ASON多播的信令技術研究

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　　1、引言

　　ASON(自動交換光網絡)是一種在信令網的控制下能夠智能化地自動完成光網絡交換式連接和配置功能的新一代光傳送網。ASON的智能性來源于它的控制平面(CP)，具有一個分離的控制平面是其與傳統的傳送網的重要區別，可以說控制平面技術是實現ASON的動態性和智能性的關鍵。ASON以其光路交換的特性和良好的生存性可以減少延時和丟包的影響，保證服務質量(QoS)。

　　與此同時，近幾年來基于點到多點(P2MP)的視頻會議、實況轉播、VoD、IPTV、現場直播等流媒體實時業務得到了迅速發展。它們要求較高的QoS保證(包括丟包率、延時抖動、帶寬等)。ASON網絡的特性極其符合這些要求，因此有條件作為流媒體業務良好的承載網平臺。

　　2、ASON控制平面關鍵技術

　　MPLS(多協議標簽交換)實質上是一種特殊的包分類轉發技術，在MPLS中引入了轉發等價類(FEC)和標簽(Label)的概念。MPLS網絡由核心部分的標簽交換路由器(LSR)和邊緣部分的標簽邊緣路由器(LER)組成，后者負責對數據包進行加標簽和去標簽操作。舊的標簽被路由表中的新標簽替代，包被轉發到下一跳，在出口LER處標簽被去掉，又重新使用IP路由機制。由源LSR與目的LSR之間的一系列LSR以及它們之間的鏈路構成的路徑稱為標簽交換路徑(LSP)。

　　GMPLS(通用多協議標簽交換)作為ASON控制平面的關鍵技術，是在MPLS的基礎上進行的適用于光網的擴充，它可以提供路由和信令的完全分離。GMPLS對MPLS中的標簽進行了擴展，將TDM時隙、光波長和光纖等也用標簽進行統一標記。

　　MPLS網絡多采用資源預留帶流量工程擴展協議(RSVP-TE)作為信令協議之一，可以很好的實現流量工程(TE)，支持基于限制的路由(包括呼叫許可控制CAC和顯式路由標記交換路徑ER-LSP的建立)，可以提供資源的有效利用、快速的故障恢復和嚴格的QoS保證。GMPLSRSVP-TE在MPLSRSVP-TE的基礎上作了相應的擴展，以滿足光網絡點到點(P2P)連接的建立、刪除和修改等功能。

　　3、ASON多播的信令技術

　　現存的有關ASON控制面技術的研究基本都是基于P2P的，可以利用點到點標簽交換路徑實現ASON多播，只要在入口標簽交換路由器處進行數據包的簡單復制就可以實現。但是這會引入一個問題：使網絡中充斥著大量無用的重復的數據包，浪費網絡帶寬，降低網絡負載。因此必須引入新的機制或者對現存的GMPLSRSVP-TE信令協議進行多播擴展。一般傾向選擇后者，因為盡管可以將IP網中的IGMP引入以實現ASON多播，但因為IP和ASON是完全不同的兩種網絡，這樣做工作量將會很大;而如果對現存的P2P協議進行P2MP擴展，使ASON在網絡中各個分支節點處能夠進行有效的數據包復制則可以有效的節約網絡資源。所謂分支節點就是可以將進入的數據復制到兩個或多個外出接口，并且不同的接口可以采用不同的標簽。ASON控制面基于RSVP-TE的GMPLSP2MP擴展涉及到業務和會話標志、顯式路由、接枝和剪枝及RSVP消息的處理等幾個關鍵問題需要討論。

　　3.1業務及會話標志問題

　　標簽交換隧道(LSPTunnel)由一個或多個P2MPLSP組成，可以引入點到多點會話對象(P2MPSES-SION)進行標志。P2MPSESSION對象是對P2PRSVP-TE中的SESSION對象進行擴展得到的，由組合進行標識，其中TunnelID標識一個業務隧道，P2MPID標識該業務的多個客戶連接的集合，與RSVP-TE中SESSION對象的不同之處在于其的隧道終點地址(TunnelEndpointAddress)字段被P2MPSESSION對象的P2MPID字段取代。

　　P2MPLSP是一個具有一個入口LSR和多個出口LSR的LSP，此路徑是單向的。通過組合進行標識，其中TunnelSenderAddress代表業務發送方地址，P2MPLSP包含在點到多點發送者模板(P2MPSENDER_TEMPLATE)對象中。

　　一條P2MPLSP又由多個子標簽交換路徑(sub-LSP)組成，它們是入口LSR和出口LSR之間的連接。一條sub-LSP可以通過組合進行標識，其中sub-LSPdestinationaddress(子標簽交換路徑目標地址)位于S2L_SUB_LSP對象中。

　　在P2PRSVP-TE中通過RSVP消息對LSP的狀態進行管理和維護，同樣可以通過RSVP消息對P2MPLSP的狀態進行維護，然而兩者是有區別的，由于在一條P2MPLSP中包含多條sub-LSP，因此如果采用一條RSVP消息對一條P2MPLSP的狀態進行維護，可能出現消息長度不夠導致難以表示全部sub-LSP狀態的問題，這時應該支持采用多個RSVP消息;另外，由于一條P2MPLSP具有多個目的節點，有時候會出現接枝和剪枝的情況，因此信令機制必須能夠有效的從一個P2MPLSP中移除或增加終端節點;同時P2MPLSP必須要處理狀態合并的問題。這些可以通過在RSVP-TE的SENDER_TEMPLATE和FILTER_SPEC對象中增加Sub_GroupID和Sub-GroupOriginatorID來解決，Sub-GroupID和Sub-GroupOriginatorID字段合起來稱為Sub-Group字段。

　　3.2顯式路由

　　ASON是采用顯式路由方式建立業務路徑的，顯式路由技術是一個重要的技術環節。

　　ASON多播可以在單播顯式路由對象(ERO)的基礎上，增加二級顯式路由對象(SERO)以對一個sub-LSP進行顯式路由，SERO和ERO對象的格式相同。

　　當一個PATH消息只對單個sub-LSP進行信令時，ERO對從入口LSR到出口LSR的LSP進行編碼。PATH消息中還包括S2L_SUB_LSP對象以對sub-LSP進行信令。組合作為一個標識符來唯一的標志該sub-LSP。

　　當一個PATH消息對多個sub-LSP進行信令時，則從入口LSR到出口LSR的第一條sub-LSP被編碼放在ERO中。第一條sub-LSP對應于PATH消息中的第一個S2L_SUB_LSP對象。后續的sub-LSP與接下來的S2L_SUB_LSP對象依次對應，并且被編碼放在SERO中，因此每條后續的sub-LSP用組合唯一的標志。如果某條sub-LSP的路徑與某個分支LSR相交，則這個SERO對象中只包含從該分支ISR到出口LSR的路徑。

　　為了避免具有某些相同跳步(hop)的sub-LSP存在潛在的重復路徑信息，可以在SERO中使用顯式路由壓縮技術，這樣不僅可以減小PATH消息的大小，也大大的降低了額外的處理負擔。所有的LSR都必須處理與第一個sub-LSP相對應的ERO，但是對后續的sub-LSP的處理順序不作任何規定。如某個LSR是相應的SERO中的第一跳，則這個分支LSR必須處理后續的sub-LSP描述符，并且將相應的sub-LSP信息傳送到下游節點。

　　3.3接枝和剪枝

　　向一個現存的P2MPLSP中增加出口LSR的操作稱為接枝(Grafting)。接枝操作使其它出口節點能夠及時地加入到一個多播樹中。主要有兩種接枝方法：

　　(1)通過向現存的PATH消息中增加sub-LSP，并且刷新整個PATH消息，PATH消息處理后就會將此sub-LSP加入到P2MPLSP中，同時由于PATH消息中的sub-LSP發生了變化，所以導致ERO壓縮編碼需要重新計算。

　　(2)通過增加狀態更新，即增加一個新的PATH消息對新增sub-LSP進行信令，這樣其他sub-LSP由于不受影響，所以不用重新進行信令。

　　從一個現存的P2MPLSP中移除出口LSR的操作稱為剪枝(Pruning)。剪枝操作使其它出口節點能夠及時地從一棵多播樹中移除。有兩種剪枝方法：

　　(1)隱式拆除法。這種方法使用標準的RSVP消息處理。按照標準的RSVP消息處理規則，可以通過發送修改的PATH或RESV消息將一條sub-LSP從一個P2MPTE中刪除。在修改的PATH或RESV消息中必須確保與此次會話相關的其它PATH狀態中不包含將要被拆除的sub-LSP。這種方式下，中間LSR節點可能必須要產生路徑拆除消息(PathTear)并發往下游節點，以此來移除一條或多條sub-LSP。

　　(2)顯式拆除法。這種方式需要產生PathTear消息以拆除相關的Sub-LSP。此PathTear消息會攜帶與P2MPLSP相應的SESSION和發送者模版(SENDER_TEMPLATE)對象及相應的PATH消息中的標志組。當采用一條PATH消息進行信令的所有出口節點都要移除時應該采用這種方式，采用其它PATH消息進行信令的其它sub-group中的sub-LSP將不受任何影響。此種方式下，向下游節點傳播PathTear消息的中間LSR必須確保它在PathTear消息中設置的組的值與被刪除的sub-LSP相對應的PATH消息中的值保持一致。

　　3.4RESV消息的處理

　　出口LSR在產生預留(RESV)消息時必須遵循正常的RSVP過程。RESV消息中攜帶著出口LSR分配的標簽，后續節點在收到RESV消息后必須從自己的標簽庫中選擇分配標簽并且發往上游。一個節點只有在至少收到來自于下游節點的一條RESV消息的情況下才能向上游發送RESV消息，并且如果LSP_ATTRIBUTE對象中的完整性標志位(IntegrityBit)被置1，則只有來自于所有下游鄰居節點的RESV消息全部收到后，該節點才能向上游發送RESV消息。

　　每個分支節點可以為下游節點向上游發送一個RESV消息，但是這樣可能RESV消息太多導致溢出，尤其是當分支節點越靠近入口LSR，RESV消息越多，溢出的可能性越大。為了緩和這個問題，分支節點可以限制RESV消息的傳送，在此次會話的上一個RESV消息傳送完之后的一段時間才將期間收到的RESV消息進行合并，然后發往上游節點。

　　4、總結

　　以ASON和P2MP技術的結合為切入點，本文在討論ASON控制面的關鍵技術的基礎上，針對P2MP業務的特點和ASON網的優勢，網絡著重探討了基于GMPLSRSVP-TE的ASON多播中信令技術的關鍵問題。在ASON這個熱點網絡的基礎上開展P2MP熱點業務，相信這又將會成為運營商下一輪的競爭熱點。