（电磁场与微波技术专业论文）wson网络约束路由计算关键技术研究.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本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中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 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。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：遣丝圣日期：邀! ! 支 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：璧丝圣 导师签名：主艺名 日期：塑竺! 皇! 墨 1 7 1j 钥：塑! ： l l p 1 i 龟 ， w s o n 网络约束路由计算关键技术研究 摘要 摘要 进入2 1 世纪后，以对等通信( p 2 p ) 业务为代表的互联网业务蓬勃发展，世 界网络带宽需求的年增长率高达5 0 - - - 1 0 0 。在业务驱动下，下一代传送网正 朝着高速率、大容量、超长距离传输等方向演进，智能化是其发展的必然趋势。 波长交换光网络( w s o n ) ，即基于w d m 传送网的a s o n ，是i e t f 标准组织倡 导的o t n 的骨干传送网和第三代全光网的智能波分标准。 w s o n 交叉连接的对象是光层波长通道，与电层交换处理需求存在着很大 差别。一方面，由于全光波长变换器件不成熟，光路在每一段链路上需要保持波 长一致性，从而对控制平面的路径选择和资源分配提出了更为严格的要求。另一 方面，由于w s o n 透明传送的特点，端到端光路随着传输距离和节点跳数增加， 存在物理损伤积累现象，目前全光3 r 再生技术尚不成熟，导致波长通道光信号 质量因损伤积累而严重下降甚至不可用，迫切需要发展物理损伤约束感知的新型 路径计算技术。针对上述问题，论文分析比较了通用多协议标签交换( g m p l s ) 分布式控制平面和路径计算单元( p c e ) 集中式控制平面两种w s o n 组网模式 下的约束路由计算关键技术，主要工作和创新性成果如下： ( 1 ) 针对基于g m p l s 分布式控制的波长一致性约束路由方案中因流量工程信息 不准确导致的前向波长预留失败问题，提出基于p c e 的集中式路径计算和波 长预留方案，以有效降低网络阻塞率。包括：通过采集全局路由信息实施波 长预留，可完全避免前向预留失败；扩展p c e p 协议技术支持发布流量工程 信息，可快速同步流量信息库；采用一次信令技术，可减少信令时延。同时， 针对波长一致性约束信令方案中信令时延过长造成后向信令冲突的问题，提 出了基于p c e 的后向回溯波长分配信令方案，具有集中式回溯机制探测可用 波长的特点，在网络重负载下能够有效抑制后向信令冲突。 ( 2 ) 针对传统分布式路由计算和波长分配方案难以实现多域多故障下准确重路由 的问题，论文提出基于p c e 的快速重路由方案，通过建立重路由消息缓冲器 为多域多故障环境提供集中式重路由计算，可以有效地抑制网络多故障引发 重路由时波长通道预留冲突概率，提高网络生存性。 ( 3 ) 针对不同控制通道带宽下大数据量物理损伤信息发布过程对流量工程信息泛 洪收敛性的影响严重程度进行了组网试验分析和对比，提出：扩展p c e p 协 议发布物理损伤信息的p c e 信息库同步方案，以减少物理损伤信息发布数量； 控制通道物理损伤信息的数据压缩传输方案，以减小物理损伤信息数据包的 【rllr- w s o n 网络约束路由计算关键技术研究摘要 规模。通过上述解决措施，可以有效抑制有限带宽条件下物理损伤信息发布 对控制平面性能的影响。进一步，提出g m p l s 路由协议和p c e p 协议的扩 展方案以支持上述功能。 ( 4 ) 参照a s o n w s o n p c e g m p l s 标准，遵循模块内高内聚、模块间低耦合的 设计原则，设计并研制具备分布式和集中式路径计算功能的w s o n 仿真软件， 具有高度模块化设计特点，易于扩展应用于多层多域光网络的仿真。 ( 5 ) 针对分布式网络单物理机仿真单节点方案存在的成本高、设备资源利用率低 等问题，提出基于虚拟机软件技术搭建模拟试验网络的解决方案，支持单台 服务器设备仿真多个控制平面节点的能力，从而可有效降低仿真硬件成本和 试验网络维护成本。 关键词：波长交换光网络路径计算单元波长一致性约束物理损伤约束虚拟机 a bs t r a c t i nt h e2 1 s tc e n t u r y , w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e r a c t t e c h n o l o g ys u c h 弱 p e e r - t o - p e e rs e r v i c e s ，t h ew o r l d n e t w o r k sb a n dw i d t hd e m a n d sy e a r l yr a t er e a c h e s 觞 h i g l l 弱5 0 - 1 0 0 1 n h en e x tt r a n s p o r tn e t w o r k sd r o v eb yb r o a d b a n dd a t as e r v i c e s a r ee v o l v i n gt oh i g l ls p e e d ，l a r g ec a p a c i t y , u l t r al o n gd i s t a n c ea n di n t e l l i g e n tn e t w o r k i st h et r e n d w s o n ( w a v e l e n g t hs w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k s ) i st h ei n t e l l i g e n tw d m ( 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 ) n e t w o r k ss t a n d a r di nt h ec o r et r a n s p o r tn e t w o r k s o fo t n ( o p t i c a lt r a n s p o r tn e t w o r k s ) a n dt h et h i r da l l - o p t i c a ln e t w o r k sa d v o c a t e db y i e t f g r o u p w h i c hi sa l s on a m e do fa s o n ( a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k ) b a s e do nw d m t r a n s p o r tn e t w o r k s i nt h ew s o n so p t i c a ll a y e r t h ec r o s sc o n n e c t i o ni sl a m b d aw h i c hi sd i f f e r e n t w i t hc i r c u i tl a y e rc r o s sc o n n e c t i o ni ns w i t c h i n g o nt h eo n eh a n d ，w a v e l e n g t h c o n t i n u i t yc o n s t r a i n st h eo p t i c a lc o n t r o lp l a n er o u t i n ga n dw a v e l e n g t ha l l o c a t i o n ( r w a ) d u et ou n m a t u r ea l l o p t i c a lw a v e l e n g t hc o n v e r s a t i o n o nt h eo t h e rh a n d ，d u e t h el a c ko f3 rr e g e n e r a t i o n ，o p t i c a ls i g n a lq u a l i t ym a yd e g r a d es e r i o u s l yi nl o n g - h a u l t r a n s m i s s i o ns y s t e m s s oi ti sn e e d e df o rw s o nn e t w o r k st od e v e l o pn o v e l i m p a i r m e n t - a w a r er w a ( i a - r w a ) a l g o r i t h m i no r d e rt os l o v et h ea b o v ep r o b l e m s ， t h ek e yt e c h n o l o g i e sa b o u tt w ot y p e so fc o n s t r a i nr o u t i n gc o m p u t a t i o na r ea n a l y z e di n g m p l s - b a s e d ( g e n e r a l i z e dm u l t i p r o t o c 0 1l a b e ls w i t c h i n g ) d i s t r i b u t e dc o n t r o lp l a n e a n dp c e - b a s e d ( p a t hc o m p u t a t i o ne l e m e n t ) c e n t r a l i z e dc o n t r o lp l a n e n em a i n i n n o v a t i v ec o n t r i b u t i o n sa r el i s t e da sf o l l o w s f i r s t l y , i no r d e rt os o l v et h en e t w o r kb l o c k i n gp r o b l e mc a u s e db yi n a c c u r a t et r a f f i c e n g i n e e f i n g ( t e ) b a s e do nr o u t i n gs t r a t e g yi ng m p l s - b a s e d d i s t r i b u t e dc o n t r o lp l a n e ， an o v e lp c e b a s e dr w a a l g o r i t h ma n dw a v e l e n g t hr e s e r v a t i o ns t r a t e g ya r ep r o p o s e d i nt h ea r t i c l e i nt h en o v e lr w am o d e l ，t h ef a i l u r e si nf o r w a r dw a v e l e n g t hr e s e r v a t i o n a r ed e g r a d e dd u et ot h ec e n t r a l i z e dp c e b a s e dw a v e l e n g t hr e s e r v a t i o ns t r a t e g yb y g l o b a lt eb e l o n gt op c e t h et es y n c h r o n i z a t i o nt i m ei sd e c r e a s e db ye x t e n d i n gt h e p c e p ( p c ec o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 ) t os y n c h r o n i z et e d ( t ed a t a b a s e ) t h ep a t h s e t u pd e l a yi sd e c r e a s e db yo n c es i g n a l i n gm e s s a g e m e a n w h i l e ，i no r d e r t od e g r a d e t h ec o l l i s i o n p r o b a b i l i t y i nb a c k w a r dw a v e l e n g t hr e s e r v a t i o nb a s e do ns i g n a l i n g s t r a t e g y , an o v e lb a c k w a r d - r e c u r s i v ep c e - b a s e dr w aa l g o r i t h mm o d e li sp r o p o s e di n t h ea r t i c l ew h i c hc a nd e t e c tv a l i a b l ew a v e l e n g t hb yb a c k w a r d r e c u r i s i o nb a s e do n p c e s e c o n d l y , t h et r a d i t i o n a ld i s t r i b u t e dc o n t r o l m u l t i f a i l u r ei nm u t l i a r e an e t w o r k sd u et o p l a n ei sh a r dt or e r o u t ea c c u r a t e l yf o r t h ed i s t r i b u t e dr o u t i n gc o m p u t a t i o n a lr i f i f t h l y , b e c a u s ec o n t r o lp l a n en e t w o r k sa r ed i s t r i b u t e d ，i th a st oc o s tm o r ef e e st o s e t u pe x p e r i m e n t a ln e t w o r k su s i n go n ep ct os i m u l a t eo n ec o n t r o lp l a n en o d e a n o v e lv m - b a s e d ( v i r t u a lm a c h i n e ) e x p e r i m e n t a ln e t w o r k sm e t h o du s i n go n ep ct o s i m u l a t em a n yc o n t r o lp l a n en o d e si sp r o p o s e di nt h ea r t i c l ew h i c hc a ne f f e c t i v e l y d e c r e a s ee x p e r i m e n t a lc o s t k e yw o r d s ： w s o n ，p c e ，w a v e l e n g t hc o n t i n u i t yc o n s t r a i n ，p h y s i c a l i m p a i r m e n tc o n s t r a i n ，v i r t u a lm a c h i n e w s o n 网络 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1光网络发展趋势1 1 1 1 光网络发展历史1 1 1 2 下一代传送网特征一2 1 1 3 w s o n 网络中路由计算的关键技术4 1 2 国内外研究进展5 1 2 1 国际标准化进展5 1 2 2 国内外相关研究介绍8 1 3 论文组成和主要工作1 0 1 3 1 论文组成1 0 1 3 2 主要工作1 1 参考文献：1 2 第二章波长一致性约束路由计算及阻塞率性能研究一1 9 2 1 概述1 9 2 2 分布式控制平面r w a 方案和阻塞率分析一2 0 2 2 1 分布式控制平面r & w a 方案一2 0 2 2 2 分布式控制平面r + w a 方案2 1 2 2 3 分布式控制平面阻塞率分析2 3 2 3 集中式控制平面r w a 方案和阻塞率分析一2 9 2 3 1 路径计算单元模型一2 9 2 3 2 集中式控制平面r + w a 方案3 0 2 3 3 集中式控制平面的r & w a 方案3 3 2 3 4 路径计算单元的流量工程库同步方式3 4 2 4r w a 方案阻塞率仿真3 5 2 5 基于p c e 的快速重路由方案研究一3 8 2 5 1 基于p c e 的快速重路由方案3 8 2 5 2 仿真环境和仿真结果4 1 2 6 ，j 、结4 2 参考文献4 2 第三章物理损伤约束路由计算及t e 收敛性能研究4 4 3 1 概述4 4 目录 - 4 4 4 4 - 4 6 - 4 7 4 9 5 2 5 6 5 7 7 0 7 2 7 3 7 5 7 5 - 7 7 一 一7 7 8 1 - 8 3 8 5 8 9 8 9 9 1 9 1 1 0 0 1 0 1 1 0 3 1 0 5 - 1 0 7 - 1 1 3 - 1 1 3 1 1 4 - 1 1 6 - 1 1 7 一 w s o n 网络约束路由计算关键技术研究 第一章绪论 1 1 光网络发展趋势 1 1 1光网络发展历史 第一章绪论 在2 0 世纪7 0 年代，随着低损耗石英光纤的研制、光纤的带宽不断增加、光 源和光电检测的性能不断改善，光纤通信由起步逐渐成熟。到1 9 7 6 年，第一条 速率为4 4 7 m b i 怕的光纤通信系统在美国亚特兰大商用化。 2 0 世纪8 0 年代，是光纤通信大发展的时代，随着光纤通信从0 8 5 u m 波段 转向1 3 u m 波段，由多模光纤转向单模光纤，各种速率的光纤通信系统在世界各 地建立起来，并很快取代了电缆通信，成为电信网中重要的手段。 在2 0 世纪9 0 年代，随着人类信息化时代的到来，通信的需求量迅猛增长。 然而，由于受到电子处理瓶颈的限制，单信道速率达到数l o g b i t s 已经非常困难， 使得光纤通信系统出现了负载能力接近饱和的情况。随着掺铒光纤放大器( e d f a ， e r b i u m d o p e do p t i c a lf i b e ra m p l i f i e r ) 的发明，波分复用( w d m ，w a v e l e n g t h d i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 在9 0 年代中期以后逐渐成熟并进入商业化【l 】。由于采用 多通道复用传输技术，w d m 为大容量光纤通信的发展奠定了基础。 光网络发展到现在，不仅仅是简单的光纤传输链路，它是在光纤提供的大容 量、长距离、高可靠的传输媒质基础上，利用光和电子控制技术实现多节点网络 的互联和灵活调度。从历史发展上来看，光网络可以分为三代1 2 】： 第一代光网络是以s d i - i 7 s o n e t 为代表，它在历史上第一次实现了全球统一 的光网络互联技术，规范了光接口，而且定义了对光信号质量的监控、故障定位 和配置等重要网络管理功能。s d h s o n e t 采用光传输系统和电子节点的组合， 光技术用于实现大容量传输，光信号在电子节点中转换为电信号，在电层上实现 交换、选路和其它智能。由于受到光电光转化效率的影响，为了提高光纤的带 宽容量和网络的传输性能，发展了w d m 光网络，但是在互联技术上没有实现统 一，网络性能依然没有改善。 第二代光网络被认为是r r u t 提出的光传送网( o t n ，o p t i c a lt r a n s p o r t n e t w o r k ) 。o t n 是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，通过增 加了交换、选路和其它智能在光层上的实现，解决了传统w d m 光网络无波长 子波业务调度能力、组网能力弱和保护能力弱的问题。 w s o n 网络约束路由计算关键技术研究第一章绪论 第三代光网络被认为是全光网，是指网络端到端用户节点之间的数据传输和 交换整个过程都是在光域内进行，中间没有光电信号的转换。对于光信号而言， 网络是完全透明的，从而充分利用光纤的潜力，提高网络传输性能。然而，由于 全光交换技术、全光交叉技术的不成熟以及全光组网技术未标准化，全光网目前 只是个研究热点。 1 1 2下一代传送网特征 进入2 1 世纪后，以对等通信( p 2 p ) 业务为代表的互联网业务蓬勃发展，移 动业务持续高速增长，i p l v 业务蓄势待发，世界网络带宽需求的年增长率依然 高达5 0 - - - 1 0 0 i 引。这些业务层面上的发展对电信网的基础光网络提出了新的 容量、功能和性能上的需求。作为网络的传送层面，下一代传送网的目标就是为 了满足下一代网络的传送需求。结合下一代网络的特征，下一代传送网的应该具 备以下的特征： ( 1 ) 开放、支持多业务 下一代网络具有基于分组技术特征，能够提供包括电信业务在内的多种业务、 支持用户层次与业务需求的多样性，作为下一代网络的承载层，传送网必须能够 支持多种业务。另外，随着互联网对社会影响的进一步加深，一些未知的新业务 将兴起，这些因素将要求下一代传送网必须是开放的【训。 ( 2 ) 高速率、大容量 为业务网络提供高速率、大容量的传输通道、为多业务的承载提供宽带平台 始终是传送网的一个重要任务。从t d m 技术的发展来看，从s d h 技术出现以 来，传输速率为s t m 1 4 1 6 的设备层出不穷，到了s t m 6 4 曾经出现过一些争 论和犹豫，但是事实证明该项技术在技术成熟程度和性价比方面都有很大优势， 也在世界范围内得到了广泛的应用，目前4 0 g b i t s 的t d m 技术也得到了一定程 度的发展，部分厂商已经推出了产品，作为一项新技术，它的发展还需要业务的 驱动。从w d m 技术的发展来看，w d m 系统的通路数由早期的4 波发展到8 波、 1 6 波到今天的1 6 0 波商用系统，网上实际应用的系统容量已经达到8 0 x 1 0 g b i t s ， 单通道4 0 g b i t s 的d w d m 系统受到路由器大容量端口的驱动，已经逐步商用化。 图1 - 1 给出光传输技术发展趋势图，受业务的驱动，高速率、大容量是下一代传 送网的重要特征1 5 。8 。 ( 3 ) 超长距离传输 目前的光传送网中的信号传输和交换的主体还是不透明光网络，即网络中的 节点需要通过光电光的转化，以电信号处理信息的速度进行交换。这种方式一 方面需要大量的光电光转换设备和信号处理设备，增加了运营的成本；另一方面 w s o n 网络约束路由计算关键技术研究 第一章绪论 会带来带宽瓶颈。因此，下一代传送网为了支持超长距离传输，需要尽可能不采 用电再生中继的全光传输，大量减少光电光转换次数，降低传输成本，提高系 4 0 ，、3 2 u 昌1 6 0 0 嘲 鹭咖 蹈 4 2 帅 l 画1 6 0 啪道 瓤 4 0 g x 2 7 3 一 n e c ( 2 0 0 1 ) 甲4 0 g x 2 5 6 4 0 c m 上0 n e c ，颤p 。： ) 工4 “登胆5 ” 舳。般 2 0 l g 【1 3 2 ，r q 2 乡申s - 删罗 l 瞧c ( 1 9 9 6 ) i 矾2 咖 l 2 0 g x l 0 0l ，【k o i ) f 2 0 0 0 ) - x4 0 g x 4 0 。2 0 x 5 5 l u n h l 9 9 9 ) 8 0 g x l 啊孳_ 1 2 朋。 由4 0 g x 3 0n 兀1 1 9 ，1 i m x m - 雾! ： 1 0 0 g x l 06 4 0 ( 3 1 02 0 4 08 01 6 03 2 06 4 01 2 8 0 单信道速率( g b i t s ) 图1 1 光传输技术的发展趋势 t b 黼道 画 统的传输质量和可靠性f 1 3 4 1 。 ( 4 ) 光层组网能力 目前传送网上采用的w d m 系统多是点到点系统，适合网上话音业务为主的 业务模式，将来以分组业务为主时，需要建立任意点到点的连接，网状网将是更 加适合的网络结构，基于w d m 的o t n 网络将是未来发展的趋势，需要在w d m 链路上提供有波长交换和上下功能的节点，如o a d m 和o x c 等，并进一步提 供波长自动配置、动态分配功能，以适应数据业务的突发性和不可预见性，进一 步向自动交换光网络演进p j 。 ( 5 ) 灵活、智能化 随着光层组网能力的提高，从传统的点到点、环形组网向复杂的网状网方向 演进，下一代光传送网需要吸取i p 网的智能化特点，在传送上融入交换，使网 络具有更直接的连接配置能力，更高效的保护和恢复机制，灵活的可扩展性，交 互的流量工程能力i l ，引。 下一代传送网在业务驱动下，向高速率、大容量、超长距离传输等方向演进 时，智能化是其必然的趋势。目前，以s d h 和光传送网( o t n ) h 基础的自动交 换传送网被称为自动交换光网络( a s o n ) 【1 】，即符合g 8 0 8 0 框架要求的，通过 控制平面来完成自动交换和连接控制的光传送网，它是以光纤为物理传输媒质， 对象是光层波长通道，控制平面在基于波长级别路径的选路和分配资源上存在两 方面的挑战： ( 1 ) 波长一致性约束 在波长交换光网络中，由于全光波长交换器技术的不成熟以及造价太高，导 致波长交换光网络交换节点还是以不具备全光交换能力的r o a d m ( r e e o n f i g u r a b l eo p t i c a la d d d r o pm u l t i p l e x e r ) 设备为主。在这种不具备全 光交换能力的波长交换光网络中，任何两条光路在它们共同经过的光纤链路 上，不能使用相同的波长，这种约束称为波长一致性约束【l o l 。 ( 2 ) 物理损伤约束 波长交换光网络面临着光纤信道中模拟传输所要遇到的各种问题，特别的， 在选择一个波长通道时，各种物理层的约束因素都需要考虑到，如源节点启 动的功率预算、偏振模色散、色度色散、放大器自发辐射、信道间的串扰和 其它非线性效应。在路径计算过程中，通常假设所有的路由都能满足信号质 量，因此不需要考虑物理损伤约束。一个光网络可以分成区域大小有限的几 个子网，然而，随着网络规模的扩大、传输距离的增大，一个区域太大，以 至各种物理损伤将被累积，不能保证所有的波长通道都满足信号传输质量。 。_-。_-_-_-_-_i_-_-_i_-_-_。_。_。1 w s o n 网络约束路由计算关键技术研究 第一章绪论 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ o _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ o _ _ _ _ _ _ _ o _ _ o _ _ _ _ _ - _ - _ _ o _ - - _ _ - _ _ _ _ _ o _ _ _ o - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。o - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ 。_ 。o 。一 在这种情况下，物理损伤约束应该直接包括在路由状态信息、信令信息和相 关的路由算法里。这种约束被称为物理损伤约剥1 , 1 1 - 2 1 l 。 因此，波长交换光网络除了具备传统a s o n 的基本功能外，主要解决光纤 波长的自动发现、在线波长路由选择、基于物理损伤方案的路由选择等问题。论 文立足于波长交换网络路由计算关键技术问题，通过扩展a s o n w s o n p c e i g m p l s 相关协议，研究波长一致性约束下路径计算方案和优化算法、研究 物理损伤感知的w s o n 控制平面方案和物理损伤约束下路径计算方案和优化策 略，并通过研制w s o n 仿真软件验证论文提出的优化方案和算法。 1 2 国内外研究进展 1 2 i 国际标准化进展 关于国际标准的相关进展，论文主要从五个方面进行简要介绍。 ( 1 ) a s o n 标准进展 蓝， n u t 对智能光网络关注始于1 9 9 9 年，由n o r t e l 和l u c e n t 作为主要发起者， 在t i x i 5 会议上提出了自动交换光网络( a s o o 的研究点和要求，初步确定了 a s o n 控制平面独立于传送平面的基本框架。之后，随着自动交换传送网( a s t n ) 和光传送网的概念的提出，a s o n 被定义为“适于o t n 的a s t n ”。迄今为止， 涉及a s o n 标准化工作的组织有1 1 r u t 、o i f 、i e t f 等，一系列的a s o n 建议 被制定，定义了a s o n 的总体体系结构，规范了通用功能，并给出了a s o n 核 心技术( 如数据通信网、分布式呼叫和连接管理、自动发现、路径计算等) 的实 现需求，标志这a s o n 已经酝酿成熟1 2 2 。3 丌。a s o n 标准架构如图1 2 如示。 自动发现 信令； 路暖 - i 一、，一、 j 玎u - t ( s g i s ) i l i e t f ( c a m ) 至鱼且垦垩= = 屯一赢、 l 耐面而卫_ t _ 1 b 耳= d b = 掣兰 卜叫互巫斗恒亘丑畸匹亘蛩乍击翮i k 姜箸；i 一r 而矸圃i i 匝亟叶丽 意丁仁面节要要烹宝 管理il 匪亟丑( 圃j t - 。r 1e - n n i 路由io i l = ； rl ：j 色l _ - - ，_ ，- 一， 一- ， 匿翟盈曩匿圈 缀缡蒸鬣鬣鬻润彩鬻鬻鬻麓鬻翮彩嬲蕊孺粼黼鬻殇 鲲淼蕊琵彪黝茏二巍懑_ + 魄麓斑篷澎勉凌茏磊拶落滋滋滋痃愿魏羧渤 、x、 t、 霞鬣垂园霞鬟闺蓬藏瀚 _ 徽8 2 5 1 勰o7 3 p ：( 觜：( 勰帮氛j g，ig 、8 2 。 l一篇精。嚣? ” 图1 - 3 i t u - t o t n 标准体系结构( 传送平面和管理平面) ( 3 ) w s o n 标准进展 2 0 0 7 年6 月华为首次正式提出w s o n 的概念，向i e t f 组织提交w s o n 框架和需求草案，并被采纳。截至目前，华为主导完成了3 篇w s o n 重要标准 草案和7 篇w s o n 系列标准文稿。在i e t f 草案【5 2 】中，介绍了基于g m p l s 和 路径计算单元( p c e ，p a t hc o m p u t a t i o ne l e m e n t ) 的控制平面框架，详细描述了 w s o n 网络约束路由计算关键技术研究第一章绪论 波长交换光网络下关键的子系统和处理过程。子系统包含波分复用链路、可调 节激光收发器、r o a d m 和波长转换器。同时，对路由和波长分配过程需要的 信息进行分类，提出几种备选控制平面方案。在该草案里，没有考虑物理损伤 因素。在i e t f 草案【5 3 j 中，介绍了扩展g m p l s 信令协议支持w s o n 网络。在 i e t f 草梨5 销8 】中，介绍了扩展路由协议( o s p f ) 支持w s o n 网络，包括支持 物理损伤信息的泛洪、支持信号的兼容性、定义链路信息方案、支持路由计算 和波长分配算法。在正t f 草案【5 9 】中，介绍了w s o n 中r w a 方案建立的相关 信息，并规范了具体的编码格式。在i e t f 草案【6 岘l 中，介绍了扩展p c e p 协议 ( p a t hc o m p u t a t i o ne l e m e n t c o m m u n i c a t i o n sp r o t o c 0 1 ) 支持w s o n 网络，包括 路由计算和波长分配算法、物理损伤信息、信号兼容性限制。 ( 4 ) p c e 标准进展 p c e 的标准化工作现在主要由i e t f 主导进行。2 0 0 5 年3 月，i e t f 专门成立 了p c e 工作组，并对基于p c e 结构的点到点、点到多点以及多点到多点的流量工 程( t e ) 标签交换路径( l s p ) 计算技术进行了定义。i e t fp c e 工作组的职责范围 包括：1 ) 定义m p l s 和g m p l st el s p ，包括p c e 的路径计算方案功能；2 ) 撵 定义基于p c e 的架构；3 ) 定义基于p c e 结构的策略和安全机制；4 ) 定义基 于p c e 结构的路由协议( 包括开放式最短路径优先路由) 协议、中间系统中间系 统( i s i s ) 协议和边界网关( b g p ) 协议) 和信令协议( 基于t e 的资源预留协议 r s v p t e ) 的扩展；5 ) 定义支持域内和跨域的p c e 发现技术；6 ) 定义新的路 径计算通信协议( p c ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o l ，p c e p ) ，用于路径计算客户( p c c ) 和p c e 、p c e 和p c e 之间的通信。其中p c c 是指任何向p c e 提出请求路径计 算的客户应用；7 ) 定义客观标准来评价各种标准，如路径质量、响应性、健壮 性以及路径计算方案的可扩展性等。迄今为止，p c e 工作组已经完成了1 7 份r f c 标准文档和提交了1 1 份草案，其中基本的6 个r f c 为：r f c 4 6 5 5 ( 基于p c e 的 体系架构) 、r f c 4 6 5 7 ( p c e 协议需求) 、r f c 4 6 7 4 ( p c e 发现需求) 、 r f c 4 9 2 7 ( p c e p 对域内m p l s 和g m p l s 特殊的需求) 、r f c 5 0 8 8 ( p c e 发现 对o s p f 协议的扩展) 和r f c 5 0 8 9 ( p c e 发现对i s i s 协议的扩展) 。下一步将 制订相关解决标准。此外，对信令及p c e p 进行扩展的p c e 相关草案也在进一 步制订中i b 7 9 】。 ( 5 ) 光路质量评估与性能调节相关标准 l t u tg 6 8 0 1 8 0 】标准根据放大的自发辐射( a s e ) 噪声、非线性损伤、色度 色散、偏振模色散等因素定义了光网络单元( o n e ) 的物理功能转移函数。当 光信道被激活或者重路由时，基于规范的各o n e 转移函数分析得到相应劣化量， 从而估算出信道误码率以判断是否满足系统性能要求。该标准的制定为未来的 w s o n 网络约束路由计算关键技术研究第一章绪论 光网络智能连接和自适应传输提供了基础保证。i t u tg 6 6 7 1 8 1 j 标准定义了与自 适应色散补偿器有关的要求和关键参数，由中兴公司负责起草。该标准的制定 和实施能很好地提高光网络的自适应性能以及网络的工作效率和动态性能指标。 1 2 2 国内外相关研究介绍 智能化是下一代传送网的特征，智能光网络是目前研究热点，下面就约束路 由计算、物理损伤感知的控制平面和相关的试验网络项目方面国内外相关研究做 简单的介绍。 ( 1 ) 约束路由计算 波长一致性约束的路由计算通常分为两个子过程：路由选择和波长分配。比 较成熟的路由选择算法有：固定路由( f r ，f i x e dr o u t i n g ) 、固定备选路由( f a r ， f i x e da l t e r n a t er o u t i n g ) 、备选路由( a r ，a l t e r n a t er o u t i n g ) ，其中f r 和f a r 都 不考虑网络当前的状态，而a r 可以根据当前的网络状态动态地进行路由选择。 a r 方案还分为受限a r ( 如最小负载路由( u 且，l e a s tl o a d e dr o u t i n g ) 、最小阻 塞通道优先( f p l c ，f i r s tp a t hl e a s tc o n g e s t ) 等) 和非受限a r ( 如s p r e a d 和 p a c k ) 。在波长分配上比较成熟的算法有：首次命中( f f ，f i r s tf i t ) 、最小负载 ( l l ，l e a s tl o a d e d ) 、m a x s u m 算法、相对容量损失( r c l ，r e l a t i v ec a p a c i t yl o s s ) 算法、相对容量影响( r c i ，r e l a t i v ec a p a c i t yi n f l u e n c e ) 算、法【1 ，8 2 。9 2 1 。在路径计 算单元概念提出之前，网络的路由计算主要是在分布式的控制平面内完成，根据 路由选择和波长分配( r w a ) 是否在分离完成，有路由方案( r & w a ) 和信令 方案( r + w a ) 。在路径计算单元概念提出后，网络的路由计算可以在路径计算 单元集中完成，路由选择和波长分配算法类似。在分布式路由计算的控制平面， 由于路由方案依赖全网波长信息的准确性，在网络规模较大、业务到达率高时， 路由方案的网络阻塞率要高于信令方案。而信令方案因为采用多次反向信令尝试 预留策略，它的建路时延要高于路由方案。由于基于路径计算单元的集中式路由 计算的控制平面是对全网波长通道集中式选路和分配波长，因此它比分布式控制 平面有较优的网络性能，z h a o ，y 在【9 3 】中做了仿真验证。 在物理损伤约束的路径计算过程中需要对所建光路进行物理损伤评估，满足 信号传输质量的光路才能被建立，因此物理损伤感知的路由计算和波长分配 f i a r w a ) 方案相对要复杂，s i a m a ka z o d o l m o l k y l 9 4 死j - 目前研究中的沦r