专利名称：一种在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法
技术领域：
本发明属于光通信技术领域，具体是一种在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，特别涉及一种通过扩展的多粒度层次标签，实现并行建立多粒度光通道的控制方法。
背景技术：
当前，随着光网络节点和控制技术的进步，多粒度光网络成为研究的热点。法国的Alcatel公司曾向互联网工程任务组(IETF)提交过一份多粒度光网络结构框架草案(E.Dotaro等，Optical multi-granularityarchitectural framework，draft-dotaro-ipo-multi-granularity-01.txt)，草案中提出了多粒度光网络的基本概念。其后，一些公司(如NTT等)也推出了具有多粒度交换能力的光交换机。
多粒度光网络的发展符合光网络的发展方向。以国际电信联盟(ITU-T)提出的自动交换光网络(ASON)为代表的下一代光网络突出要求灵活动态的分配光带宽资源、快速高效的建立网络连接，其节点形式必然朝多粒度方向发展。
在多粒度光节点的内部存在有多种不同粒度的交换结构，可以在不同粒度对光信号进行交换，对网络业务流量的研究表明，相当一大部分的业务在节点无须在较小的粒度(如，子波长、波长)一级交换，可以在较大的粒度层次(如波带、光纤)上直通。因此，通过在多个粒度(子波长、波长、波带、光纤)层次上进行有选择的分层交换，光节点的结构可以大大简化，端口数减少，设备的成本随之显著降低。这就是多粒度光交换思想的出发点。
多粒度光交换指的是能够同时提供子波长、波长、波带以及光纤等多种带宽粒度的交换，结合了空分、波分以及时分等多种交换方式。因此，多粒度光网络可以利用优化的节点结构，减少成本，实现对网络业务的梳理。图1所示为多粒度光交换节点结构，这里需要注意的是，在图1中，光节点内要有对多种不同粒度的交换结构进行分别控制的模块。
对多粒度光节点结构的设计国际国内已提出了许多方案，然而从多节点组成的网络角度，来提出多粒度光通道的建立的控制方法尚未见报道。
IETF的通用多协议标签交换(GMPLS)是一种在多协议标签交换(MPLS)的基础上发展起来的通用控制平面协议规范。GMPLS体系结构包括信令、路由和资源管理几方面，可以为原来独立的传输层、链路层和网络层等多层的交换设备构建一个统一的控制平面。GMPLS扩展了通用标签，不仅支持分组交换，而且支持二层交换、波长/波带交换、光纤交换，从而支持多种粒度的交换。相应的，GMPLS定义了各种粒度标签交换路径(LSP)，LSP代表了通用意义上的通信连接，包括，分组标签交换路径(P-LSP)、二层标签交换路径(L2-LSP)、时隙标签交换路径(TDM-LSP)、波长标签交换路径(L-LSP)、波带标签交换路径(WB-LSP)、光纤标签交换路径(F-LSP)。各种粒度的LSP具有层次结构，小粒度的LSP可以嵌套进大粒度的LSP，如，将L-LSP嵌套进WB-LSP，WB-LSP嵌套进F-LSP。
GMPLS协议族是目前比较完善和详尽的多粒度交换光网络控制平面技术建议，使用GMPLS进行光网络的自动控制，网络交换的灵活性大大增强。
GMPLS包含一种实现多粒度LSP建立的方法，基本思想是不同粒度的LSP分别建立，小粒度的LSP触发并嵌入大粒度的LSP，在大粒度的LSP建立完成之前，小粒度LSP的连接建立消息等待而不向前发出。基本过程如下(参考图2)1.LSP1的建立请求1从A点发出，到达B节点后，根据数据库信息，B节点知道要穿越大一级粒度的LSP2，目的是E。因此请求1被暂停，节点B发出LSP2建立请求2。
2.请求2到达C节点后，根据数据库信息，C节点知道要穿越更大一级粒度的LSP3，目的是D，因此请求2被暂停，节点C发出LSP3建立请求3。
3.请求3到达D节点，节点D发现LSP3建立请求必须被终止，并向上游返回确认消息，沿途分配标签。
4.确认消息到达LSP3源C节点，完成LSP3的建立。然后，请求2被重新启动，继续向下游发送，建立LSP2。
5.请求2到达E节点，节点E发现LSP2建立请求必须被终止，并向上游返回确认消息，沿途分配标签。
6.确认消息到达LSP2源B节点，LSP2被建立了。然后，请求1被重新启动，继续向下游发送，建立LSP1。
7.请求1到达F节点，节点F发现LSP1建立请求必须被终止，并向上游返回确认消息，沿途分配标签。
8.确认消息到达LSP1源A节点，LSP1就建立了。
这样，为实现端到端的连接，建立起了相互嵌套的LSP1、LSP2、LSP3。LSP2、LSP3没有被占用的带宽还可被以后建立的小粒度的LSP所利用。
上述GMPLS建立多粒度LSP方法是从数据网络的思想出发的，节点内部不具有多粒度结构，标签指示端口，内部不用划分层次，每一粒度LSP单独建立。这种方法应用于多粒度光通道建立时存在困难。首先，因为标签不具备层次结构，在利用标签指示节点资源配置时，无法精确指定各种粒度光交换结构的动作。其次，同样由于标签没有层次结构，在事先没有建立大粒度的LSP的时候，各种粒度的LSP必须依次建立，每次建立一种粒度的LSP，小粒度的LSP建立信令必须等待大粒度LSP的建立完成才能继续前行，建立速度大大降低，不符合现代光网络动态快速建立光通道的要求。
为实现多粒度光交换，GMPLS需要做一定的扩展，在GMPLS信令协议中，无论是CR-LDP还是RSVP-TE都没有定义适合多粒度光交换的标签格式，在有多粒度连接存在情况下，如何为各种粒度的资源建立统一的命名机制，简洁而准确的表达各粒度之间的关系是一个关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法。
多粒度光通道的建立指的是跨越多粒度光网络中多个节点进行端到端连接的建立，关键在于如何有效的利用节点的多粒度交换能力，控制各粒度交换结构合理的分配资源。
本发明具体是这样实现的一种在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于对控制信令消息所携带的通用标签进行扩展使通用标签具有与多粒度光节点对应的层次结构，标签按从大粒度到小粒度的顺序依次排列，并具有本地意义，可根据本地数据库联系到对应的交换结构，指示交换；对发出多粒度通道建立的请求消息进行并行处理在建立请求消息到达大粒度通道终端节点并返回源端节点响应消息的同时，向前继续发送多粒度通道建立的请求消息，以最终建立小粒度的通道。
所述扩展的多粒度层次标签是依据链路进行分配的，即在上下游节点，针对同一链路中具体某一粒度资源，所使用的扩展的多粒度层次标签的取值相同。
所述扩展的多粒度层次标签包括TDM标签、波长标签、波带标签、光纤标签，所述扩展的多粒度层次标签对应的粒度通道等级为依次增大。
所述扩展的多粒度层次标签的具体取值为TDM标签，即TDM时隙号，按GMPLS SONET/SDH标签定义取值；波长标签，即波长粒度的标识符，取大于0的32位整数；波带标签，即波带粒度的标识符，取大于0的32位整数；光纤标签，即光纤粒度的标识符，取大于0的32位整数；同一节点内，相邻等级粒度通道中，小粒度标签取值在且仅在相比等级大一级的粒度通道中是唯一的；通过大粒度到小粒度各级标签的组合，用于相应粒度资源的唯一标识。
如果多粒度通道中不包括某一粒度，则该粒度所对应的扩展的多粒度层次标签的取值设置为0。
所述多粒度通道建立的请求消息通过携带的多粒度层次标签信息，在到达相应粒度通道的源端节点后，启动相应粒度通道的建立过程，并进行本地各级多粒度端口的预留，等待响应消息。
所述多粒度通道建立的请求消息到达相应粒度通道的终端节点后，终止该通道的前向预留过程，并配置本地各级多粒度交叉矩阵，然后继续向下游发送；同时，该终端节点向上游返回该通道建立的响应消息，上游各节点收到响应消息后，配置各自的多粒度交叉矩阵；当响应消息到达该粒度通道的源端节点后，完成该粒度通道的建立过程。
所述上游各节点配置各自的多粒度交叉矩阵，是指正在建立的粒度通道中的节点，不包括已经建立粒度通道的节点和没有建立粒度通道的节点。
所述相应粒度通道建立的响应消息逆行回到与该粒度通道相比等级更大的粒度通道的源端节点时，必须等待等级大的粒度通道建立完成，再继续向上游返回响应消息。
一种在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，针对由起始节点开始、经若干中间节点、至结束节点的一条多粒度业务，其中小粒度到大粒度依次嵌套，包括如下处理步骤第一步骤起始节点发起多粒度通道的建立请求消息，通过携带的多粒度层次标签信息，指示欲建立的小粒度通道，起始节点进行本地各级多粒度端口预留，启动小粒度通道建立过程，向下游发出多粒度通道的建立请求消息，并等待响应消息；第二步骤请求消息到达大粒度通道的源端节点，启动大粒度通道建立过程，并进行本地各级多粒度端口预留，然后继续向下游发出请求消息，并等待响应消息；第三步骤请求消息在前行过程中，每次到达相比等级更大粒度通道的源端节点，就重复执行第二步骤；第四步骤请求消息到达某一粒度通道的终端节点后，该通道前向预留过程将被终止，本地各级多粒度交叉矩阵被配置，然后请求消息继续向下游发送，以建立小粒度通道，同时，本节点向上游返回该通道建立的响应消息；第五步骤请求消息每次到达某一粒度通道的终端节点，重复执行第四步骤，直至请求到达整个多粒度请求的结束节点；第六步骤某一粒度通道建立响应消息返回途中配置该通道中各节点多粒度交叉矩阵，当回到该通道的源端节点，配置完源端节点的本地各级多粒度交叉矩阵，该粒度通道建立；第七步骤在最小粒度通道建立响应消息返回到起始节点，配置完起始节点的本地各级多粒度交叉矩阵后，整个多粒度通道建立。
本发明通过改变标签结构，划分多级层次，可以解决传统单级标签无法精确指示多粒度光节点资源配置的问题，并用并行的方法克服了串行建立多粒度光通道建立时间长的缺点，而且可以方便的扩展用于各种不同粒度的节点混合组网的情形。
图1为多粒度光节点结构示例；图2为多粒度LSP串行建立的信令流程；图3为多粒度层次标签的层次结构；图4为三级粒度层次标签示例；图5为多粒度光通道并行建立的信令流程；图6为多粒度层次标签所指示的光开关动作示例；图7为多粒度网络示例；图8为多粒度串行建立和并行建立时间的比较。
具体实施例方式
本发明提出采用具有层次结构的标签来指示节点资源配置、并行建立多个粒度光通道的控制方法。技术方案包括1、多粒度层次标签扩展GMPLS通用标签，使其具有层次结构，如图3所示。
在该标签结构中，Type字段(8比特)表示该结构为标签，Length字段(8比特)表示该结构长度，Hierarchy字段(8比特)表示标签所含粒度数(以整数表示)，C-Type字段(8比特)表示该标签是多粒度标签。C-Type字段后面接各粒度标签值，每一粒度的标签是32比特，按从大粒度到小粒度的顺序依次排列，具有本地意义，可根据本地数据库联系到对应的交换结构，指示交换。
各粒度标签的取值如下TDM标签，即TDM时隙号，按GMPLS SONET/SDH标签定义取值，在波长中唯一；波长标签，即波长粒度的标识符，取大于0的32位整数，在波带中唯一；波带标签，即波带粒度的标识符，取大于0的32位整数，在光纤中唯一；光纤标签，即光纤粒度的标识符，取大于0的32位整数，在链路中唯一。
多粒度层次标签为变长结构，具体到某一节点，根据其多粒度交换能力，其使用的标签结构是固定的。如，具有光纤、波带、波长三级交换能力的多粒度光交换机，其层次标签如图4所示。如果多粒度通道中不包括某一粒度，则该粒度所对应的标签取值设置为0。
这种标签将携带在控制信令消息中，如显式标签控制消息中，在到达需要控制的节点后进行配置。
这种层次标签的结构可以扩展支持更多的粒度，例如在光电混合交换节点，只要增加支持的粒度标签，可支持分组交换粒度和二层交换粒度。
2、多粒度光通道并行建立传统多粒度LSP采用串行建立方式，即小粒度的LSP必须等待大粒度LSP建立以后才可以继续将信令消息传递下去。本发明采用并行建立方式，多粒度光通道同时建立。信令流程如图5所示。
假设根据计算得到的路由，一条多粒度业务将依次通过网络中的A、B、C、D、E、F，波长通道源节点为A，目的节点为F。波长通道穿过B-E间的波带通道。波带通道又穿过C-D间的光纤通道。
1.A节点发出多粒度通道的建立请求，通过携带的多粒度层次标签信息，指示欲建立A-F间的波长通道、B-E间的波带通道、C-D间的光纤通道。A节点进行本地各级多粒度端口预留，启动波长通道建立过程，等待响应。
2.请求到达B节点，启动波带通道建立过程，并进行本地各级多粒度端口预留，等待响应。
3.请求到达C节点，启动光纤通道建立过程，并进行本地各级多粒度端口预留，等待响应。
4.请求到达D节点，光纤通道建立前向预留过程将被终止，应该继续建立波带通道和波长通道。节点D配置本地各级多粒度交叉矩阵，然后继续向下游发送建立请求，同时并向上游返回光纤通道建立响应消息。
5.光纤通道建立响应消息回到C节点，配置C节点本地各级多粒度交叉矩阵，完成光纤通道的建立。
6.多粒度通道建立请求从D继续下发到达E节点，波带通道建立前向预留过程将被终止，应该继续建立波长通道。节点E配置本地各级多粒度交叉矩阵，然后继续向下游发送建立请求，同时并向上游返回波带通道建立响应消息。
7.波带通道响应消息返回途中配置各节点多粒度交叉矩阵，经过C节点时必须等待光纤通道建立完成。响应消息最终回到B节点，配置B节点本地各级多粒度交叉矩阵，从而完成波带通道的建立。
8.多粒度通道建立请求从E继续下发到达F节点，波长通道建立前向预留过程将被终止，节点F配置本地各级多粒度的交叉矩阵，并向上游返回响应消息。
9.波长通道响应消息途中配置各节点多粒度交叉矩阵，经过B节点时必须等待波带通道建立完成。响应消息最终回到A节点，节点A配置本地各级多粒度的交叉矩阵，完成波长通道的建立，从而完成整个多粒度通道的建立。
这样，由于标签层次得到丰富，连接请求消息中可以携带足够的信息，指示各节点建立的光通道的粒度情况，多粒度光通道可以并行建立，节约了时间。而且，本发明同时建立的多个粒度通道相对独立，大粒度的通道容量如果未被完全占用，还可以为其他小粒度的通道利用，这些小粒度通道建立时就无需再建立大粒度通道。本发明提出的多粒度光通道建立方法可以利用GMPLS信令协议CR-LDP或RSVP-TE来实现。本发明不涉及为穿越多粒度光网络建立连接而进行的路由和资源分配过程，并假定路由和资源分配过程在控制信令消息发出前已经完成，计算结果包含在控制消息中。本发明适于网络资源丰富，光通道的建立很少由于缺少资源而失败的情况；如果出现光通道建立失败，将执行出错处理。
标签对资源的指示与节点结构有关，这里示例了图6所示节点结构下，表1所示多粒度层次标签指示的光开关动作情况。表1中A、B、C分别代表三个多粒度请求。
表1由本例可见，通过使用多粒度层次标签，可以有效的指示各级光开关动作，当然，具体的动作情况还与节点结构和本地资源使用情况有关。
本发明提出的并行光通道建立时间可以大大缩短建立时间，因为多个粒度的通道同时建立。假设网络中有5N个节点，如图7所示。则光通道建立时间与网络节点数的关系如图8所示。图8中还比较了多粒度串行建立和并行建立时间。可以看出，本发明提出的并行建立时间远远低于传统串行建立时间。
权利要求
1.一种在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于对控制信令消息所携带的通用标签进行扩展使通用标签具有与多粒度光节点对应的层次结构，标签按从大粒度到小粒度的顺序依次排列，并具有本地意义，可根据本地数据库联系到对应的交换结构，指示交换；对发出多粒度通道建立的请求消息进行并行处理在建立请求消息到达大粒度通道终端节点并返回源端节点响应消息的同时，向前继续发送多粒度通道建立的请求消息，以最终建立小粒度的通道。
2.如权利要求1所述在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于所述扩展的多粒度层次标签是依据链路进行分配的，即在上下游节点，针对同一链路中具体某一粒度资源，所使用的扩展的多粒度层次标签的取值相同。
3.如权利要求1或2所述在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于所述扩展的多粒度层次标签包括TDM标签、波长标签、波带标签、光纤标签，所述扩展的多粒度层次标签对应的粒度通道等级为依次增大。
4.如权利要求1或2所述在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于所述扩展的多粒度层次标签的具体取值为TDM标签，即TDM时隙号，按GMPLS SONET/SDH标签定义取值；波长标签，即波长粒度的标识符，取大于0的32位整数；波带标签，即波带粒度的标识符，取大于0的32位整数；光纤标签，即光纤粒度的标识符，取大于0的32位整数；同一节点内，相邻等级粒度通道中，小粒度标签取值在且仅在相比等级大一级的粒度通道中是唯一的；通过大粒度到小粒度各级标签的组合，用于相应粒度资源的唯一标识。
5.如权利要求1或2所述在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于如果多粒度通道中不包括某一粒度，则该粒度所对应的扩展的多粒度层次标签的取值设置为0。
6.如权利要求1所述在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于所述多粒度通道建立的请求消息通过携带的多粒度层次标签信息，在到达相应粒度通道的源端节点后，启动相应粒度通道的建立过程，并进行本地各级多粒度端口的预留，等待响应消息。
7.如权利要求6所述在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于所述多粒度通道建立的请求消息到达相应粒度通道的终端节点后，终止该通道的前向预留过程，并配置本地各级多粒度交叉矩阵，然后继续向下游发送；同时，该终端节点向上游返回该通道建立的响应消息，上游各节点收到响应消息后，配置各自的多粒度交叉矩阵；当响应消息到达该粒度通道的源端节点后，完成该粒度通道的建立过程。
8.如权利要求7所述在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于所述上游各节点配置各自的多粒度交叉矩阵，是指正在建立的粒度通道中的节点，不包括已经建立粒度通道的节点和没有建立粒度通道的节点。
9.如权利要求7所述在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，其特征在于所述相应粒度通道建立的响应消息逆行回到与该粒度通道相比等级更大的粒度通道的源端节点时，必须等待等级大的粒度通道建立完成，再继续向上游返回响应消息。
10.一种在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，针对由起始节点开始、经若干中间节点、至结束节点的一条多粒度业务，其中小粒度到大粒度依次嵌套，包括如下处理步骤第一步骤起始节点发起多粒度通道的建立请求消息，通过携带的多粒度层次标签信息，指示欲建立的小粒度通道，起始节点进行本地各级多粒度端口预留，启动小粒度通道建立过程，向下游发出多粒度通道的建立请求消息，并等待响应消息；第二步骤请求消息到达大粒度通道的源端节点，启动大粒度通道建立过程，并进行本地各级多粒度端口预留，然后继续向下游发出请求消息，并等待响应消息；第三步骤请求消息在前行过程中，每次到达相比等级更大粒度通道的源端节点，就重复执行第二步骤；第四步骤请求消息到达某一粒度通道的终端节点后，该通道前向预留过程将被终止，本地各级多粒度交叉矩阵被配置，然后请求消息继续向下游发送，以建立小粒度通道，同时，本节点向上游返回该通道建立的响应消息；第五步骤请求消息每次到达某一粒度通道的终端节点，重复执行第四步骤，直至请求到达整个多粒度请求的结束节点；第六步骤某一粒度通道建立响应消息返回途中配置该通道中各节点多粒度交叉矩阵，当回到该通道的源端节点，配置完源端节点的本地各级多粒度交叉矩阵，该粒度通道建立；第七步骤在最小粒度通道建立响应消息返回到起始节点，配置完起始节点的本地各级多粒度交叉矩阵后，整个多粒度通道建立。
全文摘要
本发明是一种在多粒度光交换网络中实现光通道建立的控制方法，所述控制方法包括对控制信令消息所携带的通用标签进行扩展使通用标签具有与多粒度光节点对应的层次结构，标签按从大粒度到小粒度的顺序依次排列，并具有本地意义，可根据本地数据库联系到对应的交换结构，指示交换；对发出多粒度通道建立的请求消息进行并行处理在建立请求消息到达大粒度通道终端节点并返回源端节点响应信息的同时，向前继续发送多粒度通道建立的请求消息，以建立小粒度的通道。本发明解决了单级标签无法精确指示多粒度光节点资源配置的问题，克服了串行建立多粒度光通道建立时间长的缺点，且可扩展用于各种不同粒度的节点混合组网的情形。
文档编号H04Q11/00GK1713779SQ20041004968
公开日2005年12月28日 申请日期2004年6月23日 优先权日2004年6月23日
发明者张 杰, 桂烜, 徐云斌, 宋鸿升, 顾畹仪, 张永军 申请人:北京邮电大学