在分析與恢復技術有關的GMPLS技術特性基礎上，提出了一種基于約束的GMPLS恢復算法(CGR)，并對相關的約束條件的設置做了具體的規定和說明，以網狀網為例，詳細介紹了所提出算法的實現方法和特點。該算法借鑒了傳統恢復技術的優點，又充分考慮到GMPLS網的特性，使其具有繼承性和兼容性。
關 鍵 詞 通用多協議標簽交換; 標簽交換路徑; 生存性; 恢復

隨著IP技術的發展，用戶對IP網的依賴越來越大，但由于技術的局限性，使得采用IP技術進行實時和寬帶業務的傳遞時，無法保證所傳業務的服務質量。光傳送網的發展為IP技術的應用提供了一個可靠的傳送平臺，通用多協議標簽交換 (Generalized Multi-protocol Label Switching, GMPLS)技術則是實現IP技術與光傳送技術結合的最佳途徑。為了適應對這種網絡進行動態控制的要求,GMPLS對傳統的[1]多協議標簽交換(Multi-protocol Label Switching, MPLS)進行了擴展更新。在這種通用、高帶寬網絡環境下，網絡中的任何故障都會造成大量數據的丟失。因此無論是從用戶的角度，還是從運營商的角度，都迫切需要在網絡發生故障后能盡快地將受故障影響的業務恢復，特別是一些對實時性要求高的業務，其恢復速度必須滿足業務的需求[2]。
恢復算法是網絡在發生故障后對受故障影響的業務進行重新建立路由的過程。這里，路由的重新建立一定要遵循“在中斷前完成”的原則，即在新通道被建立時仍使用原通道，執行完路由倒換后再將原路由拆除。傳統的IP網中故障恢復采用集中控制的方式，當故障發生時，網絡管理員發現故障告警信號后，對受故障影響的業務流進行手動重新配置。與IP網不同，基于GMPLS的網絡是在傳送數據前建立標簽交換路徑(Label Switch Paths, LSPs)，GMPLS 的恢復是基于LSP的恢復，這為基于GMPLS網絡的恢復技術提供了很多方便，可大大提高恢復速度[3,4]。

有關GMPLS恢復技術的研究則剛剛開始，在進行這方面的研究時，一方面要借鑒傳統恢復技術的優點，使其具有繼承性和兼容性，同時還要充分考慮到GMPLS網的特性[5]。本文正是在這種背景下提出一種基于約束的GMPLS恢復算法。
1 恢復算法的基本思想
在進行GMPLS恢復算法的設計時，首先要充分考慮到其網絡特性。從網絡恢復技術的角度來看，GMPLS有以下特性：1) 多類型的交換和轉發層次。GMPLS可以支持時分復用(Time Division Multiplexing, TDM)、波長交換(Lambda Switch Capable, LSC)和光纖交換(Fiber Switch Capable, FSC)，這些新型的交換設備可以提供多種不同速率的交換接口，適用于在網絡邊緣對多種不同業務的接入。2) GMPLS 對IGP的擴展。GMPLS對內部網關協議(Internal Gateway Protocol, IGP)進行擴展，使它能夠將各種類型的鏈路廣播發送到常規鏈路上或非包/分組(TDM時隙、波長或光纖)鏈路上，并支持鄰近轉發(Adjacent Forwarding)。3) GMPLS中LSP的分級。GMPLS通過定義LSP的等級來完成LSP的嵌套，從而支持業務量干線隧道的建立。最低等級的LSP(FSC接口)是開始和終結于分組交換的節點上，比它高一級的LSP(TDM接口)是開始和終結在TDM交換節點上，更高一級的LSP(LSC接口)是開始和終結在波長交換節點上，最高等級的LSP(FSC接口)是開始和終結在光纖交換節點上[5]。4) 雙向LSP的建立。在GMPLS中，雙向LSP的建立是被允許的。無論上游或者下游通道，都使用相同的一套信令系統，從而降低了延遲時間，減少了控制開銷。5) 鏈路綁定。為了提高流量工程的可擴展性并減少標簽資源的使用，GMPLS允許把一套平行的鏈路歸并到同一個IGP中作為單個鏈路使用，產生的這條邏輯鏈路稱為綁定鏈路(Bundled Link)，其物理鏈路被稱作組成鏈路(Component Link)。6) 約束路由。GMPLS使用約束路由機制來分配相關的傳輸網絡拓撲信息，包括使用IGP轉發相鄰節點的狀態信息。約束路由的出現使傳統的路由算法有了改進的可能，基于約束的GMPLS恢復算法就是基于這種約束的路由算法。
在進行恢復路由的選擇時，考慮到GMPLS的技術特性，對所選的路由給出相應的約束條件(包括帶寬需求、最大跳數等)，從而使選出的恢復路由不僅最短，同時能合理地利用帶寬資源，并適應不同業務及交換類型對恢復路由的要求，使恢復算法達到最優。
2 約束條件的設置
GMPLS的約束條件通常對信令類、編解碼類和交換類三個方面進行考慮，具體又可分為對LSP的約束和對LINK的約束兩部分。
2.1 LSP的約束條件
1) 帶寬需求。即當此LSP加載在該鏈路或路徑上的時候，該鏈路或者路徑是否能夠具有足夠的帶寬加載這條LSP。
2) 節點限制。節點限制包括編解碼類型限制和交換類型限制。其中編解碼類型限制是說在源節點和目的節點之間應具有相同的編解碼類型，這種類型由目的節點確定，源節點與之相匹配。
3) 優先權。優先權包括建立優先權和保持優先權，即如果網絡中LSP存在優先權問題則優先權低的LSP在和優先權高的LSP發生搶占資源的時候，應首先滿足優先權高的LSP的要求。
4) 路由類型。路由類型指的是顯示路由或者逐跳路由，其中顯示路由還包括嚴格顯示路由和松散顯示路由。
2.2 LINK的約束條件
1) 鏈路保留帶寬：鏈路保留帶寬即安全帶寬，當鏈路加載某個LSP的時候，如果不能保證剩余10％的安全帶寬則認為不能加載此LSP。
2) 鏈路限制：鏈路限制是因鏈路的具體狀況確定該鏈路的優先級別，包括閑忙參數α和故障參數β。
3 算法的實現
CGR算法要求網絡上所有的節點都具有一張鄰接節點路由狀況表。有了狀況表，節點只要知道它到與它鄰接的節點的鏈路開銷，而不用獲得它到目標節點的路徑開銷就可以繪制出一張恢復路由表。環路的問題在CGR算法中不予考慮，因為每個節點都具有整個網絡的拓撲結構，而且CGR算法通過對節點是否已標記來判斷選路的走向，根本不會出現環路現象。
節點的鄰接節點路由狀況表記錄的信息包括源節點地址，鄰接節點地址，鄰接節點開銷，鄰接鏈路狀況參數α 和β，以及節點參數τ 等5個部分。因此，如果節點A通過一條開銷為3的鏈路直接連接到節點B(不經過中間節點)，并且路由器A通過一條開銷為5的鏈路直接連接到節點C，那么節點A將把將會向網絡上所有的節點廣播鏈路狀態包。每個節點將可以從接收到的鏈路狀態包中推算出一條通向目的節點的最短路徑。下面我們就來具體的講解一下CGR算法的實現過程。
3.1 CGR算法的建立
CGR算法的建立階段主要有以下幾部分組成：1) 建立鄰接節點路由狀況表。網絡中節點A通過發送Hello包到它的鄰接節點，獲得鄰接節點的地址、開銷、鏈路參數和節點參數等信息，建立了鄰接關系，所得到的信息都記錄在鄰接節點路由狀況表。2) 建立鏈路狀態數據庫。將本節點的數據收集起來，構建鏈路狀態數據庫。節點間的數據發送和收集是通過泛洪(Flood)算法來完成的。3) CGR算法計算最優路徑。CGR算法把某一節點(假設為節點A)設為源節點，初始狀態下通過鏈路狀態數據庫提供的信息進行最優路徑的計算；發生故障之后，通過更新后的鏈路狀態數據庫計算最佳恢復路徑。
3.2 算法的步驟 節點，其他節點均設為未標記數n，鄰接節點開銷識節點中選擇一個進行標識的其中一個鄰接節點該節點和鄰接鏈路置斷
假設網絡中源節點為s，任意一點j都對應兩個參量dj和pj。其中dj表示從源點s到點j的最優路徑開銷；pj則是表示從s到j的最優路徑中j點的前一節點。求解從源點s到網絡中任意點j的最優路徑算法的基本過程如下：1) 初始化節點的開銷。源節點為0，其他所有節點為∞；標記源點s，其它所有節點設為未標記。2) 檢測是否滿足節點限制。檢驗該節點到其鄰接的未標記節點的鏈路是否滿足節點限制。如果編解碼類型τ1和交換類型τ 2都滿足則置通過；如果僅不滿足τ1則可作為中間節點，不可作目的節點；如果τ 2不滿足則無論編解碼類型是否滿足都置為斷點，表示鏈路和節點均不可用。3) 檢測是否帶寬需求。檢驗所選鏈路是否滿足帶寬需求和鏈路保留帶寬需求。滿足則通過，跳到步驟5)，不滿足跳到步驟4)。4) 檢測優先權。檢測LSP優先權等級，如果高于已加載LSP，且斷開低等級LSP后，可成功加載高等級LSP則加載；否則置丟棄。5) 計算鄰接鏈路的CGR算法開銷。γ =γ×α (β=1) 或者γ =γ×β (β ≠1)。6) 選擇鏈路。比較鄰接鏈路的CGR算法開銷值，選取其中最小的一條進行加載。如果有兩條或者以上開銷相同的鏈路，則選擇跳數最少的一條。7) 檢驗鏈路開銷。如果小于以前的CGR算法開銷則替代；大于則丟棄，如果相等，則選擇跳數少的路徑丟棄跳數多的。8) 找尋上一節點進行標記。如果步驟6)中替代了原有CGR算法開銷則找尋上一節點進行標記。9) 檢測算法是否完成。檢測是否所有節點都已標記，如果都已標記則算法完成；否則將步驟8中的上一節點轉到步驟2)繼續進行計算。
在實現過程中需要配合鏈路狀態數據庫完成。此算法由于添加了故障參數和閑忙參數，因此可以在一定的程度上避開故障易發節點和鏈路，與其他恢復算法相比在網絡的生存性方面具有一定的優勢。
圖1給出了CGR算發法的流程圖。