专利名称：实现光突发交换连接控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种实现光突发交换连接控制的方法，尤其涉及一种实现光突发交换网络中JIT(Just in Time，恰好及时)信令协议的连接控制方法，解决信令消息错误或丢失引起的信道预留和释放问题。属于光纤通信技术领域。
背景技术：
在数据业务和波分复用/密集波分复用(WDM/DWDM)等光通信技术发展的双重刺激下，传统光网络正朝着面向IP业务的高度灵活、高度可靠和低成本的新一代光网络方向发展。目前提出的实现IP over WDM的交换技术方案中，光突发交换(OBS)是一种较为理想的光交换方式。其特点为控制分组(BCP，包括突发分组头(BHP)、突发释放分组(BEP)以及确认(BEP_ACK)或刷新分组)和数据分组(BDP)在传输通道和时间上是分离的。控制分组头先于数据分组在专门的DWDM信道中传送，并在相应的核心节点为对应的数据分组预留全光通路。数据分组经过一段延迟后，在不需要确认的情况下直接在预先设置的全光通道中透明传输。不需要确认的单向预留方案减小了建立通道的延迟等待时间，提高了带宽利用率；中等粒度的数据包降低了控制分组的开销，提高了利用率。数据分组和控制分组的分离、适合的颗粒及非时隙交换方式可降低对光子器件的要求和中间交换节点的复杂度，并能充分发挥现有的光子技术和电子技术的特长。
控制信令协议是光突发交换网络的核心问题之一。在已提出的光突发交换信令协议中，JIT和“恰好足够时间(Just Enough TimeJET)”被认为是最有希望的两个方案。JET协议由M.Yoo等在论文“Just-Enough-Time(JET)光网络中用于突发流量的高速协议”(IEEE/LEOS Technologies for a globalinformation infrastructure，1997，pp 26-27)中提出。JET协议具有较高的资源的利用率，并可实现基本的区分服务。但它要求相当严格的同步，调度非常复杂，对硬件要求高。JIT协议采用显式预留和释放的方式，其带宽利用率比JET的低，但它具有实现简单、对同步及硬件的要求低，以及与线路交换兼容的优点。在目前，是一种更切实可行的方案。Wei，J.Y.等人在论文“用于光突发交换网络的JIT信令”(Journal of Lightwave Technology，Vol.18(12)，2000，pp 2019-2037)中对JIT协议进行了详细的分析。
为了实现JIT信令协议，对应的控制分组，即突发分组头、突发释放分组及释放确认或刷新分组，必须经过相同的路径以保证链路的正确建立和释放。此外，还要解决因释放或刷新分组丢失而造成的带宽不能释放或过早释放问题。目前，还没有见到解决上述问题、实现JIT信令协议连接控制的方法的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现光突发交换网络中JIT信令协议连接控制的方法，确保控制分组经过相同的路径，并解决因释放或刷新分组丢失而造成的带宽不能释放或过早释放问题，从而实现基于JIT信令协议的链路和资源的正确、及时预留和释放。
为了实现上述目的，本发明的方法将释放分组定时重传、构建突发控制分组路径表和突发控制分组路径表的反向释放三者结合起来实现JIT连接控制。通过在各核心节点上创建的突发控制分组路径表以及基于唯一控制分组标记的突发控制分组路径表查找使对应的控制分组在网络中经过完全相同链路。通过边缘节点突发释放分组的定时重传、核心节点对没有匹配表项的突发释放分组返回一个释放确认分组和突发控制分组路径表的反向删除，解决信令消息错误或丢失引起的资源预留问题。
本发明方法的具体步骤如下1、突发分组头和突发数据包采用“尽力而为”方式传送，释放分组采用定时重传控制机制，对应的突发分组头、突发释放分组和释放确认分组，具有相同的唯一控制分组标记。在每个核心节点设置一个突发控制分组路径表，用来记录经过该节点并成功路由和分配资源的突发分组头所走的路径和预留的资源及资源的使用状况，其中的每个表项都有一个与对应的控制分组的唯一标记相对应的标记。
2、当入口边缘节点需要发送突发数据包时，首先在控制信道上向核心节点发送一个突发分组头，并在经过一段偏置时间(Offset Time)后，通过数据信道发送对应的数据分组。在发送完数据分组后，边缘节点随即发送对应的突发释放分组，并启动一个对应于该释放分组的定时器，开始计时。
3、核心节点收到突发分组头时，通过查找路由表，确定其下一跳，在下一跳的对应的出口为突发分组头及其对应的数据分组预留资源，并在突发控制分组路径表中建立一个对应的表项，设置光交换矩阵为数据分组建立全光通路，更新突发分组头，并将其发往下一跳。如果突发分组头错误、路由查找失败或信道预留失败，则丢弃突发分组头和相应的数据分组。
4、核心节点在收到突发释放分组时，根据其携带的控制分组标记查找突发控制分组路径表。如果找到匹配的表项，则释放被预留的资源，并根据查找结果将突发释放分组发往下一跳。如果没有找到匹配的表项，丢弃突发释放分组，并返回一个释放确认分组。
5、出口边缘节点收到突发分组头时，根据突发分组头中的信息接受数据分组。在收到突发释放分组时，返回一个释放确认分组。
6、核心节点在收到释放确认分组时，根据其携带的控制分组标记查找突发控制分组路径表。如果找到相应的表项，则沿反向路径转发释放确认分组，并删除突发控制分组路径表中对应的表项(即突发控制分组路径表的反向删除)。如果未找到相应的表项，则丢弃该释放确认分组。
7、入口边缘节点收到释放确认分组后，删除对应的定时器。如果定时器超时，入口边缘节点还没有收到对应的释放确认分组，则重发释放分组，并重新启动定时器。
本发明通过基于唯一控制分组标记的突发控制分组路径表查找保证突发分组头、突发释放分组、突发释放确认分组在网络中经过完全相同路径。通过边缘节点突发释放分组的定时重传机制、对没有匹配表项的突发释放分组返回一个释放确认分组和突发控制分组路径表反向删除的结合来解决信令消息错误或丢失引起的问题。本发明可有效实现JIT信令协议的连接控制，正确、及时地实现基于JIT信令协议的资源预留和释放，有效解决信令消息错误或丢失引起的问题。
图1是适用于本发明的光突发交换网络结构示意图。
图2典型情况下，本发明中JIT信令流及资源预留和释放情况示意图。
图2中，a)正常情况；b)突发分组头丢失或错误；c)突发释放分组丢失或错误；d)释放确认分组丢失或错误。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
附图1是适用于本发明的连接控制方法的光突发交换网络结构示意图。它由边缘节点(入口边缘节点和出口边缘节点)和核心节点通过波分复用链路连接而成。波分复用链路连接包括若干控制信道和数据信道。
本发明的方法按如下具体步骤进行1、首先设定突发分组头和突发数据包采用“尽力而为”方式传送，释放分组采用定时重传控制机制，对应的控制分组，包括突发分组头、突发释放分组和释放确认分组，具有相同的唯一标记。在每个核心节点设置一个突发控制分组路径表。
2、当入口边缘节点要发送一个突发数据包时，它首先产生一个格式如表1左侧的突发分组头。其中，序号、波长标志、源地址及目的地址一起构成同一突发数据分组的控制分组的唯一标志。波长标志指示对应的突发数据分组在数据通道组中的波长；源地址和目的地址分别为产生突发分组的边缘节点和接受突发分组的边缘节点的地址；序号是由入口边缘节点产生的一个(0-256)的随机数。版本号和保留字段容许协议的进一步扩展；类型域指明控制分组的类型，突发分组头为0；业务等级说明对应突发数据包的级别，为核心节点的处理(路由和排队等)提供指导；跳数限制为控制包容许的最大剩余跳数，每个核心节点在转发该分组控制包时将其减1，偏置时间为控制包的第一个比特和数据包的第一个比特之间的时间间隔；校验和为整个控制包的循环校验码。
入口边缘节点在产生突发分组头后，再产生一个对应的格式如表1右侧的突发释放分组。其类型域值为1，控制分组的标记域(序号、波长标志、源地址及目的地址)通过拷贝对应突发分组头的标记域得到。
随后，入口边缘节点通过控制信道向核心节点发送突发分组头，并在经过设定的偏置时间后，通过数据信道发送对应的数据分组。在发送完数据分组后，边缘节点随即发送对应的突发释放分组，启动一个对应于该突发释放分组的定时器，然后将释放分组的一个拷贝存入已发送释放分组队列，并将其与对应的定时器绑定。
表1控制分组格式(左侧为突发分组头，右侧为突发释放分组和释放确认分组)
3、核心节点收到突发分组头时，查找路由表，并在其下一跳的出口为突发分组头及其对应的数据分组预留资源。如果预留资源成功，则设置光交换矩阵为数据分组建立全光通路，更新突发分组头，将其发往下一跳，并在突发控制分组路径表中建立一个格式如表2的表项。
表2控制分组路径表
其中，突发分组头标记标识一个经过的该节点并成功路由和分配资源的突发分组头。它可以直接为对应的控制分组标记或对应的控制分组标记的某种变换(如哈希值)；入口和出口分别为突发分组头在该节点的输入和输出端口；资源包括为对应的数据分组所预留的各种资源；资源状态指示资源目前是被预留还是已释放。
如果突发分组头错误、路由查找失败或预留信道失败，则丢弃突发分组头和相应的数据分组。
4、核心节点收到突发释放分组时，根据突发控制分组标记查找突发控制分组路径表，如果没有找到匹配的表项，说明突发分组头丢失、错误或路径已被释放，返回一个释放确认分组，以防止入口边缘节点不断重发突发释放分组；如果找到对应的表项，且资源处于被预留状态，则释放资源并将资源的状态设为已释放，然后将突发释放分组转发到表项中对应的出口。如果找到对应的表项且资源已被释放，则直接将突发释放分组转发到相应的出口。
5、出口边缘节点收到突发分组头时，根据突发分组头中的信息接受数据分组。收到突发释放分组时，产生一个格式如表1右侧的释放确认分组，其类型域值为2，序号和波长标志与对应突发释放分组的相同，源地址和目的地址分别为对应突发释放分组的目的地址和源地址。随后，沿反向路径返回新产生的释放确认分组。
6、核心节点收到释放确认分组时，查找突发控制分组路径表，如果找到相应的表项，则将释放确认分组转发到对应的入口并删除对应的表项；如果未找到相应的表项，则丢弃该释放确认分组。由释放确认分组清除相应表项，可以防止突发释放分组丢失后重发的突发释放分组无法找到正确的路径。
7、入口边缘节点在收到释放确认分组时，根据控制分组标志查找已发突发释放分组队列，找到对应的突发释放分组拷贝，删除该拷贝及与其绑定的定时器。如果定时器超时，入口边缘节点还没有收到对应的释放确认分组，则重发已发突发释放分组队列中相应的突发释放分组，并重新启动定时器。
附图2为本发明中，几种典型情况下，JIT信令流及资源预留和释放情况。图2(a)为正常情况下，JIT信令流的过程。此时，控制包均成功发送，在入口边缘节点和出口边缘节点建立了一条全光通路，供突发数据包传输，并在突发数据包输送结束后，被及时释放。入口边缘节点在收到释放确认分组后，清除相应的定时器和释放分组拷贝。图2(b)为突发分组头丢失或错误时的情况。此时，其下一跳(图中第二个核心节点)由于接收不到突发分组头或接收到错误的突发分组头，不会在突发控制分组路径表中为其建立对应的表项，也不会设置数据通道。但该节点收到对应的突发释放分组时，由于在突发控制分组路径表找不到对应的表项，而被丢弃，并返回一个释放确认分组。突发数据分组也因为没有数据信道而被丢失。图2(c)为突发释放分组丢失或错误时的情况。此时，其下一跳(图中第二个核心节点)收不到突发释放分组或收到错误的突发释放分组。已预留的信道不能被释放。出口边缘节点也无法收到突发释放分组，因而，不会返回释放确认分组。这样的话，入口边缘路由器中对应的定时器必然会超时，从而重发对应的突发释放分组。新发的突发释放分组在各核心节点通过查找突发控制路径表，沿正确的路径转发并释放未释放的资源，最后到达出口边缘节点。出口边缘节点返回一个释放确认分组。在各核心节点通过查找突发控制路径表确定其反向路径，并删除对应的突发控制路径表项。在到达入口边缘节点时，清除对应的突发释放分组拷贝和定时器。图2(d)为释放确认分组丢失或错误时的情况。此时，入口边缘节点的定时器因收不到释放确认分组而超时，并重发突发释放分组。由于释放确认分组丢失的前一跳节点(图中第二个核心节点)中突发控制分组路径表中的对应表项已被该释放确认分组删除，因而，当释放分组到达该节点时，在突发控制分组路径表中找不到匹配的表项，故返回一个释放确认分组。入口边缘节点在收到该释放确认分组后，清除相应的定时器和释放分组拷贝。
权利要求
1.一种实现光突发交换连接控制的方法，其特征在于具体包括如下步骤1)突发分组头和突发数据包采用“尽力而为”方式传送，释放分组采用定时重传控制机制，对应的控制分组，包括突发分组头、突发释放分组和释放确认分组，具有相同的唯一标记，在每个核心节点设置一个突发控制分组路径表，用来记录经过该节点并成功路由和分配资源的突发分组头所走的路径和预留的资源及资源的使用状况，其中的每个表项都有一个与对应的控制分组的唯一标记相对应的标记；2)当入口边缘节点需要发送突发数据包时，首先在控制信道上向核心节点发送一个突发分组头，并在经过一段偏置时间后，通过数据信道发送对应的数据分组，边缘节点随即发送对应的突发释放分组，并启动一个对应于该释放分组的定时器，开始计时；3)核心节点收到突发分组头时，通过查找路由表，确定其下一跳，在下一跳的出口为突发分组头及其对应的数据分组预留资源，并在突发控制分组路径表中建立一个对应的表项，设置光交换矩阵为数据分组建立全光通路，更新突发分组头，并将其发往下一跳，如果突发分组头错误、路由查找失败或信道预留失败，则丢弃突发分组头和相应的数据分组；4)核心节点在收到突发释放分组时，根据其携带的控制分组标记查找突发控制分组路径表，如果找到匹配的表项，则释放被预留的资源，并根据查找结果将突发释放分组发往下一跳，如果没有找到匹配的表项，丢弃突发释放分组，并返回一个释放确认分组；5)出口边缘节点收到突发分组头时，根据突发分组头中的信息接受数据分组，在收到突发释放分组时，返回一个释放确认分组；6)核心节点在收到释放确认分组时，根据其携带的控制分组标记查找突发控制分组路径表，如果找到相应的表项，则沿反向路径转发释放确认分组，并删除突发控制分组路径表中对应的表项，如果未找到相应的表项，则丢弃该释放确认分组；7)入口边缘节点收到释放确认分组后，删除对应的定时器，如果定时器超时，入口边缘节点还没有收到对应的释放确认分组，则重发释放分组，并重新启动定时器。
全文摘要
一种实现光突发交换连接控制的方法，将释放分组定时重传、突发控制分组路径表和突发控制分组路径表反向释放相结合，在各核心节点上创建一个突发控制分组路径表，包含突发控制分组的标记、路径、预留的资源及资源的使用状况，通过基于唯一控制分组标记的突发制分组路径表查找保证突发分组头、突发释放分组、突发释放确认分组在网络中经过完全相同的路径。通过边缘节点突发释放分组的定时重传、为没有匹配表项的突发释放分组返回一个释放确认分组和突发控制分组路径表反向删除的结合来解决信令消息错误或丢失引起的问题。本发明可及时、准确地实现基于JIT协议的光突发交换连接控制，解决信令消息错误或丢失引起的信道预留和释放问题。
文档编号H04B10/12GK1588826SQ20041005348
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月5日 优先权日2004年8月5日
发明者吴龟灵, 陈建平, 李新碗, 王晖 申请人:上海交通大学