CN1291033A

CN1291033A - 用于综合电信的设备和方法

Info

Publication number: CN1291033A
Application number: CN00129279.XA
Authority: CN
Inventors: 曹阳(音译)
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 2000-09-30
Publication date: 2001-04-11
Also published as: EP1089506A3; EP1089506A2; CA2321513A1; JP2001160840A

Abstract

一种包括收敛协议的电信系统,收敛协议提供在网络内各节点间的层间直接通信。一个网络节点的传输层,可以与另一个网络节点的服务层直接通信。此服务层可作为网际协议(IP)层配置,可以采用异步传递方式交换,而此传输层可以是SONET传输层。运行收敛协议的节点的每一个,可以是一个电信单元,如一个分插复用器(ADM)或一个数字交叉连接器。SONET的带宽配置,可以通过收敛协议的单元间、层间通信实现。

Description

用于综合电信的设备和方法

本发明涉及电信系统，更具体说，是涉及电路交换和分组交换电信业务的综合。

在目前和将来，高速数据传输的使用和不同数据业务的需求的爆炸性增长，已超越现有电信系统的能力，现有电信系统是一种把电路交换和分组交换在某种程度上笨拙地结合的系统，难以满足这种骤增的需求。常规的数据通信系统，采用公共交换电话网络，把基于电路交换TDM的传输，与尽最大努力的分组交换相结合，如与互连网协议(IP)交换相结合，侧重于按最大链路利用率的方式实现数据的传输。

通信链路可以按多种方式建立，不同的连接方法有不同的优点。两台装置间两个或多个信道的直接连接，是一种为用户提供专用信道以互换信息的连接，被称为电路交换连接，或叫线路交换连接。电路交换是一种高可靠业务技术，特别适于诸如语音等“实时”通信的应用，在这种通信中，容易发生信道的瞬时损耗干扰，而这类损耗的重复是不可接受的。电路交换还用于高可靠的专用线路业务。电子交换系统，如5ESS，用电路交换，采用如时分复用(TDM)，可以使众多的电话装置互联。为了保证终端用户收到适当质量的服务，此交换通常监视并周期地检测载运要交换的信道干线的活动。如果发生某种通信错误，此交换可以采用“环回”来隔离发生错误的系统部件，或确定发生错误的系统部件的位置。一旦失效部件被隔离，该系统可以自身重组，使数据可以通过环回绕过失效系统部件路由，或采取其他改正措施。TDM传输网络在某种程度上保证一定的性能和可靠性。在传输的基础设施中，可以采用诸如同步光纤网／同步数字分层体系(SDH／SONET)来提供高容量传输，速率可达每秒吉比特，在语音连接和专线应用中，抖动，漂移和误差性能都优良。SONET／SDH自愈环在网络失效后的数十毫秒内能在业务级恢复。

可以采用分组交换把诸如租用电路交换线路的电信链路的利用率最大化。使用分组交换方法，数据是分组传输的，而通信信道仅仅在分组传输时被占用。传输后，信道可供其他装置之间传递分组数据使用。链路是按统计方式复用的，以达到链路的最大利用率，而且链路通常通过TDM传输网络装载在租用电路上。分组交换系统常常采用互连网协议(IP)的传输方法，把分组从源路由至目的地。这种系统普遍采用“尽最大努力”技术递交分组，且它们普遍缺乏手段来保证高的可靠性及可预测的性能。虽然统计复用能得到高的链路利用率，但IP数据网络提供的尽最大努力业务则伴随不可预见的延时、抖动、和分组损耗。

虽然现有的IP数据网络给出优良的连接，但在采用IP数据网络向终端用户提供数据传输服务的各种服务供应商之间，现有的IP数据网络不能可控地分布网络资源。就是说，通过设备配置过程，基于TDM的传输业务才能为每个服务供应商提供固定带宽通信信道，而这个设备配置过程，通常要求技工参与，是一种较不频繁发生的过程。由于分组数据通信业务固有的不规则性质，在突发的巨大使用率后接着是较不活动的时期，所以TDM传输的固定带宽的“管道”，限制了诸如IP数据传输服务供应商之类的传输用户的灵活性，这些传输用户以其灵活性响应他们的终端用户的各种要求。服务供应商必须依赖终端用户的良好行为，在严重拥塞时期必须回缩(scale back)他们的传输任务。熟知的“公众灾难”指出，这种对一大群用户的良好合作行为的依赖，不是长期运行的合理解决办法。这一点在某些应用中看得特别清楚，例如在数据流式视频传输时，在高使用率时期，显然不能指望以合作为借口，回缩通信业务。

此外，由于在这种多层双重结构(电路交换传输／IP)电信系统中，业务层和传输层是分开的，传输的管理被分离为分开的运行和维护机能。结果，运行和维护机能的这一分离又普遍要求分开的机构的协作，并使终端到终端的信道的设备配置过程成为一项困难的任务。这一设备配置需要不是一般数量的专家和时间，使通信业务工程的任务变复杂，而且，业务质量受损失的同时，传输的核心利用也不充分。

极其需要一种提供网络基础设施的系统和方法，向服务供应商支持提供有区分的业务保证和相应业务级协定，同时保留电路交换系统提供的高质量服务和分组交换系统提供的高使用率两种优点。此外，极其需要这样的系统来显著地增加并最大地共享干线网络基础设施的容量，以及为出现的数据应用提供复杂的业务区分，至少能部分地对传输核心带宽进行动态管理。

简而言之，发挥快速恢复的、被证明稳定的、廉价的、和低传输等待时间的一种SONET／SDH传输网络系统，并填补SONET／SDH传输和IP传输之间的空白，从而使运行成本最小化并有利于通信业务工程，应当是极其需要的。

按照本发明原理的一种电信系统，包括在网络内各节点间提供有效的层间通信的一种收敛协议。例如，此收敛协议允许一个网络节点的传输层与另一个网络节点的服务层直接通信。在一个示例性实施例中，服务层作为互连网协议(IP)层而配置，它可以采用异步传递方式的交换，且此传输层是一SONET传输层。每个节点可以是一电信单元，举例说，比如是一分插复用器(ADM)或一数字交叉连接器。这种层间通信是经由第一层通过操作实现的。

按照本发明的一个方面，迄今还是固定的SONET带宽配置，变为灵活性的。此外，传输与服务的划分被消除了。这个增加的灵活性又反过来为区分服务保证和相应的服务级协定提供支持。该系统提供的高质量服务具有电路交换系统的特点，同时，还具备分组交换系统的高使用率特征。按照本发明原理的某个系统，通过一个新颖的收敛协议，把IP传输和SONET／SDH传输融合一起。由此途径提供的灵活性，允许动态地管理链路内部的传输带宽，从而以最小成本调节突发性通信业务，终端到终端的等待时间很短。例如，给定某个信道划分接口，比如基于4OC12C的OC48链路，按常规的固定设备配置，每个分支的终端在相当长的时期，常常是若干个月，都是固定的。但是，按照本发明原理，一个分支的终端点可以动态地变化，以适应服务供应商的运行期的需要。因此，潜在的重新配置周期可以从数月缩减至数分钟，甚至数秒。

按照本发明原理，通信网络采用此后称为收敛协议的一个协议，它包含SONET／SDH传输细节，而且它允许在运行中对内部带宽进行管理，以适应变化的业务要求。因此，一般说，数据服务供应商无需亲自关心传输网络基础设施的内部细节，因为在外部互连网干线与SONET／SDH传输干线之间有平滑的接口。SONET／SDH传输干线可以自适应地重新安排它的内部带宽，因而允许自动的终端到终端的配置。一个或多个网络单元作为核心接入点(CAP)而配置，在SONET／SDH传输和外部IP传输之间提供一个接口。

从下面结合附图的详细说明中，本领域熟练人员可以清楚了解本发明上述的及进一步的特性、方面、和优点，附图有：

图1是按照本发明原理的一种通信网络的概念性方框图；

图2是按照本发明原理的一种网络单元的概念性方框图；

图3是按照本发明原理的一种通信网络的方框图；

图4是按照新收敛数据协议的原理，某个协议数据单元的图解；

图5是方框图，说明常规IS-IS第二级LSP；

图6是方框图，说明常规IS-IS可变字段长度的字段；

图7是按照本发明原理的增强的IS-IS第二级LSP的图解；

图8是按照本发明原理的一个绑定表图解；

图9是按照本发明原理的一个路径表图解；

图10是按照本发明原理的一个首标入口表的图解；

图11是按照本发明原理的一个状态表图解；

图12是通信系统的概念性方框图，它采用按照本发明原理的收敛协议；和

图13是按照本发明原理的带宽分配过程的概要图解。

在图1的概念性方框图中，电信系统100包括按本发明原理运行的分组交换和电路交换两种部件。在传输层，一个或多个SONET／SDH网络单元(在此示例性实施例中是NE1、NE2、和NE3)为分组交换装置提供电路交换的交叉连接，分组交换装置如互连网协议(IP)装置104，异步传递方式(ATM)装置106，和ATM装置108。IP装置104和ATM装置106与108，例如可以是一个或多个能安排成环形拓扑的装置的组合。系统100只画出有限几个装置，以便简化本发明的说明和理解。在IP装置104和ATM装置106之间，以及在IP装置104和ATM装置108之间，分别有两路交叉连接路径110和112，提供专门的跨越SONET／SDH传输层的电路交换路径。每一路径可以转接多个SONET／SDH网络单元，并与图1未画出的其他路径，共享通过这些单元中每一个的带宽。例如，对希望在IP装置104和ATM装置106之间，以及在IP装置104和ATM装置108之间发送数据的客户，服务供应商可以在路径110和112的每一个上配置部分带宽，供客户使用。

所讨论的各层此后称为OSI层，这些层是熟知的，并在例如Ming-Chwan Chow的“Understanding SONET／SDH”ANDANPublisher，Holmdel，N J，2-31页至2-32页中讨论过，此文收入于此，以供参考。常规系统中，层间通信被限制在单元内通信，与此不同，按照本发明的电信系统，可以在网络单元间进行层间通信。就是说，网络单元如NE1的服务层，可以与网络单元NE2的传输层通信。下面还要更详细说明，这一通信路径允许按本发明原理的网络重新配置路径110和112，以适应沿该路径变化着的带宽要求。这是与常规系统相反的，常规系统中设备配置是固定且手动的。就是说，常规系统中，一个如AOL的服务供应商，必须向传输服务供应商，诸如AT&T，请求重新设备配置，而重新设备配置则要求技工参与。这类重新设备配置通常每年只进行很少几次。

按照本发明原理，如果，举例说，路径110是按给定传输速率以及在NE1与NE2间的链路出现要求浪拥而配置的，那么，网络单元NE1可以直接向网络单元NE3请求足够的带宽，以便沿路径112和113从NE1到NE2，把数据送至NE2。这种即时的设备配置，是通过在直接通信信道(DCC)中一种层间和单元间的通信完成的，下面还要更详细说明。

图1的网络单元NE1、NE2、和NE3中每一个，可以作为一CAP而运行，因此允许为分组交换网络，诸如那些采用互连网协议的网络，进行SONET传输。一个前端集合的路由器可以与一入口CAP合并，于是分组级的通信业务可以由入口CAP安排。此外，因为每个CAP有能力监视第3层和第1层的运行，所以每个CAP也有能力重新安排个别“运行中”的逻辑管道的大小(通过与其他节点互换收敛协议消息)。因此，本发明的系统能自适应地调整带宽，使管的利用率最佳化，并且同时根据每个CAP的性能监视，改善尽最大努力递交的通信业务。还可以根据来自全球网络通信业务统计的集中网络管理系统的输入，调整带宽安排。

图2的概念性方框图，说明按照本发明原理的网络单元200中，分组交换202部件和电路交换204部件之间的互连。分组交换部件202包括一互连网协议和异步传递方式交换器206，后者有效地连接到线路卡208和210。线路卡208和210通过SONET链路212连接至电路交换段204，后者经过电路交换架216的电路交换的输入／输出214。电路交换段202可以包括多个本地交换机构或电路交换架，例如机构216、218、和220。每个机构可以包括I／O，如机构216的I／O 214和216、本地交换核心222、架控制224、和接口226。接口226提供本地交换机构与中央交换机构之间的通信。中央交换机构228包括架控制230、每个本地交换机构使用的接口232、和中央交换核心234。

图2中像网络单元200那样的网络单元，可以用作电路交换网络和分组交换网络之间的接口。此后，当网络单元以这种方式使用时，它被称为接入点的核心。在图3概念性的方框图中出示的网络300，包括核心接入点302和304，它们提供单元306和308的IP传输与单元310、312、314、和316的SONET传输之间的接口。就是说，在网络单元310、312、314、316、302、和304之间的传输，是SONET／SDH传输传输，而网络单元302、304、306、和308之间的传输，是IP传输。

按照本发明原理，作为核心接入点运行的网络单元，与此后被称为“收敛协议”的新协议结合，完成同样的工作。收敛协议包含OSI栈。收敛协议数据单元的格式示于图4。数据单元包括一段五字节首标和可变长度的字段。首标包括：一个一字节收敛协议鉴别符、一个一字节长度的指示符、在长度指示和版本数之间分裂的一个字节、一个一字节协议数据单元类型指示符、和一个检查和。每个协议栈有它自己的层结构。例如，在OSI中有七层：物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、和应用层。在此示例性实施例中，新协议位于应用层，而长度指示符指示相关协议数据单元(PDU)的总长度，以字节为单位。在此示例性实施例中，这个数不能超过4K。PDU类型指示符可以用于指示256种PDU类型的任一种，每一种有自己相关的格式。检查和的字节为PDU存储检查和。

如所指出，PDU可以是256种类型的任一种，包括：

PDU类型：00000000功能：路径高速缓存

相应的可变长度字段包括下面所列：

源节点NSAP地址：20字节

目的地节点NSAP地址： 20字节

第一中间节点NSAP地址：20字节

…

第k中间节点NSAP地址： 20字节

…

最后中间节点NSAP地址：20字节

PDU类型：00000001功能：路径高速缓存证实

相应的可变长度字段包括下面所列：

源节点NSAP地址：20字节

目的地节点NSAP地址：20字节

响应值：1字节(值：YES=1／NO=0)PDU类型：00000002功能：路径迁移相应的可变长度字段包括下面所列：源节点NSAP地址：20字节目的地节点NSAP地址：20字节PDU类型：00000003功能：带宽分配相应的可变长度字段包括下面所列：源节点NSAP地址：20字节目的地节点NSAP地址：20字节

STS-1时隙数：1字节STS-1时隙号码：由前一字段决定其长度PDU类型：00000004 功能：带宽分配证实相应的可变长度字段包括下面所列：源节点NSAP地址：20字节目的地节点NSAP地址：20字节

响应值：1字节(YES=1／NO=0)PDU类型：00000005功能：带宽去分配相应的可变长度字段包括下面所列：源节点NSAP地址：20字节目的地节点NSAP地址：20字节

STS-1时隙数：1字节STS-1时隙号码：由前一字段决定其长度PDU类型：00000006 功能：隧道的OSPF

相应的可变长度字段包括下面首标：

源节点NSAP地址：20字节

目的地节点NSAP地址：20字节

附有原始OSPF消息，此消息包含如下五类消息：

HELLO

数据库描述

链路状态请求

链路状态更新

链路状态确认

注意：这里假定支持OSPF-2。OSPF-2在，例如J．Moy，"OSPFR2．0，IETF RFC2328，ftp：／／ftp．isi．edu／innotes／rfc2328．txt April 1998中讨论，此文全文收入于此，以供参考。

PDU类型：00000007 功能：隧道的MPLS LDP

相应的可变长度字段包括下面首标消息：

源节点NSAP地址：20字节

目的地节点NSAP地址：20字节

附有原始LDP消息，此消息包含如下五类消息：

LDP-REQUEST：标号请求消息

LDP-MAPPING：标号映射消息

LDP-WITHDRAW：标号撤回消息

LDP-RELEASE：标号释放消息

LDP-NAK：LDP通报

PDU类型：00000008功能：隧道的MPLS CRLDP

相应的可变长度字段包括下面首标消息：

源节点NSAP地址：20字节

目的地节点NSAP地址：20字节

附有基于原始约束的路由标号分布协议(CRLDP)消息，此消息包含如下消息：

CRLDP-REQUEST：标号请求消息

CRLDP-MAPPING：标号映射消息

在此示例性实施例中，用于LDP的标号撤回、标号释放、和标号通报等消息，也可以直接用于CRLDP。

如前所述，本发明可以用于SONET或SDH。为了说明的方便和清楚，下面举出的实施例将按照SONET来描述，使用SONET相关的术语，如STS-N，但也可以由本领域某个普通人员推广至SDH的实施例。

1．初始化

1．1基于中间系统-中间系统(IS-IS)的拓朴的自动发现：

初始化时，假定每个CAP节点已经配备网络服务接入点(NSAP)地址和IP地址，CAP节点运行OSI栈和TCP／IP栈两个栈。相应地，每个核心中间点(CIP)的节点(一种SONET／SDH网络单元，它严格地是数字交叉连接系统(DCS)，并作为SONET／SDH传输的一部分)，都配以NSAP地址，且只运行OSI栈。有了被支持的第二级IS-IS，可以支持基于多地区的基础设施，并可以使用全部20字节。物理网络拓朴的任何改变，如单环、环基网孔互联、基于网孔的拓朴、等等，可以与这个新的、收敛的协议一道采用。按本发明的一个方面，这个虚拟的自主系统的拓朴，利用IS-IS互换HELLO消息而建立IS-IS相邻关系，籍此可以自动发现，然后，根据IS-IS链路状态PDU(LSP)的互换，建立每个节点的物理拓朴，包括CAP和CIP的物理拓朴。

1．2CAP路径的建立

每个CAP节点被用作这个虚拟自主系统的网关。每个CAP或者通过内部网关协议(IGP)，或者通过外部网关协议(EGP)来路由消息，从而与外部路由近邻建立相邻关系。建立相邻关系后，CAP通过路由更新消息获得外部路由可达性信息。每一对CAP建立内部逻辑路径。就是说，虽然在CAP之间可能有一个或多个中间节点，但每个CAP通过发现其他CAP的节点地址而建立到达其他CAP的逻辑路径。为建立逻辑路径，要增强IS-IS的通信，方法如下。常规的IS-IS通信，“Intermediate System To Intermediate System Intra-domainRouting Exchange Protocol For Use In Conjunction With TheProtocol For Providing The Connectionless-mode Network Service(ISO8473)”，ISO DP 10589中有说明，此文全文收入于此，以供参考。常规的IS-IS第二级LSP呈现的格式示于图5。

按照本发明原理，采用了图5的格式，从而保持与现有的IS-IS栈兼容。但是可变长度字段加长了，使每个CAP能把它的IP地址信息，在IS-IS LSP更新的基础上，全分配至其他的CAP。

IS-IS第二级LSP可变长度字段的格式，示于图6的图解中，其中一个字节说明代码，一个字节说明字段的长度，而其余部分是其值。

按照本发明原理，两个CODE，即CODE 15和CODE 16，用于支持IP-V4和IP-V6地址广播，如图7增强的IS-IS第二级LSP可变长度字段的图解所示。CODE 15用于广告IP-V4地址，而CODE16用于广告IP-V6地址。在IS-IS LSP的更新周期，每个CAP将根据增强的IS-IS LSP广告它的管理IP地址(不是IP-V4便是IP-V6)，而每个CIP将忽略增强的IS-IS LSP字段。响应一个增强的IS-IS LSP的接收，CIP将按常规处理该PDU；CAP则根据进入的信息，再一次刷新它的路由表。如果进入的数据包括一个新的IP地址，则CAP对它的地址绑定表(binding table)增加一个新的入口，如图8绑定表的图解所示。如果某个CAP收到的新地址是另一个CAP的地址，那么，按每个CAP只把它的IP管理地址广告至别的CAP的假定，处理过程将如下进行：

PROCESS 1，逻辑路径的建立

(当前节点记为A，它刚从另一个CAP节点B收到IP地址)

步骤1：查找发送者与节点B的IP地址相关的NSAP地址。

步骤2：根据IS-IS路由表的查阅，发现A和B之间的物理路径，记录该路径信息。

步骤3：把收敛协议路径高速缓存消息向下发送至该物理路

径，在该消息内，源节点是A，目的地节点是B，还包含中间节

点的NSAP地址。

步骤4：对路径上的每个节点，在收到这个路径高速缓存消

息之后，刷新它的路径信息表：如果现在A、B之间还没有入口，

则添加新的入口；否则在相应的入口上填充下一个节点的NSAP

信息。这个路径表的每一入口应取图9中路径表的图解所示格式。

步骤5：确定它是不是最终的目的地：

如果不是，从路径高速缓存消息中去除它自身的NSAP

地址，并把这个改变了的消息送至下一个节点。

如果是，则记录从源A已经收到的路径信息。重复检

验它是否有一路径通至A：

如果是YES，把路径证实消息送回源A。

如果是NO，则根据包含在收到的消息中A的

NSAP地址，按照IS-IS路由表的查阅结果，产生到

达A的物理路径，把它自身的路径高速缓存消息送至

A(源节点是B，目的地节点是A，还包含中间节点的

NSAP地址)，然后，把路径证实消息送回源A。

注意：此时，首先保证每个中间节点能收到从B

到A的路径信息，然后处理(转交)后来收到的路径

证实消息。

通过上述过程，每个CAP不但建立它自身的地址绑定表，还获得到达其他CAP的路径信息。

按照本发明原理，通过一种动态的带宽管理机理，用统计地配置的互连网信道来满足突发通信业务。动态带宽管理机理包括资源管理结构，如新的首标表和状态表，和CAP可以用于响应不同带宽请求的过程。用于提供动态带宽管理的机理和过程，将在关于图10和11的说明中更详细地讨论。

在一个物理链路与一个波长相联系的情形下，CAP和CIP两种节点都有与每个链路相关的资源表。在采用WDM的情形下，则有与每个波长λ相联系的资源表入口。这个资源表的属性包括它的近邻的地址信息，和它的每个STS-1分支的物理状态，这里假定SONET网络单元装备了STS-1级的交叉连接能力。

资源表的这种处理，使新协议适用于以单波长为基础的光学设施(如今天的SONET／SDH)和以多波长为基础的光学设施。在第一种情形下，在资源首标表上，每个链路与一个入口相联系，而在第二种情形下，在资源首标表上，每个波长与一个入口相联系。

每个节点的首标信息被编制成一个表，如图10所示，且表中每个入口都与一个链路或一个波长相联系。每个入口的格式示于图10。对表中每个入口，在初始化的时候，NSAP地址字段是作为近邻的NSAP地址而配置的，可用带宽字段是作为此链路／波长的物理容量而配置的，或者作为它能支持的STS-1的数目而配置的。STS-1阵列指针则在运行的时候初始化，它指向与此首标表入口相关的对应的STS-1阵列的物理开始地址。

按照本发明原理，基于收敛协议的传输网络，可以采用与现有SONET设备兼容的设备。由此，现有SONET的恢复办法，如UPSR和BLSR，可以直接使用。此外，如果终端用户希望把保护量化度(granularity)放在IP流量级而不放在SONET路径／线路级，那么，也可以利用每个CAP中的路由／LSR功能，采用基于最新的MPLS的恢复办法。所以，一般说来，新的传输网络构造提供多种保护交换的解决办法。

STS-1状态表入口的格式示于图11的图解中，其中“自由状态”是指不论该时隙STS-1是否已分配，目的地NSAP地址是指该分支的相应目的地地址，而可用带宽是指在该STS-1时隙内的可用带宽。

按照本发明原理，在运行期，每个CAP可能收到带宽请求的各种格式，它可能通过SNMP命令明显地来自服务供应商，或明显地来自标号交换路径建立过程。这些请求可以分为不同的两类：带宽分配和带宽去分配。伴随每个请求，还提供包括IP目的地地址和带宽的信息。如下面所说明，在响应时，按照本发明原理的CAP可能分配带宽或去分配带宽。被说明的两个过程中的任一个，都可以用作一个显式SNMP配置命令。此外，两个过程中的任一个，都可以用来支持动态分配。动态分配可以用来支持例如MPLS显式路由等应用。

STS-1级带宽动态分配：

注意：带宽要求可以是STS-1的N倍。

PROCESS 2：

对一个正在初始化的CAP节点A：

步骤1：接收IP目的地地址。

步骤2：通过地址绑定表，查找相应的NSAP地址。然

后根据路径表，查找到达下一个CAP的物理路径。

步骤3：根据从路径表获得的信息，查找下一个中间节

点的NSAP地址，把它记为节点B。检验资源首标表，找出

满足下述条件的链路：

此链路的近邻是B

此链路的可用带宽超过要求的带宽。

如果没有这种链路，回答NO。

步骤4：把收敛协议带宽分配消息送至下一个节点，此

消息包括源节点NSAP的地址，目的地节点NSAP的地址，

要求的带宽，和标识的STS-1时隙。然后，等待下一个节

点的证实消息。

步骤5：从下一个节点获得带宽分配证实消息。如果是

YES，则改变相应资源首标表和相关的STS-1状态表，以

反映该带宽分配。准备对应的成帧器(framer)。回答YES。

如果是NO，回答NO。

对中间CIP节点和目的地CAP节点：

步骤1：从前一个节点收到带宽分配消息之后，检验它

是不是最终的目的地。

如果是YES，通过带宽分配证实消息，向前一个节点回答YES，并把相应的STS-1配置为路径终端，使在这一组STS-1内的通信业务由分组交换机构处理，准备相应的成帧器。

步骤2：否则，它不是最终目的地。通过路径表，找出下一个的NSAP地址，把它记为N。

步骤3：检验资源首标表，找出满足如下条件的链路：

此链路的近邻是N

此链路的可用带宽超过要求的带宽。

如果没有这种链路，通过带宽分配证实消息回答NO。

步骤4：把收敛协议带宽分配消息转至下一个节点，此消息包括源节点NSAP的地址，目的地节点NSAP的地址，要求的带宽，当前分配的节点的STS-1号码。然后，等待下一个节点的证实消息。

步骤5：从下一个节点获得证实消息。

如果是YES，则改变相应资源首标表和相关的STS-1状态表，以反映该带宽分配。在前一个节点指定的STS-1时隙与它分配的STS-1时隙之间，建立相应的交叉连接，在交叉连接表中记录这一信息并回答YES。

如果是NO，回答NO。

PROCESS 3：STS-1级带宽的去分配：

对一个正在初始化的CAP节点：

步骤1：接收IP目的地地址。

步骤2：通过地址绑定表，查找与给定的IP地址相应的NSAP地址。

步骤3：根据从路径表获得的信息，查找下一个中间节点的NSAP地址。从资源首标表和相关的STS-1状态表，找出为到达相应的NSAP而分配的STS-1，根据给定的要求选出它们的准确数目。

步骤4：把收敛协议带宽的去分配消息送至下一个节点，

此消息包括源节点NSAP的地址，目的地节点NSAP的地址，

释放的带宽，和那些标识的STS-1时隙。

步骤5：改变相应资源首标表和相关的STS-1状态表，

以反映带宽的去分配，重新准备成帧器，以便把这一组STS

-1去分配，

对中间CIP节点和目的地CAP节点：

步骤1：从前一个节点收到带宽去分配消息之后，检验

它是不是最终的目的地。

如果是YES，重新准备那些包含在进入消息中的STS-

1的成帧器。返回。

步骤2：否则，它不是最终目的地。通过路径表，找出

下一个的NSAP地址，把它记为N。

步骤3：根据交叉连接表，找出相应的STS-1交叉入口。

查找相应的出口STS-1时隙的入口，并消除这些交叉

连接配置。

步骤4：把收敛协议带宽的去分配消息转至下一个节点，

此消息包括源节点NSAP的地址，目的地节点NSAP的地址，

要求的带宽和那些标识的STS-1时隙号码，然后返回。

刚刚说明的拓扑发现和动态带宽分配，可以用来建立终端到终端的多协议标号交换(MPLS)路径，它的阻塞最小。为了支持QoS增强的MPLS，每个CAP节点还应该支持标号分布协议(LDP)，如下文所说明：L．Anderson等，“LDP Specification”，可在http：／／www．letf．org／internet-drafts／draft-ietf-mpls-ldp-03．txt，January 1999 找到，以及支持约束路由标号分布协议(CRLDP)，如下文所说明：B．Jamoussi等“Consraint-based LSP Setup Using LDP，”http：／www．letf．org／internet-drafts／draft-ietf-mpls-ldp-01．txt，两文全文收入于此，以供参考。在这个示例性实施例里，每个CAP的作用如一个标号交换路由器(LSR)。如果假定CAP被安置作为核心(或中间)LSR，则边沿LSR的职责是把常规的IP首标转换为一个标号，并把LDP路径建立消息初始化。

为了支持基于显式路由的通信业务工程，用CRLDP消息明显地建立标号交换路径。根据每个CAP广告的信息，外部的路由器将获得关于这个虚拟自主系统的清楚的拓扑信息。因此，外部路由器能够建立遍历这个虚拟自主系统的一条路径。

除尽最大努力递交外，为了支持终端到终端的QoS标号交换，按照本发明原理的系统，还要伴随相应的IP流，沿显式路径发送通信业务合同。因而，沿该路径的每个节点，能够提前决定它能支持抑或拒绝这个通信业务合同请求。

下面是用于建立基于终端到终端QoS的LSP的过程。因为CRLDP是根据硬状态实现的，所以假定用CRLDP而不是RSVP来保留带宽。由于RSVP是根据软状态协议实现的，周期的状态刷新可能消耗难以承受的带宽和计算，所以宁可用CRLDP。

至于控制路径，当外部的核心路由器收到IP流的通信业务请求时，如果下一个节点是个邻近节点，如在显式路径中所指出，那么，核心路由器把这个请求转交邻近的CAP，把它记作A。然后，根据给定的通信业务合同和连接允许进入控制机理，节点A产生到达下一个CAP所需的等效带宽。然后，节点A查阅它的资源表，确定现有的端口能否满足这个请求。如果能，节点A保留这个带宽并把请求转交下一个节点。另一方面，如果节点A现有的端口不能满足请求，那么节点A为建立满足请求的一个新端口，计算必须的最接近的STS-1的数目，然后根据下面条件确定内部的路径(分支)：

(1)包含在给定请求中的下一个节点(CAP)的信息

(2)按照地址绑定表和路径表的到达这个CAP的物

理路径

(3)根据过程2，节点A或配置路径以接受这个流，或拒

绝这个请求。如果这个IP流能够被接纳，那么，基于新收敛协议

的隧道CRLDP消息被送至下一个节点。

(4)如果下一个节点是CIP(代替目的地CAP)，则在收到

基于收敛协议的隧道CRLDP消息之后，根据路径表将获得下一

个节点的信息，然后把它转交下一节点，直至它到达下一个CAP。

(5)下一个CAP终接这个请求，计算它的出口链路，确定

它能否支持。如果不能，通过隧道CRLDP消息把“NO”送回入

口的CAP。否则，把请求转至下一个节点(路由器／CAP)，如果

有，便等待回答。

(6)在下一个CAP获得包括出口标号的回答(假定为肯定

的回答，否则把“NO”送回入口的CAP)之后，为该IP流分配

它自己的入口标号，通过包含它分配的标号的隧道CRLDP消息，

把它转交入口的CAP。

(7)在源CAP获得包括目的地CAP分配的出口标号的回

答之后，为该IP流分配它自己入口标号，把它转交外部核心路由

器。

通过上述控制消息的互换，按照本发明原理的系统，为遍历传输核心而进入的IP流建立LSP。建立LSP之后，数据流如下。

(1)该IP流的分组被从核心路由器送至入口的CAP

(记为A)。

(2)根据标号的准确匹配，节点A查找将要使用的相应的

内部信道／分支，把入口标号换成出口标号，并且，如果下一个节

点是CIP，节点A把分组转交下一个节点。

(3)中间的SONET节点让这个分组经交叉连接机构通过

内部信道。

(4)目的地CAP终接经标号准确匹配的内部信道／分支，

把入口标号换成出口标号，并把流送至下一个LSR。

利用这种办法，给出一种灵活的、带宽自适应的干线。此外，所需终端到终端的等待时间最短，因为只有入口CAP和出口CAP涉及层2标号更换与相关的分组流排队。又，在中间的CIP，层1的直通给出最短的(决定性的)遍历等待时间。

如下面要说明的，按照本发明原理，用新的收敛协议，可以实现一种随时要求带宽的SONET／SDH传输的基础设施。

在一个采用集中资源管理的办法的示例性实施例中，一个网络管理系统触发带宽的分配。在路径建立时期，它发送如下信息至开始节点(唯一地)：目的地地址和要求的带宽。然后，用收敛协议在沿路径的各个节点间互换带宽信息。如上所述，可以用过程2和过程3来支持这一办法。

步骤1：NMS发送物理路径配置信息至CAP S1的ATM／IP

侧，它包含如下信息：(假定通过GUI接口)

管理CAP S2的ATM／IP地址

带宽要求：本例中，假定为OC-3C

逻辑链路层对两个终端的配置信息(在IP的情形，是帧中继

或PPP配置信息)

逻辑口配置信息(对两个终端)

ATM／IP地址信息(对两个终端)

路由信息配置(对IP情形，是OSPF／RIP／BGP，对ATM情

形，是OPSF／PNNI)

步骤2：CAP S1的ATM／IP侧，根据给定CAP S2的ATM／IP

管理地址信息，通过查阅它的地址绑定表，查找相应的CAP S2管

理NSAP地址。

如果相应的CAP S2管理NSAP地址找不到，则把否定的回

答送回NMS。否则，前进至步骤3。

步骤3：CAP S1的ATM／IP侧把配置信息转至它的SONET

侧，信息中包括带宽要求信息和CAP S2的管理NSAP地址

步骤4：CAP S1的SONET侧首先确定CAP内的互连带宽是

否足够满足这一要求。如果不够，则把否定的回答送回CAP S1的

ATM／IP侧，然后，再把这个否定回答转至NMS。

步骤5：如果根据建立的SONET拓扑，互连带宽能够适应这

一要求，那么，CAP S1的SONET侧找出到达CAP S2的SONET

侧的路径，同时找出能用来到达CAP S2的它的出口端口。如果不

能，则把否定的回答送回CAP S1的ATM／IP侧，然后，再把这

个否定回答转至NMS。

步骤6：然后，CAP S1的SONET侧确定，对任一个标识的

出口端口，出口端口的带宽是否足够满足这一要求。如果不够，

则把否定的回答送回CAP S1的ATM／IP侧，然后，再把这个回

答转至NMS。

步骤7：如果根据标识的路径信息，它的出口端口带宽能够适

应这一要求，那么，CAP S1的SONET侧保留某些STS-1时隙，

启动信令消息流，并把它送至下一个节点，等待下一个节点回答。

消息包括路径信息和保留的STS-1时隙的信息。

(假定使用源／显式路由)

步骤8：如果从下一个节点收到的回答是肯定的，CAP S1的

SONET侧配置相应的交叉连接，并把物理配置信息通过专用信令

送至CAP S1的ATM／IP侧。然后AMT／IP侧将配置相应的分支，

包括物理层、逻辑链路层、和AMT／IP层，然后启动路由栈。然

后，把肯定回答送回NMS(在这里是Navis)。

如果从下一个节点收到的回答是否定的，CAP S1的SONET

侧取消对STS-1时隙的保留，然后，把否定的回答送回CAP S1

的ATM／IP侧，然后，再把这个否定回答转至NMS。

使用一种分布资源管理办法，每个CAP节点有最新的传输网络拓扑，且每个CAP收集性能的监视信息。根据上述信息，由它自身作出决定，是否需要调整某个链路的带宽。如上所述，每个CAP还根据路由表的查阅建立路径；根据性能监视，决定再调整每个建立的分支的带宽，并通过收敛协议过程2和3，与路径上的其他节点互换带宽分配／去分配信息。参看图12，系统1200包括网络管理系统1202，和分别与ATM／IP网络1208和1210连接的第一和第二用户1204和1206。路由器R1至R4通过ATM／IP网络1208和1210，分别把用户1204和1206连接至CAP 1212和1214，后者提供到达SONET／SDH系统1216传输设施的接入。

下面将参照图13的概要图解，说明这样一种带宽分配过程，其中：

步骤1：NMS发送物理路径配置信息至CAP 1的ATM／IP侧，它包含如下信息：(假定通过GUI接口)

管理CAP 2的ATM／IP地址

带宽要求：本例中，假定为OC-3C

逻辑链路层的两个终端的配置信息(在IP的情形，是帧

中继或PPP配置信息)

逻辑口配置信息(对两个终端)

ATM／IP地址信息(对两个终端)

路由信息配置(对IP情形，是OSPF／RIP／BGP，对ATM

情形，是OPSF／PNNI)

步骤2：CAP 1的ATM／IP侧根据给定CAP 2的ATM／IP管理地址信息，通过查阅它的地址绑定表，查找相应的CAP 2管理NSAP地址。

如果相应的CAP 2管理NSAP地址找不到，则把否定的回答送回NMS。否则，前进至步骤3。

步骤3：CAP 1的ATM／IP侧把配置信息转至它的SONET侧，信息中包括带宽要求信息和CAP 2的管理NSAP地址

步骤4：CAP 1的SONET侧首先确定CAP内的互连带

宽是否足够满足这一要求。如果不够，则把否定的回答送回

CAP 1的ATM／IP侧，然后，再把这个否定回答转至NMS。

步骤5：如果根据建立的SONET拓扑，互连带宽能够

适应这一要求，那么，CAP 1的SONET侧找出到达CAP 2

的SONET侧的路径，同时找出能用来到达CAP 2的它的出

口端口。如果不能，则把否定的回答送回CAP 1的ATM／IP

侧，然后，再把这个否定回答转至NMS。

步骤6：然后，CAP 1的SONET侧确定，对任一个标

识的出口端口，出口端口的带宽是否足够满足这一要求。如

果不够，则把否定的回答送回CAP 1的ATM／IP侧，然后，

再把这个回答转至NMS。

步骤7：如果根据标识的路径信息，它的出口端口带宽

能够适应这一要求，那么，CAP 1的SONET侧保留某些STS

-1时隙，启动信令消息流，并把它送至下一个节点，等待

下一个节点回答。消息包括路径信息和保留的STS-1时隙

的信息。

(假定使用源／显式路由)

步骤8：如果从下一个节点收到的回答是肯定的，CAP 1

的SONET侧配置相应的交叉连接，并把物理配置信息通过

专用信令送至CAP 1的ATM／IP侧。然后AMT／IP侧将配置

相应的分支，包括物理层、逻辑链路层、和AMT／IP层，然

后启动路由栈。然后，把肯定回答送回NMS(在这里是

Navis)。

如果从下一个节点收到的回答是否定的，CAP 1的SONET侧取消对STS-1时隙的保留，然后，把否定的回答送回CAP 1的ATM／IP侧，然后，在步骤9至11，再把这个否定回答转至NMS。

按照本发明原理的另一个示例性实施例，网络采用协议驱动的资源管理。按这种办法，诸如CRLDP或RSVP等等带宽保留协议，可以用来触发带宽分配。如前所述，这些协议含有隐式带宽要求(以支持相应的QoS)和显式路径信息。根据连接允许进入控制算法，入口的CAP节点把隐式带宽要求转换为等效的带宽，然后，按进入的协议消息指示，与路径上其他节点互换带宽分配／去分配信息。

流程图图14，按照本发明原理，说明了初始化、建立CAP路径、和动态分配带宽的过程。流程图还说明按照本发明原理的带宽去分配。过程在步骤1400开始，进至1402，在步骤1402，采用收敛协议的节点被初始化。初始化包括在各个CAP运行OSI栈和TCP／IP栈，并在各个CIP运行OSI栈。过程从步骤1402进至1404，在步骤1404，网络节点执行自动发现过程，这个过程在上一段首标为“基于IS-IS的拓扑的自动发现”中已详细说明。过程在步骤1404之后，进至步骤1406，在步骤1406，在每一对CAP之间建立一逻辑路径。这一逻辑路径的建立，可以使某个CAP的IP地址信息，全分配至采用标号交换路径可变长度字段的其他各个CAP。逻辑路径的建立过程在上一段首标为“CAP路径的建立”中已详细说明。

过程从步骤1406进至步骤1408，在步骤1408，按照本发明原理，如果接收的节点是个CIP，则接收的节点对收到的IS-IS标号交换路径信息的响应，是按常规方式处理它。然而，一个CAP将根据进入的信息，刷新它的路由表。这一过程在讨论图7时已详细说明。过程从步骤1408进至步骤1410，在步骤1410，CAP建立地址绑定表并获得到达其他CAP所必须的路径信息。这一过程在前面“过程1”中已详细说明。过程从步骤1410进至步骤1412，在步骤1412，某个节点把收敛协议带宽分配消息，逐个节点传输，直至到达目的地CAP。在步骤1414，如果可行，沿路径分配带宽。步骤1412和1414的过程，在上面“过程2”的讨论中已详细说明。在某些点上，可能需要带宽的去分配，此时，过程将进至步骤1416，在步骤1416，某个节点把收敛协议带宽去分配消息，逐个节点传输，直至到达目的地CAP。在步骤1418，如果合适，把带宽去分配。步骤1416和1418的过程，在上面“过程3”的讨论中已详细说明。在步骤1420，比如说，在维修或安装时，整个过程可进至END。

前面为演示和描述的目的，已给出本发明的特定实施例的说明。这里不打算穷举或把披露的本发明限制在精确的形式之中，而借助上面的技术，能够作出许多变化和更改。各个实施例的选取和说明，是为了最好地解释本发明原理及其实际应用，同时也使本领域其他熟练人员能最佳地利用本发明。本发明的范围只受后面所附权利要求书的限制。权利要求如下：

Claims

1．一种电信系统，包括：

第一网络单元，它遵从OSI七层模型；和

第二网络单元，它遵从OSI七层模型，每一单元采用收敛协议，由此，网络单元之一中各层之一，可以与另一网络单元的不同层直接通信。

2．按照权利要求1的系统，其中的收敛协议能使某一网络单元的传输层，与另一网络单元的服务层直接通信。

3．按照权利要求2的系统，其中的服务层是互连网协议服务层。

4．按照权利要求2的系统，其中的传输层是同步光纤网(SONET)传输层。

5．按照权利要求2的系统，还包括多个分组交换装置，其中把所述第一和第二网络单元连接，以便为分组交换装置提供电路交换交叉连接。

6．按照权利要求5的系统，其中至少一个分组交换装置是一个互连网协议(IP)装置。

7．按照权利要求5的系统，其中至少一个分组交换装置是一个异步传递方式(ATM)装置。

8．按照权利要求4的系统，其中某一网络单元响应另一个网络单元用收敛协议对沿链路带宽提出的请求，把带宽授予请求的网络单元。

9．按照权利要求8的系统，其中某一网络单元向另一个网络单元提出的带宽请求，是在一直接通信信道中经过层间、单元间通信完成的。

10．按照权利要求9的系统，其中的网络单元监视层三和层一的运行。

11．一种在包含分组交换和电路交换网络单元的电信系统中使用的方法，包括的步骤为：

(A)从一个网络单元的一个网络层上发送一个消息；和

(B)在一个不同的网络单元的一个不同的网络层上，接收步骤(A)的消息。

12．按照权利要求11的方法，其中的步骤(A)包括步骤：

(A1)一个网络单元的传输层与另一个网络单元的服务层直接通信。

13．按照权利要求12的方法，其中的服务层是一网际协议服务层。

14．按照权利要求12的方法，其中的传输层是一同步光纤网(SONET)传输层。

15．按照权利要求11的方法，还包括步骤：

(C)为多个分组交换装置提供电路交换交叉连接。

16．按照权利要求15的方法，其中的步骤(C)包括步骤：

(C1)为一个网际协议(IP)装置提供电路交换交叉连接。

17．按照权利要求15的方法，其中的步骤(C)包括步骤：

(C2)为一个异步传递方式(ATM)装置提供电路交换交叉连接。

18．按照权利要求12的方法，还包括步骤：

(D)从一个网络单元向另一个发送追加带宽的请求；和

(E)向请求追加带宽的网络单元授权追加带宽。

19．按照权利要求18的方法，其中步骤(C)是在一直接通信信道中经过层间、单元间通信完成的。

20．按照权利要求19的方法，还包括步骤：

(F)网络单元监视层三和层一的运行；和

(G)步骤(F)的网络单元，响应层三和层一运行的变化，调整某一逻辑管道的带宽。

21．一种在混合的、电路交换／分组交换通信系统中建立通信路径的方法，包括的步骤为：

(A)通过运行OSI栈和TCP／IP栈两者，使在SONET／SDH传输与外部IP传输之间提供接口的节点初始化；

(B)通过运行OSI栈，使数字交叉连接的SONET／SDH网络单元初始化；和

(C)利用中间系统-中间系统(IS-IS)的相邻关系，自动发现网络拓朴。

22．按照权利要求21的方法，其中步骤(C)还包括步骤：

(D)根据IS-IS链路状态协议数据单元的互换，在通信系统内的每个节点建立物理拓朴。

23．按照权利要求21的方法，还包括步骤：

(E)在一对CAP之间建立逻辑路径。

24．按照权利要求23的方法，其中步骤(E)还包括步骤：

(E1)响应收到的IS-IS标号交换路径消息，由CAP刷新路由表。

25．按照权利要求24的方法，其中步骤(E)还包括步骤：

(E2)CAP建立地址绑定表，并确定要达到另一个CAP的路径信息。

26．按照权利要求23的方法，还包括步骤：

(F)把收敛协议带宽分配消息送达目的地CAP。

27．按照权利要求26的方法，还包括步骤：

(G)响应收到的步骤(F)的带宽分配消息，目的地CAP分配带宽。

28．按照权利要求27的方法，还包括步骤：

(H)响应收到的收敛协议去分配消息，目的地CAP进行带宽的去分配。