面向業(yè)務(wù)的下一代光網(wǎng)絡(luò)體系研究.pdf

1、智能光網(wǎng)絡(luò)的引入對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)發(fā)展有著重要的影響。但隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)分組成為光網(wǎng)絡(luò)傳送的主要服務(wù)對(duì)象；另外未來(lái)用戶所需業(yè)務(wù)呈現(xiàn)多樣性、復(fù)雜性的趨勢(shì)，如何快速引入新業(yè)務(wù)并為其提供充分的支撐也成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題。盡管智能光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)行了有益嘗試，但在復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯處理方面還存在很大的局限性。正是在國(guó)家863和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下，作者對(duì)面向業(yè)務(wù)的下一代光網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架以及相關(guān)技術(shù)做了比較深入和系統(tǒng)的研究，整個(gè)工作緊

2、緊圍繞業(yè)務(wù)平面的構(gòu)建、光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中的關(guān)鍵支撐技術(shù)、光網(wǎng)絡(luò)交換方式的發(fā)展和融合、以及試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的搭建四項(xiàng)最關(guān)鍵的內(nèi)容，提出了具體的實(shí)現(xiàn)方案和算法，同時(shí)通過(guò)我們所開發(fā)的ASON(Automatic Switched Optical Networks)控制平面協(xié)議棧平臺(tái)，對(duì)相關(guān)的方案和算法進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)的仿真，驗(yàn)證了它們的可行性和有效性。 通過(guò)三年的不懈努力，我們目前已經(jīng)取得了有創(chuàng)新意義的成果，主要的創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下： (1) 提出

3、了面向業(yè)務(wù)的下一代光網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架，在原有ASON框架的基礎(chǔ)上引入了業(yè)務(wù)平面。通過(guò)業(yè)務(wù)平面，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)交換與業(yè)務(wù)生成相分離及業(yè)務(wù)生成獨(dú)立于業(yè)務(wù)運(yùn)行環(huán)境。業(yè)務(wù)功能不同粒度的劃分和分布，可以提高業(yè)務(wù)運(yùn)行效率并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的定制和組合；業(yè)務(wù)平面可以支持應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)核心資源的訪問(wèn)，以及第三方業(yè)務(wù)開發(fā)商的運(yùn)作，從而加快新業(yè)務(wù)的開發(fā)；業(yè)務(wù)平面對(duì)協(xié)調(diào)不同管理域和不同交換結(jié)構(gòu)的光網(wǎng)絡(luò)的互信、互通也會(huì)有積極的影響。運(yùn)用業(yè)務(wù)平面，可以實(shí)現(xiàn)或擴(kuò)充自適應(yīng)業(yè)務(wù)接入，自

4、適應(yīng)業(yè)務(wù)重構(gòu)和自適應(yīng)業(yè)務(wù)定制等功能。 (2) 運(yùn)用遺傳算法對(duì)光層組播中的資源使用進(jìn)行優(yōu)化；我們提出了多個(gè)組播業(yè)務(wù)共存時(shí)存在的幾種問(wèn)題和場(chǎng)景：稀疏分光節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的組播路由，靜態(tài)組播梳理和準(zhǔn)動(dòng)態(tài)組播業(yè)務(wù)拆建；并用遺傳算法排列業(yè)務(wù)計(jì)算順序以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源。另外我們提出了一個(gè)支持業(yè)務(wù)梳理的智能光網(wǎng)絡(luò)組播協(xié)議，給出了消息類型，信令流程及狀態(tài)機(jī)模型，仿真表明業(yè)務(wù)梳理可以明顯降低組播業(yè)務(wù)阻塞率。 (3) 研究了新型的支持組播的光交換結(jié)構(gòu)

5、。在這種結(jié)構(gòu)中，光分路器和波長(zhǎng)變換器為所有入端口和出端口共享。為了適應(yīng)這種結(jié)構(gòu)變化，我們同時(shí)設(shè)計(jì)了一種組播路由算法以及鏈路權(quán)重變化的策略以均衡網(wǎng)絡(luò)流量。仿真證明：當(dāng)共享的光分路器和波長(zhǎng)變換器數(shù)目在一定程度內(nèi)變化時(shí)，組播性能并沒有很大變化，因此可以一定程度地減少其數(shù)目同時(shí)保證業(yè)務(wù)性能；同時(shí)使用鏈路權(quán)重變化策略也有利于降低業(yè)務(wù)阻塞率。 (4) 研究了預(yù)訂業(yè)務(wù)在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。為了在智能光網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)預(yù)訂業(yè)務(wù)，擴(kuò)展了GMPLS(Gene

6、ralized Multi-Protocol LabelSwitching)相關(guān)協(xié)議，同時(shí)提出了最短路、鏈路權(quán)重變化和分層圖三種路由波長(zhǎng)分配算法，以及劃分共享波長(zhǎng)和非預(yù)訂業(yè)務(wù)專有波長(zhǎng)的機(jī)制。仿真表明，業(yè)務(wù)量較低時(shí)，分層圖算法最優(yōu)。 (5) 提出了光電路交換和光突發(fā)交換融合的混合光交換結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在業(yè)務(wù)接入點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)特性為其分配相應(yīng)的交換機(jī)制以充分利用資源并減小處理開銷，這也是上述自適應(yīng)業(yè)務(wù)接入的一部分功能。同時(shí)我們?cè)诠馔话l(fā)交換

7、中運(yùn)用光緩存器和折射路由技術(shù)解決突發(fā)包間的沖突；為了保證光電路交換業(yè)務(wù)的性能，引入波長(zhǎng)劃分機(jī)制使部分波長(zhǎng)為光電路交換專用。我們運(yùn)用排隊(duì)論，從理論上分析了兩種交換機(jī)制共存時(shí)相互性能的影響，并與仿真進(jìn)行比較。結(jié)果證明，二者符合得很好。另一方面，我們提出了光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)通過(guò)光電路交換網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)的兩種資源分配算法：時(shí)間驅(qū)動(dòng)的資源分配算法和流量驅(qū)動(dòng)的資源分配算法。 另外，我們自主搭建了ASON控制平面協(xié)議棧，并在此基礎(chǔ)上初步開發(fā)了業(yè)務(wù)平面