ASON多播的信令技术研究

　　1、引言

　　ASON(自动交换光网络)是一种在信令网的控制下能够智能化地自动完成光网络交换式连接和配置功能的新一代光传送网。ASON的智能性来源于它的控制平面(CP)，具有一个分离的控制平面是其与传统的传送网的重要区别，可以说控制平面技术是实现ASON的动态性和智能性的关键。ASON以其光路交换的特性和良好的生存性可以减少延时和丢包的影响，保证服务质量(QoS)。

　　与此同时，近几年来基于点到多点(P2MP)的视频会议、实况转播、VoD、IPTV、现场直播等流媒体实时业务得到了迅速发展。它们要求较高的QoS保证(包括丢包率、延时抖动、带宽等)。ASON网络的特性极其符合这些要求，因此有条件作为流媒体业务良好的承载网平台。

　　2、ASON控制平面关键技术

　　MPLS(多协议标签交换)实质上是一种特殊的包分类转发技术，在MPLS中引入了转发等价类(FEC)和标签(Label)的概念。MPLS网络由核心部分的标签交换路由器(LSR)和边缘部分的标签边缘路由器(LER)组成，后者负责对数据包进行加标签和去标签操作。旧的标签被路由表中的新标签替代，包被转发到下一跳，在出口LER处标签被去掉，又重新使用IP路由机制。由源LSR与目的LSR之间的一系列LSR以及它们之间的链路构成的路径称为标签交换路径(LSP)。

　　GMPLS(通用多协议标签交换)作为ASON控制平面的关键技术，是在MPLS的基础上进行的适用于光网的扩充，它可以提供路由和信令的完全分离。GMPLS对MPLS中的标签进行了扩展，将TDM时隙、光波长和光纤等也用标签进行统一标记。

　　MPLS网络多采用资源预留带流量工程扩展协议(RSVP-TE)作为信令协议之一，可以很好的实现流量工程(TE)，支持基于限制的路由(包括呼叫许可控制CAC和显式路由标记交换路径ER-LSP的建立)，可以提供资源的有效利用、快速的故障恢复和严格的QoS保证。GMPLSRSVP-TE在MPLSRSVP-TE的基础上作了相应的扩展，以满足光网络点到点(P2P)连接的建立、删除和修改等功能。

　　3、ASON多播的信令技术

　　现存的有关ASON控制面技术的研究基本都是基于P2P的，可以利用点到点标签交换路径实现ASON多播，只要在入口标签交换路由器处进行数据包的简单复制就可以实现。但是这会引入一个问题：使网络中充斥着大量无用的重复的数据包，浪费网络带宽，降低网络负载。因此必须引入新的机制或者对现存的GMPLSRSVP-TE信令协议进行多播扩展。一般倾向选择后者，因为尽管可以将IP网中的IGMP引入以实现ASON多播，但因为IP和ASON是完全不同的两种网络，这样做工作量将会很大;而如果对现存的P2P协议进行P2MP扩展，使ASON在网络中各个分支节点处能够进行有效的数据包复制则可以有效的节约网络资源。所谓分支节点就是可以将进入的数据复制到两个或多个外出接口，并且不同的接口可以采用不同的标签。ASON控制面基于RSVP-TE的GMPLSP2MP扩展涉及到业务和会话标志、显式路由、接枝和剪枝及RSVP消息的处理等几个关键问题需要讨论。

　　3.1业务及会话标志问题

　　标签交换隧道(LSPTunnel)由一个或多个P2MPLSP组成，可以引入点到多点会话对象(P2MPSES-SION)进行标志。P2MPSESSION对象是对P2PRSVP-TE中的SESSION对象进行扩展得到的，由组合进行标识，其中TunnelID标识一个业务隧道，P2MPID标识该业务的多个客户连接的集合，与RSVP-TE中SESSION对象的不同之处在于其的隧道终点地址(TunnelEndpointAddress)字段被P2MPSESSION对象的P2MPID字段取代。

　　P2MPLSP是一个具有一个入口LSR和多个出口LSR的LSP，此路径是单向的。通过组合进行标识，其中TunnelSenderAddress代表业务发送方地址，P2MPLSP包含在点到多点发送者模板(P2MPSENDER_TEMPLATE)对象中。

　　一条P2MPLSP又由多个子标签交换路径(sub-LSP)组成，它们是入口LSR和出口LSR之间的连接。一条sub-LSP可以通过组合进行标识，其中sub-LSPdestinationaddress(子标签交换路径目标地址)位于S2L_SUB_LSP对象中。

　　在P2PRSVP-TE中通过RSVP消息对LSP的状态进行管理和维护，同样可以通过RSVP消息对P2MPLSP的状态进行维护，然而两者是有区别的，由于在一条P2MPLSP中包含多条sub-LSP，因此如果采用一条RSVP消息对一条P2MPLSP的状态进行维护，可能出现消息长度不够导致难以表示全部sub-LSP状态的问题，这时应该支持采用多个RSVP消息;另外，由于一条P2MPLSP具有多个目的节点，有时候会出现接枝和剪枝的情况，因此信令机制必须能够有效的从一个P2MPLSP中移除或增加终端节点;同时P2MPLSP必须要处理状态合并的问题。这些可以通过在RSVP-TE的SENDER_TEMPLATE和FILTER_SPEC对象中增加Sub_GroupID和Sub-GroupOriginatorID来解决，Sub-GroupID和Sub-GroupOriginatorID字段合起来称为Sub-Group字段。

　　3.2显式路由

　　ASON是采用显式路由方式建立业务路径的，显式路由技术是一个重要的技术环节。

　　ASON多播可以在单播显式路由对象(ERO)的基础上，增加二级显式路由对象(SERO)以对一个sub-LSP进行显式路由，SERO和ERO对象的格式相同。

　　当一个PATH消息只对单个sub-LSP进行信令时，ERO对从入口LSR到出口LSR的LSP进行编码。PATH消息中还包括S2L_SUB_LSP对象以对sub-LSP进行信令。组合作为一个标识符来唯一的标志该sub-LSP。

　　当一个PATH消息对多个sub-LSP进行信令时，则从入口LSR到出口LSR的第一条sub-LSP被编码放在ERO中。第一条sub-LSP对应于PATH消息中的第一个S2L_SUB_LSP对象。后续的sub-LSP与接下来的S2L_SUB_LSP对象依次对应，并且被编码放在SERO中，因此每条后续的sub-LSP用组合唯一的标志。如果某条sub-LSP的路径与某个分支LSR相交，则这个SERO对象中只包含从该分支ISR到出口LSR的路径。

　　为了避免具有某些相同跳步(hop)的sub-LSP存在潜在的重复路径信息，可以在SERO中使用显式路由压缩技术，这样不仅可以减小PATH消息的大小，也大大的降低了额外的处理负担。所有的LSR都必须处理与第一个sub-LSP相对应的ERO，但是对后续的sub-LSP的处理顺序不作任何规定。如某个LSR是相应的SERO中的第一跳，则这个分支LSR必须处理后续的sub-LSP描述符，并且将相应的sub-LSP信息传送到下游节点。

　　3.3接枝和剪枝

　　向一个现存的P2MPLSP中增加出口LSR的操作称为接枝(Grafting)。接枝操作使其它出口节点能够及时地加入到一个多播树中。主要有两种接枝方法：

　　(1)通过向现存的PATH消息中增加sub-LSP，并且刷新整个PATH消息，PATH消息处理后就会将此sub-LSP加入到P2MPLSP中，同时由于PATH消息中的sub-LSP发生了变化，所以导致ERO压缩编码需要重新计算。

　　(2)通过增加状态更新，即增加一个新的PATH消息对新增sub-LSP进行信令，这样其他sub-LSP由于不受影响，所以不用重新进行信令。

　　从一个现存的P2MPLSP中移除出口LSR的操作称为剪枝(Pruning)。剪枝操作使其它出口节点能够及时地从一棵多播树中移除。有两种剪枝方法：

　　(1)隐式拆除法。这种方法使用标准的RSVP消息处理。按照标准的RSVP消息处理规则，可以通过发送修改的PATH或RESV消息将一条sub-LSP从一个P2MPTE中删除。在修改的PATH或RESV消息中必须确保与此次会话相关的其它PATH状态中不包含将要被拆除的sub-LSP。这种方式下，中间LSR节点可能必须要产生路径拆除消息(PathTear)并发往下游节点，以此来移除一条或多条sub-LSP。

　　(2)显式拆除法。这种方式需要产生PathTear消息以拆除相关的Sub-LSP。此PathTear消息会携带与P2MPLSP相应的SESSION和发送者模版(SENDER_TEMPLATE)对象及相应的PATH消息中的标志组。当采用一条PATH消息进行信令的所有出口节点都要移除时应该采用这种方式，采用其它PATH消息进行信令的其它sub-group中的sub-LSP将不受任何影响。此种方式下，向下游节点传播PathTear消息的中间LSR必须确保它在PathTear消息中设置的组的值与被删除的sub-LSP相对应的PATH消息中的值保持一致。

　　3.4RESV消息的处理

　　出口LSR在产生预留(RESV)消息时必须遵循正常的RSVP过程。RESV消息中携带着出口LSR分配的标签，后续节点在收到RESV消息后必须从自己的标签库中选择分配标签并且发往上游。一个节点只有在至少收到来自于下游节点的一条RESV消息的情况下才能向上游发送RESV消息，并且如果LSP_ATTRIBUTE对象中的完整性标志位(IntegrityBit)被置1，则只有来自于所有下游邻居节点的RESV消息全部收到后，该节点才能向上游发送RESV消息。

　　每个分支节点可以为下游节点向上游发送一个RESV消息，但是这样可能RESV消息太多导致溢出，尤其是当分支节点越靠近入口LSR，RESV消息越多，溢出的可能性越大。为了缓和这个问题，分支节点可以限制RESV消息的传送，在此次会话的上一个RESV消息传送完之后的一段时间才将期间收到的RESV消息进行合并，然后发往上游节点。

　　4、总结

　　以ASON和P2MP技术的结合为切入点，本文在讨论ASON控制面的关键技术的基础上，针对P2MP业务的特点和ASON网的优势，网络着重探讨了基于GMPLSRSVP-TE的ASON多播中信令技术的关键问题。在ASON这个热点网络的基础上开展P2MP热点业务，相信这又将会成为运营商下一轮的竞争热点。