自動交換光網(wǎng)絡(luò)的交換連接特性與相關(guān)控制協(xié)議研究.pdf

1、光網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)在近十幾年得到飛速的發(fā)展,波分復(fù)用(WDM)技術(shù)能夠讓一根光纖承載以百計(jì)甚至以千計(jì)的波長,而且單個波長能夠承載的帶寬也在迅速增加。目前單根光纖可以承載Tbps數(shù)量級的帶寬。巨大的帶寬資源帶給網(wǎng)絡(luò)巨大發(fā)展機(jī)會,同時也帶來了許多新的問題和挑戰(zhàn)。其中的一個重要問題就是如何有效管理和合理利用帶寬資源。引入GMPLS控制協(xié)議棧來管理和控制光傳送網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源,能夠極大地解決和改善以往網(wǎng)絡(luò)管理模式中存在的問題,使得網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營變得更加

2、自動化和智能化。因而,加入了GMPLS控制平面的光傳送網(wǎng)絡(luò)就演變成為自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)。 隨著GMPLS控制平面的引入,兩個平而的光網(wǎng)絡(luò)(管理平而和數(shù)據(jù)平面)演變成了三個平面:管理平面,控制平面和傳送平面(也稱數(shù)據(jù)平面)。數(shù)據(jù)平面主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸,它通過建立端到端的電路交換連接為客戶網(wǎng)絡(luò)之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流提供通路服務(wù):控制平而主要用來實(shí)現(xiàn)基本的控制功能,包括連接建立和連接釋放的信令過程,恢復(fù)和保護(hù)機(jī)制,連接屬性的調(diào)節(jié)

3、機(jī)制等等。在GMPLS控制平面中還包括路山協(xié)議和路由算法,路由協(xié)議用來收集數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜唾Y源信息,給路山算法提供計(jì)算數(shù)據(jù),路山算法則用來計(jì)算路徑。管理平面可以在必要時通過的網(wǎng)管工具來直接管理數(shù)據(jù)平面和控制平面。由于ASON網(wǎng)絡(luò)中的控制平面承擔(dān)了大部分的工作,所以管理平面的操作變得十分"輕松",而且也解決了以往管理平面操作配置復(fù)雜、極易出錯和配置時間長等等問題。 GMPLs網(wǎng)絡(luò)能夠支持動態(tài)性較高的交換連接業(yè)務(wù),因?yàn)樗兄焖?/p>

4、的通路建立信令機(jī)制。同時,交換連接業(yè)務(wù)需求也在不斷的變化,目前有些變換連接要求GMPLS網(wǎng)絡(luò)能夠極快的建立通路,而且它們的持續(xù)時間很短.比如在一個典型的波長路山突發(fā)光交換網(wǎng)絡(luò)中,每個通路只保持100ms左右.在一個光網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用中,很可能需要建立保持時間只有1s到10s左右的通路。 本論文從交換連接入手,分析研究了高動態(tài)性交換連接業(yè)務(wù)條件下的GMPLS網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn).我們以提高GMPLS網(wǎng)絡(luò)的性能為目標(biāo),在控制協(xié)議領(lǐng)域中提出了一系列

5、的改進(jìn)措施,取得了很好的成效.我們的主要研究工作包括:我們歸納了GMPLS網(wǎng)絡(luò)提供交換連接的通用特性.我們不但討論以往研究文獻(xiàn)中采用的交換連接業(yè)務(wù)模型,并且結(jié)合口前發(fā)展現(xiàn)狀和要求,描述了交換連接的最新變化。我們以本實(shí)驗(yàn)室ASON相關(guān)項(xiàng)目中的實(shí)際設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)為出發(fā)點(diǎn),討論了GMPLS數(shù)據(jù)平面和控制平面的網(wǎng)絡(luò)模型。 我們十分關(guān)注網(wǎng)絡(luò)模型和業(yè)務(wù)模型中的一些參數(shù)細(xì)節(jié),發(fā)現(xiàn)在以往研究文獻(xiàn)中有些細(xì)節(jié)比較容易被忽略.而且我們發(fā)現(xiàn),在交換連接的新

6、特性下,這些被忽略的模型細(xì)節(jié)部分恰恰是影響整個網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵.由此我們開展了許多仿真工作和實(shí)驗(yàn)工作,來觀察這些細(xì)節(jié)參數(shù)變化所帶來的網(wǎng)絡(luò)性能變化。 在路由算法部分,我們提出了一種通用的路由算法實(shí)現(xiàn)方法和一種適應(yīng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的路山算法。這個路由算法既能夠用來為完全交叉節(jié)點(diǎn)能力(如時隙交換)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算路徑,又能夠用來為限制交叉節(jié)點(diǎn)能力(如無波長轉(zhuǎn)換的波長交換網(wǎng)絡(luò))的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算路徑。該算法在本實(shí)驗(yàn)室ASON實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中得到了應(yīng)用,并且廣泛用于本

7、論文的仿真工作。 在路山協(xié)議部分,我們分析了傳統(tǒng)路由協(xié)議的泛洪機(jī)制所帶來的缺點(diǎn),并發(fā)現(xiàn)這些缺點(diǎn)在新交換連接業(yè)務(wù)特性(動態(tài)性高) 中會造成網(wǎng)絡(luò)性能的極度惡化。 山此我們提出了一種基于通路的泛洪機(jī)制,這種機(jī)制能夠在交換連接動態(tài)性高的情況下保持網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定。 我們還提出了一種集成鏈路狀態(tài)通告的信令消息過程.這種集成機(jī)制不需要單獨(dú)的路由協(xié)議,從而能夠極大降低控制平面網(wǎng)絡(luò)中的消息數(shù)量。從仿真結(jié)果看,此集成機(jī)制能夠在不影

8、響阻塞概率的前提下降低控制平面網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。 在GMPLS控制平而中,我們還提出了一種類似QoS的優(yōu)先機(jī)制,這種機(jī)制不需要減少網(wǎng)絡(luò)中的控制消息報(bào)文數(shù)量就能夠提高網(wǎng)絡(luò)性能。仿真分析顯示我們的方法取得了相當(dāng)?shù)男Ч?最后我們討論GMPLS網(wǎng)絡(luò)中的通路沖突問題及其解決機(jī)制,而且在高動態(tài)性的交換連接情況下,沖突問題會更加嚴(yán)重。我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的GMPLS網(wǎng)絡(luò)中的沖突解決機(jī)制只是局部解決,最終還是會導(dǎo)致建路失敗。我們據(jù)此研究并提出了一種基