自動交換光網絡的交換連接特性與相關控制協(xié)議研究.pdf

1、光網絡的傳輸技術在近十幾年得到飛速的發(fā)展,波分復用(WDM)技術能夠讓一根光纖承載以百計甚至以千計的波長,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絡巨大發(fā)展機會,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絡的帶寬資源,能夠極大地解決和改善以往網絡管理模式中存在的問題,使得網絡的運營變得更加

2、自動化和智能化。因而,加入了GMPLS控制平面的光傳送網絡就演變成為自動交換光網絡(ASON)。 隨著GMPLS控制平面的引入,兩個平而的光網絡(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)平面主要負責業(yè)務數(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絡之間的業(yè)務數(shù)據(jù)流提供通路服務:控制平而主要用來實現(xiàn)基本的控制功能,包括連接建立和連接釋放的信令過程,恢復和保護機制,連接屬性的調節(jié)

3、機制等等。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)平面網絡的拓撲和資源信息,給路山算法提供計算數(shù)據(jù),路山算法則用來計算路徑。管理平面可以在必要時通過的網管工具來直接管理數(shù)據(jù)平面和控制平面。由于ASON網絡中的控制平面承擔了大部分的工作,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雜、極易出錯和配置時間長等等問題。 GMPLs網絡能夠支持動態(tài)性較高的交換連接業(yè)務,因為它有著快速

4、的通路建立信令機制。同時,交換連接業(yè)務需求也在不斷的變化,目前有些變換連接要求GMPLS網絡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)光交換網絡中,每個通路只保持100ms左右.在一個光網格計算的應用中,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)務條件下的GMPLS網絡表現(xiàn).我們以提高GMPLS網絡的性能為目標,在控制協(xié)議領域中提出了一系列

5、的改進措施,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網絡提供交換連接的通用特性.我們不但討論以往研究文獻中采用的交換連接業(yè)務模型,并且結合口前發(fā)展現(xiàn)狀和要求,描述了交換連接的最新變化。我們以本實驗室ASON相關項目中的實際設備與網絡為出發(fā)點,討論了GMPLS數(shù)據(jù)平面和控制平面的網絡模型。 我們十分關注網絡模型和業(yè)務模型中的一些參數(shù)細節(jié),發(fā)現(xiàn)在以往研究文獻中有些細節(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節(jié)部分恰恰是影響整個網絡性能的關鍵.由此我們開展了許多仿真工作和實驗工作,來觀察這些細節(jié)參數(shù)變化所帶來的網絡性能變化。 在路由算法部分,我們提出了一種通用的路由算法實現(xiàn)方法和一種適應異構網絡的路山算法。這個路由算法既能夠用來為完全交叉節(jié)點能力(如時隙交換)的網絡計算路徑,又能夠用來為限制交叉節(jié)點能力(如無波長轉換的波長交換網絡)的網絡計算路徑。該算法在本實驗室ASON實驗項目中得到了應用,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)議的泛洪機制所帶來的缺點,并發(fā)現(xiàn)這些缺點在新交換連接業(yè)務特性(動態(tài)性高) 中會造成網絡性能的極度惡化。 山此我們提出了一種基于通路的泛洪機制,這種機制能夠在交換連接動態(tài)性高的情況下保持網絡性能的穩(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.這種集成機制不需要單獨的路由協(xié)議,從而能夠極大降低控制平面網絡中的消息數(shù)量。從仿真結果看,此集成機制能夠在不影

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