专利名称：建立交换路径的方法、网络设备和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络互连技术，尤其涉及一种跨MPLS网域和GMPLS网域建立交换路径的方法、网络设备和系统。
背景技术：
多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switch，MPLS)是一种结合第二层和第三层的交换技术，引入了基于标签的机制，它把路由选择和数据转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径。MPLS网络由核心部分的标签交换路由器(Label Switch Router，LSR)、边缘部分的标签边缘路由器(Label Edge Router，LER)组成。LSR的作用可以看作是ATM交换机与传统路由器的结合，由控制单元和交换单元组成；LER的作用是分析IP包头，用于决定相应的传送级别和标签交换路径(Label Switch Path，LSP)。MPLS技术目前广泛应用于IP网络中。
MPLS-TE是MPLS支持流量工程(TE)的扩展协议，在控制平面规定了包交换(PSC)和第2层交换的(L2SC)接口。流量工程是指为了平衡网络链路、路由器和交换机上的流量负载根据数据流量来选择路径的过程。流量工程的主要目标是采用有效与可靠的网络操作来优化网络资源使用和通信性能。MPLS-TE最核心的实现方法是利用约束路由计算显式路径、利用显式路径建立标记交换路径(LSP)、利用标记交换路径进行流量分配。
“IP+光”技术，即光互联网或IP优化光互联网，是一种由高性能波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)设备、T特路由器组成的核心骨干数据通信网络，该网络综合利用IP技术和基于WDM的光网络技术，使得骨干路由器可以通过WDM直接连至光核心网络层，从而可以在IP层与光学层之间实现流量工程、保护恢复、业务质量QoS和网络管理等的优化配置，形成一种简单高效的网络体系结构。“IP+光”技术中最核心问题是现有的IP/MPLS网络和光核心的网络采用何种组网方案实现融合，该问题直接决定了光互联网络的最终拓扑，以及相关设备需要升级支持的各种特性。
通用多协议标签交换(General Multi-Protocol Label Switch，GMPLS)为IP和光网络技术的相互融合提供了一个良好的思路。GMPLS继承了几乎所有MPLS的特性和协议，是MPLS向光网络的扩展，例如，GMPLS同样要求一条LSP的起始点和终结点是同一类型的设备，在GMPLS中，LSP上的节点同样称为标签交换路由器LSR(虽然实际上可能是支持波长交换LSC的设备)。GMPLS可以用统一的控制平面来管理多种不同技术组建的网络，从而为简化网络结构、降低网络管理成本和优化网络性能提供了重要保证。
图1为现有技术中的光互联网络的重叠组网系统结构示意图。重叠组网模型又称客户—服务器模型，即光层网络作为服务器，IP网络层做为客户层，两者具有独立的控制平面。其特点在于，光传输层面的信令、寻址、路由建立等与其上层(主要指IP/MPLS网络)所提供业务的交换层面所需要的信令、寻址和路由建立等所用协议不同且相互独立，两者之间必要的信息交流是通过光网络的用户网络接口(User Network Interface，UNI)进行，而边缘客户层设备和核心网络层设备之间不交换网络内部信息(例如光网络拓扑信息等)，实施独立选路。
该方案具有较好的组网灵活性，能够有效利用现有资源，其缺点是，由于IP路由器无法获取光核心网内部的资源信息，因而无法实施“IP+光”技术要求的全网流量工程的计算，分离的控制平面造成功能的重复，使业务层面的路由不能有效地利用光传送层面的拓扑资源，造成资源浪费，也无法建立全网端到端得最优的LSP。
图2为现有技术中光互联网络的对等组网系统结构示意图。从控制角度看，这种方案中IP/MPLS网络和光核心网络的寻址、信令、路由的建立等所用的协议都是基于GMPLS的。其特点是光传送层的控制智能被转移到IP层，由IP层来实施端到端的控制。此时，光传送网和IP网形成一个集成的网络，统一的控制平面维护单一的拓扑，光交换机和IP路由器可以自由地交换所有信息并运行同样的选路和信令协议，实现一体化的管理和流量工程。
发明内容
对等组网方案虽然可以很好的完成全网的TE路径计算，同时能够利用IP/MPLS网络和光核心网络的拓扑和资源信息，但是它要求全网的路由器都支持GMPLS协议，形成各节点之间的对等关系。这种组网方案对现有网络改动的范围非常大，实现起来比较困难。此外，光核心网络的运营商往往不愿意向客户公开其内部网络信息(例如拓扑信息等)，他们希望光核心网络尽可能的稳定，而对等模型则使得光核心网的拓扑和资源信息被IP/MPLS网络中的所有路由器都可以学习到。
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种跨MPLS网域和GMPLS网域建立交换路径的方法，在仅对网络作出较少改动的情况下，建立IP/MPLS网域与GMPLS网域尤其是光核心网络之间的交换路径，满足MPLS网域和GMPLS网域融合的需要。
本发明同时还提供了一种网络设备，用于跨MPLS网域和GMPLS网域建立交换路径，满足MPLS网域和GMPLS网域融合的需要。
本发明还提供一种光互联网系统，也可在仅对网络作出较少改动的情况下，跨MPLS网域和GMPLS网域建立交换路径，满足MPLS网域和GMPLS网域融合的需要。
为了实现上述发明目的，本发明提供的跨MPLS网域和GMPLS网域建立交换路径的方法主要包括以下步骤A、在支持MPLS技术的网域1内建立分段交换路径；B、在支持GMPLS技术的网域2内建立分段交换路径；C、粘合所述网域1和网域2的分段交换路径形成跨网域1和网域2的交换路径。
典型地，所述网域1的分段交换路径和网域2的分段交换路径具有相同的目的地址。
典型地，所述步骤C中粘合所述网域1和网域2的分段交换路径的步骤进一步包括查找以网域1的分段交换路径的输出端口为输入端口的网域2的分段交换路径；以目的地址、输入\输出端口为关联信息粘合所述网域1和网域2的分段交换路径。
典型地，所述交换路径包括标签交换路径LSP。
典型地，当所述交换路径为标签交换路径并且MPLS网域的交换方式不同于GMPLS网域的交换方式时，只粘合MPLS网域的交换路径与GMPLS网域相应层次的交换路径。
典型地，该方法还包括步骤D、在支持MPLS技术的网域3内建立分段交换路径；E、粘合所述网域2和网域3的分段交换路径形成跨网域2和网域3的交换路径。
典型地，所述网域3的分段交换路径与网域2的分段交换路径具有相同的目的地址。
本发明提供的一种网络设备，包括外壳、处理器、存储器和若干端口，其特征在于，还包括支持MPLS-TE功能的接口，用于连接基于MPLS技术的网域；和支持GMPLS功能的接口，用于连接基于GMPLS技术的网域。
典型地，该网络设备还包括请求消息终结模块，当网络设备通过接收到的请求消息判断出下游节点与上游节点位于不同网段时，该网络设备不再转发该请求消息，并以自身为出口节点，建立并存储与发起请求消息的节点之间的分段交换路径。
典型地，该网络设备还包括交换路径粘合模块，收到下游节点发送的交换路径通知消息后，粘合位于网络设备城域网侧和光核心网侧的两条分段交换路径。
典型地，该网络设备还包括节点信息判断模块，用于获取交换路径请求消息中的节点信息，并根据节点信息判断下游节点与上游节点是否位于同一网段；交换路径请求消息生成模块，在建立一条分段交换路径后，以该网络设备为起始节点，根据该分段交换路径的目的地址生成新的交换路径请求消息；交换路径通知消息生成模块，在粘合位于网络设备城域网侧和光核心网侧的分段交换路径后，生成交换路径通知消息，通知上游节点已经成功建立相邻网段的分段交换路径。
典型地，所述交换路径包括标签交换路径LSP。
本发明提供的MPLS网域和GMPLS网域互联系统，包括支持MPLS技术的网域1和支持GMPLS技术的网域2，所述网域1通过一种网络设备连接到网域2，典型地，所述网络设备包括支持MPLS-TE功能的接口，用于连接基于MPLS技术的网络；和支持GMPLS功能的接口，用于连接基于GMPLS技术的网络。
典型地，所述网络设备能够在下游节点与上游节点分别位于不同类型网段时，以自身为分段出口节点，建立不同网段的分段交换路径。
典型地，所述网络设备能够粘合其所连接的分别位于网域1侧和网域2侧的分段交换路径形成跨网段交换路径。
典型地，其特征在于，所述交换路径包括标签交换路径LSP。
通过使用本发明所提供的设备和实施本发明所提供的方法，能够在只升级较少的网络设备的情况下实现跨MPLS网域和GMPLS网域的全网流量工程TE，满足建立全网端到端最优交换路径的需求，同时还可以保证GMPLS网域对IP/MPLS网络隐藏了网络的拓扑和资源信息，满足部分GMPLS网域尤其是光网络运营商对拓扑和资源隐藏的需要。
图1为现有技术中光互联网络的重叠组网系统结构示意图；图2为为现有技术中光互联网络的对等组网系统结构示意图；图3为本发明实施例中在光互联网中建立LSP的流程图；图4为本发明实施例中骨干路由器的结构图；图5为本发明实施例中光互联网系统结构示意图。
具体实施例方式
本发明实施例提出了一种光互联网系统模型，城域网通过骨干路由器连接到充当骨干网的光核心网络，该骨干路由器同时支持MPLS-TE功能和GMPLS功能，能够判断运营商网络发送的创建LSP请求信息，并且在其上游节点和下游节点分别处于不同网段时以自身为出口节点终结上游节点发起的LSP创建过程，形成分段LSP。该骨干路由器还能够粘合其所连接的城域网侧和光核心网络侧的LSP，实现IP/MPLS网络和光核心网的融合。
本发明实施例提出的在光互联网中建立LSP的方法，以骨干路由器为分界点，通过TE对各网段分别建立最优LSP，其中，在运营商网络段基于支持流量工程的MPLS建立最优LSP；在光核心网络段基于GMPLS建立最优LSP；骨干路由器粘合其所连接的城域网侧和光核心网络侧的LSP，实现IP/MPLS网络和光核心网的融合。
下面通过具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
图3为本发明所述在光互联网中建立交换路径方法的流程图。包括步骤301、在第一城域网和位于光核心网(充当骨干网)边缘的入口骨干路由器之间建立该网段的分段最优标签交换路径LSP1。
典型地，该第一城域网为支持MPLS技术的网络，该入口骨干路由器城域网侧的接口为支持MPLS技术的接口。该步骤具体包括由位于所述第一城域网的标签边缘路由器LER1发起建立LSP的标签分配请求，该请求消息中包括了目的地址、输入\输出端口，该请求的目的地址为第二城域网的标签边缘路由器LER2；入口骨干路由器收到该标签分配请求后，进行节点信息判断；入口骨干路由器发现自己的下游节点位于光核心网后，决定自己充当该标签分配请求的出口节点；通过支持流量工程的MPLS技术，在第一城域网和入口骨干路由器之间建立分段最优的标签交换路径LSP1。
步骤302、在连接光核心网的入口骨干路由器和出口骨干路由器之间建立分段最优的标签交换路径LSP2。
典型地，在这一网段中，由于光核心网支持的是GMPLS技术，而GMPLS技术要求起始节点和终止节点支持同一类型的网络设备，所以在这一网段中，入口骨干路由器从支持GMPLS技术的接口发出建立LSP的标签分配请求，而出口骨干路由器从支持GMPLS技术的接口接收上述请求。这个网段的LSP2的建立过程包括入口骨干路由器不再转发LER1发出的标签分配请求，将自身和LER1之间建立的标签交换路径LSP1进行存储后，生成以LER2为目的地址的建立LSP的标签分配请求；出口骨干路由器收到上述请求后，判断出自己的下游节点位于第二城域网；出口骨干路由器决定自己充当在光核心网上的标签分配请求的出口节点；基于GMPLS技术在这一网段建立分段最优标签交换路径LSP2。上述过程与步骤1类似，不同的是，标签请求消息的内容发生了变化，主要表现在标签分配请求消息中多了LSP类型、载荷类型、链路保护方式等字段。
步骤303、在位于光核心网边缘的出口骨干路由器和第二城域网间建立该网段的分段最优标签交换路径LSP3。
典型地，这段标签交换路径的建立过程包括出口骨干路由器终结入口骨干路由器发出的标签分配请求并和入口骨干路由器建立标签交换路径LSP2并对其进行存储后，生成以LER2为目的地址的建立LSP的标签分配请求；LER2收到上述标签分配请求后，确定自己为出口节点；LER2在自己和出口骨干路由器间基于支持流量工程的MPLS技术建立该网段的分段最优标签交换路径LSP3。
步骤304、出口骨干路由器确认步骤303中所述的LSP3已经建立成功后，粘合LSP2和LSP3，使之成为一条新的标签交换路径LSP23，并将该标签交换路径下发到出口骨干路由器的转发层。
典型地，出口骨干路由器的粘合过程包括出口骨干路由器收到第二城域网的LER2分配的标签，确定LSP3已经建立成功；出口骨干路由器在本地的标记管理库中查找与LSP3具有相同目的地址、并且其输出标签为LSP3的输入标签的标签交换路径，在本实施例中，出口骨干路由器查找到LSP2；出口骨干路由器将LSP2和LSP3粘合成标记管理表中的一项，形成一条新的标签交换路径LSP23，并将其下发到出口骨干路由器的转发层。
步骤305、出口骨干路由器粘合LSP2和LSP3形成入口骨干路由器到第二城域网的标签交换路径LSP23后，生成LSP通知消息，通知入口骨干路由器已经将LSP2和LSP3粘合形成新的标签交换路径LSP23。
典型地，这个LSP通知消息携带的内容主要包括新的标签交换路径LSP23的目的地址、入口骨干路由器在出口骨干路由器的输入\输出端口信息以及LSP2在出口骨干路由器的输入标签，用以唯一标识粘合后的标签交换路径LSP23。
步骤306、入口骨干路由器收到上述LSP通知消息，粘合LSP1和LSP23，形成第一城域网到第二城域网的标签交换路径LSP13。
典型地，入口骨干路由器的粘合过程包括入口骨干路由器收到出口骨干路由器发送的LSP23建立成功的消息；入口骨干路由器在本地的标记管理表中查找与LSP23具有目的地址、并且其输出标签为LSP23的输入标签的标签交换路径，在本实施例中，入口骨干路由器查找到LSP1；入口骨干路由器将LSP23和LSP1粘合成标记管理表中的一项，形成第一城域网经光核心网络到第二城域网的标签交换路径LSP13，并将其下发到入口骨干路由器的转发层。
步骤307、入口骨干路由器粘合LSP23和LSP1形成第一城域网经光核心网络到第二城域网的标签交换路径LSP13后，生成LSP通知消息，通知第一城域网已经生成LSP13。
典型地，这个LSP通知消息携带的内容主要包括新的标签交换路径LSP13的目的地址、LER1在入口骨干路由器的输入\输出端口以及LSP1在入口骨干路由器的的输入标签，用以唯一标识粘合后的标签交换路径LSP13。至此，第一城域网和第二城域网之间的最优LSP建立成功。
图4为本发明实施例中骨干路由器的结构图，并且该骨干路由器包括LSP请求消息终结模块，当骨干路由器通过接收到的请求消息判断出下游节点与上游节点位于不同网段时，该骨干路由器不再转发该请求消息，并以自身为出口节点，建立并存储与发起请求消息的节点之间的分段交换路径。
LSP粘合模块，收到下游节点发送的交换路径通知消息后，粘合位于骨干路由器城域网侧和光核心网侧的两条分段交换路径。
并且该骨干路由器还包括节点信息判断模块，用于获取交换路径请求消息中的节点信息，并根据节点信息判断下游节点与上游节点是否位于同一网段；LSP请求消息生成模块，在建立一条分段交换路径后，以该骨干路由器为起始节点，根据该分段交换路径的目的地址生成新的交换路径请求消息；LSP通知消息生成模块，在粘合位于骨干路由器城域网侧和光核心网侧的分段交换路径后，生成交换路径通知消息，通知上游节点已经成功建立相邻网段的分段交换路径。
本实施例中所述骨干路由器的工作过程包括骨干路由器收到标签分配请求消息后，由节点信息判断模块判断下游节点与上游节点是否位于同一网段；如果下游节点与上游节点位于同一网段，则骨干路由器继续向下游节点通传上游节点发来的标签分配请求；如果下游节点与上游节点位于不同网段，骨干路由器的LSP请求消息终结模块终结上游节点发来的标签分配请求，将自己作为出口节点，建立与上游节点之间的标签交换路径；然后骨干路由器的LSP请求信息生成模块，生成新的标签分配请求，传到下游节点。骨干路由器与下游节点之间建立标签交换路径LSP后，由LSP粘合模块粘合其所连接的不同网段的分段标签交换路径，形成端到端的LSP，然后由LSP通知消息生成模块生成LSP通知消息，向其上游节点通告已经建成端到端的LSP。
参见图5、为本发明实施例中光互联网系统的结构图。该系统包括支持MPLS技术的城域网和支持GMPLS技术的光核心网，所述城域网通过骨干路由器连接到光核心网，并且该骨干路由器包括支持MPLS-TE功能的接口，用于连接基于MPLS技术的网络；和支持GMPLS功能的接口，用于连接基于GMPLS技术的网络。
典型地，该骨干路由器能够在下游节点与上游节点分别位于不同类型网段时，以自身为分段出口节点，建立不同网段的分段标签交换路径。
典型地，所述骨干路由器能够粘合其所连接的分别位于城域网侧和光核心网侧的分段标签交换路径LSP形成跨网段标签交换路径。
基于所述骨干路由器具有的上述技术特征，本发明实施例提供的骨干路由器能够学习到整个网络的拓扑结构。，但是城域网中的其他路由器，例如LER1和LER2只能看到MPLS网络的拓扑结构；而光核心网中的路由设备，例如光交叉连接器OXC，只能看到光核心网的拓扑结构。
本发明实施例中的上述系统的运作过程包括LER1向入口骨干路由器发起以LER2为目的地址的标签分配请求。
入口骨干路由器收到了上述标签分配请求，不再向光核心网中的光交叉连接器OXC下发该标签分配请求，而是将自己作为MPLS网络的出口节点，与LER1建立分段标签交换路径LSP1。然后，入口骨干路由器在光核心网内以自己为起始节点重新发起标签分配请求。
出口骨干路由器采取与入口骨干路由器类似的步骤， 在自己与入口骨干路由器建立光核心网的分段标签交换路径LSP2。然后，出口骨干路由器在第二城域网内重新发起以LER2为目的地址的标签分配请求。
LER2和出口骨干路由器之间依据现有MPLS技术建立第二城域网的分段标签交换路径LSP3。
出口骨干路由器收到LER2分配的标签，确定LSP3建立成功；粘合LSP2和LSP3形成跨光核心网和第二城域网的标签交换路径LSP23，并向入口骨干路由器发送LSP23建立成功的通知消息。
入口骨干路由器确定LSP23建立成功后，粘合LSP1和LSP23形成跨光核心网连接LER1和LER2的标签交换路径LSP13，并向LER1发送LSP13建立成功的通知消息。
LER1收到入口骨干路由器的通知消息后，向LER2传输数据了。
本发明提供的方法和系统通过升级光核心网边缘的骨干路由器使其同时支持MPLS功能和GMPLS功能，对各网段分别建立最优标签路径LSP，并粘合各段LSP，实现了“IP+光”技术要求的全网TE建立端到端最优LSP的要求。避免了全网的路由器升级支持GMPLS这种很难实现的大规模的网络变动。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种跨MPLS网域和GMPLS网域建立交换路径的方法，其特征在于，包括以下步骤A、在支持MPLS技术的网域1内建立分段交换路径；B、在支持GMPLS技术的网域2内建立分段交换路径；C、粘合所述网域1和网域2的分段交换路径形成跨网域1和网域2的交换路径。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网域1的分段交换路径和网域2的分段交换路径具有相同的目的地址。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C中粘合所述网域1和网域2的分段交换路径的步骤进一步包括查找以网域1的分段交换路径的输出端口为输入端口的网域2的分段交换路径；以目的地址、输入\输出端口为关联信息粘合所述网域1和网域2的分段交换路径。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述交换路径包括标签交换路径LSP。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述交换路径为标签交换路径并且MPLS网域的交换方式不同于GMPLS网域的交换方式时，只粘合MPLS网域的交换路径与GMPLS网域相应层次的交换路径。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤D、在支持MPLS技术的网域3内建立分段交换路径；E、粘合所述网域2和网域3的分段交换路径形成跨网域2和网域3的交换路径。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述网域3的分段交换路径与网域2的分段交换路径具有相同的目的地址。
8.一种网络设备，包括外壳、处理器、存储器和若干端口，其特征在于，还包括支持MPLS-TE功能的接口，用于连接基于MPLS技术的网域；和支持GMPLS功能的接口，用于连接基于GMPLS技术的网域。
9.如权利要求8所述的网络设备，其特征在于，该网络设备还包括请求消息终结模块，当网络设备通过接收到的请求消息判断出下游节点与上游节点位于不同网段时，该网络设备不再转发该请求消息，并以自身为出口节点，建立并存储与发起请求消息的节点之间的分段交换路径。
10.如权利要求8所述的网络设备，其特征在于，该网络设备还包括交换路径粘合模块，收到下游节点发送的交换路径通知消息后，粘合位于网络设备城域网侧和光核心网侧的两条分段交换路径。
11.如权利要求8所述的网络设备，其特征在于，该网络设备还包括节点信息判断模块，用于获取交换路径请求消息中的节点信息，并根据节点信息判断下游节点与上游节点是否位于同一网段；交换路径请求消息生成模块，在建立一条分段交换路径后，以该网络设备为起始节点，根据该分段交换路径的目的地址生成新的交换路径请求消息；交换路径通知消息生成模块，在粘合位于网络设备城域网侧和光核心网侧的分段交换路径后，生成交换路径通知消息，通知上游节点已经成功建立相邻网段的分段交换路径。
12.如权利要求8至11任一项所述的网络设备，其特征在于，所述交换路径包括标签交换路径LSP。
13.一种MPLS网域和GMPLS网域互联系统，包括支持MPLS技术的网域1和支持GMPLS技术的网域2，所述网域1通过一种网络设备连接到网域2，其特征在于，所述网络设备包括支持MPLS-TE功能的接口，用于连接基于MPLS技术的网络；和支持GMPLS功能的接口，用于连接基于GMPLS技术的网络。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述网络设备能够在下游节点与上游节点分别位于不同类型网段时，以自身为分段出口节点，建立不同网段的分段交换路径。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述网络设备能够粘合其所连接的分别位于网域1侧和网域2侧的分段交换路径形成跨网段交换路径。
16.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述交换路径包括标签交换路径LSP。
全文摘要
本发明公开了一种跨MPLS网域和GMPLS网域建立交换路径的方法，包括在支持MPLS技术的网域1内建立分段交换路径；在支持GMPLS技术的网域2内建立分段交换路径；粘合所述网域1和网域2的分段交换路径形成跨网域1和网域2的交换路径。本发明同时提供了一种MPLS网域和GMPLS网域互联系统，包括支持MPLS技术的网域1和支持GMPLS技术的网域2，所述网域1通过一种网络设备连接到网域2，所述网络设备包括支持MPLS－TE功能的接口和支持GMPLS功能的接口。通过本发明，实现了MPLS网域和GMPLS网域互联系统全网TE建立端到端最优交换路径的要求，避免了全网的路由器升级到支持GMPLS这种很难实现的大规模的网络变动。
文档编号H04L29/06GK1901497SQ20061006172
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月19日 优先权日2006年7月19日
发明者王雷 申请人:华为技术有限公司