（光学工程专业论文）新型obs网络及其控制平面研究.pdf

南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 摘要 光突发交换( o b s ) 技术是光路交换( o c s ) 技术和光分组交换( o p s ) 技术在实现 难度和性能上的折衷，被认为是当前技术条件下支持高速率突发数据流传输的理想方案。 运营商骨干网传输( p b t ) 技术作为一种最新的电信级以太网技术，它在m a c i n m a c 封装的基础上做了延伸和增强，通过关闭组播功能和广播学习功能，利用现有以太网硬件 就可以提供新的转发功能，将无连接的以太网改造为面向连接的二层隧道，从而可以实现 基于端到端的连接，同时支持q o s 、流量工程和保护倒换。基于以上优点，本文提出将 p b t 技术应用于o b s 网络中的设想。一方面，可以在二层实现突发控制包的快速转发， 并将o b s 网络的连接方式由面向非连接扩展为端到端的虚连接，从而更好地支持q o s ， 实现流量工程和保护倒换；另一方面，o b s 网络中的突发数据包利用光交换结合统计复 t 用时方式可以在一定程度上解决p b t 技术中电交换瓶颈和链路资源利用率不高的问题。 本文的工作旨在深入研究o b s 与p b t 技术原理的基础上，将p b t 技术融入到o b s 网络中，构建一种更加简单、快速和高效的新型o b s 网络。基于p b t 技术的新型o b s 网络在边缘汇聚、信道调度等方面仍然沿用原有o b s 网络所使用的方法，而主要的变化 在于对网络控制的实现方面，如突发控制包的格式，路由机制等。为了进一步完善新型 o b s 网络的控制功能，在该网络中引入了通用多协议标签交换( g m p l s ) 技术。g m p l s 通过对m p l s 进行扩展，增强了路由和信令协议，扩展了故障恢复技术，并增加了链路 管理的功能，它与原有o b s 控制模块相协调，可以更好地对o b s 网络及其节点实现必要 的控制，有助于优化o b s 网络处理数据转发单元的过程。 本文的工作重点是实现p b t 技术与o b s 网络的结合，并在此基础上引入g m p l s 控 制平面技术，对所形成的新的控制平面的功能结构进行研究，主要涉及链路管理、路由以 及信令等功能。最后使用o p n e t 仿真软件建立网络模型，对这一新型o b s 网络的基本 功能进行验证，并对网络的性能参数进行统计和分析。仿真结果表明，本文提出的结合方 案可行并在一定程度上改善了网络性能与资源利用率。 关键词：光突发交换运营商骨干网传输控制平面通用多协议标签交换 以太网 南京邮电大学硕士研究生学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t o p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g ( o b s ) i st h et r a d e o f fb e t w e e no p t i c a lc i r c u i ts w i t c h i n g ( o c s ) a n do p t i c a lp a c k e ts w i t c h i n g ( o p s ) i nt h er e a l i z a t i o no fd i f f i c u l t i e sa n dp e r f o r m a n c e s i ti s c o n s i d e r e da sa l li d e a ls c h e m et os u p p o r tt h et r a n s m i s s i o no f h i g e s p e e db u r s td a t as t r e a mu n d e r t h ec o n d i t i o n so fc u r r e n tt e c h n o l o g y p r o v i d e rb a c k b o n et r a n s p o r t ( p b t ) t e c h n o l o g yi san e w c a r r i e re t h e m e tt e c h n o l o g yw h i c hi st h ee x t e n s i o na n di m p r o v e m e n to nt h eb a s i so f m a c - i n m a ce n c a p s u l a t i o n t h r o u g hc l o s i n gt h ef u n c t i o n so fm u l t i c a s ta n db r o a d c a s t l e a r n i n g ，i tc a nu s et h ee x i s t i n ge t h e m e th a r d w a r e st op r o v i d ew i t l lt h en e wf u n c t i o no f f o r w a r d i n gw h i c ht r a n s f o r m sn o n - c o n n e c t i o n o r i e n t e de t h e m e tt oc o n n e c t i o n o r i e n t e dl a y e r 2 t u n n e l t h e ni tc a nr e a l i z et h ec o n n e c t i o nb a s e do ne n d - t o - e n dw h i l ei tc a na l s os u p p o r tq o s ， t ea n dp r o t e c t i o ns w i t c h i n g b a s e do nt h e s ea d v a n t a g e sa b o v e ，t h i sp a p e rp r o p o s e st oa p p l y p b tt e c h n o l o g yt oo b sn e t w o r k s o nt h eo n eh a n d ，i tc a nr e a l i z ef o r w a r d i n gb u r s tc o n t r o l p a c k e t si nl a y e r2q u i c k l y , a n de x t e n dt h en o n - - c o n n e c t i o n - o r i e n t e dm e t h o dt ot h ee n d - t o e n d v i r t u a lc o n n e c t i o nm e t h o di no b sn e t w o r k ss o a st os u p p o r tq o sb e a e r ，r e a l i z et r a f f i c e n g i n e e r i n ga n dp r o t e c t i o ns w i t c h i n g o nt h eo t h e rh a n d ，b u r s td a t ap a c k e t si no b sn e t w o r k s u s et h em e t h o dw h i c hc o m b i n e so p t i c a ls w i t c h i n g 、7 i ，i t l ls t a s t i cm u l t i p l e x i n gt os o l v et h e p r o b l e m so fe l e c t r i cs w i t c h i n gb o t t l e n e c k sa n dl o wl i n kr e s o u r c eu t i l i z a t i o nt os o m ee x t e n ti n p b t t h em a i np u r p o s eo ft h i sp a p e ri st od e s i g nan e wo b sn e t w o r kb a s e do nt h ei n d e p t h s t u d yo fo b sa n dp b tp r i n c i p l e s t h i sn e w o b sn e t w o r kw o u l d i n t e g r a t ep b tt e c h n o l o g yi n t o o r i g i n a lo b sn e t w o r k d u et oi t ss i m p l i c i t y , q u i c k n e s sa n de f f i c i e n c y p b t - b a s e do b sn e t w o r k s s t i l lu s et h em e t h o d so fa s s e m b l i n ga tt h en e t w o r ke d g e sa n ds c h e d u l i n gc h a n n e l si no r i g i n a l o b sn e t w o r k s t h em a i nc h a n g e sa r ea b o u tt h er e a l i z a t i o no fn e t w o r kc o n t r o l ，s u c h 勰t h e f o r m a to fb u r s tc o n t r o lp a c k e t ，t h er o u t i n gm e c h a n i s ma n ds oo n i no r d e rt oi m p r o v et h e c o n t r o lf u o c t i o n si no b sn e t w o r k sf u r t h e r , g e n e r a l i z e dm u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ( g m p l s ) t e c h n o l o g yi si n t r o d u c e d t h r o u g he x p a n d i n gm p l s ，g m p l se n h a n c e sr o u t i n ga n d s i g n a l i n gp r o t o c o l s ，e x p a n d sr e c o v e r yt e c h n o l o g y , a n da d d sl i n km a n a g e m e n tf u n c t i o n i tw o r k s w i t ho r i g i n a lo b sc o n t r o lm o d u l es ot h a ti tc a l lb eb e t t e ro nt h en e c e s s a r yc o n t r o lo fo b s i t 南京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t n e t w o r ka n di t sn o d e s ，a n dc o n t r i b u t et oo p t i m i z et h ep r o c e s sw h i c ho b sn e t w o r kd e a l sw i t h d a t af o r w a r d i n gu n i t t h ee m p h a s i so ft h i sp a p e ri st or e a l i z et h ec o m b i n a t i o no fp b tt e c h n o l o g ya n do b s n e t w o r k ，a n dt oi n t r o d u c eg m p l sc o n t r o lp l a n et e c h n o l o g yi n t oi t t h e nw ew i l ls t u d yt h e f u n c t i o n sa n ds t r u c n l r e so ft h en e wf o r m e dc o n t r o lp l a n ew h i c hm a i n l yi n c l u d el i n k m a n a g e m e n t ，r o u t i n ga n ds i g n a l i n gf u n c t i o n s f i n a l l y , w eu s et h eo p n e t s i m u l a t i o ns o f t w a r e t os e tu pt h en e t w o r km o d e lt ov e r i f yt h eb a s i cf u n c t i o n so ft h i sn e wo b sn e t w o r k t oc o l l e c t a n da n a l y z et h ep e r f o r m a n c ep a r a m e t e r so ft h en e t w o r ka sw e l l t h er e s u l t so fs i m u l a t i o ns h o w t h a tt h ec o m b i n a t i o np r o p o s a lp u tf o r w a r db yt h i sp a p e ri sf e a s i b l e ，a n di ta l s oi m p r o v e st h e n e t w o r kp e r f o r m a n c e sa n dt h eu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c yo ft h en e t w o r kr e s o u r c e st os o m ee x t e n t k e y w o r d s ：o p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g ( o b s ) ，p r o v i d e rb a c k b o n et r a n s p o r t ( p b t ) ，c o n t r o l p l a n e ，g e n e r a lm u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ( g m p l s ) ，e t h e m e t i i i 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略语 a r p a s o n a t m b c p b d a b d p b s a b v i d c a l l c c c c l i c r c 缩略语 a d d r e s sr e s o l u t i o np r o t o c o l a u t o m a t i cs w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k a s y n c h r o n o o u st r a n s f e rm o d e b u r s tc o n t r o lp a c k e t 地址解析协议 自动交换光网络 异步传输模式 突发控制包 b a c k b o n ed e s t i n a t i o nm a ca d d r e s s骨干网目的m a c 地址 b u r s td a t ap a c k e t 突发数据包 b a c k b o n es o u r c em a ca d d r e s s骨干网源m a c 地址 b a c k b o n ev l a ni d c a l lc o n t r o l l e r c o n n e c t i o nc o n t r o l l e r c o m m a n dl i n ei n t e r f a c e c y c l i cr e d u n d a n c yc h e c k 骨干网v l a n 标识符 呼叫控制器 连接控制器 命令行接口 循环冗余校验 c r l d pc o n s t r a i n tr o u t e dl a b e ld i s t r i b u t i o np r o t o c o l约束路由标签分配协议 c - t a g c v i d d a d c g d r c u s t o m e rt a g用户标签 c u s t o m e rv l a ni d用户v l a n 标识符 d e s t i n a t i o nm a ca d d r e s s目的m a c 地址 d a t ac h a n n e lg r o u p数据信道组 d e l a yr e s e r v a t i o n 延时预留 d w d md e n s ew a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g密集波分复用 e m se l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m网元管理系统 e r l s p e x p l i c i t l yr o u t e dl a b e ls w i t c h i n gp a t h 显式路由标签交换路径 f d l f i b e rd e l a yl i n e i v 光纤延迟线 南京邮电大学硕上研究生学位论文缩略语 f e c f i b f s c f o r w a r d i n ge q u i v a l e n c yc l a s s f o r w a r d i n gi n f o r m a t i o nb a s e f i b e rs w i t c h i n g 转发等价类 转发信息表 光纤交换 g m p l sg e n e r a l i z e dm u l t ip r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g通用多协议标签交换 g u i h d t v i b t i e e e i v l 厄t j i t l 2 s c l a n l a u c g r a p h i cu s e ri n t e r f a c e图形用户接口 h i g l ld e f i n i t i o nt e l e v i s i o n i n b a n d t e r m i n a t o r 高清电视 带内终结器 i n s t i t u t eo fe l e c t r i c a la n de l e c t r o n i c s 国际电气和电子工程师学会 e n g i n e e r s t h ei n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e i n t e r i o rg a t e w a yp r o t o c o l i n t e r i o rn e t w o r k - n e t w o r ki n t e r f a c e s e r v i c ei d i n s t a n c et a g 互联网工程任务组 内部网关协议 内部网络节点接口 互联网协议 业务标识符 业务实例标签 i n t e m a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n 国际电信联盟远程通信标准 t e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d i z a t i o ns e c t o r i n d i v i d u a lv l a nl e a r n i n g j u s te n o u g ht i m e j u s t i n t i m e l a y e r 一2s w i t c h i n g l o c a la r e an e t w o r k 化组 独立v l a n 学习 足量时间 恰量时间 二层交换 局域网 l a t e s ta v a i l a b l eu n s c h e d u l e dc h a n n e l最迟可用未占用信道 l a u c v fl a t e s ta v a i l a b l eu n s c h e d u l e dc h a n n e l v o i d可插空最迟可用未占用信道 f i l l i n g v 阱 删 p 舳 啦 m tttttitl t i 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略语 l d p l e r l f i b l i b l m p l p t l r m l s a l s c l s d l s p l s r m a c m p l s l a b e ld i s t r i b u t i o np r o t o c o l l a b e le d g er o u t e r l a b e lf o r w a r d i n gi n f o r m a t i o nb a s e l a b e li n f o r m a t i o nb a s e l i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l l i n kp r o t e c t i o nt y p e l i n kr e s o u r c em a n a g e r l i n ks t a t ea d v e r t i s e m e n t l a m b d as w i t c h i n g l i n ks t a t ed a t a b a s e l a b e ls w i t c h i n gp a t h l a b e ls w i t c h i n gr o u t e r m e d i aa c c e s sc o n t r o l m u t i l p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g 标签分配协议 标签边缘路由器 标签转发信息表 标签信息表 链路管理协议 链路保护类型 链路资源管理器 链路状态信息 波长交换 链路状态数据库 标签交换路径 标签交换路由器 媒质接入控制 多协议标签交换 m p l s t em u t i l p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g t r a f f i c支持流量工程的多协议标签 n m s n n i o a m o b s o c s o i f o p s o s s o t n e n g i n e e r i n g n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m o p e r a t i o na d m i n i s t r a t i o na n dm a i n t e n a n c e o p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g o p t i c a lc i r c u i ts w i t c h i n g o p t i c a li n t e m e t w o r k i n gf o r u m o p t i c a lp a c k e ts w i t c h i n g o p e r a t i o n - s u p p o r ts y s t e m o p t i c a lt r a n s p o r tn e t w o r k v i 交换 网络管理系统 网间接口 运行、管理、维护 光突发交换 光路交换 光互联论坛 光分组交换 运营支撑系统 光传送网 南京邮电大学硕士研究生学位论文缩略语 o u n i o x c p b b p b t p c p n n i p s c q o s r c i 强d r s v p o p t i c a lu s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e o p t i c a lc r o s s c o n n e c t p r o v i d e rb a c k b o n eb r i d g e p r o v i d e rb a c k b o n et r a n s p o r t p r o t o c o lc o n t r o l l e r p r i v a t en e t w o r k - n e t w o r ki n e r f a c e p a c k e ts w i t c h i n g q u a l i t yo fs e r v i c e r o u t i n gc o n t r o l l e r r e s e r v e a - f i x e d d u r a t i o n r e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c o l 光用户网络接口 光交叉连接 运营商骨干网桥接 运营商骨干网传输 协议控制器 私有网络网络接口 分组交换 服务质量 路由控制器 预留固定时间 资源预留协议 r s v p t e r e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c 0 1 t r a f f i c支持流量工程的资源预留协议 s a s d h s l a s n p s n p p e n g i n e e f i n g s o u r c e 队ca d d r e s s s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y s e r v i c e l e v e la g r e e m e n t s u b n e t w o r kp o i n t s u b n e t w o r kp o i n tp o o l s o n e t s y n c h r o n o u so p t i c a ln e t w o r k s i u g s - t a g s t p s v i d t d m t e s h a r e dr i s kl i n kg r o u p s e r v i c et a g s p a n n i n gt r e ep r o t o c o l s e r v i c ev l a ni d t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g t r a f f i ce n g i n e e r v i i 源m a c 地址 同步数字系列 服务等级协定 子网点池 子网点池 同步光纤网 共享风险链路组 业务标签 生成树协议 业务v l a n 标识符 时分复用 流量工程链路 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略语 t e l i n kt r a f f i ce n g i n e e r - l i n k t l v t p u d p u n i v c i v i d v l a n v p i v p n w a n w d m t y p e l e n g t h v a l u e t r a f f i cp o l i c i n g u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l u s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e v i r t u a lc h a n n e li d e n t i f i e r v l a ni d v i r t u a ll o c a la r e an e t w o r k v i r t u a lp a t hi d e n t i f i e r v i m m lp r i v a t en e t w o r k w i d ea r e an e t w o r k w a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g v i i i 流量工程链路 类型长度值 流量策略 用户报文协议 用户网络接口 虚拟信道标识符 v l a n 标识符 虚拟局域网 虚拟路径标识符 虚拟专用网 广域网 波分复用 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南 京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 研究生签名：龛菌笔趣日期：趁! 孕芏= 里 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本 人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复 制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在 保密期间的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权南京邮电大学研 究生部办理。 研究生签名：斗导师签名：诬日期：蝌 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 近年来，随着通信数据业务量的增加，基于i p 的数据业务在现代通信网中所占的比 例也越来越大。m 业务的持续快速增长对通信网络的传输和交换提出了更高的要求。波 分复用( w d m ) 技术的应用大大提高了通信网络的传输带宽，其中密集波分复用技术 ( d w d m ) 能够提供单波长传输4 0 g b i t s 的能力，并且正在向更大传输容量的方向发展。 为此，人们提出了i fo v e rd w d m 的网络结构【1 卜 3 1 。然而，交换上的电子瓶颈却制约着通 信网络的发展。因此全光交换技术是网络发展的必然选择。 光交换技术主要有三种：光路交换( o c s ：o p t i c a lc i r c u i ts w i t c h i n g ) 、光分组交换 ( o p s ：o p t i c a lp a c k e ts w i t c h i n g ) 和光突发交换( o b s ：o p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g ) 。o c s 的交换粒度太大，传输业务前会有一个额外的路径建立时延，而且带宽的利用率不高，难 以适应口业务的突发性；o p s 虽然是一种理想的光交换技术，但有些关键技术问题仍有 待解决，如长时延和高速缓存器、高速光交换矩阵、光分组头的光处理和同步、光时钟提 取与恢复等。o b s 的基本思想是将o c s 与o p s 相结合，是两者在实现难度和性能上的折 衷。o b s 的交换粒度介于上述两者之间，并且克服了两者的不足，它能实现比o c s 更高 的带宽利用率而不需要大量的光缓存器件，而且通过采用突发控制包( b c p 2 与突发数据 包( b d p ) 分离的方式，降低了中间交换节点的复杂度和对光器件的要求。正是基于以上 特点，o b s 被认为很有可能在未来光互联网中扮演关键角色，可作为光网络演进过程中 最具有可实现性的一种交换技术 4 1 - 7 1 。 据国际著名网络设备提供商c i s c o 公司公布的统计资料，目前全世界9 5 以上的终端 用户是使用以太网连接i n t e r n e t 和内部专用网络的，全球已安装的以太网端口超过3 2 亿 个，这就意味着i n t e m e t 上几乎全部的流量都是通过以太网连接发起和终结的1 3 】【9 1 。正是 由于以太网技术的广泛应用及其适应业务流量急剧分组化的发展趋势，人们对传统以太网 技术进行了改进，使其能达到电信运营级的目标并应用在城域网中。城域以太网技术具备 便宜、简单灵活、容易互联三大优势，受到运营商的广泛关注，并不断涌现出相关的新技 术。运营商骨干网传输( p b t ) 技术就是其中之一。它是i t u ts g l 5 组提出的电信级以 太网标准( g p b t ) ，结合了8 0 2 1 q 、8 0 2 1 a d 、8 0 2 1 a b 等技术，主要在m a c i n m a c 堕室堂皇奎兰堡主堕至竺堂堡笙壅整二童堕堡 封装的基础上做了延伸和增强。p b t 技术通过关闭组播功能和广播学习功能，利用现有 以太网硬件就可以提供新的转发功能，将无连接的以太网改造为面向连接的二层隧道，从 而可以实现基于端到端的连接，同时支持服务质量( q o s ) 、流量工程和保护倒换【1 0 】 【1 2 1 。 下一代光网络将是一个智能的光网络，应该能够实现动态的资源配置，以及统一的网 络控制和资源管理。因此，i e t f 提出了通用多协议标签交换技术( g m p l s ) 来作为一种 光网络控制平面技术，它需要完成链路管理、g m p l s 信令、g m p l s 路由等功能。g m p l s 具有快速的多粒度交换能力和强大的网络控制管理功能，将在下一代光网络中扮演非常重 要的角色【1 3 l 。 随着光控制层g m p l s 协议和o b s 传输协议在国内外科研机构和光通信设各商中的 认可和开发，如何将g m p l s 与o b s 结合起来形成光互联网络体系已经成为紧迫的研究 前沿课题。另一方面，针对p b t 的控制平面的标准化也在研究中，而g m p l s 是主要目 标。 1 2 研究目的和意义 p b t 技术通过静态配置路径转发表来实现面向连接的电交换，而o b s 技术通过突发 控制包和突发数据包的分离来实现面向非连接的光交换。两者虽然采用不同的传输方式， 工作于不同的层面，但都适用于城域网和骨干网，且具有一些相类似的特点。因此在这样 的背景下，本文提出一种将p b t 技术运用于o b s 网络的方案，并通过g m p l s 控制平面 技术与原有o b s 控制技术相结合，来进一步完善对该网络的控制功能。 o b s 网络实际上可以看作是传送b c p 的光电混合网与传送b d p 的全光网的结合。 其中，b c p 的传送对b d p 的传送起着控制作用。因此，通过引入p b t 技术可以简化b c p 的处理过程，从而提高b d p 的传送效率，达到提高o b s 网络性能的目的。在此基础上， 通过引入g m p l s 控制平面技术来进一步完善该网络的控制功能，构建一个性能更出色的 新型o b s 网络。 本文所构建的新型o b s 网络的技术优势主要体现在以下方面： ( 1 ) 连接方式方面：通过在o b s 网络中采用p b t 简单快速的面向连接方式来实现 端到端的虚电路连接； ( 2 ) 交换方式方面：o b s 的光交换方式克服了原有p b t 技术中电交换这一电子瓶 颈； ( 3 ) 包处理方式方面：b d p 的汇聚、b c p 的组装、处理、转发全都在二层中完成， 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 在处理速度上显著提高； ( 4 ) 控制功能方面：g m p l s 控制模块可以实现链路管理功能，从而更好地支持业 务传送和保护恢复； ( 5 ) 业务质量方面：p b t 中骨干网目的m a c 地址( b d a ) 与虚拟局域网标识符 ( v i d ) 的分配结合o b s 中的波长分配可以更好地实现q o s ； ( 6 ) 网络资源利用率方面：o b s 自身良好的统计复用特性结合p b t 的流量工程特 点能够达到充分利用链路资源的目的； ( 7 ) 网络安全性方面：通过p b t 技术实现了网络的层次化，对外屏蔽了网络内的细 节； ( 8 ) 网络实现难度方面：只需使用具有p b t 功能的光交换机，成本较低，而且对原 有网络的改造较少，所以实现并不难。 综上所述，该方案在达到加快业务传送、提高资源利用率等目的的同时，也能够确保 低成本和易于实现，从而满足运营商的需要。这是城域以太网技术和光交换技术的结合， 为下一代光网络的发展提供了一个新的解决方案。 1 3 本文主要内容及创新点 本文的研究内容主要包括以下几个方面： 第二章首先分别对o b s 技术和p b t 技术的产生背景、网络结构和基本原理等进行了 介绍。在此基础上提出了将o b s 和p b t 技术结合，构建基于p b t 技术的o b s 网络的方 案，并对这一网络的网络结构、工作原理以及技术优势等进行了阐述和分析。 第三章详述了g m p l s 控制平面技术，包括产生背景、技术原理以及各个功能的具体 实现，分析了目前g m p l s 控制平面技术在o b s 网络中的应用情况。 第四章对基于p b t 技术的o b s 网络中的控制平面方面做了研究，提出了将g m p l s 控制模块与原有o b s 控制模块相结合构成新的控制平面的设想，并探讨了控制平面各个 模块的功能结构。 第五章通过o p n e t 仿真软件建立网络模型，验证了构建新型o b s 网络这一方案的 可行性，并对其网络性能进行了考察。 第六章对全文进行了简单的总结，并对新型o b s 网络的发展作了展望。 本文的创新点主要包括以下几个方面： ( 1 ) 将p b t 技术运用于o b s 网络中，扩展了o b s 原有的面向非连接的连接方式， 3 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 为其提供了可靠的端到端虚连接、流量工程以及保护恢复功能，此外，还使o b s 网络能 更好地实现q o s ； ( 2 ) p b t 技术的引入改变了o b s 在电域中对突发控制包的处理方式，对其的处理 全部在二层完成，提高了处理效率，减少了处理时延： ( 3 ) 在基于p b t 技术的o b s 网络中引入了g m p l s 控制平面技术，并对一些原有 的功能模块进行了修改，以使三种技术更好地融合，从而达到进一步完善和优化网络控制 以及数据传输的目的。 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章基于p b t 技术的o b s 网络 第二章基于p b t 技术的o b s 网络 2 1o b s 技术概述1 4 1 2 1 1 产生背景 光突发交换的概念来源于电域的突发交换。电域的突发交换技术早在2 0 世纪8 0 年代 初期就已出现，主要用来传递话音业务，它实际上是具有可变长度的快速分组交换技术。 但突发概念后来并没有像电路交换和分组交换那样得到普及，原因是提出突发交换的时 候，无论电话网还是数据网，技术都已经成熟，没有必要以突发数据包为单位来处理话音 或数据从而改变整个网络。但是，近年来随着光纤通信技术的突飞猛进和i n t e r n e t 业务的 爆炸式增长，信息传送速率的增长大大超过处理能力的增长，如果依然按照传统的分组方 法来处理的话，网络处理设备将长期处于过载状态，从而无法满足用户的业务需求。于是， 2 0 世纪9 0 年代后期，光突发交换的概念应运而生，并引起越来越多的关注。 2 1 2o b s 基本原理 所谓光突发交换是一种光交换技术，它以光突发数据包为交换单位，通过在单独的信 道( 一般是单独的波长) 中提前发送控制信息，试图预留并配置相关资源，而突发数据包 一般不需要等待确认消息，通过事先配置好的链路，透明地( 全光) 到达目的节点，途经 的中间节点不需要对它作任何的识别或其他相关处理，只需要将其按预先配置的信息进行 波长变换、延迟。突发数据包( b d p ) 是在入口边缘节点由多个具有相同特性的分组( 如 相同的目的节点地址或同类的服务质量要求) 汇聚而成，并在出口边缘节点完成解汇聚。 在一般的o b s 网络中，每一根光纤都有多个波长用于数据信道，而一个波长用作控 制信道。 o b s 网络中的b d p 长度可变，它由相同出1 2 1 边缘路由器地址和相同q o s 要求的i p 分组、a t m 信元、e t h e r n e t 帧或h d t v 帧等组成。传送b d p 时，控制信道提前发送相应 的b c p ，通过“数据报 或“虚电路 路由模式，指定中间节点分配空闲的数据信道， 实现数据信道的带宽资源动态分配。b c p 中的控制信息一般通过电域处理，而b d p 不需 经过光电、电光转换和电路由器转发，直接在b c p 所预留的透明数据信道中传输。 s 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章基于p b t 技术的o b s 网络 与光路交换不同，源节点不需要等待目的节点的确认，o b s 源节点在发送b c p 一段 时间后，立即发送b d p 。这一段时间间隔称为偏置时间，它是指b c p 的第l 比特时间与 b d p 的第l 比特时间之差，如图2 1 所示。b c p 中携带了对应b d p 的相关信息，包括偏 置时间的大小、b d p 的长度、优先级、目的o b s 节点等。 唧”碣 突发数据1i 上丑也盔渤l 叫数据信道1 陈爰瓣 l 级。m ，m 。筋 b c p n b c p l 网 圜瞄巍渤 p 偏置时间t 图2 - 1b d p 与b c p 传输示意图 数据信道n 控制信道 b c p 用于通知途经的中间节点，在一定时间( 偏置时间) 后，即将有一个b d p 到达， 请求预留资源，以便这些中间节点进行路由