摘 要 自动交换光网络（ASON）通过在传统光传送网络中引入路由协议、信令协议来实现网络的智能化。文章对ASON路由协议——基于流量工程开放最短路径优先协议（OSPF-TE）的基本概念和工作机制进行了分析研究，并仿真了OSPF-TE的一些网络性能，并得到一些有益的仿真结果。
关键词 自动交换光网络 开放最短路径优先协议 通用多协议标签交换
1 引言
数据业务对网络资源的动态分配要求越来越迫切，于是一种能够自动完成光网络连接新型光网络——自动交换光网络（ASON）应运而生。路由技术是ASON的核心技术之一，在实现连接的动态选路方面发挥了重要的作用。开放最短路径优先（OSPF）协议是由IETF开发的一个基于链路状态的动态路由协议，传统的IP网络采用的路由协议是OSPF协议，ASON的路由需要更多的特性和更高的灵活性，一般采用基于GMPLS扩展的OSPF-TE路由协议[1]。
2 基于GMPLS的OSPF-TE
ASON 中的路由信息分发协议采用基于GMPLS的OSPF-TE。流量工程通过对资源的合理配置，对路由过程的有效控制，使得网络资源得到最优的利用。在网络运行中，能够自动地避开网络故障、网络拥塞和网络瓶颈，从而提供可靠的不同的QoS的区分业务。
基于GMPLS的OSPF-TE协议中的OSPF不再作为一个独立的路由协议出现，而是和GMPLS协议体系下的其他协议（如链路管理协议、标记分发协议等）协调工作，其承担的主要任务是链路状态信息的分发和链路状态数据库的构造，而不是传统路由器强调的路由计算。GMPLS控制平面的路由模块包括路由表管理、路径计算、OSPF-TE协议分发路由信息以及链路状态广播（LSA）数据库等。如图1所示。
2.1 OSPF-TE链路状态库
OSPF-TE通常将网络视为一个有向曲线图，其节点是网络元件，其边缘是TE链路。曲线图的每个边缘可关联到诸如IP地址、成本及可预留波长属性。任何链路状态的改变，包括增加或减少链路，链路状态库都必须重新定位，而且所有的路由器必须根据更新的链路状态库的信息来重新计算它们的路由表。OSPF-TE使用LSA来广播网络资源信息。LSA携带特殊的TLV类型（类型长度值结构）称为链路TLV，它将关于特定链路流量工程的信息例如非预留波长数、成本等解码。当光路动态地建立或拆除时，光路资源可用性将会改变，这时，这些变化由新发送的LSA来指明。为限制过多的OSPF-TE流量穿过智能交换光网络，只有当资源改变超过某一门限值（叫作链路状态广播门限值[1，2]）时才会使用LSA。
2.2 链路状态广播门限值
在ASON网络中，路由器间的连接是点对点的光链路。路由器的LSA的信息包括每个出口链路的比特率、开销、可用波长数以及与出口链路连接的相邻路由器ID。路由器的链路状态广播是在驱动事件下触发的。当路由器在任何一个出口链路检测到重要事件时发送LSA目前有两个定义的重要事件：
· 网络拓扑改变；
· 任何一个出口链路的可用波长的改变超过之前所设的链路状态广播门限值。
并且做如下假设：
WTotal：链路的全波长数
Wavail_prior：变化前链路的可用波长数
Wavail_afer：变化后链路的可用波长数
Threshold：链路状态广播门限值
若以下满足条件[1]：
■≥Threshold （式1）
则发起并广播一个新的LSA。设立链路门限值是为了限制OSPF-TE流量，因为OSPF-TE流量会影响整个网络的性能。
2.3 路由表间隔
OSPF-TE周期性地重建路由图，则称该时间间隔为路由表间隔。路由表间隔不能过长也不能太短。如果太长，将不能及时地反映网络的变化；如果太短，会给路由器带来不必要的CPU负担。
2.4 OSPF-TE路由协议的工作过程
1. 所接的路由器要成为邻居；
2. 构建邻接关系；
3. 在邻接路由器之间发送LSA；
4. 接受LSA；
5. 构建一个相同的拓扑表（链路状态数据库）；
6. 使用最短路径优先的方法来计算最短路径；
7. 构建路由表。
3 仿真环境
采用14个基于GMPLS的光交换路由器组成一个ASON网络来仿真，如图2所示。其中有9个是用作标签交换路由器（LSR）的。同时，剩下的5个“Portland”、“Phoenix”、“Dallas_Acess”、“AtlantaAccess”和“DC Acess”作为光链路的起始和终端的标签边缘路由器（LER）。假定每个节点的业务满足呼叫到达间隔时间为指数分布的泊松过程，到达率为λ，且连接的保持时间满足均值为1/μ，即每个节点的符合为λ/μ。阻塞率定义为被阻塞的业务数与发起的业务数的比值。
4 仿真结果分析
链路状态广播门限值控制着LSA的再生过程。当链路状态广播门限值下较低时，即使是网络发生一点小的变化都将导致链路状态广播的再生和溢出。
图3举例说明了不同链路状态广播门限值下的ASON的阻塞率。这些极限值分别是：10%、20%、50%和90%。路由节点的路由表时间间隔是10s。每条TE链路的波长数是20。ASON的业务负载R=35。仿真显示：对于ASON网络，应选择一个适当的链路状态广播门限值。链路状态广播门限值很小时，除了引起更多的LSA业务外，不能提高网络的性能（阻塞率）。链路状态广播门限值很大时将降低ASON的性能。
但是，并不是意味着降低链路状态广播门限值就有利于ASON的性能。在给定路由表间隔的情况下，低的链路状态广播门限值对降低ASON的阻塞率没有帮助。只有当网络状态的变化在路由表中反映出来，它才能影响ASON的性能。在两个相邻的时间表重建间隔内，不管链路状态的数据库更新的频率多高，如果新的路由表没有建立，那么这种改变不能引起任何的变化。
选择适当的链路状态广播门限值是一个复杂的事情，它无法从理论上来进行推导。链路状态广播门限值太大或者太小都会对性能造成影响。小的链路状态广播门限值将产生更多的LAS业务。大的链路状态广播门限值会引起高的阻塞率，如图4所示。因此，在实际配置中，采用一些仿真方法来帮助选择合适的链路状态广播门限值。
路由表是依据链路状态库来建立的。在给定链路状态广播门限值下，当路由表间隔很小时，路由器将得到更准确地网络状态。当光连接请求到来时，路由算法将为该请求选择一条最不拥挤的路由，这样光连接阻塞的可能性就小。因此，如果路由表时间间隔太长，那么路由表就不能准确地描述网络真实的情况，这将降低网络的性能。
图5给出了ASON在不同路由表时间间隔下的仿真结果。链路状态广播门限值为10%。每条链路的波长数为20。并且ASON的业务负载R=35。每个路由节点的路由表间隔相同。
中时间间隔为0（秒）意味着当一个新的LSA到来时，OSPF-TE将会更新它的路由表。在所有的情况下，路由表将周期性地重建。仿真结果表明不能忽略路由表时间间隔对ASON的影响。按阻塞率来比较，当路由表中的时间间隔很小时ASON性能较好。但是选择合适的时间间隔是一个复杂的事情。路由表时间间隔不能太大或太小。小的时间间隔可能消耗很多的CPU执行时间，阻碍路由节点的正常运行。大的时间间隔则会带来高的阻塞率，使ASON的性能大大降低。选择合适的路由表不能采用理论分析的方法，必须采用一些仿真的方法。
5 结论
OSPF-TE路由协议在ASON中的应用具有重大的意义。对于OSPF-TE的实现来说，链路状态广播门限值和路由时间间隔的选用很关键，过大或者过小都会影响网络性能。因此，链路状态广播门限值和路由时间间隔应该是采用仿真的方式来确定。
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