專利名稱：一種動(dòng)態(tài)選擇路由的方法及clos交換網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大容量高端路由器中網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)選擇路由的方法及CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
交換網(wǎng)絡(luò)是連接路由器輸入端口和輸出端口的“橋梁”，是實(shí)現(xiàn)分組報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的核心網(wǎng)絡(luò)。在大容量高端路由器中，為滿足超過(guò)大信息量的交換容量需求，通常采用多級(jí)互聯(lián)的交換網(wǎng)絡(luò)，三級(jí)CLOS(Charles Clos)交換網(wǎng)絡(luò)是最常用的一種多級(jí)互聯(lián)交換網(wǎng)絡(luò)。圖1所示為對(duì)稱的三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)，包括3XN個(gè)交換功能(SwitchingFunction， 簡(jiǎn)稱SF)也稱為交換單元，N為正整數(shù)，3N個(gè)交換單元按照一定的連接關(guān)系被分為三級(jí)，每一級(jí)包括N個(gè)交換單元，第一級(jí)交換單元稱為SF1，第二級(jí)交換單元稱為SF2，第三級(jí)交換單元稱為SF3。每個(gè)SF具有N個(gè)輸入(出)端口，整個(gè)三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)有NXN個(gè)輸入端口以及NXN輸出端口，三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)輸入端口和每個(gè)輸出端口均連接一個(gè)交換接入 (Switching Access)單元簡(jiǎn)稱為 SA。在面向連接網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用背景下，對(duì)CLOS網(wǎng)絡(luò)的研究取得了大量豐碩的成果，但是對(duì)分組交換CLOS網(wǎng)絡(luò)的研究目前才剛剛起步。由于應(yīng)用背景、衡量標(biāo)準(zhǔn)、研究重點(diǎn)等的不同， 使得許多在面向連接網(wǎng)絡(luò)背景下CLOS網(wǎng)絡(luò)的研究成果在分組交換CLOS網(wǎng)絡(luò)中不再適用。路由器中的分組交換網(wǎng)絡(luò)大多采用定長(zhǎng)信元交換機(jī)制，進(jìn)入路由器的變長(zhǎng)IP分組在交換網(wǎng)絡(luò)輸入端被源交換接入單元(SA) “切割”成固定長(zhǎng)度的信元，將定長(zhǎng)信元從交換網(wǎng)絡(luò)的輸入端口按照某些特定算法確定出的路由傳遞到輸出端口，與輸出端口連接的目的交換接入單元(SA)再將信元重組為IP分組。如何在CLOS網(wǎng)絡(luò)中為信元選擇從輸入端口到輸出端口的路由是高端路由器實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)現(xiàn)有三級(jí)CLOS分組交換網(wǎng)絡(luò)的路由選擇方法都是從單Crossbar交換網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度方法擴(kuò)展而來(lái)的，這些方法的實(shí)質(zhì)是一種集中式控制，也就是將三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)中所有交換單元看作一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行控制，由控制中心收集和維護(hù)交換網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息，并根據(jù)此信息確定出路由途徑后，由相關(guān)交換單元根據(jù)此路由進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)。此種集中控制的方式的算法復(fù)雜性較高，同時(shí)控制中心的運(yùn)算開(kāi)銷較大，尤其是在交換網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大輸入端口和輸出端口較多的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種動(dòng)態(tài)選擇路由的方法及CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)， 采用分布式控制方式實(shí)現(xiàn)路由選擇，提高系統(tǒng)效率及靈活性。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)選擇路由的方法，包括源交換接入單元和目的交換接入單元之間的各交換單元中均設(shè)置并動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表，交換單元接收到來(lái)自源交換接入單元的信元后，根據(jù)所述路由表確定下一路由點(diǎn)并將信元轉(zhuǎn)發(fā)至此下一路由點(diǎn)，所述下一路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。
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進(jìn)一步地，上述方法還具有以下特點(diǎn)交換單元中的路由表包括單播路由表，單播路由表中記錄交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系；交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表中的連通映射關(guān)系確定與所述目的交換接入單元對(duì)應(yīng)的一端口，并將單播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口具有連通關(guān)系的下一路
由點(diǎn)ο進(jìn)一步地，上述方法還具有以下特點(diǎn)交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表以及路由控制信息確定一端口，具體包括交換單元根據(jù)維護(hù)的單播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)端口后，進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定一端口 ；所述路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口的隊(duì)列信息。進(jìn)一步地，上述方法還具有以下特點(diǎn)在系統(tǒng)初始化階段，交換單元通過(guò)自學(xué)習(xí)的方式創(chuàng)建單播路由表，具體包括交換單元從一端口接收到源自一交換接入單元的單播信元后，將此端口與此交換接入單元的連通映射關(guān)系記錄入單播路由表；在系統(tǒng)運(yùn)行階段，交換單元對(duì)單播路由表進(jìn)行更新，具體包括交換單元發(fā)送控制信令以獲知各端口與目的交換接入單元的連通映射關(guān)系是否有效， 并根據(jù)測(cè)試結(jié)果更新此連通映射關(guān)系。進(jìn)一步地，上述方法還具有以下特點(diǎn)交換單元之間通過(guò)發(fā)送路由專用控制信令進(jìn)行單播路由表的創(chuàng)建和更新，所述路由專用控制信令攜帶以下信息源交換接入單元標(biāo)識(shí)，目的交換接入單元標(biāo)識(shí)，源交換單元標(biāo)識(shí)，源交換單元與接收此路由專用控制信令的交換單元間的鏈路號(hào)，鏈路雙向可達(dá)性信肩、ο進(jìn)一步地，上述方法還具有以下特點(diǎn)交換單元中的路由表包括多播路由表，多播路由表中記錄目的交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系；各交換單元中的多播路由表由網(wǎng)絡(luò)控制中心設(shè)置并更新；交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定端口組，并將多播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口組具有連通關(guān)系的一個(gè)或多個(gè)路由點(diǎn)，所述路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。進(jìn)一步地，上述方法還具有以下特點(diǎn)交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表以及路由控制信息確定端口組，具體包括交換單元根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的端口組，進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定端口組；所述路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口匯聚分組信息、端口的隊(duì)列信息。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種動(dòng)態(tài)選擇路由的CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)， 包括源交換接入單元、目的交換接入單元、源交換接入單元和目的交換接入單元之間的各交換單元；所述交換單元包括路由表控制子單元和路由控制子單元；所述路由表控制子單元，用于設(shè)置并動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表；所述信息傳遞控制子單元，用于接收到來(lái)自源交換接入單元的信元后，根據(jù)所述路由表確定下一路由點(diǎn)并將信元轉(zhuǎn)發(fā)至此下一路由點(diǎn)；所述下一路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。進(jìn)一步地，上述CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)所述路由表控制子單元，還用于維護(hù)記錄交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系的單播路由表；所述信息傳遞控制子單元，還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表中的連通映射關(guān)系確定與所述目的交換接入單元對(duì)應(yīng)的一端口，并將單播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口具有連通關(guān)系的下一路由點(diǎn)。進(jìn)一步地，上述CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)所述信息傳遞控制子單元，還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表以及路由控制信息確定一端口，具體包括根據(jù)維護(hù)的單播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)端口后，進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定一端口 ；所述路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口的隊(duì)列信息。進(jìn)一步地，上述CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)所述路由表控制子單元，還用于在系統(tǒng)初始化階段通過(guò)自學(xué)習(xí)的方式創(chuàng)建單播路由表，具體的，在所述信息傳遞控制子單元從一端口接收到源自一交換接入單元的單播信元后，將此端口與此交換接入單元的連通映射關(guān)系記錄入單播路由表；還用于在系統(tǒng)運(yùn)行階段，對(duì)單播路由表進(jìn)行更新，具體包括在所述信息傳遞控制子單元發(fā)送控制信令后，獲知各端口與目的交換接入單元的連通映射關(guān)系是否有效，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果更新此連通映射關(guān)系。進(jìn)一步地，上述CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)所述信息傳遞控制子單元，還用于發(fā)送路由專用控制信令進(jìn)行單播路由表的創(chuàng)建和更新，所述路由專用控制信令攜帶以下信息源交換接入單元標(biāo)識(shí)，目的交換接入單元標(biāo)識(shí)，源交換單元標(biāo)識(shí)，源交換單元與接收此路由專用控制信令的交換單元間的鏈路號(hào)，鏈路雙向可達(dá)性信息。進(jìn)一步地，上述CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)所述CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)還包括控制中心；所述路由表控制子單元，還用于維護(hù)記錄交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系的多播路由表；所述信息傳遞控制子單元，還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定端口組，并將多播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口組具有連通關(guān)系的一個(gè)或多個(gè)路由點(diǎn)，所述路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元；所述控制中心，用于設(shè)置并更新各交換中心的多播路由表。進(jìn)一步地，上述CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)所述信息傳遞控制子單元，還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表以及路由控制信息確定端口組，具體包括根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的端口組，進(jìn)一步根據(jù)路由控制信息確定端口組；所述端口所連接鏈路的路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口匯聚分組信息、端口的隊(duì)列信息。
本發(fā)明采用分布式控制方式實(shí)現(xiàn)路由選擇，使網(wǎng)絡(luò)中的交換單元具有選擇和改變路由權(quán)利，提高系統(tǒng)效率及靈活性。交換單元除了根據(jù)路由表查詢輸出端口，還通過(guò)路由控制信息進(jìn)一步查詢，確保所選擇的路由具有可達(dá)、可靠、可控且負(fù)載均衡的特性，增強(qiáng)了大規(guī)模交換網(wǎng)絡(luò)中路由配置的靈活性。


圖1是三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例中轉(zhuǎn)發(fā)單播信元過(guò)程進(jìn)行路由選擇的方法示意圖；圖3是實(shí)施例中利用路由專用控制信元?jiǎng)?chuàng)建一條路由的示意圖；圖4是實(shí)施例中轉(zhuǎn)發(fā)多播信元過(guò)程進(jìn)行路由選擇的方法示意圖。
具體實(shí)施例方式動(dòng)態(tài)選擇路由的CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)，包括源交換接入單元、目的交換接入單元、源交換接入單元和目的交換接入單元之間的各交換單元。交換單元包括路由表控制子單元和路由控制子單元。路由表控制子單元，用于設(shè)置并動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表。信息傳遞控制子單元，用于接收到來(lái)自源交換接入單元的信元后，根據(jù)所述路由表確定下一路由點(diǎn)并將信元轉(zhuǎn)發(fā)至此下一路由點(diǎn)；所述下一路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。此CLOS交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用于轉(zhuǎn)發(fā)單播信元。所述路由表控制子單元還用于維護(hù)記錄交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系的單播路由表。所述路由表控制子單元還用于在系統(tǒng)初始化階段通過(guò)自學(xué)習(xí)的方式創(chuàng)建單播路由表，具體的，在所述信息傳遞控制子單元從一端口接收到源自一交換接入單元的單播信元后，將此端口與此交換接入單元的連通映射關(guān)系記錄入單播路由表。所述路由表控制子單元還用于在系統(tǒng)運(yùn)行階段，對(duì)單播路由表進(jìn)行更新，具體包括在所述信息傳遞控制子單元發(fā)送控制信令后，獲知各端口與目的交換接入單元的連通映射關(guān)系是否有效，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果更新此連通映射關(guān)系。所述信息傳遞控制子單元還用于發(fā)送路由專用控制信令進(jìn)行單播路由表的創(chuàng)建和更新，所述路由專用控制信令攜帶以下信息源交換接入單元標(biāo)識(shí)，目的交換接入單元標(biāo)識(shí)，源交換單元標(biāo)識(shí)，源交換單元與接收此路由專用控制信令的交換單元間的鏈路號(hào)，鏈路雙向可達(dá)性信息。此CLOS交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)單播信元時(shí)，可以通過(guò)以下方式選擇路由所述信息傳遞控制子單元還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表中的連通映射關(guān)系確定與所述目的交換接入單元對(duì)應(yīng)的一端口，并將單播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口具有連通關(guān)系的下一路由點(diǎn)。此CLOS交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)單播信元時(shí)，還可以通過(guò)以下方式選擇路由信息傳遞控制子單元在轉(zhuǎn)發(fā)單播信元時(shí)，除了根據(jù)單播路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)外，還根據(jù)路由控制信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，確保所選擇的路由具有可達(dá)、可靠、可控且負(fù)載均衡的特性。信息傳遞控制子單元還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表以及路由控制信息確定一端口，具體包括根據(jù)維護(hù)的單播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)端口后，進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定一端口 ；所述路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口的隊(duì)列信息。此CLOS交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還可包括控制中心(可以為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的CPU)，用于實(shí)現(xiàn)多播信元的轉(zhuǎn)發(fā)。CLOS交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有以下功能所述控制中心用于設(shè)置并更新各交換中心的多播路由表。所述路由表控制子單元，還用于維護(hù)記錄交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系的多播路由表。所述信息傳遞控制子單元還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定端口組，并將多播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口組具有連通關(guān)系的一個(gè)或多個(gè)路由點(diǎn)，所述路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。信息傳遞控制子單元在轉(zhuǎn)發(fā)多播信元時(shí)，除了根據(jù)多播路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)外，還根據(jù)路由控制信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，確保所選擇的路由具有可達(dá)、可靠、可控且負(fù)載均衡的特性。所述信息傳遞控制子單元還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表以及路由控制信息確定端口組，具體包括根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的端口組，進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定端口組；所述路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口匯聚分組信息、端口的隊(duì)列信息。本發(fā)明提出的動(dòng)態(tài)選擇路由的方法基于分布式控制思想，交換單元具有選擇路由的權(quán)利。動(dòng)態(tài)選擇路由的方法包括源交換接入單元和目的交換接入單元之間的各交換單元中均設(shè)置并動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表，交換單元接收到來(lái)自源交換接入單元的信元后，根據(jù)所述路由表確定下一路由點(diǎn)并將信元轉(zhuǎn)發(fā)至此下一路由點(diǎn)，所述下一路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。動(dòng)態(tài)選擇路由的方法中，交換單元接收到信元后，區(qū)分單播信元和多播信元，對(duì)單播信元和多播信元采用不同的處理方法，下面分別進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。動(dòng)態(tài)選擇路由的方法可以適用于轉(zhuǎn)發(fā)單播信元的情況。交換單元中的路由表包括單播路由表，單播路由表中記錄交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系。如圖2所示，轉(zhuǎn)發(fā)單播信元過(guò)程中選擇路由的方法一包括交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表中的連通映射關(guān)系確定與所述目的交換接入單元對(duì)應(yīng)的一端口，并將單播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口具有連通關(guān)系的下一路由點(diǎn)。轉(zhuǎn)發(fā)單播信元過(guò)程中選擇路由的方法二包括交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表以及路由控制信息確定一端口，具體包括交換單元根據(jù)維護(hù)的單播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)端口后，進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定一端口 ；所述路由控制信息包括端口的掩碼(Mask)、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口的隊(duì)列信息。通過(guò)查詢這些信息，確保所選擇的路由具有可達(dá)、可靠、可控且負(fù)載均衡的特性，增強(qiáng)了大規(guī)模交換網(wǎng)絡(luò)中路由配置的靈活性。
如圖2所示，上述方法二包括以下步驟(1)交換單元收到單播信元后，從單播信元信元頭中解析出目的交換接入單元標(biāo)識(shí)DES_ID ；并根據(jù)單播路由表查詢到與目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的所有可達(dá)的端口信息；(2)查詢各端口的掩碼(Mask)信息，選擇出可用的端口；Mask= 1，該端口可用；Mask = 0，該輸出端口不可用。各輸出端口的Mask由控制中心配置，用于限制單播信元對(duì)某些輸出鏈路的使用。引入Mask功能是為了增加動(dòng)態(tài)路由過(guò)程中路由的可控性。(3)查詢所有可用輸出端口的鏈路狀態(tài)，選擇鏈路為有效狀態(tài)的端口 ；排除鏈路不可靠的輸出端口，得到所有可以被選擇的輸出端口，該步驟增強(qiáng)了路由對(duì)某些鏈路異常情況的反應(yīng)速度，用于彌補(bǔ)路由表更新速度相對(duì)較慢的缺陷。(4)查詢所有被選擇輸出端口的輸出隊(duì)列信息，依據(jù)負(fù)載均衡原則，選擇得到最終的輸出端口。這一步確保各條鏈路的負(fù)載均衡。(5)將單播信元從最終選擇的輸出端口傳遞到下一路由點(diǎn)，此下一路由點(diǎn)是下一級(jí)交換單元時(shí)，在此下一級(jí)交換單元中繼續(xù)重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直到單播信元被轉(zhuǎn)發(fā)到目的交換接入單元為止，路由選擇完成。其中，在系統(tǒng)初始化階段，交換單元通過(guò)自學(xué)習(xí)的方式創(chuàng)建單播路由表，具體包括交換單元從一端口接收到源自一交換接入單元的單播信元后，將此端口與此交換接入單元的連通映射關(guān)系記錄入單播路由表。在系統(tǒng)運(yùn)行階段，交換單元對(duì)單播路由表進(jìn)行更新，具體包括交換單元發(fā)送控制信令以獲知各端口與目的交換接入單元的連通映射關(guān)系是否有效，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果更新此連通映射關(guān)系。本發(fā)明中，通過(guò)以自學(xué)習(xí)方式動(dòng)態(tài)建立以及動(dòng)態(tài)維護(hù)單播路由表的方式，減少了大規(guī)模交換網(wǎng)絡(luò)中路由選擇過(guò)程對(duì)控制中心的依賴，路由自適應(yīng)能力增強(qiáng)。單播路由表通過(guò)一種特殊的控制信元即路由專用控制信元，進(jìn)行創(chuàng)建與更新。路由專用控制信元在SA、SFU SF2、SF3之間的所有鏈路上傳遞，探測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜退墟溌窢顟B(tài)的變化。交換單元之間通過(guò)發(fā)送路由專用控制信令進(jìn)行單播路由表的創(chuàng)建和更新，所述路由專用控制信令攜帶以下信息源交換接入單元標(biāo)識(shí)，目的交換接入單元標(biāo)識(shí)，源交換單元標(biāo)識(shí)，源交換單元與接收此路由專用控制信令的交換單元間的鏈路號(hào)(兩個(gè)交換單元的端口間構(gòu)成鏈路，鏈路號(hào)可由系統(tǒng)確定)，鏈路雙向可達(dá)性信息。通常，一交換單元的一端口與下一級(jí)的某一交換單元中某一端口具有鏈路。關(guān)于鏈路雙向可達(dá)性，交換網(wǎng)絡(luò)中各交換單元的輸入(出)端口都需要維護(hù)一個(gè)鏈路雙向路由專用控制標(biāo)志即RxTx_act，用于表明該端口連接鏈路的接收與發(fā)送是否正常。鏈路接收方向，維護(hù)一個(gè)接收狀態(tài)位Rx_act。如果該端口周期性地接收到正確的路由專用控制性信元， 則該端口接收狀態(tài)位Rx_act為1 ；否則為0。鏈路發(fā)送方向，每個(gè)端口周期性地發(fā)送路由專用控制信元，發(fā)送時(shí)將本端口的接收狀態(tài)位Rx_act信息攜帶在信元頭中。當(dāng)本端口的Rx_ act = 1且接收到路由專用控制性信元中攜帶的對(duì)方端口 Rx_act = 1時(shí)，RxTx_act為1， 表面該條鏈路雙向路由專用控制；否則為0，鏈路不可達(dá)。交換網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)交換單元(包括交換接入單元SA)可以周期性發(fā)送和接收路由專用控制信元，一方面可以探測(cè)和維護(hù)各條鏈路的雙向路由專用控制性，同時(shí)可以創(chuàng)建和更新單播路由表。每個(gè)SA或SF通過(guò)與之相連的各條鏈路向下游交換單元(信元傳遞路由的上游交換單元)周期性發(fā)送路由專用控制信元，路由專用控制信元攜帶本交換單元的路由表信息；下游交換單元利用接收到的路由信息創(chuàng)建和更新本交換單元的路由表，同時(shí)生成新的路由專用控制信元，接著向下傳遞，直至到達(dá)目的接入控制單元(SA)。路由專用控制信元只在鏈路相連的兩個(gè)交換單元間傳遞，不進(jìn)行相互轉(zhuǎn)發(fā)。路由專用控制信元的特有傳送機(jī)制提高了交換系統(tǒng)對(duì)交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓玩溌窢顟B(tài)變化的反應(yīng)速度。圖3所示，舉例說(shuō)明利用路由專用控制信元?jiǎng)?chuàng)建一條從源SA#1到目的SA#1路由的示意圖。路由創(chuàng)建過(guò)程按下列步驟進(jìn)行源SA#N通過(guò)與SF3#1的第N個(gè)端口相連的鏈路發(fā)送路由專用控制信元，路由專用控制信元攜帶目的SA標(biāo)識(shí)即源AS#1。SF3#1從第N個(gè)端口收到路由專用控制信元，創(chuàng)建或更新本交換單元路由表信息 “從第N個(gè)端口可達(dá)源SA#N”，并將此條路由信息攜帶在本交換單元生成的路由專用控制信元上，從第2個(gè)端口發(fā)送給的1端口。SF2#2從第1個(gè)端口收到路由專用控制信元，創(chuàng)建或更新本交換單元路由表信息 “從第1個(gè)端口可達(dá)源SA#N”，并將此條路由信息攜帶在本交換單元生成的路由專用控制信元上，從第1個(gè)端口發(fā)送給SF1#1的2端口。SF1#1從第2個(gè)端口收到路由專用控制信元，創(chuàng)建或更新本交換單元路由表信息 “從第2個(gè)端口可達(dá)SA#N”，并將此條路由信息攜帶在本交換單元生成的路由專用控制信元上，從第1個(gè)端口發(fā)送給SA#1的1端口。SA#1從第1個(gè)端口收到路由專用控制信元，創(chuàng)建或更新路由信息“從第1個(gè)端口可達(dá)SA#N”。至此，一條從源SA#N到目的SA#1的路由在SA和各級(jí)SF的路由表中創(chuàng)建或更新完成。路由專用控制信元的引入使得以一種自適應(yīng)方式動(dòng)態(tài)選擇路由成為可能，減少了路由選擇過(guò)程對(duì)控制中心的依賴。動(dòng)態(tài)選擇路由的方法可以適用于轉(zhuǎn)發(fā)多播信元的情況。交換單元中的路由表包括多播路由表，多播路由表中記錄目的交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系；各交換單元中的多播路由表由網(wǎng)絡(luò)控制中心在系統(tǒng)初始化階段進(jìn)行設(shè)置并在正常工作階段隨時(shí)進(jìn)行修改和更新。如圖4所示，轉(zhuǎn)發(fā)多播信元過(guò)程中選擇路由的方法一包括交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定端口組，并將多播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口組具有連通關(guān)系的一個(gè)或多個(gè)路由點(diǎn)，所述路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。轉(zhuǎn)發(fā)多播信元過(guò)程中選擇路由的方法二包括交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表以及路由控制信息確定端口組，具體包括交換單元根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的端口組，進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定端口組；所述路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口匯聚(trunk)分組信息、端口的隊(duì)列 fn息ο
如圖4所示，上述方法二包括以下步驟(1)交換單元收到多播信元后，從多播信元信元頭中解析出目的交換接入單元標(biāo)識(shí)DES_ID ；并根據(jù)多播路由表查詢到與目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的所有可達(dá)的端口信息； (2)查詢各端口的掩碼(Mask)信息，選擇出可用的端口 ；Mask = 1，該端口可用；Mask = 0，該輸出端口不可用。各輸出端口的Mask由控制中心配置，用于限制多播信元對(duì)某些輸出鏈路的使用。(3)查詢所有可用輸出端口的鏈路狀態(tài)，選擇鏈路為有效狀態(tài)的端口 ；排除鏈路不可靠的輸出端口，得到所有可以被選擇的輸出端口。(4)查詢所有可用端口的匯聚(trunk)分組配置信息；trunk配置是指在路由選擇時(shí)將多個(gè)輸出鏈路同等對(duì)待，當(dāng)作一條路由使用。 trunk配置由控制中心完成，利用這種配置一方面增加了多播路由的靈活性，另一方面可以將CLOS網(wǎng)絡(luò)配置成多交換平面，使得在交換接入單元(SA)數(shù)量較少時(shí)，交換網(wǎng)絡(luò)資源得到充分利用。(5)根據(jù)trunk配置將所有被選擇輸出端口進(jìn)行分組，在每個(gè)trunk組內(nèi)，根據(jù)輸出端口的輸出隊(duì)列信息，依據(jù)負(fù)載均衡原則，得到最終選擇的輸出端口。(6)將多播信元從最終選擇的輸出端口傳遞到下一路由點(diǎn)，此下一路由點(diǎn)是下一級(jí)交換單元時(shí)，在此下一級(jí)交換單元中繼續(xù)重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直到多播信元被轉(zhuǎn)發(fā)到目的交換接入單元為止，路由選擇完成。本發(fā)明尤其適用于大規(guī)模三級(jí)CLOS交換網(wǎng)絡(luò)。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)選擇路由的方法，其特征在于，源交換接入單元和目的交換接入單元之間的各交換單元中均設(shè)置并動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表， 交換單元接收到來(lái)自源交換接入單元的信元后，根據(jù)所述路由表確定下一路由點(diǎn)并將信元轉(zhuǎn)發(fā)至此下一路由點(diǎn)，所述下一路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，交換單元中的路由表包括單播路由表，單播路由表中記錄交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系；交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表中的連通映射關(guān)系確定與所述目的交換接入單元對(duì)應(yīng)的一端口，并將單播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口具有連通關(guān)系的下一路由點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表以及路由控制信息確定一端口，具體包括交換單元根據(jù)維護(hù)的單播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)端口后，進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定一端口 ；所述路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口的隊(duì)列信息。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在系統(tǒng)初始化階段，交換單元通過(guò)自學(xué)習(xí)的方式創(chuàng)建單播路由表，具體包括交換單元從一端口接收到源自一交換接入單元的單播信元后，將此端口與此交換接入單元的連通映射關(guān)系記錄入單播路由表；在系統(tǒng)運(yùn)行階段，交換單元對(duì)單播路由表進(jìn)行更新，具體包括交換單元發(fā)送控制信令以獲知各端口與目的交換接入單元的連通映射關(guān)系是否有效，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果更新此連通映射關(guān)系。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，交換單元之間通過(guò)發(fā)送路由專用控制信令進(jìn)行單播路由表的創(chuàng)建和更新，所述路由專用控制信令攜帶以下信息源交換接入單元標(biāo)識(shí)，目的交換接入單元標(biāo)識(shí)，源交換單元標(biāo)識(shí)，源交換單元與接收此路由專用控制信令的交換單元間的鏈路號(hào)，鏈路雙向可達(dá)性信息。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，交換單元中的路由表包括多播路由表，多播路由表中記錄目的交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系；各交換單元中的多播路由表由網(wǎng)絡(luò)控制中心設(shè)置并更新；交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定端口組，并將多播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口組具有連通關(guān)系的一個(gè)或多個(gè)路由點(diǎn)，所述路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，交換單元從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表以及路由控制信息確定端口組，具體包括交換單元根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的端口組，進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定端口組；所述路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口匯聚分組信息、端口的隊(duì)列信息。
8.一種動(dòng)態(tài)選擇路由的CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)，包括源交換接入單元、目的交換接入單元、 源交換接入單元和目的交換接入單元之間的各交換單元；其特征在于，所述交換單元包括路由表控制子單元和路由控制子單元；所述路由表控制子單元，用于設(shè)置并動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表；所述信息傳遞控制子單元，用于接收到來(lái)自源交換接入單元的信元后，根據(jù)所述路由表確定下一路由點(diǎn)并將信元轉(zhuǎn)發(fā)至此下一路由點(diǎn)；所述下一路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。
9.如權(quán)利要求8所述的CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述路由表控制子單元，還用于維護(hù)記錄交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系的單播路由表；所述信息傳遞控制子單元，還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表中的連通映射關(guān)系確定與所述目的交換接入單元對(duì)應(yīng)的一端口，并將單播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口具有連通關(guān)系的下一路由點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述信息傳遞控制子單元，還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的單播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的單播路由表以及路由控制信息確定一端口，具體包括根據(jù)維護(hù)的單播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)端口后， 進(jìn)一步根據(jù)端口所連接鏈路的路由控制信息確定一端口 ；所述路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口的隊(duì)列信息。
11.如權(quán)利要求9或10所述的CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述路由表控制子單元，還用于在系統(tǒng)初始化階段通過(guò)自學(xué)習(xí)的方式創(chuàng)建單播路由表，具體的，在所述信息傳遞控制子單元從一端口接收到源自一交換接入單元的單播信元后，將此端口與此交換接入單元的連通映射關(guān)系記錄入單播路由表；還用于在系統(tǒng)運(yùn)行階段，對(duì)單播路由表進(jìn)行更新，具體包括在所述信息傳遞控制子單元發(fā)送控制信令后，獲知各端口與目的交換接入單元的連通映射關(guān)系是否有效，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果更新此連通映射關(guān)系。
12.如權(quán)利要求9所述的CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述信息傳遞控制子單元，還用于發(fā)送路由專用控制信令進(jìn)行單播路由表的創(chuàng)建和更新，所述路由專用控制信令攜帶以下信息源交換接入單元標(biāo)識(shí)，目的交換接入單元標(biāo)識(shí)， 源交換單元標(biāo)識(shí)，源交換單元與接收此路由專用控制信令的交換單元間的鏈路號(hào)，鏈路雙向可達(dá)性信息。
13.如權(quán)利要求8所述的CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)還包括控制中心；所述路由表控制子單元，還用于維護(hù)記錄交換接入單元與此交換單元的一個(gè)或多個(gè)端口的連通映射關(guān)系的多播路由表；所述信息傳遞控制子單元，還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定端口組，并將多播信元轉(zhuǎn)發(fā)至與此端口組具有連通關(guān)系的一個(gè)或多個(gè)路由點(diǎn)，所述路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元；所述控制中心，用于設(shè)置并更新各交換中心的多播路由表。
14.如權(quán)利要求13所述的CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述信息傳遞控制子單元，還用于從接收到的來(lái)自源交換接入單元的多播信元中獲知目的交換接入單元標(biāo)識(shí)后，根據(jù)維護(hù)的多播路由表以及路由控制信息確定端口組，具體包括根據(jù)維護(hù)的多播路由表確定與所述目的交換接入單元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的端口組，進(jìn)一步根據(jù)路由控制信息確定端口組；所述端口所連接鏈路的路由控制信息包括端口的掩碼、端口的鏈路有效狀態(tài)、端口匯聚分組信息、端口的隊(duì)列信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)選擇路由的方法及CLOS交換網(wǎng)系統(tǒng)，此方法包括源交換接入單元和目的交換接入單元之間的各交換單元中均設(shè)置并動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表，交換單元接收到來(lái)自源交換接入單元的信元后，根據(jù)所述路由表確定下一路由點(diǎn)并將信元轉(zhuǎn)發(fā)至此下一路由點(diǎn)，所述下一路由點(diǎn)為下一級(jí)交換單元或目的交換接入單元。本發(fā)明采用分布式控制方式實(shí)現(xiàn)路由選擇，使網(wǎng)絡(luò)中的交換單元具有選擇和改變路由權(quán)利，提高系統(tǒng)效率及靈活性。交換單元除了根據(jù)路由表查詢輸出端口，還通過(guò)路由控制信息進(jìn)一步查詢，確保所選擇的路由具有可達(dá)、可靠、可控且負(fù)載均衡的特性，增強(qiáng)了大規(guī)模交換網(wǎng)絡(luò)中路由配置的靈活性。
文檔編號(hào)H04L12/56GK102238072SQ20101016731
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者劉建平 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司