專利名稱：提供商鏈路狀態(tài)橋接(plsb)計算方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在分組網絡中的業(yè)務轉發(fā)，并且尤其涉及一種提供商鏈路狀態(tài)橋接 (PLSB)計算方法。
背景技術：
網絡運營商和承載商部署分組交換通信網絡代替電路交換網絡。在諸如網際協(xié)議 (IP)網絡之類的分組交換網絡中，依照在網絡中的每個IP路由器存儲的路由狀態(tài)來路由 IP分組。類似地，在以太網中，依照在網絡中的每個以太網交換機存儲的轉發(fā)狀態(tài)來轉發(fā)以太網幀。本發(fā)明適用于采用任何基于協(xié)議數據單元(PDU)的網絡的通信網絡并且在此文檔中，術語“分組”和“分組交換網絡”、“路由”、“幀”和“基于幀的網絡”、“轉發(fā)”和同類術語意在覆蓋任何PDU、使用PDU的通信網絡和從網絡節(jié)點到網絡節(jié)點的PDU的選擇性傳輸。隨著諸如網際協(xié)議電視(IPTV)和視頻點播(Video on Demand VoD)之類的服務需求的增長，多播轉發(fā)數據分組(其中近乎同時地從源節(jié)點向多個目的地節(jié)點發(fā)送分組)也越來越重要。諸如中間系統(tǒng)一中間系統(tǒng)(Intermediate System-Intermediate System IS—IS) 和開放式最短路徑優(yōu)先(Open Shortest Path First 0SPF)和多播OSPF之類的協(xié)議用來分送拓撲信息以便允許分布式計算互連多個節(jié)點的路徑，導致對實現那些路徑所需的轉發(fā)狀態(tài)的安裝?？邕^網絡的節(jié)點依照分布式方式運行OSPF和IS-IS，使得例如當在網絡中出現拓撲變化(諸如節(jié)點或鏈路故障)時，此信息通過協(xié)議操作被涌到所有節(jié)點，并且每個節(jié)點將根據網絡拓撲的一致視圖來局部重新計算路徑以避開故障。在以太網中，如申請人的英國專利號GB 2422508中所描述的提供商骨干網傳輸 (PBT)(也稱為提供商骨干網橋接-業(yè)務工程)(Provider Back-Bone Bridging-Traffic Engineering PBB-TE)用來提供一種單播以太網傳輸技術。如在申請人的共同待決美國專利申請序列號11/537，775中所描述的提供商鏈路狀態(tài)橋接(PLSB)被用于使用IS-IS向以太網提供多播傳輸能力以便在網絡中建立單播路徑和多播樹這二者。在此通過引用結合以上兩個專利文件。雖然本發(fā)明不限于把路由系統(tǒng)應用于以太網橋接，但是在此公開中在可能的地方都使用了以太網術語。因此例如術語過濾數據庫(FDB)可以被認為可與用于分組轉發(fā)信息的信息儲存庫的任何術語交換，諸如轉發(fā)信息庫或標記信息庫。一般地，使用例如根據申請人的共同待決美國專利申請公布號20070165657中已知的所有對最短路徑多播路由計算算法來計算PLSB網絡中的多播樹。依照此方法，當節(jié)點接收多播組成員變化或網絡拓撲變化(例如經由鏈路狀態(tài)協(xié)議數據單元-LSP)時，節(jié)點使用諸如Dijkstra的算法之類的算法來計算單播連接以及借助穿過計算節(jié)點的最短路徑而連接的一組網絡節(jié)點對這二者。對于該組節(jié)點對來說，所述節(jié)點確定其中出現多播組成員的交點，并且定義了所需的FDB條目以便相應地實例化其部分多播路徑。然后把用于實現計算路徑的單播和多播轉發(fā)狀態(tài)這二者安裝到節(jié)點的過濾數據庫(FDB)中，使得可以根據幀中的目的地地址把接收的分組轉發(fā)到節(jié)點的適當輸出端口(一個或多個)?？梢岳斫?，識別其相應最短路徑穿過特定節(jié)點的節(jié)點對是計算密集的，這是因為它涉及檢查從每個節(jié)點延伸到每個其它節(jié)點的路徑。在一些情況下，在可接受的時段內執(zhí)行所需的計算的難題可能對網絡大小施加限制。清楚地是，可以使用更強大的處理器來增加計算速度，但是僅通過增加每個節(jié)點的成本，這可能并不是想要的。用于改進在分組交換網絡中多播路由計算效率的技術仍然是高度期望的。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個方面提供了一種在鏈路狀態(tài)協(xié)議控制網絡中的多播路由計算的方法。使用已知的生成樹協(xié)議計算從網絡中的第一節(jié)點到每個其它節(jié)點的生成樹。然后把網絡劃分為兩個或更多分區(qū)，每個分區(qū)包含第一節(jié)點的緊接(immediate)鄰居節(jié)點以及與生成樹上的鄰居節(jié)點相對(subtend)的任何網絡節(jié)點。當滿足預定準則時合并兩個或更多分區(qū)。然后識別在除分區(qū)中的最大分區(qū)之外的所有分區(qū)內的節(jié)點，并且檢查每個識別的節(jié)點以便識別其相應最短路徑穿過第一節(jié)點的節(jié)點對。


結合附圖，本發(fā)明的進一步特征和優(yōu)點根據以下詳細描述將變得顯而易見，其中。圖1是圖示在依照本發(fā)明代表性實施例的方法中的原理步驟的流程圖。圖加-e圖示了在代表性網絡中實現的圖1的過程中的步驟。應當注意，遍及附圖，同樣的特征由同樣的附圖標記來標識。
具體實施例方式本發(fā)明提供了其中使為了發(fā)現其相應最短路徑穿過給定節(jié)點的所有節(jié)點對而必須被檢查的節(jié)點數目最小化的PLSB計算方法。在一些情況下，可以把必須被檢查的節(jié)點數目減小到零。下面參考圖He僅以舉例形式描述本發(fā)明的實施例。作為初始問題，應當注意，本發(fā)明的方法對其中所計算的最短路徑是對稱的網絡 (即所述網絡可以被表示為無向圖)來說是有效的，并且如果可以在任何兩個節(jié)點之間計算兩個或更多相等成本的路徑，那么必須實現加賽(tie-breaking)方法，其將采用使得所選擇的“最短”路徑是對稱的并且局部一致的方式來選擇相等成本的路徑之一。在這方面，“局部一致”意思是由加賽方法選擇的相等成本路徑的任何子路徑本身必須是由加賽方法選擇的最短路徑。在申請人于2007年12月沈日提交的共同待決美國專利申請?zhí)?1/964,478 中已知一種代表性的加賽方法，其可以結合本發(fā)明的方法來使用。圖1是圖示在依照本發(fā)明代表性實施例的方法中的原理步驟的流程圖，并且圖 2a-e圖示了在代表性網絡中實現的圖1的過程中的步驟。
首先參照圖2a，代表性的PLSB網絡包括借助鏈路互連的多個節(jié)點(被標記為節(jié)點 A-R)。如在PLSB網絡中典型的是，圖加-e的網絡中的每個節(jié)點被連接到至少兩個其它節(jié)點，不過這并不是必需的。優(yōu)選的是，本發(fā)明的方法被實現為在每個節(jié)點中基本上并行地執(zhí)行。在下面描述中，通過其中識別穿過節(jié)點“A”的最短路徑的例子來描述所述方法?，F在參照圖1和2b，在第一步驟，例如使用已知的最短路徑樹算法(諸如Dijkstra 的算法)來計算在網絡中從節(jié)點“A”到每個其它節(jié)點的生成樹。如在圖2b中可以看見，(由圖2b-e中的粗線所表明的)生成樹包括從節(jié)點“A”向其每個緊接鄰居(節(jié)點B，C，D和E) 延伸的多個分支。通過構造，網絡的所有節(jié)點在這些分支之一上。從而可以抽象地把網絡劃分為一組分區(qū)，每個分區(qū)包含生成樹的相應分支。通過構造，因此每個分區(qū)包括所述鄰居節(jié)點中相應的一個，以及與生成樹上的鄰居節(jié)點相對的所有節(jié)點。為便于描述，每個分支/分區(qū)可以使用用于充當該分支的根的相應鄰居節(jié)點的標識符來引用。從而在圖2c中，按照其相應根節(jié)點的標識，四個分區(qū)被標識為分區(qū) “B”、“C”、“D” 和 “E，，。如從圖2c中可以看出，穿過節(jié)點“Α”的任何最短路徑必須必要地起源于一個分區(qū)并且終止于第二分區(qū)。由于在節(jié)點對之間的路徑對稱，可以通過考慮除一分區(qū)之外的所有節(jié)點來減少為了發(fā)現其相應最短路徑穿過節(jié)點“A”的所有節(jié)點對而需要被檢查的節(jié)點數目?？梢酝ㄟ^認識到以下事實來使此減少的益處最大化可以把就成員節(jié)點的數目而言最大的分區(qū)選擇為省略的分區(qū)，使得只考慮在剩余較小分區(qū)中的節(jié)點終止的路徑?？梢酝ㄟ^認識到以下事實而進一步減小必須檢查的節(jié)點數目當且僅當在所涉及分區(qū)的相應根節(jié)點之間存在比通過節(jié)點“A”的兩跳路徑更短的路徑時，在一個分區(qū)中的任何節(jié)點和任何其它分區(qū)中的任何節(jié)點之間的最短路徑將不穿過節(jié)點“A”。例如，考慮在圖2 的實施例中的節(jié)點M和R之間的路徑，所述節(jié)點M和R分別位于分區(qū)“D”和‘ ”中。在此例子中，我們只把跳的數目考慮為最短路徑準則，不過其它準則同樣是可適用的。檢查網絡揭示了根節(jié)點“D”和“E”直接通過鏈路而連接。從而，在節(jié)點M和R之間的最短路徑只穿過根節(jié)點“D”和‘ ”，并且不穿過節(jié)點“A”?？紤]在分區(qū)“D”和‘ ”中的其它節(jié)點揭示了雖然(在分區(qū)“D”中的節(jié)點和分區(qū)‘ ”中的節(jié)點之間)并非所有最短路徑都穿過在根節(jié)點“D” 和“E”之間的直接鏈路，但是該直接鏈路的存在保證這些最短路徑中沒有一個將穿過節(jié)點 “A”。據此，為了在“A”的計算，可以把分區(qū)“D”和“E”合并為單個超級分區(qū)“DE”?？梢灾貜陀糜谧R別在所考慮的超級分區(qū)或分區(qū)對中的根節(jié)點對之間的較短路徑以及每當發(fā)現足夠數目的較短路徑時合并分區(qū)的此過程，直到所有分區(qū)已經被合并成一個超級分區(qū)(實際上包含除節(jié)點“A”之外的整個網絡)或者不再有其中所有根節(jié)點通過比通過節(jié)點“A”的兩跳路徑更短的路徑來互連的分區(qū)對?？梢酝ㄟ^考慮在建議合并的分區(qū)中的根節(jié)點來確定是否可以合并兩個分區(qū)。在每個分區(qū)具有單個根節(jié)點的分區(qū)對的簡單情況中， 當且僅當兩個分區(qū)的相應根節(jié)點通過比通過節(jié)點“A”的兩跳路徑更短的路徑來連接時，才可以合并兩個分區(qū)。對于具有一個根節(jié)點的分區(qū)和具有N個(其中N>1)根節(jié)點的超級分區(qū)的更復雜情況來說，如果在所述分區(qū)的根節(jié)點和所述超級分區(qū)的N個根節(jié)點之間的最短路徑沒有一個通過節(jié)點“A”，那么可以將兩個分區(qū)合并在一起。從而，繼續(xù)在圖2d的例子，并且繼續(xù)使用跳數目作為最短路徑準則，可以把分區(qū) “B”與超級分區(qū)“DE”(具有N = 2個根節(jié)點)合并以便生成超級分區(qū)“BDE”，這是因為根節(jié)點“B”被直接連接到超級分區(qū)“DE”的兩個根節(jié)點。這保證在超級分區(qū)“BDE”中的任何節(jié)點對之間并不存在穿過節(jié)點“A”的任何最短路徑。另一方面，并且參照圖2e，無法把分區(qū) “C”與超級分區(qū)“BDE”合并，這是因為在根節(jié)點“C”和超級分區(qū)“BDE”的根節(jié)點E之間不存在直接鏈路。實際上，分區(qū)“C”無法與分區(qū)“E”或包括分區(qū)“E”的任何超級分區(qū)合并。如在圖2e中可以看出，完成合并分區(qū)的以上過程使網絡被劃分成兩個分區(qū)，即分區(qū)“C”和超級分區(qū)“BDE”。如上所述，可以通過檢查在除最大分區(qū)之外的每個分區(qū)內的節(jié)點來發(fā)現所有感興趣的最短路徑。在圖2e的情況下，可以通過檢查節(jié)點“C”以便識別從穿過節(jié)點“A”、從節(jié)點“C”延伸的每個最短路徑來發(fā)現穿過節(jié)點“A”的所有最短路徑。應當理解，在此例子中這顯著地減少了網絡所需的PLSB計算，這是由于必須考慮只從一個節(jié)點 (與使用常規(guī)方法的17個節(jié)點相對比)延伸的路徑。應當理解，通過合并分區(qū)獲得的益處取決于網絡拓撲。在其中可以把所有分區(qū)合并成單個超級分區(qū)的情形中，因此所述超級分區(qū)包含整個網絡，那么必須檢查的節(jié)點數目是零(劃分步驟的初始開銷之后)。在更典型的情形中，合并分區(qū)的過程將產生多個分區(qū)和/ 或超級分區(qū)。在節(jié)點“A”是雙重連接的邊緣節(jié)點的特定例子中，初始的分區(qū)數目是二。如果可以成功地合并這兩個分區(qū)，那么隨后必須檢查的節(jié)點數目就被減少到零。否則，在最糟情況中，必須檢查的節(jié)點數目略小于網絡中節(jié)點數目的一半，這與常規(guī)方法相比仍然是很大的改進。如在本領域中所知，諸如中間系統(tǒng)-中間系統(tǒng)(IS-IS)和開放式最短路徑優(yōu)先 (OSPF)和多播OSPF之類的路由計算方法可以在節(jié)點對之間生成多個相等成本的路徑。在這種情況下，可以在不修改的情況下使用用于合并分區(qū)的上述方法，其中每個路徑的“成本”與跳的數目成正比；或者在兩個分區(qū)之間的直接鏈路的“成本”小于通過感興趣的節(jié)點的兩跳路徑的“成本”(在圖2的例子中的節(jié)點“A”)。必須使用加賽算法來從在節(jié)點對之間的相等成本的路徑組中選擇“最短”路徑或最短路徑的子集。在這樣的情況下，如果由加賽算法選擇的(一個或多個)“最短”路徑是對稱的并且局部一致的，那么可以使用上述用于合并分區(qū)的方法。例如，在圖2的網絡中，考慮其中路由計算方法在節(jié)點C和E之間產生三個相等成本的路徑的情形，并且使用加賽算法來選擇這些相等成本的路徑之一作為“最短”路徑。在這種情況下，如果加賽方法選擇通過節(jié)點B或D的兩個路徑任一而不是通過節(jié)點“A”的路徑作為最短路徑，那么可以使用上述方法來把分區(qū)“C”與超級分區(qū)“BDE”合并。可以理解，此相同的方法可以擴展到其中路由計算算法計算一組相等成本的路徑的情況，并且加賽機制用來選擇這些相等成本的路徑中的兩個或更多路徑的子集作為最短路徑。在這種情況下，用于合并兩個分區(qū)的準則是所選擇的最短路徑沒有一個穿過所考慮的節(jié)點。因此例如加賽機制可以潛在地選擇在節(jié)點C和E之間的任何兩個路徑作為該組最短路徑，并且如果此組最短路徑不包括通過節(jié)點“A”的路徑，那么可以使用上述方法來把分區(qū)“C”與超級分區(qū)“BDE”合并。上述本發(fā)明的(一個或多個)實施例只意在是示例性的。因此本發(fā)明的范圍意在僅由所附權利要求的范圍來限定。
權利要求
1.一種用于在鏈路狀態(tài)協(xié)議控制網絡中的多播路由計算的方法，所述方法包括步驟使用已知的最短路徑樹算法來計算從在網絡中的第一節(jié)點到每個其它節(jié)點的生成樹；把所述網絡劃分為分區(qū)，每個分區(qū)包含在計算的生成樹上第一節(jié)點的緊接鄰居節(jié)點以及與所述計算的生成樹上的鄰居節(jié)點相對的任何網絡節(jié)點； 當滿足預定準則時合并兩個或更多分區(qū)；檢查在除分區(qū)中的最大分區(qū)之外的所有分區(qū)內的節(jié)點以識別其相應最短路徑穿過所述第一節(jié)點的節(jié)點對。
2.如權利要求1所述的方法，其中第一分區(qū)和第二分區(qū)中的每一個包括所述鄰居節(jié)點中相應的一個，并且其中預定準則是在每個所包括的鄰居節(jié)點之間的最短路徑不穿過第一節(jié)點。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述最短路徑是直接鏈路。
4.如權利要求2所述的方法，其中借助對稱且局部一致的加賽方法來從在每個所涉及的鄰居節(jié)點之間的一組兩個或更多相等成本的路徑中選擇最短路徑。
5.如權利要求1所述的方法，其中第一分區(qū)包括所述鄰居節(jié)點中相應的一個并且第二分區(qū)是包括所述鄰居節(jié)點中的兩個或更多的超級分區(qū)，并且其中所述預定準則是在第一分區(qū)的一個鄰居節(jié)點和第二分區(qū)的兩個或更多鄰居節(jié)點之間的相應最短路徑不穿過所述T^ 點。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述最短路徑中的至少一個是直接鏈路。
7.如權利要求5所述的方法，其中借助對稱且局部一致的加賽方法來從在第一分區(qū)的一個鄰居節(jié)點和第二分區(qū)的兩個或更多鄰居節(jié)點之一之間的一組兩個或更多相等成本的路徑中選擇至少一個最短路徑。
8.如權利要求1所述的方法，其中第一分區(qū)包括所述鄰居節(jié)點中相應的一個并且第二分區(qū)是包括所述鄰居節(jié)點中的兩個或更多的超級分區(qū)，所述第一分區(qū)的一個鄰居節(jié)點借助相應組 的一個或多個最短路徑被連接到第二分區(qū)的兩個或更多鄰居節(jié)點中的每一個，至少一組最短路徑包括由對稱且局部一致的加賽方法選擇的兩個或更多相等成本的路徑，并且其中預定準則是在任何給定組的最短路徑內的兩個或更多相等成本的路徑中沒有一個穿過所述第一節(jié)點。
全文摘要
一種在鏈路狀態(tài)協(xié)議控制網絡中的多播路由計算的方法。使用已知的生成樹協(xié)議計算從網絡中的第一節(jié)點到每個其它節(jié)點的生成樹。然后把網絡劃分為兩個或更多分區(qū)，每個分區(qū)包含第一節(jié)點的緊鄰鄰居節(jié)點以及與生成樹上的鄰居節(jié)點相對的任何網絡節(jié)點。當滿足預定準則時合并兩個或更多分區(qū)。然后識別在除分區(qū)中的最大分區(qū)之外的所有分區(qū)內的節(jié)點，并且檢查每個識別的節(jié)點以便識別相應最短路徑穿過第一節(jié)點的節(jié)點對。
文檔編號H04L12/56GK102197625SQ200980142982
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權日2008年10月28日
發(fā)明者艾倫 D., 夏博 J., 布拉格 N. 申請人:北方電訊網絡有限公司