基于RSVP-TE的網(wǎng)狀光網(wǎng)絡故障恢復體系結(jié)構(gòu)

基于RSVP-TE的網(wǎng)狀光網(wǎng)絡故障恢復體系結(jié)構(gòu)王輝2002/1/5Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Outline研究背景光網(wǎng)絡中錯誤恢復的分類GMPLS/RSVP-TE信令介紹應用RSVP-TE來做錯誤恢復的體系結(jié)構(gòu)性能分析和進一步討論總結(jié)2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)研究背景新業(yè)務不斷增長：對傳送網(wǎng)絡新要求高帶寬的虛電路通道的快速建立光帶寬的動態(tài)分配和管理高可靠的通路保護和故障恢復易擴展的帶寬按需分配日益增長的帶寬：Terabits/s=>Petabits/s透明傳送的全光網(wǎng)絡提供保證面臨很多的挑戰(zhàn)2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Meshnetworkrestoration:OnebigchallengeRestorationSchemebasedonsharingtheprotectioncapacity特別是在mesh-type的網(wǎng)絡中，可以大大提高網(wǎng)絡資源的利用率面臨的挑戰(zhàn)采用什么樣的算法和策略使得對于一個大型的網(wǎng)絡和龐大的要求保護的鏈路提供足夠快速的保護？？2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)More…過去的傳送網(wǎng)絡沒有提供sharedmesh-basedrestoration的能力大部分的數(shù)字交叉連接設備不能夠在足夠快的時間里給成千的連接提供保護現(xiàn)在：快速OXC設備使得這種保護成為可能，但必須相關技術有很好的性能：有行之有效的恢復算法光通路連接的建立策略波長分配算法和策略2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Requirementforrestoration網(wǎng)絡的要求所有關鍵功能有嚴格的時間上的要求：快錯誤發(fā)現(xiàn)、錯誤的通報、新通路的建立等網(wǎng)絡的尺寸和業(yè)務的需求量對恢復時間上的影響應該是有限的控制報文、信令的傳送，路由的計算和保存等對CPU和內(nèi)存的要求應該不隨著網(wǎng)絡尺寸和業(yè)務的增加而無限的增加。應該是在一個可以接受的范圍2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Outline研究背景光網(wǎng)絡中錯誤恢復的分類錯誤恢復對信令的基本要求GMPLS/RSVP-TE介紹：支持錯誤恢復應用RSVP-TE來做錯誤恢復的體系結(jié)構(gòu)性能分析和進一步討論總結(jié)2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Layering簡單介紹SONETLayerProtectionOpticalLayerProtectionIPLayerProtection2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)SONETLayerprotectionAPS(AutomaticProtectionSwitch)isusedRestorationinapproximately50ms采用ring的結(jié)構(gòu)UPSR：unidirectionalpathswitchedring1+1保護BLSR：bi-directionallineswitchedring缺點基于ring結(jié)構(gòu)，帶寬浪費嚴重等2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)OpticalLayerProtection將SONET的ring保護體系結(jié)構(gòu)擴展到WDM層：WDMself-healingopticalring對單一波長,可以獲得10ms的恢復速率多波長系統(tǒng)，則增加了問題的復雜度簡單的ring結(jié)構(gòu)可能不能滿足要求任意的mesh結(jié)構(gòu)使得restoration變得復雜2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)OpticalLayerProtectionPoint-to-pointMechanisms1＋1，1:1，1:NRingsystemDedicatedlinearprotection1+1的擴展，費用昂貴Sharedprotectionring(SPRing)MeshArchitecture當發(fā)生錯誤，發(fā)現(xiàn)一條備份路徑非常慢2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)IPLayerprotection優(yōu)點Optimalroutes很容易支持各種優(yōu)先級，實現(xiàn)流量工程負載均衡缺點恢復的速度太慢不能及時發(fā)現(xiàn)物理層的錯誤2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)GMPLSprotection如果optical層和高層之間有個結(jié)合點，高層通過一些信令機制來對光層進行更加高效的控制，那么光層的reroute能力和新的高效的帶寬利用的保護機制就能成為可能GMPLS光網(wǎng)絡更加智能化2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)MoreaboutGMPLSprotectionIP層GMPLS控制信令WDWMOptical路由選擇高層故障光層故障底層流量等信息2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)ProtectionOptionsDynamicprotectionPre-negotiatedprotectionEnd-to-endRepairLocalRepairLinkprotectionPathProtectionRevertivemodeorNon-revertivemode1+1,1:1,1:n,n:mprotection2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Inthecomingslides信令要求將給大家介紹GMPLS協(xié)議它如何來適應快速restorationRSVP-TE信令協(xié)議使用RSVP-TE來控制實現(xiàn)fastrestoration的具體框架、信令流程[ourwork]錯誤檢測，錯誤通告，restoration2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Outline研究背景光網(wǎng)絡中錯誤恢復的分類GMPLS/RSVP-TE信令應用RSVP-TE來做錯誤恢復的體系結(jié)構(gòu)性能分析和進一步討論總結(jié)2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Signalrequirements信令應該盡量減少手動信息配置的需要Lightpath是固定帶寬的通道，這樣業(yè)務復雜的QoS參數(shù)等就可以不需要包括在信令消息里面了，而與服務相關的內(nèi)容則應該增加（例如該服務restoration的優(yōu)先級，保護的力度等等）建立path的信令必須快速而且可靠Lightpath通常是雙向的，通常這兩個通路都需要經(jīng)過同一個物理上的route在mesh網(wǎng)絡中，多條lightpath的restoration可能依賴sharingbackuppath。信令應該對此有支持Path建立信令和path保護算法之間要有很好的預先定義的交互過程，以避免在路徑建立和撤出過程中錯誤的保護2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)What’sGMPLSIETF最開始提出了MPlamdaS,后來統(tǒng)一到GMPLS上GMPLS:GeneralizedMulti-ProtocolLabelSwitchingGMPLS借助MPLS-TE的協(xié)議棧，將其加以擴展2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)MoreaboutGMPLSGMPLS目標和基本特點:使用了已有的IP-MPLS的框架來控制光網(wǎng)絡(適合所有模型)“Single-Layer”集成,新的光LSR設備(OpticalLamda-switchRouter)將光路徑(lightpath)抽象成了使用MPLS-like的“Lamda”SwitchPath(LSP)GMPLS支持幾乎所有的“l(fā)abel”類型(分組,lamda….)吸收了所有的MPLS已有的研究成果

例如:LabelSwitchingandLSPexplicitrouting等等2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)GMPLS基本組成信令:完成LSP建立

(GMPLS-SIG,GMPLS-RSVP-SIG,GMPLS-CR-LDP)采用MPLS-TE的路由和尋址

ExplicitRouting,hopbyhopGMPLS標記的定義:各種標記的映射鏈路管理協(xié)議(LMP)

控制信道管理、鏈路所有權關聯(lián)、鏈路連接性驗證和故障隔離/定位2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)RSVP-TEbasicideaRSVP-TE是GMPLS中重要的信令族對LSP所有的管理功能都可以由它完成標記的分配LSP的建立、拆除、重新路由實際的LSP的路由情況的監(jiān)測、標識和診斷建立LSPtunnel多條平行tunnel的建立顯式路由流量工程、快速重新路由2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)RSVP-TE建立LSP的過程邊緣入口中間節(jié)點入口LSP建立請求PATH消息PATH消息RESV消息

分配波長RESV消息

分配波長LSP建立完成HELLO報文HELLO報文包含很多新特點：

上游標記建議、標記分配集合、顯式路由、LSP診斷消息、重新路由指示、錯誤指示……2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)RSVP-TEforrestorationExplicitRoute（ER）ObjectRecordRouteObjectSessionAttributeObjectNotifyRequestObjects/NotifyMessageProtectionObjectAdminStatusObjectRestart_CapObjectHELLOMesg(StateRecovery)2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Outline研究背景光網(wǎng)絡中錯誤恢復的分類GMPLS/RSVP-TE信令應用RSVP-TE來做錯誤恢復的體系結(jié)構(gòu)性能分析和進一步討論總結(jié)2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)BriefOverview光路徑建立(使用RSVP-TE)平行進行資源預留交叉連接的建立

平行進行連接請求如果連接可以建立，本地資源處理，交叉連接的建立等，同時并發(fā)的發(fā)送PATH消息給下一節(jié)點（使用ER）如果連接可以建立,本地資源處理，同時并發(fā)的發(fā)送PATH消息給下一節(jié)點（使用ER）如果連接可以建立,本地資源處理，同時并發(fā)的發(fā)送RESV消息給前一節(jié)點節(jié)點沒有驗證該

路徑上的其他節(jié)點是否分配波

長等資源成功，認為總是成功

如果失敗，則會延長時間2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)BriefOverview發(fā)現(xiàn)錯誤后的處理broken發(fā)送NotifyObject和AdminStatusObject和LabelDeleteObject

沿途節(jié)點釋放資源選擇備份保護path，然后按照通常的過程建立新的LSP新特點：

1)發(fā)現(xiàn)錯誤后，同時向上游和下游節(jié)點傳送相應指示對象，兩個方向并行刪除資源。2)新路徑的建立過程采用資源分配和信令傳送并行的做法，提高了整個過程的速度2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Failuredetection監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送通道(光網(wǎng)絡中，信令控制通道和數(shù)據(jù)通道是分開的）使用新的GMPLS/RSVP-TE中的新的HELLOMESG降低信令開銷HELLO消息不影響任何其他RSVP-TE過程唯一的影響就是“allowalink(node)downeventtobedeclaredsoonerthanitwouldhavebeen”2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)FailureNotification使用NotifyObject同時向下游和上游兩個方向傳送Failure消息中間節(jié)點接收到此消息后，繼續(xù)往下傳送，同時刪除本地資源（波長等）先傳送消息，再處理本地資源，使得消息散布速度加快2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Fastrestoration所有的Lightpath都是由源OXC發(fā)起建立當接收到鏈路錯誤消息后，查找本地path保護信息（手動配置或者相應路由算法產(chǎn)生），得到一條新的備份鏈路發(fā)出LSP建立請求，快速建立新的path特點路徑建立PATH消息散布和資源預留同時進行保護鏈路通過相關算法已經(jīng)事先計算，這樣可以快速獲得保護的path，然后使用顯式路由建立新的path2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Afterrestoration如果原始path恢復了，根據(jù)策略選擇是否恢復原始path發(fā)出RerouteObject，和ExplicitObject，使用前面的過程建立(恢復）新的path新路徑建立完畢后，再拆除舊的路徑2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Outline研究背景光網(wǎng)絡中錯誤恢復的分類GMPLS/RSVP-TE信令應用RSVP-TE來做錯誤恢復的體系結(jié)構(gòu)性能分析和進一步討論總結(jié)2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)延遲分析整個過程的耗時點分析錯誤的出現(xiàn)到錯誤發(fā)現(xiàn)的時延錯誤信息的散布的時間源節(jié)點重新選擇備份路由，然后建立新的路徑的時延（該路徑沿路節(jié)點資源分配、PATH消息傳送的時間）2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)計算公式新的LSP建立的延時Ldelay：Ldelay=LoopDelay+MsgDelay×2×N＋C

LoopDelay是從源OXC發(fā)出PATH消息到終點節(jié)點收到該消息后，回送RESV消息整個過程PATH和RESV消息傳送的延時MsgDelay是每個節(jié)點接收到PATH或者RESV后中繼傳送給下一節(jié)點中間的處理時間N：path上一共經(jīng)過了N個節(jié)點C：某個節(jié)點分配資源建立光交叉連接的時間因為是平行建立光交叉連接，所以這里只有一個C，而不是N*C由于C相對比MsgDelay要大得多，所以我們的算法能獲得比較好的時延性能2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)計算公式整個restoration的延時D＝Detect+(N-m)×MsgDelay＋Ldelay＋ReRouteDetect:錯誤發(fā)生到HELLO消息發(fā)現(xiàn)錯誤的延時N-m:錯誤節(jié)點到源OXC之間的節(jié)點數(shù)目MsgDelay：中間節(jié)點中繼傳送消息的處理時間Ldelay：建立新的LSP的時延ReRoute：源節(jié)點選擇新的路徑的時延（預先計算的方式，所以這個數(shù)值很?。?023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)算法的優(yōu)點整個path上所有OXC的交叉連接的建立最大限度的做到并行進行，在OXC交叉連接建立的延時遠大于消息傳遞時間的時候，能很大減少了時延。錯誤發(fā)現(xiàn)后，同時向上游和下游散布錯誤信息，由該錯誤信息指示經(jīng)過的節(jié)點刪除波長分配的資源，加快了資源的回收速度使用GMPLS中新的HELLO消息對象，加快了發(fā)現(xiàn)錯誤的速度2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)影響性能的主要點節(jié)點沒有驗證該路徑上的其他節(jié)點是否分配波長等資源成功，認為總是成功而預先并行的為本地預留資源，如果網(wǎng)絡中其他節(jié)點預留資源失敗事件頻頻發(fā)生，則會影響整個策略的性能。需要更好的波長分配算法來提高波長分配的效率。信令通道的傳送延時的大小HELLO協(xié)議的靈敏度，因為HELLO走的是信令通道，信令通道的負擔和靈敏度的平衡2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Otherconsiderations必須配合好的備份路由計算算法好的波長分配算法2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Outline研究背景光網(wǎng)絡中錯誤恢復的分類GMPLS/RSVP-TE信令應用RSVP-TE來做錯誤恢復的體系結(jié)構(gòu)性能分析和進一步討論總結(jié)2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)FurtherStudy波長分配算法整個path上的波長轉(zhuǎn)換數(shù)目盡量減少相鄰節(jié)點波長分配沖突的解決算法光網(wǎng)絡路由建立策略使用OSPF-TE散布路由信息建立多條保護的path的算法Hierarchicalrestoration將整個mesh劃分成邏輯小單元的策略的研究2023/1/12Copyright(c)2002ReservedbyWangHui(hwang@)Conclusion本