集成光互联网实现方案(下)

来源 :互联网世界 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Jackyx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  六、动态波长路由和分配
  


  鉴于目前光分组交换技术还受制于光存储、光同步、光子时隙路由等技术发展的制约和与之相反的是光联网设备不断取得进步、成本越来越低以及大面积实用化的技术发展现状,当前的主要目标就是开发和利用基于波长的“线路交换”技术,也就是基于动态波长路由和分配技术的波长交换技术。
  给定一个网络的物理拓扑和一套需要在网络上建立的端到端光信道,而为每一个带宽请求决定路由和分配波长就是波长选路由问题。
  根据节点是否提供波长转换功能,光通路可以分为波长通路(Wavelength Path)和虚波长通路(Virtual Wavelength path)。WP可看作VWP的特例,当整个光路都采用同一波长时就称其为波长通道(WP)反之是虚波长通道(VWP)。在波长通路(WP)网络中,由于每个通路都与一个固定的波长关联,要求光通路层在选路和分配波长时必须采用集中控制方式,即在掌握了整个网络所有波长复用段的占用情况后,才可能为新呼叫选一条合适的路由。而在虚波长通路(VWP)网络中,波长是逐个链路进行分配的,因此可以进行分布式控制。分布式控制可以大大降低光通路层选路的复杂性和选路所需的时间。光通路层网络可以工作在电路交换方式或者分组交换方式。由于可用的波长数目是有限的,为了优化网络性能,无论哪种类型的光通路层网络,都需要根据网络的物理拓扑结构和各节点间的业务需求,设计最优的网络逻辑拓扑连接方案。
  光网络是由光通路将波长路由器和端节点相互连接而构成的。虽然每个链路可支持好多信号格式,但它们都被限定在波长粒度上。波长交换机(或波长路由器)构成形式有以下几类:
  * 非重构交换机:每个输入端口和输出端口对应关系是固定的而且波长一致,一旦建成就无法改变。
  * 与波长无关型可重构交换机:输入端口和输出端口的对应关系可以动态重构,但这种关系与波长无关。既对每一个输入信号都有一些固定的输出端口。
  * 波长选择型可重构交换机:它同时兼有端口的动态重构和依据输入波长的选路功能。
  在构造WDM网络的过程中,如何分配节点间的光通路,最大限度利用WDM全光网络的波长资源,一直是网络领域中研究的热点。一个好的逻辑拓扑设计算法可以提高网络的承载能力,增大吞吐量。而作为直接承载IP业务的WDM光网络的波长分配和选路算法应该更适合IP数据包的传送。光网络中波长路由问题主要有三类:
  一是在不使用全光波长变换模块时,实现自适应网络波长和路由的动态分配(RWA)问题。解决途径是确定优化判据、波长和路由的分配算法。也包括在所需系统代价最小的情况下故障恢复路由的动态自愈恢复算法。
  二是在有全光波长变换模块时,利用波长变换模块如何降低波长堵塞的算法研究,包括使用波长变换模块后系统性能增加和波长路由光网络拓扑结构、网络尺寸的关系。
  另外要实现真正的自适应路由和波长分配,还必须考虑业务流量制约下的选路问题。最理想的情况是DWDM光网络节点监测光信道上的业务流量,根据使用情况按照相应算法增加/减少光信道数量和提高/降低光信道数据速率。
  光网络独一无二的属性是可以实现波长路由,通过网络中的信号路径由波长、源信号、网络交换的状态信息以及选路中的波长改变信息等来共同决定。图1是一种基于波导光栅路由器(WGR)的波长选路网中光路的建立过程。WGR节点通过波长路由算法分配波长,波长转换器的应用可增加网络的灵活性。


  图1 基于波导光栅路由器WGR的波长选路网中光路的建立
  波长分插复用(WADM)可与路由器直接连接,使得在两者之间建立光路径成为可能。由于Internet数据在发送和接收信道上具有很高的不对称性,因此依据对称的话音业务设计的现有通信系统不能适应这种非对称业务。而直接将路由器与分立波长相连的一个优势是光学系统能够直接根据Internet数据的流量情况在以波长为基础的光域上执行相应的流量疏导功能。
  波长路由在执行时也会发生一些变化,由于成功采用MPLS使得在节点或段故障时可不必传播路由更新信息。因此减少了路由信息传到IP层所需面临的问题,这在很大程度上简化了系统。


  图2 两纤光复用段共享保护环结构(工作态和保护态)
  
  七、光层的保护恢复技术
  
  同样,如果不使用SONET/SDH层,则要求光网络必须具有光层上的保护倒换与自愈恢复能力。
  虽然目前已经有很多网络公司开发了TDM环网产品,但在未来的几年将是WDM环网的天下。鉴于目前的发展状况,有些研究机构计划在网络重构性方面开发类似于TDM SONET环网的WDM环网结构。除了波长预分配和灵活的选路由策略外,骨干网必须支持光网络的存活性要求,包括保护倒换和恢复。全光网的建立使在光层提供网络保护功能变成可能。1+1的光复用段保护是目前WDM系统所支持的一种保护倒换方案。它与SONET中的1+1复用段保护倒换方案相类似。而基于波长的分插复用器WADM可容纳更高级的光层保护倒换,同样光交叉连接OXC节点也可作为这种保护倒换方案中必不可少的部分使用。它通过头到尾的桥接能提供1+1的保护倒换方案。而末端的OXC节点可按照信号质量在两个光接收端口之间提供灵活的倒换功能。这种1+1的光层保护倒换方案最大限度地防止了光纤断裂所带来的损害,是目前最为适当的一种解决方案,图2是两纤光复用段共享保护环分别在工作态和保护态情况下的结构。使用光层环网保护最大的好处是不同的业务可以共享保护带宽和单层的保护机制可简化操作和管理。
  网络恢复和存活策略将在未来几年内实现重大突破。MPLS在这方面是最令人瞩目的一种结构,它在许多方面与专用于SONET/SDH网络的监测、寻径和处理路径故障等技术惊人地相似。将来的工作仍将致力于MPLS标准的制定,但是有一点可以肯定,那就是必须认识到MPLS实现的保护恢复时间应与SONET所提供的保护恢复时间大致相当。
  
  IP over WDM实现方案
  
  鉴于IP over WDM相关支撑技术的极大进步,使得今天的光网络层已具有了许多原先只能在高层实现的网络功能,使得抛弃SONET/SDH而直接在具有光联网功能和网络管理功能的WDM多波长光网络上承载IP业务成为可能。近期发展起来的多协议标签交换MPLS技术增强了IP层的功能,可有效解决传统Internet网络所面临的问题并有效提高其业务质量保证、网络灵活性、传输速率和节点吞吐量。同时数字包封技术的使用又使得WDM层具有了联网功能,能够在光层提供性能监测、前向纠错和基于波长信道的环路保护技术。
  伴随着MPLS和WDM光联网技术的发展与进步,人们自然而然地想到能否将MPLS技术和光网络技术结合起来,在数据网络范畴内,由MPLS流量工程控制层来执行至关重要的选路、监控和网络存活性。即就是使用MPLS来提高网络性能和执行流量工程(TE),而由数字包封器和WDM构成的光网络层来提供WDM传输、波长路由和光层的管理、保护、性能监测等光联网技术,这样可实现更加紧密的IP到WDM的集成网络结构,如图10所示。利用动态路由和波长分配实现端到端透明的所谓“虚波长通道”,使光信号在经过中间节点时不通过电子路由器而直接从提供的光路径上通过节点。通过数字包封技术将原本在SDH/SONET层完成的某些功能(如业务适配等)移到光网络层上来完成,它可以大大简化通信网络的分层结构,对各种通信业务具有更好的开放透明性,进一步提高其总体传输效率和网络的利用率及可靠性,增强网络的生存性和安全性。该方案集成了IP寻址、标签交换和波长路由三大技术,试图将类似于ATM交换、SONET/SDH复用/解复用和IP层寻址等多项功能进行集成和归并。通过将MPLS的控制技术和光网络节点的路由控制技术集成为相对简单的适配层,从而形成了新型基于IP with MPLS over WDM(WDM具有数字包封“Digital Wrapper”功能)协议模型的多协议波长/标签交换MPLmS(Multi-protocol Lambda/Label Switching)网络结构,如图10所示。
  图3 更紧密的IP到WDM的集成协议模型
  MPLmS是在光层使用的一种交换协议技术。由光信道层网络提供接入点之间端到端的光信道踪迹联网。建立光信道踪迹的问题也就是路由和波长分配问题RWA(Routing and Wavelength Assignment problem)。目前较成熟的技术有最短路径法、最少负荷法和交替固定选路法等。一旦选定了路由就决定了所用的波长。分立波长或光信道就类似于标签。一旦IP选路工程和波长交换光网络的智能节点集成起来时,则形成了一个有效的IP可寻址设备,也可称其为波长标签交换节点(WLS)或波长/标签交换路由器(LSR)。它将光交叉互联设备视为标记交换路由器进行网络控制和管理。基于MPLS的光波长标记交换网络中的光路由器有两种:边界路由器和核心路由器。边界路由器用于与速率较低网络接入,同时电子处理功能模块完成MPLS中较复杂的标记处理功能,而核心路由器利用光互联和波长变换技术实现波长标记交换、和上下路等比较简单的光信号处理功能。它可以更灵活地管理和分配网络资源,并能较有效地实现业务管理及网络的保护、恢复。该网络的操作过程是先使用诸如扩展成具有MPLS功能的IGP(Interior Gateway Protocol)、IS-IS、OSPF等协议来分发相应的光传输网的状态信息(包括拓扑状态信息)以实现MPLS流量工程。随后由强制选路(constraint-based routing)系统利用这些信息来计算出通过光传输网的点到点光信道路径。
   数字包封器在许多方面与专用于SONET/SDH网络的监测、寻径和处理路径故障等技术惊人地相似。随着MPLS标准的制定,以MPLS为基础的自愈恢复、QoS选路、流量工程和网络管理技术将快速发展。这将使未来的宽带IP网具有更优越的性能。未来IP网络既有SDH的复用/解复用和快速自愈恢复能力,又有ATM 的有QoS保证的选路交换能力,同时还具有MPLS的标签交换和流量工程能力,从而形成了L1/L2/L3路由交换一体化的先进的高速网络系统。基于这种技术,简化了新型联网设备和标签交换路由器的功能集成,在引入了标记交换概念后,再附以传统路由器的许多优化手段,千兆级甚至太比特的标记交换路由器或路由交换机(LSR)就完全可以实现了。
  这种IP网在OXC/OADM技术中综合了目前先进的MPLS流量工程控制层技术,由具有可控交换机构的可重构、可编程的OXCs和OADMs(或WADM),以及相应的智能控制模块来实现光层交换和路由,这样降低了网络管理的复杂度,而且IP路由器可从光传输网动态地获得所需的带宽,使按需的带宽分配成为可能。因此特别适合于由可重构的OADM和OXC组成的以数据业务为核心的光互联网络系统中。主要优点有:
  * 为在光网络中执行带宽管理和实时维护光信道提供了一种全新的网络架构。并为光互联网的建立提供了一种新型网络结构模型。
  * 它在使用目前最高级的MPLS控制层技术的同时也结合进了已在实际中普遍使用的成熟的IP路由协议。能有效协调IP层和光网络层功能,有助于光信道层的带宽管理、动态维护和在光域支持各种流量工程和提供多种多样的保护恢复能力。
  * 它可使用以前为MPLS流量工程而开发的软件系统而无须重新为光传输网开发新一代的控制协议,因此可迅速开发出新型多功能光联网设备,简化了新型联网设备和标签交换路由器的集成和综合过程。
  * 可在IP层和光网络层实现单一的网络管理和操作控制模式,简化了网络管理,为最终在IP路由器上提供WDM复用功能铺平了道路;
  由此原理构造的网络可通过不同的IP用户接入网络(例如纯ATM、FR、xDSL、纯IP)有效地支持各种各样的IP业务,例如IP QoS(Int-serv and Diff-serv)和IP虚拟专网业务。
  
  总结
  
  以上介绍了一种全新的IP directly over WDM的实现方案——基于MPLS和多波长光网络的更加紧密的IP到WDM的集成网络结构。该方案是一种很好的降低网络管理复杂性和网络成本的优选IP over DWDM组网方案。在光网络节点中集成目前先进的MPLS流量工程控制层技术是一种注重实效的优化方案,基于它可迅速开发出功能强大的智能网络节点。由于网络节点智能化的提高,因此能够实现新型的资源调度策略并不断满足Internet发展的需要。该方案将有助于光信道层的带宽管理、动态维护和在光域上提供保护、恢复能力来增加网络存活性。通过MPLmS技术增加了更加灵活的选路、流量工程和显式路由功能的波长交换光网络将是宽带通信网络的最佳实现途径。它能够满足下一代Internet用户的每秒吉比特的接入速度。它为最终在IP路由器上提供WDM复用功能铺平了道路,而且为光互联网的建立提供了一种初步的网络模型。
  值得注意的一点是目前的波长交换还是卖方市场,这就妨碍了不同系统间的互操作性。未来的若干年基于IP over WDM的不同网络解决方案将呈现蓬勃发展的态势,而WDM技术将作为真正太比特光网络时代的基石,通过充分挖掘光纤的带宽潜力提供了迈向太比特光网络的阳光大道。可以相信,IP over WDM系统——太比特光互联网真正大规模进入商用化应用已非遥远之事。
其他文献
开放性和标准化是INTERNET迅速发展的重要因素也是不安全因素,INTERNET 作为一种技术,是面向所有用户的,所有资源通过网络共享;另一方面,INTERNET的技术基础是不安全的。INTERNET本身是没有边界的,整个全球互联,不属于任何一个组织和任何一个国家,人与人之间的平等性使其行为几乎不受约束。龙年伊始,随着美国以及中国数大网站相继遭到黑客袭击事件的发生,网络安全再一次引起了中国业界的
东大阿尔派企业解决方案部陈雪飞  随着竞争压力的日益全球化,实行先进的供货链已经成为企业必不可少的一部分。要能够做出明智的决策,企业需要全面了解自己的库存情况,并建立高效率、高度协调的供货系统。最本质的工作是对交易的整个流程进行控制,从订单产生一直跟踪到将货物交付顾客。所有这些将对企业的利润将产生深远的影响。因此库存管理的革命,将企业之间的竞争推向了有效的供应链管理之间的竞争。    供应链管理的
有人说,联想并购赢时通标志着新一轮IT业产权重组风潮的掀起,这是因为这单额度达3亿元人民币的并购案,把赢时通的市值拉出一条阳线,又燃起投资热点。其实不然,网市自今年三月起就大幅下挫一直低迷,难得有几支绩优站点获得人气支撑,多数dot-com公司处于下跌与盘整阶段。业界未有看好反弹迹像,不少dot-com公司弹尽粮绝难以为继梦断蓝桥。总体上看,整个网市继续探底,处于调整时期-----不是笔者幸灾乐祸