基于GMPLS的光网络保护和恢复机制

种选择， 其中链路包括链路类型、 流量工程权值 ) <、 （= ） 、 最大带宽、 最大预留带宽等子 * （ 4 > ? @ A / ; B : C " ） 。,扩展了以下 D 个子 * / ; B . / 0 在此基础上， * / ;： （ ） 链路) 类型E ， 长度F ； E <， E C > 4 G （ ） 链路远端) 类型E ， 长度F ； # <， # C > 4 G （ ） 链路保护类型， 类型E ， 长度F ； % F C > 4 G （ ） 共享风险链 路 组 0 （0 F H / , I 8 ? 4 JH @ B K/ @ L K ） ， 类型 ， 长度可变； , ? 6 : E D 7 （ ） 接口交换能力描述符， 类型E ， 长度可变。 D M 当光网络节点控制平面使用这种拓展的、 适用 于光路计算的 1 在光网络节点初始化 0 . 2 协议时， 和链路状态发生变化的情况下， 通过扩展后的 * ’ 就可更新全网的链路状态信息， 同时也可做到 / 0 &， 和标准 1 0 . 2 路由协议域互通。 上述D个子 * / ; 中的风险链路组 0 H / , 指的 是， 当网络发生故障时， 位于相邻光网络节点之间的 失效风险概率相等的一组光链路或光通道。通常一 根光纤中的所有波分复用通道就是一个风险链路 组， 因为一旦光纤发生断裂， 将影响其中的所有光通 道。定义0 H / , 的目的就是为了在光网络中实现灵 活多样的选路机制， 实际上这也增加了选路的限制 条件。例如， 如果两条光路径上不存在任何公共的 则它们的路由将互不相关， 这样就可以 0 H / , 部分， 保证任何工作路由的失效都可被恢复。 通过扩展 1 光网络中的每个节点都 0 . 2 协议， 维护了一张本地资源表。表E是一个本地资源表的 实例， 此节点具有 ! 个端口， 同时每根光纤中有 " 个波长。表中的节点) < 表示与此端口相连的对端 节点的) ! # 条波长的状 < 值； # 状态表示链路中第 态， 有F种状态： 使用状态、 未分配状态、 故障状态和 保护预留状态； 0 H / , 组表示与 ! # 相关的风险通道 组。
" 网络节点运行状态
在由 *& 客 ’ ( )协议所实现的光网络节点中， 户层的设备 （如, 通过 ’ 路由器） . ,接口与此节点 上的控制平面相连。控制平面完成网络以及接点资 源处理过程， 在有业务请求时完成 呼叫建立连接过程， 在网络发生故 障时则完成故障恢复处理过程， 而 其中的故障检测由传送来完成。具 体地讲， 网络各个节点其运行状态 由以下!个任务构成：
# 基于 ,. / 0的故障恢复
,. / 0对网络生存性的支持主要体现在相关 信令方面， 而相关的过程目前并未被标准化。本部 分对基于 ,. / 0的网络故障恢复过程以及相应的 信令消息格式进行说明， 分为故障发生前的处理和 故障发生后的处理两个过程来描述， 同时也对双向 / 0 . 的保护过程进行了说明。 ! $ " 网络故障发生前 此阶段光网络节点控制平面主要完成链路状态 信息收集的功能， 从而得到网络的逻辑拓扑结构。 相邻节点之间的状态信息通过 ,. / 0 协议族中的 链路管理协议 / 并通过相应的路由协 . 来收集， 议向全网络散布， 这里我们通过 1 0 . 2 协议来进行 描述。,. / 0对开放最短路径优先 1 0 . 2 协议进 行 了 扩 展， 光网络节点的控制平面利用扩展的 主动和其 1 0 . 2 协议通过向相邻节点发送 3 4 5 5 6包， 他网元交换链路和容量信息， 从而掌握全网状态。 当链路发生中断或新增加链路时， 网元节点向所有 其他网络节点发出事件广播 / 0 &。各个节点收到 信息后， 更新链路状态表， 并重新计算各个节点可达 性的最佳路由。 ,. / 0对 1 0 . 2 的扩展是通过扩展不透明 （1 来实现的， 具体地讲， 是扩展了 / 0 & 8 : 4/ 0 &） 7 9 流量工程 / （* 。原 1 0 & ’/ 0 &） 0 . 2 协议 * ’/ 0 & 的* / ; 对象中的值域 ; 包含路由器地址和链路两
/0在全网络内定期发布本节点的链路状态信 息， 包括通道的可用性等。通道的状态信息包括 1 种： 使用状态、 未分配状态和保护预留状态。 （连接允许控制） 步 2 0对新业务请求执行 3 / 3 骤， 并完成呼叫连接建立过程。 30检测网络故障并对失效的业务连接执行恢 复过程。 40定期执行资源规划过程以确定是否需要增 加新的通道以满足预定的业务和网络故障恢复目 标。 50使用集中式或分布式算法定期地重新优化 恢复路径。 上述 ! 个任务均由网络节点的控制平面完成。 其中， 任务 2 可分解如下： 光网络节点 （如 6 通过 2 + " 0 7 3） . ,接口接收 到客户层设备的业务连接请求， 这种请求包括业务 的一些属性， 如带宽、 故障恢复需求等； 如果新的来务请求不包含故障恢复需求， 2 + 8 0 则在有足够资源的情况下确定业务路径， 否则拒绝 连接请求； 如果新的业务请求包含故障恢复需求， 对 2 + 1 0 于" 则建立保护连接； 对于其他保护 9 "保护请求， 机制的请求， 则预留相应的网络资源。如果没有足 够的网络资源， 则拒绝业务请求。 而任务 3 （检测网络故障并恢复失效连接） 可分 解如下： 将检测到的故障信息发送 3 + " 0检测网络故障， 到相关节点， 通过一定的故障恢复机智 恢复失效连 接。故障检测过程由接点传送平面来完成；
0 *" M F
由上表可以看出， 当网络的节点数比较多， 同时 万方数据
每条链路中的波长数也很多时， 在链路状态发生变 — E E —
高技术通讯 ’ P P < Q R
化的情况下， 利用 ! "# $ % 广播这样一张表将很耗 时， 容易造成网络收敛速度慢。为解决这个问题， 可 采用如下方法来解决： （ ） 仅广播变化了的链路状态信息； & （ ） 由于 ! 广播 # ’ $ ( # ) 组是固定的， $ % 中可 ! 不包含此信息。 光网络节点通过发送 * + , , -包周期地与相邻节 点交换链路状态信息。根据不同的算法需求， 每个 网络节点可以仅仅维护本地资源表， 也可维护一张 全网的资源表。 ! . ! 网络故障发生后 此阶段为网络节点故障恢复过程。光网络生存 性技术包括保护和恢复技术， 而 )/ 0 # $ 通过扩展 对这两类生存性技 ( $ 1 0 2 ! " 协议和 3 ( 2 # 4 0 协议， 术提供了信令的支持。这两种协议不兼容， 具有排 他性， 所以一个网络只能选用其中之一。这里通过 ( $ 1 0 2 ! " 协议和 # / 0 协议来描述网络故障恢复 中的信令过程。 ’ . ’ . & 故障保护 光网络层的保护分为复用段层 （5/ ） 保护和 $ ） 保护。复用段层的保护一般是在相邻 通道层 （5 3 6 两个节点之间的链路上提供， 而通道层保护则在一 条光路径 （ ） 上提供， 光路径可由若干网络 , 7 6 9 ; 9 6 8 : 节点构成。 （ ）复用段保护 & 复用段保护机制涉及到四类信令消息： 故障通 知消息、 故障确认消息、 请求倒换消息和倒换响应消 息， 可带内通道， 也可走带外通道。本方案中， 故障 通知消息和故障确认消息通过 # / 0 协议来实现， 而请求倒换消息和倒换消息利用 ( $ 1 0 2 ! " 消息来 实现。 复用段保护的执行过程如下： 步骤& 则向上 .如果下游节点检测到链路故障， 游节点发送故障通知消息。 步骤’ .上游节点收到上报的故障通知消息后， 向下游节点周期性地发送请求倒换消息， 并等待响 应。 步骤< 根据资 .下游节点收到请求倒换消息后， 源情况向上游节点发送倒换响应消息， 消息内容包 含拒绝和接受倒换请求， 如果接受倒换请求， 则将工 作通道倒换到保护通道上。 步骤= 确 .上游节点根据收到的倒换响应消息， 定是否进行倒换操作。 如果是上游节点检测到的故障， 则无需故障通 万 方数据 — & ’ —
表" 本地资源表 端口) < E 节点) < ) . E
! E
状态 0 / H ,组 业务类型 0 *" E M
… 状态 …
! "
0 / H ,组 业务类型 额外业务
使用 （ ! ! E! $）
预留 （ ! ! E! $）
!
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故障 （ ! ! E! $）
0 *" M F
…
故障 （ ! ! E! $）
（ ） 资助项目。 " # < 1计划 8 $ $ " / / " 8 8 $ " "
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男， 博士， 高级工程师； 研究方向： 智能光网络， 光通信， 网络管理； 联系人。 " ; < #年生， （收稿日期： ） 8 $ $ 8 + " $ + " #
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司
昕等： 基于 ,. / 0的光网络保护和恢复机制
高技术通讯 8 $ $ 1 : ;
! 基于 !"# $ % 的光网络保护和恢复机制
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（深圳中兴通讯股份有限公司技术中心研究部
摘
要
通用 & （*& ） 是& 它提供了网络拓扑和 ’ ( ) ’ ( ) ’ ( )向光网络扩展的必然产物，
资源发现以及连接配制等基本的功能。本文提出了基于 *& ’ ( ) 的网络故障恢复机制， 包括其实现过程以及相关的信令消息。 关键词 *& ，生存性，光网络 ’ ( )
知消息， 它直接向下游节点发送请求倒换消息， 即执 行步骤’至步骤= 。 故障 通 知 消 息 可 通 过 # / 0 的故障管理消息 其消息格式为： 3 6 ; > > + , $ 9 ; 9 ? @/ + @ @ ; +实现， 8 ： !3 6 ; > > + , $ 9 ; 9 ? @/ + @ @ ; + "： A 8 !3 B B >* + ; C + D "!# 5 3 % # # E F G E 4" !/ " $ $ % ) " E 4"!3 * % F " # $ ! % ! H $ " 收到 3 6 ; > > + , $ 9 ; 9 ? @/ + @ @ ; +的对端节点必须用 8 其消息 # / 0中定义的 3 6 ; > > + , $ 9 ; 9 ? @ % I J 消息回应， 格式为： ： !3 6 ; > > + , $ 9 ; 9 ? @ % I J/ + @ @ ; + "： A 8 !3 B B >* + ; C + D "!/ " $ $ % ) " E 4 % 3 G" 其中， / " $ $ % ) " E 4 % 3 G 对象必须是从 3 6 ; > 2 > + , $ 9 ; 9 ? @得到的。 请求倒换消息通过带有标签集对象 （# ; K + ,$ + 9 ） 的( （( ） 来 K + I 9 $ 1 0 通道消息 $ 1 00 ; 9 6B + @ @ ; + L 8 实现， 此标签集对象包括保护链路的标签。标签集 对象 （# ） 是 )/ ; K + , $ + 9 K + I 9 0 # $对 ( $ 1 0 扩展的 L 内容之一， 其格式为：