3.9 信令技术

自动呼叫与连接是最能体现ASON特色的重要功能之一，它的实现离不开ASON路由技术与信令技术的支持。其中信令技术不仅控制整个自动呼叫与连接的全过程，而且还包括对连接路径确定之后的网络资源选择。

3.9.1 信令的作用

ASON的信令作用有两方面，一是对自动呼叫与连接的控制；二是路由确定之后的网络资源选择。

1）自动呼叫与连接的控制

ASON的主要功能特点之一是端到端连接的自动配置，实际上这是一个自动呼叫与连接的实现过程，而且是一个比较复杂的过程，由ASON信令全程控制。

对呼叫的控制包括：呼叫的建立、激活与释放等。

对连接的控制包括：连接的建立、拆除、属性查询与修改等。

2）选择网络资源、实现连接

当一个端到端连接的路由确定之后，需要由信令来控制沿途各个结点，为该连接配置相应的网络资源（包括执行交叉连接），最后把端到端连接建立起来。

3.9.2 自动呼叫与连接

1.自动呼叫的概念

自动呼叫是一个向网络提出建立连接请求的过程，网络将按呼叫要求在主、被叫之间建立一种关联关系，通过这种关联关系可能会在主、被叫之间建立连接，但也可能不建立连接，即呼叫只提出需求，不提供实际连接。

呼叫可以由用户发出，也可以由网络结点（一般是网络入口结点）发出。但前者要求建立用户到用户的端到端连接，而后者则要求在网络结点到结点之间建立端到端连接。

一个端到端的呼叫请求可能会跨越多个控制域及同一控制域内的多个区域（子网），所以一个呼叫可能会由多个分段的呼叫组成。在此情况下，应该由各控制域分别进行控制与管理，即所谓分布式控制与管理。

2.自动呼叫控制

呼叫操作在控制平面进行，主要由控制平面中的呼叫控制器CallC控制，包括主叫方呼叫控制器CCC-a、被叫方呼叫控制器CCC-z、网络呼叫控制器NCC。

呼叫控制主要包括呼叫建立、呼叫释放的控制。

1）呼叫建立

呼叫请求由用户或网络结点发出，呼叫建立操作主要由呼叫控制器CallC控制。首先要对主、被叫进行呼叫允许控制CAC检查，如呼叫的合法性、权限等。只有主、被叫都通过了CAC检查，CallC才向连接控制器CC发出建立连接的请求。

呼叫建立必须在连接建立之前进行，而呼叫的释放必须在连接拆除之后进行。

2）呼叫释放

呼叫释放要求拆除相应的连接，可以由主、被叫方提出，也可以由代理、网管系统提出。

3.自动连接与控制

自动连接是一个建立满足呼叫请求的实际连接的过程。同样，一个端到端连接可能会跨越多个控制域及同一控制域内的多个区域（子网），在此情况下，应该采用分布式控制与管理。自动连接主要控制平面的连接控制器CC控制，具体的连接操作在传送平面实施。

连接控制包括对连接建立、连接拆除、连接属性查询与修改、状态维护的控制。

1）连接建立

建立连接就是按要求在主、被叫之间建立一条具有指定属性的连接，指定的属性包括带宽、保护与恢复能力等。

连接建立请求由呼叫控制器CallC向连接控制器CC提出。

首先要对连接进行连接允许控制CAC检查（是否有足够的网络资源等），只有通过了CAC检查，CC才能与其他一些控制元件一起经过一系列操作，把满足请求的连接建立起来。

若连接建立失败，控制平面不仅要向连接的请求方返回一个“连接失败”信息，而且还应该向管理平面报告一个原因代码，该原因代码应包括足够的信息，以便采取相应的改正措施。

2）连接拆除

由呼叫控制器CallC向连接控制器CC发出，即释放该连接所使用的信令，拆除所占用的网络资源。连接拆除由相应的呼叫释放触发，所以一个连接的拆除必须在相应的呼叫释放之前完成。

3）连接属性查询

按用户或网络的要求，可对一条已建立连接的属性进行查询。属性包括带宽大小、业务等级、恢复的优先级、编码类型、端口标识等。

4）连接状态维护

连接状态维护的主要是控制下的呼叫、控制下的连接和控制下的链路三种状态。

5）连接属性修改

可对已建立连接的某些属性进行修改。可以修改的属性有连接带宽、业务等级、恢复的优先等。不能修改的属性是编码类型、端口标识等。连接属性修改只允许接受非破坏的属性修改请求，修改不能引起连接的失效及任何保护、恢复动作。

修改的结果应该通过UNI或NNI接口返回确认（肯定或否定），并把所有的相关信息发送给管理平面。

4.呼叫与连接相分离

ASON把呼叫与连接相互分离，其好处是可以大大减少中间结点多余的呼叫控制信息以及对它们的处理。呼叫与连接相分离的示意图如图3-28所示。

从图中看出，呼叫及控制都在控制平面进行，主要是由呼叫控制器CallC（主叫呼叫控制器CCC-a、被叫呼叫控制器CCC-z、网络呼叫控制器NCC）在主、被叫之间建立一种关联关系。而连接的控制与操作则由控制平面和传送平面协同进行，连接的建立最终在传送平面完成。

5.异常功能处理

可能会发生各种异常情况影响自动呼叫与连接，如呼叫控制器、连接控制器、路由控制器、链路资源管理器、信令通信网、传送平面等发生故障，ASON应具有对异常情况的处理功能。

1）呼叫/连接过程中的异常情况处理

当在呼叫/连接过程中发生异常情况时，控制平面应该对该呼叫发出拒绝的确认信息，并拆除已经分配的连接。

2）已存在呼叫/连接的异常情况处理

对于已经存在的呼叫/连接，如果发生异常情况，则应根据呼叫所使用的连接类型采取不同的处理措施。

（1）交换连接。

对该交换连接执行保护/恢复措施，以保证该呼叫/连接的正常运行。如果未对该交换连接配置保护/恢复，则应该拆除该连接，进而释放该呼叫。

（2）永久连接。

对该连接进行保护，并向管理系统发出通知。

（3）软永久连接。

分别对交换连接部分与永久连接部分采取相应的措施。

6.连接类型

一个端到端连接可分为三种类型，即永久连接、交换连接与软永久连接。

1）永久连接PC

永久连接PC是传送平面内网元与网元之间的一种连接方式，又称指配方式。它利用网络管理系统和人工参与建立的端到端连接，对连接路径上的每个网元发布相应的命令，各网元完成相应的配置之后（包括交叉连接），一个永久连接就建立起来了。这种连接一般是永久或半永久性的，即连接的保持时间比较长，如几个月以上。

2）交换连接SC

交换连接SC也是传送平面内网元与网元之间的一种连接方式，又称信令方式。一般是由网络端结点发出请求（也可以由网络管理系统发出指令），控制平面利用路由功能实时地进行路由的计算与选择，利用信令控制沿途结点选定网络资源（包括执行相应的交叉连接），最后把连接建立起来。这种连接一般是动态的，即可根据要求在短时间内建立或拆除，其保持时间较短，如几分钟。

3）软永久连接

软永久连接（SPC）又称混合方式，是一种用户到用户的连接。SPC包括两部分，一是用户与网络间的永久连接，二是网络中网元与网元之间的交换连接。

用户与网络间的永久连接是利用网络管理系统建立的，而网元与网元之间的交换连接由控制平面与传送平面协同完成。

一个跨越E-NNI并连接两个不同控制域用户的SPC如图3-29所示。

3.9.3 分布式呼叫与连接管理DCM

1.DCM简述

ITU-T G.7713建议规范了分布式呼叫与连接管理DCM，以及使用的具体信令协议。

1）DCM含义

所谓分布式呼叫与连接管理DCM就是对跨越多个域的呼叫与连接分别由各个域进行控制、实施与管理。DCM的示意图如图3-30所示。

图中的控制平面的拓扑与传送平面的拓扑是对应的。图中A端请求代理ARA，向Z请求代理ZRA发出呼叫请求。它跨越了控制域1至控制域n多个控制域，每个控制域又包括多个区域（子网），如控制域1包括A端子网控制器ASC-1、中间子网控制器ISC-1、Z端子网控制器ZSC-1，其他控制域的情况与之类似。

整个呼叫与连接由跨越的各个控制域分别进行控制与管理，而各控制域中的连接又由其包括的各个子网控制器分别进行控制与管理。

子网控制器ASC、ISC、ZSC各包括多种控制元件，如呼叫控制器、连接控制器、路由控制器、协议控制器与链路资源管理器等，但与呼叫、连接相关联的信令消息主要在呼叫控制器CallC与连接控制器CC之间传送。

控制平面利用CCI接口把控制信息通知传送平面，传送平面按要求执行连接操作，即相应的链路连接LC与子网连接SNC。

建立链路连接LC通过分配子网点SNP来实现，这需要与相关LRM协商。建立子网连接SNC由连接控制器CC控制，为SNC的入口与出口分别确定SNP之后就能创建一个SNC。

2）DCM要求

除了需要与用户签订包括服务等级协议SLA、策略控制信息等内容的合同外，DCM对涉及信令方面的ASON网络特征参数也会提出一些要求：

（1）信令通信网SCN的容量；

（2）传送平面的网络规模（结点数量与链路数量等）；

（3）单位时间内允许呼叫请求的总次数（包括新的呼叫、保护与恢复事件等）；

（4）信令消息的大小（平均值）；

（5）不同类型连接的混合使用；

（6）完成一次呼叫请求所需要的时间；

（7）因呼叫请求操作失败而需要重发的呼叫请求占总呼叫请求的比例；

（8）为保证可靠消息（如超过消息、重传消息）的传送所需要的附加带宽。

DCM不仅要满足分布式呼叫与连接管理的基本要求，为自动呼叫连接的建立与拆除提供必要的机制，而且还必须具有灵活的扩展能力，以支持容量的扩展以及多种应用的需求。

2.自动呼叫处理过程

自动呼叫处理包括呼叫建立与呼叫释放。

1）呼叫建立过程

呼叫建立过程示意图如图3-31所示。

呼叫建立的处理主要包括以下几个步骤：

① 发出“呼叫建立请求”。

主叫A端请求代理ARA向网络呼叫控制器NCC发出“呼叫建立请求”。

② 呼叫允许控制检查CAC。

网络的呼叫控制器NCC收到后，首先要对主叫方和被叫方进行呼叫允许控制CAC检查。呼叫允许检查CAC将鉴别主叫方的权限，检查是否提供了有效的相关参数，呼叫是否符合用户与运营商之间的服务协议等，从而控制该呼叫是否被允许。

如果该呼叫请求被允许，呼叫建立过程才能继续进行，否则该呼叫请求被拒绝。与之类似，CAC还将检查被叫方是否有资格接受该呼叫。

③ 发出“连接建立请求”。

如果呼叫请求通过了CAC检查，呼叫控制器CallC将向连接控制器CC发出连接建立请求。

④ 建立连接。

连接控制器CC与其他控制元件如RC、PC、LRM等，一起经过一系列运作（路由计算、信令交换、网络资源选择等）把满足请求的连接建立起来。

⑤“呼叫连接确认”。

至此，该呼叫建立请求已经顺利完成，网络呼叫控制器分别向上、下游发送“呼叫连接确认”消息，一直到达A端用户与Z端用户，即ARA与ZRA。如果连接请求建立不成功，则向主叫用户发出拒绝接受该呼叫的通知。

2）呼叫释放

呼叫释放是呼叫建立的逆过程，包括释放呼叫与连接所使用的信令，拆除连接占用的网络资源等。

呼叫释放请求可以由主叫方、被叫方提出，也可能通过代理、网管系统提出。

呼叫释放必须在与之相对应的连接被拆除之后才能完成。

3.自动连接处理过程

自动连接处理包括连接建立与连接拆除。

1）连接建立过程

跨越多个控制域的连接建立示意图如图3-32所示。

从图中看出，连接的建立主要包括几个步骤：首先在A端用户子网AUSN与A端网络子网ANSN之间建立链路连接LC，然后进行控制域1中的连接建立工作，即依次建立控制域1中各子网之间的链路连接LC、各子网内部入口之间的子网连接SNC；完成了控制域1的连接建立之后，继续将连接建立工作移向下一个控制域，一直把连接建立到Z端用户请求代理ZRA。

（1）发出“连接建立请求”。

A端子网控制ASC-1中的呼叫控制器（其中的网络呼叫控制器NCC）向连接控制器CC发出“连接建立请求”。

（2）在AUSN与ANSN之间建立LC。

在控制平面，A端请求代理ARA与ASC-1中的链路资源管理器LRM进行协商，指定A端用户子网AUSN的出口SNP ID，从而在传送平面的AUSN与A端网络子网ANSN-1之间建立LC。

（3）在AUSN1与INSN-1之间建立LC。

在控制平面，ASC-1中的连接控制器CC利用其入口的SNP ID（将AUSN的出口SNP映射到ANSN-1的入口SNP而获得）指定一个入口子网点SNP，ASC-1中LRM与ISC-1中的LRM进行协商，从而在传送平面的ANSN-1与INSN-1之间建立一个链路连接LC。

（4）在AUSN1的出入口之间建立SNC。

在ANSN-1与INSN-1之间建立LC后，ANSN-1的出口SNP就由LRM确定，于是在入口SNP和出口SNP之间创建了一个子网连接SNC。

（5）在INSN-1与ZNSN-1之间建立LC。

与上述过程类似，在控制平面，ISC-1中的连接控制器CC利用其入口的SNP ID指定一个入口SNP，ISC-1中LRM与ZSC-1中的LRM相互协商，在传送平面的中间网络子网INSN-1与Z端网络子网ZNSN-1之间建立一个链路连接LC。

（6）在INSN-1出、入口之间建立SNC。

该LC建立之后，INSN-1出口SNP就由LRM确定，于是在INSN-1的入口SNP和出口SNP之间创建了一个子网连接SNC。

（7）完成控制域1的连接建立。

与上述过程类似，指定ZNSN-1中的SNP ID，于是完成了控制域1的连接建立。

（8）连接建立继续向下游控制域进行。

控制域1的连接建立完成之后，控制域1的ZSC-1的CC与下游控制域2的CC通信，将连接的过程继续进行下去，一直到该连接建立到Z端请求代理ZRA。

（9）回送“连接指示”消息。

ZRA向上游ZSC-n回送“连接指示”消息，表明本连接已经成功，该“连接指示”消息一直回送到发出呼叫建立请求的ARA。ARA收到后，向下游发送“连接确认”消息（也可不发）。

2）连接拆除

连接拆除是连接建立的逆过程，包括释放连接所使用的命令，拆除连接所占用的网络资源等。它由相应的呼叫释放触发，一个连接的拆除必须在相应的呼叫释放之前完成。

3.9.4 ASON信令协议要求及种类

1.信令协议的功能要求

信令协议的功能要求如下：

（1）支持所有的呼叫与连接属性；

（2）支持对每个呼叫与连接的全局唯一标识；

（3）对所有的呼叫请求应该予以肯定或否定的回答，必要时要包括原因；

（4）支持显式路由方式，包括严格与松散的显式路由方式；

（5）支持故障通告以及呼叫及连接的状态通告；

（6）支持回溯机制。

2.信令协议种类及选择

路径确定之后，还需要信令协议的支持才能把端到端的连接建立起来。信令协议的作用之一是沿着已选定的路径、控制沿途各结点为端到端连接选定网络资源，以实现连接。

因为ASON网络拥有多种逻辑接口，如UNI、E-NNI、I-NNI等，它们都与信令有关，所以存在信令协议选择的问题。对于ASON的信令协议，IETF推荐了两个，即GMPLS RSVP-TE协议与CR-LDP协议；而ITU-T推荐三个，增加了PNNI协议。

ASON信令协议的选择应该遵从以下原则：

（1）控制域间信令协议和控制域内信令协议的选择可以相互独立；

（2）UNI、E-NNI、I-NNI接口信令协议的选择可以相互独立；

（3）UNI接口涉及ASON网络与用户设备的互连互通，应选择RSVP-TE信令协议；

（4）E-NNI接口涉及ASON网络中不同控制域之间的互连互通，也应选择RSVP-TE信令协议；

（5）I-NNI为域内接口，可以选择RSVP-TE、CR-LDP、PNNI信令协议的任何一种；

（6）如果UNI、E-NNI、I-NNI接口选择了不同的信令协议，应该在接口上提供协议转换功能。

3.9.5 GMPLS RSVP-TE协议

1.资源预留协议RSVP

RSVP协议是用在IP网中为报文会话（即数据业务流）预留网络资源的协议。

路由确定后，资源预留操作由接收端发起，沿路由的反方向、沿途为单方向数据业务流预留资源。RSVP协议不仅可以适应路由的动态变化，而且还可以适应路由上结点的动态变化。在RSVP协议中，网络结点之间彼此通过“RSVP会话”进行信息交换，所谓RSVP会话就是具有一定目的地址与传输层协议的数据流。一个RSVP会话一般包括目的地址、协议标识ID及目的端口等内容。

1）RSVP消息

RSVP协议利用传送“消息”来实现网络资源的预留。

（1）RSVP消息结构。

RSVP消息一般由一个公用头部与后面附加的一个或多个“对象”组成。

· 公用头部。

公用头部的格式如图3-33所示。

其中，

版本号——使用的RSVP协议的版本号；

标记——暂不用；

消息类型编号——RSVP消息基本类型的编号，如Path消息为1，Resv消息为2；

校验和——整个RSVP消息的校验和；

TTL——本消息的生存时间；

消息长度——表示本消息的总长度，包括后面附加的对象部分。

· 对象。

公用头部后面的“对象”描述RSVP消息的具体内容，如要求进行标签分配的标签请求对象LRO，表示具体标签值的标签对象LO等。“对象”的格式如图3-34所示。

其中，

长度——对象的总长度；

种类号——对象的种类标识，如会话对象的种类号为1、标签请求对象的种类号为19等；

C类型——对象功能，如C=1代表IPv4，表示地址，C=2代表IPv6，表示地址；

对象内容——不同的对象表示不同的内容，如标签对象的内容是标签值，标签请求对象的内容是建立LSP的请求等。

（2）RSVP消息种类。

RSVP有两大基本类型消息，即Path（通道）消息和Resv（预留）消息。但同一基本类型的消息可以包含不同的内容，具体内容附加在消息中的“对象”来表述。

· Path消息。

Path消息是由发送端沿路由的下游方向向接收端发送的消息。其主要作用是向接收端提出要求，如申请绑定在LSP的标签等，具体由附加在消息中的“对象”来描述。Path消息在所经过的结点上存储所谓“Path”状态，“Path”状态至少要包括上一跳结点的IP地址，此外还包括描述数据分组格式的信息、规范数据流量特性的信息等。若接收端收到发送端发来的Path消息，它们之间就建立了RSVP会话关系。

· Resv消息。

Resv消息是由接收端沿路由的上游方向向发送端回送的消息。其主要作用是向沿途的上游结点提出要求。它在所经过的结点产生所谓“Resv”状态，“Resv”状态主要是对该结点提出的预留资源要求等。Resv消息也将附加一些“对象”，表达提出的具体要求。发送端收到由接收端发来的Resv消息后，一般要回送一个“Resv确认”消息。

2）资源预留

在RSVP协议中，资源预留就是指根据路由要求，从接收端开始沿路由的反方向（上游方向）向沿途各结点申请预留网络资源。

资源预留会涉及两个问题，一个是预留的资源是否被业务流共享使用，即可以为多个发送端预留“共享”资源，也可以为每个发送端预留“单独”资源；另一个是发送端的选择问题，即可以是“显式”选择发送端，也可以是“隐式”选择发送端，即通配方式。RSVP有三种资源预留方式。

（1）固定过滤方式FF。

FF采用的是预留“单独”资源、“显式”选择发送端的方式。因此，FF方式为每个发送端的业务流分别预留资源，预留的资源被固定给该业务使用，其他业务不能共享使用。FF适用于点到点的应用。

（2）通配过滤方式WF。

WF采用的是预留“共享”资源、“通配”选择发送端的方式。因此，WF方式为所有的发送端业务流只预留一个“共享”资源，预留的资源将满足其中最大业务流的需要。WF适用于多个业务在同一路径但并非都在同一时间传送的多点到一点的应用。

（3）共享显式方式SE。

SE采用的是预留“共享”资源、“显式”选择发送端的方式。SE为每个预留资源明确地指定发送端，但多个发送端可以共享使用公共链路上的网络资源。SE支持平滑重路由功能，它适用于多点到一点的应用。

2.RSVP-TE协议

为支持流量工程TE，MPLS对RSVP协议进行扩展，即RSVP-TE。扩展的主要内容是以显式路由方式建立标签交换通道LSP，LSP的平滑路由、资源抢占与环路检测等。

1）显式路由（ER）

利用显式路由ER方式构建标签交换通道LSP是MPLS对RSVP协议最重要的扩展，或者说是RSVP-TE协议的最重要特征。

ER就是路由，并不是通过运行路由协议以“逐跳”方式选择的，而是LSP的入口或出口结点指定的。在进行指定时，既可以指定路径所经过的全部结点，也可以只指定路径中的几个结点。RSVP-TE通过在Path消息中增加一个“显式路由”对象ERO来支持ER。

显式路由可以概括为一组抽象结点，每个抽象结点由一组内部拓扑对入口结点不透明的结点组成，所以显式路由就是一组IP网段或一组自治系统AS。

因为路由可以预先确定而不信赖于IP路由，所以构建LSP时可以附加一些约束条件，从而可最大限度地利用网络资源和优化网络性能，有利于TE的实现。

ER可通过手工配置实现，也可以通过QoS、策略的要求与网络拓扑情况自动计算出来。

RSVP-TE还把ER分为严格的和松散的显式路由。严格的显式路由是指入口或出口的结点规定了LSP中的所有结点；松散的显式路由是指只规定了LSP中的几个结点。

2）标签分发方式

标签分发方式有两种方式，即“下游按需”与“下游自主”方式。RSVP-TE只采用“下游按需”方式，即只有收到发送端的“标签请求”消息，接收端才沿路由的上游方向，发送含有“标签”对象的Resv消息，从而把标签分发给LSP中的各结点。

3）构建LSP

为构建LSP，RSVP-TE主要使用5个对象，即标签请求对象、显式路由对象、标签对象、记录路由对象与会话属性对象，它们将附加在相应的在Path消息与Resv消息中。如表3-2所示。

（1）标签请求对象（LRO）。

路由选定后，LSP的入口结点将向出口结点发送一条包含有LRO的Path消息。

标签请求对象（LRO）的作用是向LSP的中间结点与出口结点申请绑定到该LSP的标签，并指明该LSP要传送的网络层协议。LRO的种类号为19、C=1。

如果结点发送了LRO，它必须准备接收和处理相应的Resv消息中的“标签对象”。

（2）显式路由对象（ERO）。

“显式路由对象（ERO）”通常与“标签请求对象（LO）”一起附加到Path消息中发往出口结点，内容是ER所经过的一系列抽象结点或具体结点。ERO的种类号为20、C=1。

在结构上ERO由一系列的子对象组成，每一个子对象代表一个抽象结点，每个抽象结点代表一个自治系统AS，一个AS可能有多个结点，但对发送结点不透明。子对象都以TLV格式表示。如T（类型）=1时，V（值）表示结点的IPv4地址；T=2时，V表示结点的IPv6地址；T=32时，V表示AS系统中的结点个数等。

（3）标签对象（LO）。

LSP的出口结点按收到由入口结点发来的包含有LRO的Path消息后，将向入口结点返回一个包含有“标签对象”的Resv消息，所以“标签对象”是对“标签请求对象”的响应。

标签对象LO的内容是4字节的标签值，它是一个无符号的整数，范围为0～1048575。LO的种类号为16、C=1。

LSP沿途的结点接收到包括标签对象的Resv消息后，将把标签和业务流进行绑定，并为其选择相应的资源。当最后一个结点，即LSP的入口结点接收到该Resv消息后，一条LSP就建立起来。

（4）记录路由对象（RRO）。

记录路由对象RRO又包括一系列的子对象，每个子对象代表一个单播的主机地址，也表示成TLV格式。RRO的种类号为21、C=1。

RRO记录了RSVP会话的详细路径信息，可以提供给发送方与接收方，还可以作为环路检测的工具，它可以发现网络层环路或由显式路由引起的环路。

RRO既可以附加在Path消息中，也可以附加在Resv消息中。

（5）会话属性对象（SAO）。

会话属性对象SAO主要用于确定与分析会话的属性，SAO的种类号为207、C=7，其内容包括一些控制信息如下：

· 允许合并，即该会话可以与其他会话合并；

· 入口结点重路由，即入口结点可以采用“先建后拆”方式进行重路由；

· 建立优先级，即该会话可以抢占其他会话的网络资源；

· 保持优先级，即该会话的网络资源不能被其他的会话抢占。

4）平滑重路由

重路由是针对原来的LSP重新建立一条新的LSP，并把业务转移到新建的LSP中。

平滑重路由就是采用“先建后拆”的方式进行重路由，好处是不影响业务传送与网络运行。但进行平滑重路由时，新、旧LSP可能会在某些公用网段上争抢资源，这种争抢很可能因网络资源不足而导致无法建立新的LSP。

用RSVP-TE可以比较好地解决这个问题，基本思路是新、旧LSP在公用网段部分以共享显式SE预留资源。

具体操作时，在LSP的入口结点选择一个新的LSP ID，再创建一个显式路由对象来规定新LSP的路径，然后把它们和原来的Path消息一起发送出去。这样，该LSP入口结点就像两个不同的消息的发送端。出口结点收到该Path消息后，将发出一个预留类型为SE的Resv消息予以响应。

在非公用网段上，这个新Path消息会构建一个新路径；在公用网段上，新、旧LSP以SE方式共享预留资源。因为SE的特点是可以为每个预留资源指定发送端，而且可以共享使用预留资源，所以可为公用网段的共享预留资源分别指定新、旧LSP的两个发送端。一旦入口结点收到新的含有“标签”对象的Resv消息，新LSP就建立起来，传送业务就可以转移到新LSP之中。最后，入口结点再发送一个“拆除”的Path消息，旧LSP立即拆除。

3.GMPLS RSVP-TE协议

为支持多种类型交换，GMPLS RSVP-TE在RSVP-TE协议基础上又进行了扩展。

1）通用标签

GMPLS RSVP-TE把原来仅支持分组的MPLS标签扩展为支持多种类型交换的通用标签，即从数据域扩展到时域和光域，使标签成为支持分组交换、TDM交换、波长交换、光纤交换的通用标记。通用标签格式仍然是传统MPLS协议规定的对象格式，其种类号为16、C=2。

通用标签的标签值可以标识多种类型标签，它标识的分组交换标签与传统的MPLS一样仍然是一些简单的数字，而标识的TDM标签则包括STM等级、STM中某特定的VC等，标识的波长标签与光纤标签则分别是波长的ID与光纤的ID，标识的波带标签除了波带的ID外还要有波带的起始波长标签与末尾标签。

通用标签也是作为对象附加在Resv消息中，由LSP的出口结点沿上游方向发送到LSP的沿途结点和入口结点。

2）通用标签请求

与传统的MPLS类似，GMPLS RSVP-TE的通用标签请求也是作为一个对象附加到Path消息中，由LSP的入口结点发出，向出口结点提出建立LSP的要求。

与传统的MPLS不同，它不仅提出标签分配请求，还包括了对希望建立LSP特性的说明，如LSP的编码类型、支持的交换类型、净负荷类型等。

通用标签请求对象的种类号为19、C=4，其格式如图3-35所示。

（1）LSP编码类型。

指示请求建立LSP的编码类型，或者说LSP所支持的技术，具体如表3-3所示。

（2）支持的交换类型。

指示链路应执行的交换类型，它只适用于链路支持多种交换能力的情况，所以只能是接口交换能力描述符所描述的某一种交换能力。表3-4列出了几种常用的交换类型及编码。

其中，PSC-1支持POS信号的分组交换；PSC-2支持FR信号的分组交换；PSC-3支持ATM信号的分组交换；PSC-4支持多协议标签的分组交换（MPLS）；TDM支持SDH的时分交换；LSC支持波长交换；FSC支持光纤交换。

（3）通用净负荷类型G-PID。

G-PID指示LSP承载的净负荷类型，如表3-5所示。

3）带宽编码

GMPLS RSVP-TE用32bit，以浮点格式表示带宽的编码指示业务信号所需要的带宽。带宽编码包含在对象Sender Tspec与Flow Spec中。表3-6列出了常用的几种带宽编码。

4）标签交换通道（LSP）

（1）构建多种类型的LSP。

利用GMPLS RSVP-TE可以构建多种类型的LSP，即分组交换LSP、TDM交换LSP、波长交换LSP和光纤交换LSP，以支持相应类型的业务。

（2）快速建立光连接LSP—建议标签。

与传统的MPLS类似，GMPLS RSVP—TE在构建LSP时一般也是采用反向配置方法，即由下游结点向上游结点配置标签。

但对于光连接（波长交换、光纤交换）的LSP，如果也采用传统的MPLS的反向配置方法，将导致LSP的建立时间非常长，因为结点波长交换设备或光纤交换设备需要通过光开关来改变光连接以实现所要求的硬件配置，而光开关的开关时间比较长，一般为几十到几百毫秒。所以等到沿途各结点设备依次完成硬件配置，LSP的构建时间可能会高达几秒种，这是不允许的。为此，GMPLS RSVP-TE引入了一种新“建议标签对象”SLO，减少了LSP的建立时间。

（3）构建双向对称的LSP—上游标签对象。

GMPLS RSVP-TE在建立LSP时，可同时建立双向对称的LSP，而不象普通MPLS那样需要分两次建立两个单向LSP，所以不仅可以减小LSP的建立时间，还节省了所用的开销。

构建双向对称的LSP需要使用新定义的“上游标签对象”ULO，它附加到Path消息中由LSP的入口结点向下游发送，ULO将向下游结点明确提出构建双向对称LSP的要求。如果下游结点收到后不支持ULO，则会反馈Path Err消息。

构建双向对称的LSP时，LSP和两端结点要使用同一条信令消息，而且规定两个方向的LSP应该具有相同的流量工程参数，如LSP的生存时间、保护恢复要求、结点数、网络资源要求（延时、抖动）等。ULO的格式与通用标签相同，但其种类号为35。

（4）LSP的嵌套。

GMPLS RSVP-TE构建的LSP具有嵌套功能（又称LSP的分级技术），如分组的LSP可以嵌入到TDM LSP中，而TDM LSP又可以嵌入到波长交换LSP中，波长交换LSP还可以嵌入到光纤交换LSP中等，如图3-36所示。

LSP嵌套的好处是可以方便地处理离散的光带宽，提高网络资源的利用率。因为它可以把大量具有相同入口、小容量的低等级LSP进行汇总、整合，然后嵌入到高等级的LSP中，信号经高等级LSP传送后，到达远端结点后再把它们分离。这样可以把小颗粒度业务整合成大颗粒度业务，最终可以减少使用波长的数量与光纤的数量，提高资源的利用率。

（5）LSP的保护属性——“保护对象”标签。

GMPLS RSVP-TE定义了一个新的“保护对象”（PO），描述要构建的LSP在保护方面的要求，它还必须表明LSP是主用LSP还是备用LSP。“保护对象”的格式如图3-37所示。

其中，S为1比特，S=1表示是备用LSP，S=0表示是主用LSP；链路标记为6比特，指示组成LSP链路保护类型，具体含义如下：

0×01为额外业务；0×02为无保护；0×04为共享保护；0×08为1:1保护；0×10为1+1保护；0×20为增强型保护。

除上述之外，GMPLS RSVP-TE协议还在其他方面进行了扩展，如显式标签的控制、关于LSP管理信息的管理状态对象、独立的控制信道、故障的处理等。此外，GMPLS RSVP-TE协议还具有很好的资源同步、掉电恢复与差错处理等功能，而且容易实现多播。总之，经扩展之后的GMPLS RSVP-TE协议已成为ASON控制平面的首选信令协议。

3.9.6 GMPLS CR-LDP协议

1.LDP协议

标签分发协议（LDP）是专门用于MPLS标签分发的协议，它用于不存在呼叫概念的数据通信中。利用LDP消息相互交换FEC/标签信息的两个LSR被称为LDP对等体。

1）LDP消息

LDP对等体彼此之间利用LDP消息相互交换信息。

（1）LDP消息结构。

所有的LDP消息都采用TLV格式结构：

· 类型T，表示消息的TLV类型；

· 长度L，16比特的长度字段表示它后面“值”字段的长度；

· 值V，表示消息的具体内容。

（2）LDP消息种类。

LDP协议使用多种LDP消息来实现对标签的分发，在此只介绍主要的几种：

· Hello消息。

Hello消息是LDP发现机制的重要组成部分，主要用于通告与维护网络中LSR的存在，其内容包括发送Hello消息的LSR地址、消息的保持时间、目标指示等。

· LDP初始化消息。

LDP初始化消息是LDP会话建立机制的一部分，它规定了LDP会话建立时发送LSR必须提出的相关参数值，如协议版本号、会话保持时间、标签分发方式、接收方的LDP标识等。

· 标签请求消息。

用于上游LSR向下游明确提出请求FEC/标签绑定。其主要内容是与该消息对应的FEC单元。下游LSR收到标签请求消息之后，必须返回一个标签映射消息，或者使用通知消息表示它无法满足相应的标签请求。用于下游LSR向上游LSR通告FEC/标签绑定，即为相应的FEC分配标签。标签映射消息的主要内容是分配给FEC的标签。

· 通知消息。

LSR利用通知消息向LDP对等体表示特定事件的发生，它可以表示已经发生严重错误或提出新的建议。

此外，LDP消息还有地址消息、标签请求放弃消息、标签收回消息、标签释放消息等。除了“Hello”消息外，LDP协议使用TCP协议来传送所有的LDP消息，以保证所传送消息的可靠性。TCP是一个面向连接的“硬”状态协议，通信两端之间拥有可靠的硬连接，信息只发送一次，不再进行刷新。“Hello”消息则是用UDP协议传送的，因为它对可靠性要求并不高。

2）LDP协议的主要处理过程

LDP协议主要实现分组的标签分发，以构建LSP。它主要包括以下几个处理过程：

① 发现对等体；

② 会话与管理；

③ 标签分发；

④ 差错通知与建议。

（1）LDP发现。

LDP发现用于自动发现潜在的LDP对等体，所以不必通过网管手段进行配置。主要是利用“Hello”消息实现的。LDP有两种发现机制。

· 基本发现机制。

基本发现机制用于发现通过链路层连接的LSR。LSR把链路“Hello”消息周期性地发往出端口所属的“IP子网内所有的路由器”，因消息带有LSR的地址、出端口所属的LDP标识符等相关信息，所以其他LSR收到“Hello”消息后就表明它们在链路层存在相互连接。

当一个LSR决定要与通过“Hello”消息发现的另一个LSR建立LDP会话时，它将利用TCP端口进行初始化，一旦初始化成功，这两个LSR就成为LDP对等体并可以相互交换通告消息。

· 扩展发现机制。

扩展发现机制用于发现不通过链路层相连而在网络层潜在可达的LSR。

LSR把“Hello”消息发往“某一特定IP地址”，因消息带有LSR希望使用的标签空间及相关信息，所以目标LSR如果收到该消息就表明它们在网络层潜在可达，从而实现了网络层的扩展发现。

（2）LDP会话。

LDP会话用于在LSR之间进行标签信息交换。它通过相互交换“Hello”消息来启动LDP会话进程，LDP会话包括建立传输连接与会话初始化两个步骤。

通过交换“Hello”消息，两个LSR将交换LDP初始化消息，协商会话参数，协商的内容包括协议版本号、标签分发方式、会话保持定时器等。协商成功后，两个LSR才能进行LDP会话，即进行标签信息交换。如果两个LSR需要建立多个LDP会话，不同的会话将使用不同的TCP连接。

（3）标签分发。

LDP协议既支持“下游按需”标签分发方式，也支持“下游自主”标签分发方式。

对于某个FEC，只有从上游LSR获得“标签请求”消息时下游LSR才通告“标签映射”消息，这种方式称为“下游按需”方式，而“下游自主”方式就是无须从上游LSR获得请求消息，下游LSR便通告标签映射消息。

（4）差错通知与建议。

如果LSR需要通知LDP对等体某些差错或建议信息，它将向LDP对等体发送含有状态TLV与其他可选TLV的通知消息来表明这个事件。

通知消息表示的差错事件主要有：无法接收到的会话参数、错误的PDU、错误的LDP消息、会话定时器超时等。通知消息还可以是一些建议，如LDP消息的处理结果、LDP会话状态等。

2.CR-LDP协议

基于约束路由的标签分发协议CR-LDP是MPLS对普通LDP协议的扩展，扩展的主要内容是增加了约束路由技术，目的是支持流量工程功能。CR-LDP协议主要进行了如下扩展。

1）约束路由

一般LSP的构建，很难保证路由选择的均衡性，而基于约束条件的CR-LDP，由于是在网络边缘的结点上，以满足一些约束条件为前提，采用显式路由方法而建立的，所以可以保证业务流向的合理性与网络负载的均衡性。

显式路由体现在标签请求消息中，即标签请求消息中包括以TLV格式表示的ER，它规定了建立新LSP所使用的路由，显式路由通过约束路由上的结点或结点组的列表来表示。

2）标签分发方式

CR-LDP只采用“下游按需”标签分发方式DoD。

3）流量参数及修改功能

CR-LDP可以用TLV格式传送流量中继的流量参数，并根据情况可对其进行修改。

修改的流量参数包括业务流量的峰值速率、峰值突发长度、承诺突发长度、超额突发长度与业务颗粒度等。峰值速率与承诺速率表示对路径的带宽限制，而业务颗粒度则可以用来指定对时延与抖动方面的性能要求。

4）路径抢占

路径抢占又称资源抢占，就是如果不能找到足够的资源来建立新的CR-LDP，可以抢占某些现有路径的资源。该功能可以为那些重要业务优先建立CR-LDP。

CR-LDP通过建立与保持优先级以确定新LSP是否可以抢占现有路径的资源。

5）资源分类与管理

CR-LDP可以对网络资源进行分类与管理，即用“颜色”或管理组来表示网络资源的级别。它把网络资源分为32个级别，在建立CR-LDP时，可以指定使用哪些级别的网络资源。

3.GMPLS CR-LDP协议

GMPLS又对CR-LDP进行了扩展，称为GMPLS CR-LDP。其扩展内容与GMPLS RSVP-TE非常相似，例如，把仅支持分组交换的传统MPLS标签扩展为支持分组交换、TDM交换、波长交换、光纤交换的通用标签。

在标签请求对象中增加了对LSP的说明，即LSP的编码类型、交换类型与净负荷类型；对链路带宽进行编码；以显式路由方式构建支持多种类型交换、具有嵌套功能、双向对称的CR-LSP；增加建议标签以快速构建光连接LSP等。

GMPLS CR-LDP的缺点是资源同步、掉电恢复与差错处理功能不太完善，实现多播困难。目前，IETF已决定停止对GMPLS CR-LDP协议的继续研究。

4.关于PNNI协议

PNNI协议是支持ATM的专用协议，它既有路由功能又有信令功能。在信令方面，PNNI定义了消息的内容、格式与功能，信元编码、呼叫与连接的控制过程等，但ASON只需要PNNI所提供的消息与信元中的一部分，而且因PNNI基于ATM技术，而ATM与IP相比，从地址定义到实现机制等都不相同。此外，针对光网络，PNNI也需要进行一些修改，如流量描述符与连接标识信元，与传统光网络的互通、环网保护等。

3.9.7 信令通信网SCN

信令通信网SCN是传送信令的专用通信网络，但在ASON网络中，它往往是数据通信网DCN的一部分。

1.数据通信网简介

1）数据通信网的一般要求

数据通信网DCN是传送数据通信信息的专用网络，DCN能提供对物理层、链路层、网络层兼容的通信方式。许多技术都可以构建DCN，如局域网（以太网）、IP、X.25、帧中继FR、ATM、MPLS等。

在ASON技术中，DCN是基于分组的专门为ASON网络承载信令信息、管理信息与其他信息的传送网络。DCN支持网络的第1、2、3层功能，其通信通路可由各种接口实现，如嵌入式控制通路ECC、局域网LAN接口与广域网WAN接口等。

专门用于ASON的DCN主要由两部分组成：

（1）MCN主要为管理平面与控制平面及传送平面之间传送管理信息；

（2）SCN主要为控制平面的分布式控制提供控制信息传送通道，即在网络结点之间或穿越UNI与E-NNI接口传送控制信息；控制信息包括路由信息、信令信息、控制维护信息等。

SCN与MCN可以使用相同的或不同的物理传送通路。

2）数据通信网的传送方式

DCN主要有两种方式传送数据通信信息，即带内与带外方式，而带外方式又可分为光纤带内方式与光纤带外方式。

（1）带内方式。

带内方式就是DCN信息与业务信息在同一个通路中传送，DCN信息由嵌入在传送通路中的ECC承载。ECC的物理通路是SDH中的DCC或OTN中的GCC。

（2）带外方式。

带外方式就是DCN信息与业务信息不在同一个通路中传送。它又可分为光纤带内方式与光纤带外方式。

· 光纤带内方式。

光纤带内方式就是DCN信息与业务信息虽然共享使用同一物理路由即同一根光纤，但它们的传送通路是相互分离的，如利用WDM系统中OSC的开销字节来传送DCN通信信息。

· 光纤带外方式。

光纤带外方式就是DCN信息与业务信息使用不同的物理路由传送，即分别利用不同的光纤来承载，如DCN信息利用IP网或其他专用电路来承载。

带外信令的好处一是信令失效不影响业务信号的传送（但影响连接的建立与删除）；二是可以对信令网络进行专门设计，使其保证对信令信息的可靠传送。

ASON的DCN一般采用光纤带外方式。

2.对SCN的要求

ASON对SCN的要求是：

（1）保证各网元结点能随时、可靠地访问信令通信网。

（2）SCN应具有拥塞控制机制，以保证可靠的消息传送。

（3）SCN应该拥有独立的维护与管理机制。

SCN为其本身的操作、管理、维护提供可靠的消息转发机制，它不能与传送平面的操作、管理、维护功能相混淆，所以控制平面协议认为信令拓扑与传送平面拓扑是不同的。

（4）SCN应支持所传送消息的优先级。

如对时间敏感的消息（用于恢复的消息），应该比一般消息具有更高的优先级。

（5）SCN应具有高可靠性与故障恢复能力。

（6）SCN应支持多种拓扑结构。

SCN的组网原则是，应能为其所承载的信令信息提供即时、安全、可靠的传送服务。在满足这一原则的条件下，可根据资源情况、网络拓扑、经济性等因素灵活地进行组网，如支持线型、环型、星型与网格型拓扑结构，从而具有组网的灵活性；

（7）SCN应拥有相应的安全机制，防止未经授权的用户非法接入。

3.SCN的可靠性

1）可靠性要求

由于ASON的许多核心功能都需要借助于信令信息的传输，所以SCN的可靠性、生存性也是ASON的关键技术之一。

SCN的可靠性要求如下：

（1）最好采用面向连接的技术，如多协议标签交换技术（MPLS）。

（2）应拥有独立的保护与恢复机制。

· SCN的保护与恢复机制不能与传送平面的保护与恢复机制发生冲突；

· 可采用1+1保护方式；

· 具有不同等级的恢复机制。

2）故障恢复

SCN应该在呼叫控制器与连接控制器之间提供可靠的消息传送机制，当信令链路发生故障时，应该对所发生的故障进行恢复。恢复时应注意：

· 使用信令链路的冗余备份进行恢复；

· 若恢复成功，呼叫控制器与连接控制器需要与存在的呼叫与连接进行状态同步；

· 若恢复不成功，可通过其他方式（如人工处理）释放受到影响的呼叫连接，并向管理平面发出通知；

· 恢复期间，保证已存在的呼叫连接保持正常；

· 恢复期间，不再接收或处理任何与该故障相关的消息。