调度器或其他与链路层相关的机制。其中，包分类器决定每个包的ＱｏＳ的分类，包调度器或其他和链路层相关的机制用来获取所请求的ＱｏＳ。图１给出了由ＩＳＷＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ）所定义的ＱｏＳ流量控制机制原型。 
图1 主机和路由器中的RSVP通信模型
在资源申请建立的过程中，ＲＳＶＰ请求首先被传送到两个本地模块——接纳控制模块和策略控制模块，然后由接纳控制模块决定该节点是否有足够的资源可以满足该ＲＳＶＰ请求，由策略控制模块决定用户是否有权限申请这类服务。如果通过了这两个模块的检测，ＲＳＶＰ请求的ＱｏＳ参数就会输入到包分类器中，再由链路层接口（如包调度器）来获得申请的服务质量。如果任一模块的检测没有通过，那么提出该ＲＳＶＰ请求的应用程序将会收到一个错误的返回消息。
在ＲＳＶＰ协议中定义了两种类型的消息用于完成连接管理工作。第一种是Ｐａｔｈ消息，用于发起建立和释放连接的请求，并申请资源预留。第二种是Ｒｅｓｖ消息，用于响应Ｐａｔｈ请求，并在每个节点完成资源预留动作。ＩＥＴＦ提出的ＲＳＶＰ－ＴＥ协议是基于流量工程的ＲＳＶＰ扩展协议。为了实现流量工程控制，ＩＥＴＦ在ＲＳＶＰ协议基础上增加了一系列新的消息对象。
ＲＳＶＰ－ＴＥ支持两种连接建立方式。一种是逐跳路由方式，这种方式是从ＲＳＶＰ协议中继承来的，与传统ＩＰ网络的常规路由方式基本相同，各个节点通过扩展的路由协议单独计算下一跳的路由，确定下一跳节点。除了逐跳路由方式之外，ＲＳＶＰ－ＴＥ还增加了一种非常重要的路由方式——显式路由方式，这种方式是通过在Ｐａｔｈ消息中增加ＥＸＰＬＩＣＩＴ＿ＲＯＵＴＥ（其作用是显式路由）对象来实现的。也就是说，它在入口节点根据用户或来自管理平面的请求在入口节点到出口节点之间指定一个节点序列或者由扩展的路由协议计算一个节点序列，然后将该节点序列封装成ＥＸＰＬＩＣＩＴ＿ＲＯＵＴＥ对象加入Ｐａｔｈ消息中，使得Ｐａｔｈ消息的传输和相应Ｒｅｓｖ消息的返回仅限制在由该节点序列构成的通路上进行。通过这种方式，ＲＳＶＰ－ＴＥ完美地实现了流量工程。此外，ＲＳＶＰ－ＴＥ通过抽象节点的概念扩展了显式路由，从而大大降低了边缘入口节点计算的复杂度，使得显式路由方式更加灵活便利。
ＲＳＶＰ－ＴＥ是一个软状态协议，它继承了ＲＳＶＰ的消息刷新机制，其路径状态和资源预留状态的维持仍然需要通过发送周期性的刷新消息来实现。但是与ＲＳＶＰ协议相比，ＲＳＶＰ－ＴＥ协议在消息刷新方面作了许多改进，包括为消息加入ＭｅｓｓａｇｅＩＤ并确认接收到消息以及集中刷新等。通过这些方法，ＲＳＶＰ－ＴＥ协议减小了刷新消息的开销，从而使协议性能得到一定程度的提高。
二、ASON网络中的分布式呼叫连接管理
ＡＳＯＮ网络的控制平面是由独立的或者分布于网元设备中的多个控制节点组成的，这些节点之间通过信令通道连接起来，其控制功能是由路由、信令和资源管理等一系列逻辑功能模块联合完成的。因此，ＡＳＯＮ网络的ＤＣＭ功能的实现需要这一系列逻辑功能模块共同协作来完成，这些模块主要包括连接控制器、呼叫控制器、路由控制器、策略管理器以及链路资源管理器等。各模块的功能如下：
·连接控制器是整个节点功能结构中的核心，它负责通过协调对等的或者下层的连接控制器、路由控制器以及链路资源管理器，来管理和监控连接的建立、释放以及修改已建立连接的参数。
·呼叫控制器负责完成开始建立连接的呼叫过程。在一次完整的呼叫过程中，主叫控制器可以通过一个或多个中间媒体网络呼叫控制器来同被叫部分协调。 ·路由控制器负责为连接控制器提供所负责域内连接的路由信息，这种信息可以是端到端的，也可以是基于下一跳的。路由控制器也能响应拓扑请求信息，帮助进行网络管理。
·链路资源管理器负责对链路进行管理，包括对链路连接进行分配和拆除，并提供拓扑和状态信息。
ＡＳＯＮ没有采用在传统光网络中所使用的集中式控制管理机制，而是创造性地采用了ＤＣＭ机制，在每个网元中都设立一个包含有拓扑和链路资源信息的数据库，通过各个网元的协同计算，实现连接的建立、释放和删除。在ＤＣＭ功能和协议实现方面，ＩＴＵ－Ｔ在Ｇ．７７１３中定义了模型、功能和标准信令流程。Ｇ．７７１３．１、Ｇ．７７１３．２和Ｇ．７７１３．３分别给出了基于专用网络节点接口（ＰＮＮＩ）、ＧＭＰＬＳ ＲＳＶＰ－ＴＥ和ＧＭＰＬＳ受限的路由标记分配协议（ＣＲ－ＬＤＰ）实现的ＤＣＭ信令。
ＰＮＮＩ起源于传统的电信信令协议（Ｑ．２９３１、Ｑ．９３１、七号信令），缺点在于灵活性不够，且无法与ＧＭＰＬＳ互通，目前仅支持ＡＳＯＮ的软永久连接。
ＲＳＶＰ－ＴＥ协议是基于ＲＳＶＰ协议开发的，而ＲＳＶＰ具有非常成熟的体系结构和协议规程，且具备成熟的业务支持机制，已经有了大规模的商业运用，所以目前ＩＴＵ－Ｔ正在把ＲＳＶＰ－ＴＥ作为ＭＰＬＳ应用中惟一的一种信令协议进行发展和完善。
ＣＲ－ＬＤＰ起源于ＭＰＬＳ技术，基于ＭＰＬＳ标准的ＬＤＰ信令，使用可靠的ＴＣＰ传输机制，通过简单有效的硬状态控制和消息机制，能灵活预留网络资源；ＩＴＵ－Ｔ目前规范了ＣＲ－ＬＤＰ应用于用户－网络接口（ＵＮＩ）、外部网络－网络接口（Ｅ－ＮＮＩ）和内部网络－网络接口（Ｉ－ＮＮＩ）的方式，可以进行与ＡＳＯＮ有关的自动呼叫和连接操作，但业界普遍认为，由于ＣＲ－ＬＤＰ是一种全新的信令协议，缺乏商业应用，开发风险与代价较大，因此２００３年２月ＩＥＴＦ已经正式停止了对ＣＲ－ＬＤＰ的研究工作。
三、ASON中基于RSVP-TE实现分布式连接控制管理
１．信令流程
ＲＳＶＰ－ＴＥ为支持Ｇ．７７１３定义了通用用户网络接口（ＧＥＮＥＲＡＬＩＺＥＤ＿ＵＮＩ）对象，用于封装Ａ端和Ｚ端名称以及ＵＮＩ处支持的服务分类（ＣｏＳ）和服务等级（ＧｏＳ）规范，同时还增加了对基本呼叫概念和软永久连接服务的支持。
利用ＲＳＶＰ－ＴＥ实现软永久连接和交换连接的基本信令流程如下：
①Ｐａｔｈ消息用于从源节点向目的节点发送一个连接请求。
②目的节点接收到Ｐａｔｈ消息以后，建立起一个ＲＳＶＰ对话。
③目的节点发送两种消息类型到上游方向以响应Ｐａｔｈ消息：Ｒｅｓｖ消息，用于一般的信令响应；ＰａｔｈＥｒｒ消息，对应于建立发生错误的情况，在这种情况下，连接不会建立。如果Ｐａｔｈ状态没有移除，会直接发送一个ＰａｔｈＴｅａｒ消息来移除任何新建状态。
④源节点接收到Ｒｅｓｖ消息以后，可以发送一个ＲｅｓｖＣｏｎｆ消息（可选），是否发送此信息依赖于Ｒｅｓｖ信息中的ＲＥＳＶ＿ＣＯＮＦＩＲＭ对象。
２．呼叫连接的建立与释放
图２显示了利用ＲＳＶＰ－ＴＥ实现的交换连接的建立过程。为了建立一个交换连接呼叫连接，用户通过ＵＮＩ接口使用Ｐａｔｈ消息发起连接建立请求。此请求通过网络传输到目的用户。如果此请求通过了认证，目的端会使用Ｒｅｓｖ消息向源端用户发送一个成功指示。另外，作为可选项，源用户还可以再返回一个ＲｅｓｖＣｏｎｆ响应。这样就完成了一个完整的连接建立过程。
图2 基本的交换连接建立过程
在释放交换连接时，可从不同的控制器发起释放请求，既可以是源呼叫控制器，也可以是被叫呼叫控制器，还可以是任何一个网络呼叫控制器。用户使用Ｐａｔｈ消息通过ＵＮＩ接口发起释放请求，此请求通过网络到达目的端用户。如果释放请求通过认证，则目的端发送ＰａｔｈＥｒｒ消息用于逐个节点释放资源，直至各个节点资源释放完毕。
利用ＲＳＶＰ－ＴＥ来实现软永久连接的建立和释放过程同交换连接的建立和释放过程类似，不同的只是软永久连接需要首先配置好用户到网络链路的连接部分并将此部分连接的信息发送到控制平面。
四、结语
信令技术和路由技术都是ＡＳＯＮ网络不可或缺的核心技术。正是由于采用了信令技术和路由技术才使得ＡＳＯＮ网络能够动态地交换网络拓扑状态信息、路由信息及其他控制信息，从而实现了光通道的动态建立和拆除，具备了自动交换的能力。ＡＳＯＮ控制平面的分布式控制功能是实现业务分类和基于ＣｏＳ的不同级别保护机制的根本保证，其应用实现的效率、成熟程度以及标准化程度已经成为评判一种具体ＡＳＯＮ产品质量的重要标准。ＲＳＶＰ－ＴＥ协议以其标准化程度高、能够支持各种业务等本身固有的特点脱颖而出，与ＡＳＯＮ网络完美地结合起来，使得ＡＳＯＮ网络具有了效率高、易管理、易维护、易扩展等优点，开创了光网络的发展新纪元。(end)
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(9/15/2006) |
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