（光学工程专业论文）新型obs网络及其动态链路管理研究.pdf

j 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业： 研究方向： 作者： 指导教师： 题目： 英文题目： 工学光学工程 光纤通信及其接入技术 李 范 芳硕0 7 1 6 3 1 红高工 l i l l l li i l l l l l l l l l l l l l1 1 1 1 1i t l l l l t l l l li i i i m y 17 5 5 4 5 7 新型o b s 网络及其动态链路管理研究 t h es t u d yo fan o v e lo p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g n e t w o r ka n dt h ed y n a m i cl i n km a n a g e m e n t 主题词：光突发交换运营商骨干网传输控制平面 自动发现故障管理 k e y w o r d s ：o p t i c a l b u r s t s 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 lp l a n e a u t o m a t i cd i s c o v e r y f a u l t m a n a g e m e n t i 南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 摘要 密集波分复用技术应用于光网络，满足了现代社会对传输容量的需求，然而网络节点 对光信号的交换能力却成为网络性能的另一限制因素。电域处理技术要求信号必须经历光 e g 光转换过程，效率较低；全光交换则需要完善的光存储和光逻辑处理器件，以目前的 技术水平难以得到实用化。光突发交换( o b s ) 利用数据信息和控制信息分开传输，最大 限度的实现了适应当前技术条件的全光交换。因此，o b s 网络的应用将有望满足日益增长 的突发性业务的需求，被认为是未来互联网中的关键技术。 本文首先通过分析o b s 网络和运营商骨干网传输( p b t ) 技术的优缺点，提出将p b t 技术运用于o b s 网络的设想。新型o b s 将原有面向非连接的方式改造成端到端的虚连接， 能够更好地支持q o s ，实现流量工程；直接在二层实现突发控制包的处理转发操作，适应 了目前以太网流量占据主导地位的实际情况，网络运行效率更高。在p b t 技术与o b s 网 络结合的基础上，进一步引入通用多协议标签交换( g m p l s ) 控制平面，实现网络资源的 合理利用，解决网络的控制和管理问题。 本文的工作重点是利用g m p l s 的链路管理协议( l m p ) 实现新型网络中的动态链路 管理，主要包括网络资源的自动发现、链路属性关联以及故障管理。在适应o b s 自身特点 的基础上，通过扩展l m p 协议，解决了链路管理过程中的多个问题：如原协议中未定义 如何在自动发现之前建立控制信道；光网络节点对于带内传送的l m p 消息透明，无法处 理消息内容；传统故障处理流程无法适应新型o b s 网络的特点等。通过o p n e t 软件构建 网络模型，分析和比较了不同网络拓扑时资源自动发现的效率，以及对网络故障的检测和 定位效率，验证了所提方案的正确性和有效性。 关键词：光突发交换运营商骨干网传输控制平面自动发现故障管理 南京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t a bs t r a c t t h ep e r f o r m a n c eo fn e t w o r kn o d e st op r o c e s so p t i c a li n f o r m a t i o nh a sn o wb e c o m eac r u c i a l l i m i t i n gf a c t o ri nn e t w o r k s ，t h o u g ht e c h n o l o g i e ss u c ha sd 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 ( d w d m ) a r ed e v e l o p e dt os a t i s f yt o d a y st r a n s m i s s i o nc a p a c i t y t oh a n d l es i g n a l si ne l e c t r i c a l d o m a i n ，o n em u s ti n c u ro e oc o n v e r s i o n ，w h i c hw o u l di n e v i t a b l yr e s u l ti nl o we f f i c i e n c y a l l o p t i c a ls w i t c h i n g ，o nt h e o t h e rh a n d ，r e q u i r e sm a t u r eo p t i c a l s t o r a g ea n do p t i c a ll o g i c a l p r o c e s s i n gd e v i c e s ，b o t ho fw h i c ha r ec u r r e n t l yu n a v a i l a b l e o nt h ec o n t r a r y , o p t i c a lb u r s t s w i t c h i n g ( o b s ) e x p l o i t sd a t ai n f o r m a t i o na n df o r w a r dc o n t r o ls i g n a l si n d e p e n d e n t l y t h u s ，a l l o p t i c a ls w i t c h i n gc a nb er e a l i z e db a s e do nc u r r e n tl e v e lo ft e c h n o l o g y h e n c e ，o b si s n o w d e e m e da so n eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e si no p t i c a ln e t w o r k s t h ea p p l i c a t i o no fo b sn e t w o r k sa r e c o n s i d e r e da sa ni d e a ls o l u t i o nt om e e tt o d a y sb o o s t i n gn e e do fb u r s tt r a f f i c t h i sd i s s e r t a t i o ns t a r t sw i t ht h ec o m p a r i s o no fp r o sa n dc o n so fo b sn e t w o r k sa n dp b t t e c h n o l o g i e s o nt h i sb a s i s ，w ep r o p o s et h ea p p l i c a t i o no fp b tt e c h n o l o g i e si no b sn e t w o r k s t h i sn o v e lo b st e c h n o l o g yi sd e v e l o p e dt h r o u g hc o n n e c t i o n l e s se n d - t o e n dv i r t u a ll i n k s 。t h u si t c o u l ds u p p o r tq o sa n dt r a f f i ce n g i n e e r i n gb e t t e r b e c a u s ep r e s e n t l yt h em a i n s t r e a mn e t w o r k s a r ee t h e r n e t s ，w ec h o o s et od i r e c t l ym a n i p u l a t eb u r s tc o n t r o lp a c k a g e so nt h es e c o n dl e v e l o n t h i s w a y , o u rr e s u l t s h o w sh i g h e r e f f i c i e n c y m o r eo v e r , w ei n t r o d u c e d g e n e r a l i z e d m 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 ) c o n t r o lp l a n et ob e t t e ru t i l i z en e t w o r kr e s o u r c e sa n d t os o l v et h ep r o b l e m so fc o n t r o la n da d m i n i s t r a t i o n o u rw o r kf o c u s e so nt h er e a l i z a t i o no fd y n a m i cl i n ka d m i n i s t r a t i o nt h r o u g hl m pp r o t o c o l o fg m p l s ，i n c l u d i n ga u t o m a t i cd i s c o v e r y , l i n kp r o p e r t ya s s o c i a t i o na n dm a l f u n c t i o n m a n a g e m e n t w ee x t e n d e dl m pp r o t o c o l so n t h eb a s i so fa d a p t i n gt h ei n t r i n s i cc h a r a c t e r i s t i c so f o b st e c h n o l o g y o u rp r o p o s a ls o l v e sm u l t i p l ep r o b l e m si nl i n km a n a g e m e n t ，s u c ha sh o wt o c o n s t r u c tc o n t r o ll i n k sb e f o r ea u t o m a t i cd i s c o v e r y , t op r o c e s st h ei n b a n dl m pi n f o r m a t i o n w h i c hi st r a n s p a r e n tt oo p t i c a ln o d e s ，a n dt oa c c o m m o d a t et h et r a d i t i o n a lf a u l th a n d l i n gw i t ht h e c h a r a c a t e r i s t i c so fo b sn e t w o r k sw h e nh a n d l i n gt h em a l f u n c t i o n t h en e t w o r kw a sm o d e l e da n d s i m u l a t e db yo p n e ts o f t w a r e w ea n a l y z e dd i f f e r e n tt o p o l o g i e st oa u t o m a t i c a l l yd i s c o v e r n e t w o r kr e s o u r c e sa n dt od e t e c ta n dl o c a t eb r e a k d o w n s ，s h o w i n gt h ev a l i d i t ya n de f f e c t i v e n e s so f o u rp r o p o s a l 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 ，a u t o m a t i cd i s c o v e r y ，f a u l tm a n a g e m e n t i i 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略语 a s o n a t m b c p b c b b 。d a b d p b e b b s a b v i d c f m c l i 缩略语 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 b a c k b o n ec o r eb r i d g e 自动交换光网络 异步传输模式 突发控制包 骨干核心桥 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 b a c k b o n ee d g eb r i d g e 突发数据包 骨干边缘桥 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骨干网v l a n 标识符 c o n n e c t i v i t yf a u l tm a n a g e m e n t连接故障管理 c o m m a n dl i n ei n t e r f a c e命令行接口 c r l d p c 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 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 w d m d 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 f d l f i b e rd e l a yl i n e光纤延迟线 g m p l s g 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 i e e e i e t f i s i d i - t a g i t u t 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 se n g i n e e r s国际电气和电子工程师学会 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互联网工程任务组 s e r v i c ei d i n s t a n c et a g 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 i i i 南京邮电大学硕士研究生学位论文缩略语 i v l j e t j i t l 2 s c l a u c 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化组 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 ti nt i m e l a y e r 一2s w i t c h i n g 独立v l a n 学习 足量时间 恰量时间 二层交换 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 l d p l m p l s c l s d l s p l s r m a m d m e p m i p f i l l i n g l a b e id i s t r i b u t i o np r o t o c o l l i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l l a m b d as w i t c h i n g 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 a i n t e n a n c ea s s o c i a t i o n m a i n t e n a n c ed o m a i n m a i n t e n a n c ea s s o c i a t i o ne n dp o i n t m a i n t e n a n c ed o m a i ni n t e r m e d i a t ep o i n t 标签分配协议 链路管理协议 波长交换 链路状态数据库 标签交换路径 标签交换路由器 维护关联 维护域 维护端点 维护中间点 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 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 n e t w o r k - n e t w o r ki n t e r f a c e 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 i v 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 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略语 o i f 0 p s o t n 0 x c p b b p b t p s c q o s 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 t i c a lt r a n s p o r tn e t w o r k 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 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 光互联论坛 光分组交换 光传送网 光交叉连接 运营商骨干网桥接 运营商骨干网传输 分组交换 服务质量 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 o l t r a f f i c 支持流量工程的资源预留协 s d h s l a e n g i n e e r i n g 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 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 - t a g s v i d t d m u n i v i d v l a n v p n w a n w d m s e r v i c et a g 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 u s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e 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 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 议 同步数字系列 服务等级协定 同步光纤网 业务标签 业务v l a n 标识符 时分复用 用户网络接口 v l a n 标识符 虚拟局域网 虚拟专用网 广域网 波分复用 南京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 目录 第一章绪论l 1 1 研究目标：1 1 2 光交换技术的发展2 1 3 运营商骨干网传输p b t 简介4 1 4 研究的主要内容5 1 5 论文章节安排6 第二章新型o b s 网络体系结构8 2 1 光突发交换技术概述8 2 1 1o b s 基本原理8 2 1 2o b s 网络结构9 2 1 3o b s 节点结构1 0 2 1 4o b s 关键技术1 1 2 2 电信级以太网的发展1 2 2 2 1 以太网的发展历程1 3 2 2 2p b t 工作原理1 5 2 2 3p b t 的技术特点：17 2 3 基于p b t 技术的新型o b s 网络18 2 3 1 新型o b s 的提出背景_ 1 8 2 3 2 新型o b s 网络结构1 9 2 3 3 新型o b s 网络的技术优势：2 2 2 4 本章小结2 3 第三章新型o b s 网络的控制平面2 4 3 1 光网络控制平面2 4 3 2g m p l s 技术概述2 5 3 2 1 产生背景2 5 3 2 2 功能介绍2 6 3 3g m p l s 在新型o b s 网络中的应用2 7 3 3 1 网络模型2 7 v 1 南京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 3 3 2 网络结构2 9 3 4 新型o b s 的控制平面功能一3 1 3 4 1g m p l s 管理器3 2 3 4 2o b s 控制模块3 3 3 4 3 信令3 5 3 4 4 路由j 3 6 3 4 5 链路管理3 6 3 5 本章小结：3 7 第四章新型o b s 网络的链路管理3 8 4 1l m p 介绍3 8 4 1 1 控制通道管理3 8 4 1 2 数据链路连通性校验3 9 4 1 3 数据链路属性关联4 0 4 2 新型o b s 中l m p 的扩展4 l 4 3 新型o b s 自动发现的实现4 2 4 - 3 1 功能需求4 2 4 3 2 自动发现机制4 3 4 3 3 自动发现的实现过程4 5 4 4 新型o b s 链路属性关联的实现4 9 4 5 仿真模型的构建5 0 4 5 1 仿真软件简介5 0 4 5 2 节点模型5 l 4 。5 1 3 链路和包格式设计5 4 4 5 4 网络整体模型5 5 4 6 仿真结果分析5 6 4 7 本章小结5 9 第五章新型o b s 网络的故障管理6 0 5 1l m p 故障管理功能介绍6 0 5 2 新型o b s 网络对故障管理的需求6 0 5 2 1 故障管理的重要性6 l 5 2 2o b s 故障管理的新特点6 l v i i v 南京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 5 2 3 故障管理内容6 2 5 3 故障检测的实现6 4 5 4 故障的定位和通告6 6 5 5 故障修复的实现6 7 5 5 1 保护恢复机制6 8 5 5 2 基于故障类型的修复方案6 9 5 6 仿真模型的构建7 l 5 7 仿真结果分析7 4 5 8 本章小结7 7 第六章总结与展望7 8 参考文献8 0 致 谢8 3 攻读硕士学位期间发表的论文8 4 v i i i 南京邮电大学硕- 上研究生学位论文第一章绪论 1 1 研究目标 第一章绪论 近年来，以互联网业务为主的数据业务逐渐超过传统的语音业务，并且随着用户量的 增加、新型多媒体业务的产生，使得数据业务量进一步高速增长。对网络容量的需求，以 及寻求适应数据业务的运行方式，成为未来网络发展的方向。自从成功研制出低损耗的光 纤和可室温工作的激光器，光纤通信技术就开始在通信领域飞速发展。光放大器和各种复 用技术进一步增加了光传输的距离和容量，特别是密集波分复用d w d m 技术的出现，使 得单根光纤可承载几十上百个波长信道，传输容量达到太比特量级。光纤传输技术满足了 对网络容量的需求，为蓬勃发展的互联网提供了强有力的网络支持。 光网络技术的发展过程中也遇到一些难题。由于光信息识别、光逻辑处理等方面发展 的限制，目前光网络交换仍然需要光电光转换。网络传输速度也因此受到电域处理速率 的瓶颈约束。如何消除电处理过程或降低电处理负荷，成为目前光网络交换技术的研究重 点。针对w d m 光网络交换而提出的几种解决方案中，光突发交换( o p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g ， o b s ) 所受的关注度最高。通过巧妙地采用控制信息电域处理、业务流量透明传输的方式， o b s 在当前光器件技术的限制下，最大限度地实现了可实用化的数据全光交换。 姗 2 0 0 0 1 5 0 0 文 敞 数 量 1 0 0 0 朗时 1 明 7 0 0 0z 0 0 1 - z o u zz g o p z 呻硼p z u q 5z u u i 删啊 耐馘 图1 1近年来e i 收录的有关o b s 论文的数量趋势图 o b s 网络的理论从提出之后就收到业界广泛关注，从近几年收录于e i 数据库的文献 数量趋势( 如图1 1 ) 可以看出，o b s 一直是光网络领域的研究热点。尽管o b s 网络还没 有得到正式商用，多个国家或研究机构都建立了o b s 的试验网络，如美国华盛顿a t d n e t 堕塞墼皇奎兰堡主里壅竺堂焦笙奎 笙二里堕堡 的三个站点采用了o b s 网络、美国的j u m p s t a r t 试验床、中国北京大学的光通信中心、日 本东京大学的o b s 试验床、日本吉比特网络二代j g n i i 试验床等【1 1 。有关o b s 网络的理 论正在逐步完善，但同时也可以看出，对o b s 的研究探讨大多集中于汇聚组装、资源预留、 竞争冲突等方面的算法，仅仅是在原有理论基础上对一些技术细节做出改进，而很少考虑 到o b s 在流量工程、q o s 以及控制管理方面的缺陷。然而，这几个方面往往是决定一项网 络技术是否能真正应用于骨干网，具备可运营要素的前提。o b s 难以提供流量工程和q o s 的根本原因在于其面向非连接交换的特性，缺乏控制管理是由于没有智能的控制平面作支 撑。本课题研究的目的就在于设计一种面向连接的新型o b s 网络，并引入智能控制平面， 着重解决网络中链路的自动配置和动态管理。 1 2 光交换技术的发展 一 。为了更好地利用光网络巨大的带宽，避免经过光电转换就能进行数据交换，发展出多 种光网络交换技术。根据交换的粒度和方式，可以将w d m 光网络中的交换方式分为三种， 分别是光路交换、光分组交换、光突发交换。光路交换是波长、波长组或光纤级别上的交 换，交换颗粒较粗，无法实现统计复用，带宽利用率较低。另外，光分组交换虽然交换粒 度精细，能够应对i p 业务的多样性和突发性，但对光器件要求极高。鉴于目前光缓存、同 步等技术还不够成熟，因此光分组交换难以得到实用。而光突发交换o b s 技术与前二者相 比有多种优点，如粒度适中，能够实现统计复用，突发数据无需光电光转换，直接在光 层上传输，对光器件要求较低等，均有利于在目前技术水平下投入使用。 ( 1 ) 光路交换 光路交换( o c s ) 是通过在源节点和目的节点间建立全光连接来实现路由。网络需要 为每一个连接请求建立源宿节点之间的光路( 即一个波长信道) 。光路交换类似电域中的 电路交换，它的特点是面向连接，采用双向预留，连接建立和保持时间较长。也就是说， 源节点发送连接请求后，需要等待目的节点返回响应消息来建立连接。建立的连接为独占 使用，不提供共享，使用结束后拆除光路【2 】o 这种以波长为交换单位的交换方式，优势在于中间交换节点不需对数据进行缓存和光 e g 光转换，因此网络中无光存储器件，实现的复杂度低。缺点在于颗粒度较大，连接建 立时间长，且不能实现统计复用，带宽利用率不高。o c s 建立和拆除光路的时间都比较长， 端到端的波长通路被业务独占，不能被其他数据业务所共享的特性，也不适用于互联网的 突发性业务。 ( 2 ) 光分组交换 2 重要塑皇奎兰堡主婴堑竺堂堡笙茎 整二里堑堡 光分组交换指的是从信源到信宿的传送过程中，数据包的净荷部分都在光域进行路由 和交换。它类似于通信网中的分组交换机制，无需事先建立连接，不同处在于节点处存储 和转发是以光的形式。节点交换的粒度是光分组，且每个光分组的交换和路由都是独立于 其他分组的。对于语音通信可采用固定长度的分组，对于数据通信则需要采用长度可变的 分组【3 】。o p s 交换颗粒小，能实现统计复用，适合于传输类似i p 的突发数据。 光分组交换的优势在于交换速度快、时延小、带宽利用率高、对数据率和格式透明。 当多个o p s 节点组成网络时，各节点输入端口上的分组到达时间是随机的，交换节点对分 组重新派讯，然后再进行转发【2 1 。这意味着核心网络中数据分组从输入到输出完全在光域 上进行，克服了电子交换的速率瓶颈。 然而，光分组交换的理念在现实中却难以实现。这是因为电分组交换中采用的是静止 存储数据，而光分组交换的数据必须实时处理或者动态存储。光分组交换对节点的处理能 力要求非常高，交换设备必须具备处理最小分组的能力。但是，目前光逻辑器件、光存储 器，光信号处理和同步等技术都还不成熟，也因此限制了光分组交换的应用。 ( 3 ) 光突发交换 从前面的介绍可知，o c s 虽然技术比较成熟，但是它不适合承载具有突发性特点的i p 数据业务，而且带宽利用率低；o p s 虽然具有带宽利用率高，吞吐量大等优点，也适合承 载i p 数据业务，但由于目前光器件技术的局限，还面临着短期内难以逾越的技术障碍。因 此，业界提出了一种光突发交换( o b s ) 技术，它的交换粒度介于光分组交换和光路交换 之间，而且其数据信息和控制信息分开传输，是一种实现相对简单的新交换方式。光突发 交换克服了光分组交换和光路交换的缺点，它能实现比o c s 更高的带宽利用率，通过采用 突发控制包( b c p ) 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。据报道，实验室中以1 2 5 g b i t s 运行的o b s 网络，对于较小分组的交换 时间可低至7 2 0 微秒【4 1 。由于o b s 的诸多特点以及近年来的不断研究发展，它已经被认为 是未来i p 与w d m 无缝结合的核心技术之一，具有良好的发展前景。光突发交换的优势1 2 j 包括以下几点： 中等交换粒度：在光突发交换网络中，交换单元是数据突发，它是多个分组的集合。 由于多个分组的数据公用一个突发控制包b c p ，它具有控制开销小的优点。 带宽利用率高：从不同源端到不同宿端的突发包可以使用统计复用方式传送数据突 发，有效地利用链路上相同波长的带宽，带宽的使用效率较高。 、 节点复杂度低：突发数据包b d p 和数据突发控制信息的分离，有效降低了中间交换节 点的复杂度和对光器件的要求。中间节点可以不需要光缓存，同步要求低，有利于o b s 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 的实用化。b c p 在中间节点之间建立一个全光路径( 通过配置w d m 交换) ，对突发数据 是完全透明的，不经过任何的光电光转换，消除了电子瓶颈而导致的带宽扩展难题。 虽然目前o b s 在标准和协议方面尚不成熟，很多关键技术仍待进一步研究，例如突发 包的汇聚与组装、信令与资源预约方案、冲突解决方案、突发包调度以及q o s 支持【5 1 等。 但是随着对各种技术细节的不断研究和完善，o b s 将有望成为下一代光传输和交换网络的 核心技术。 1 3 运营商骨干网传输p b t 简介 随着互联网在全球范围内的广泛发展，电信业务的组成逐渐发生变化。其中，语音业 务的比例逐渐降低，数据业务持续增加，然而流量的快速增长却没有给运营商的收入带来 同比提高。传统电信网络如s d h 技术，最初是设计用来传输基于电路的语音信息。由于 采用固定帧长和时隙，在承载数据业务时，带宽利用率低下，开销处理复杂，传送数据业 务比传送相同大小语音业务的成本要高，因此运营商开始寻求一种支持多种业务又能降低 运营成本的新型电信网技术。 另一方面，根据思科公司的统计，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 m e t 和内部专用网络的，全球己安装的以太网端口超过3 2 亿个【6 1 ，这就意味着i n t e m e t 上几乎全部流量都是通过以太网连接发起和终结的。正是由于以太网技术的广泛应用及其 对分组数据业务的良好支持，人们开始着手对传统以太网技术进行改进，以使其能达到电 信运营级的要求并应用在城域网中。 作为电信级以太网的运营商骨干网传输p b t 技术结合了8 0 2 1 q 、8 0 2 1 a d 、8 0 2 1 a b 等 标准。它主要从运营商骨干网桥接p b b 技术上发展而来，在m a c i n m a c 封装的基础上， 去掉以太网生成树和m a c 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。p b t 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。它的出现使得业务供应商可以利用以太网作为 下一代城域网的汇聚结构，用来支持话音、视频以及数据业务。由于p b t 只对普通的以太 网进行了较少的改动，因此可以很容易地在现存的以太网硬件上执行，避免了在城域网中 引进复杂而且昂贵的网络叠加技术( 例如m p l s ) ，也降低了网络建设的初始费用【7 1 。鉴 于其众多技术和成本优势，p b t 技术吸引了许多运营商和设备商的关注，并极有可能成为 未来电信网的新选择。 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 4 研究的主要内容 尽管o b s 技术具有低开销、带宽利用率高的特点，但是它所采用的面向非连接的交换 方式也导致了路径的不确定性，会对偏置时间的设置、流量工程和q o s 的实现等方面产生 不良影响。为了从根本上解决这些问题，需要提出种新的o b s 网络结构，使其在网络边 缘实现端到端的虚连接。由以太网改进而来、具备电信级运营功能的p b t 技术，正是采用 面向连接的方式，预先配置端到端的转发路径，来实现业务的可靠传送和保护恢复。在o b s 网络中引入p b t 技术，我们可借助其特性来改进o b s 在这方面的不足。到目前为止，国 内外类似的解决方案还未见报道。本文的研究重点在于设计这种新型0 b s 网络结构，部署 g m p l s 控制平面以及实现该网络的动态链路管理。 面向连接的网络技术很多，选取p b t 的原因在于以太网是未来城域网和广域网的发展 趋势。以太网以其简易、经济和支持分组业务等诸多特点，无论在传输容量还是市场规模 上都得到迅速发展。统计表明，网络中绝大部分的流量均发起并终结于以太网，各种类型 的平台也都可提供以太网连接或以太网业务【6 】，将以太网技术引入到接入、传送和交换层 面无疑具有相当的优势。运营商骨干网传输p b t 是对传统以太网的提高和改进，正是业界 为顺应这一发展趋势而提出的。o b s 作为现阶段能消除光电转换瓶颈的最实际方案，p b t 则是可承载分组并满足电信级运营管理需求的低成本网络技术，如果研究证明二者结合后 能同时发挥各自的优点，既能实现快速光交换又能承载多种业务类型传输，那么该研究结 果将为未来的网络提供一个新的传输汇聚层解决方案。通过详细分析这种新型o b s 网络的 可行性，设计出网络的整体结构以及核心节点和边缘节点的功能结构，阐述了网络的运行 原理和技术优势。研究证明，p b t 技术能够成功融入到o b s 网络中，并有利于进一步提 高网络运行效率。 智能控制平面的部署对于提高网络性能具有重要作用。