IP與光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合調(diào)度技術(shù)研究

夏欣

摘 ?要：文章首先指出了現(xiàn)有傳輸網(wǎng)和IP承載網(wǎng)現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r，然后剖析了光網(wǎng)絡(luò)和IP承載網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展趨勢和演進(jìn)方向。重點(diǎn)闡述了IP網(wǎng)和光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合調(diào)度的基本思路，分析了聯(lián)合調(diào)度中的關(guān)鍵問題，并從組網(wǎng)模式和保護(hù)策略兩個方面探討了具體的聯(lián)合調(diào)度的方式和特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：IP;光網(wǎng)絡(luò);聯(lián)合調(diào)度;通信

中圖分類號：TN929.1 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0065-02

網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的多樣化，移動通信技術(shù)從3 G發(fā)展到4GLTE甚至是現(xiàn)在提出的5 G，云計(jì)算也在不斷擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，這些都導(dǎo)致數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在飛速增長，并且伴隨著用戶的不斷增長，從而對現(xiàn)有的承載網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了越來越高的要求，因此可以看到目前網(wǎng)絡(luò)也在不斷地進(jìn)行擴(kuò)容和升級。IP技術(shù)因其全業(yè)務(wù)綜合承載的能力在三網(wǎng)融合中奠定了其不可取代的核心地位。與此同時(shí)，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也由原來的WDM向OTN演進(jìn)，其單波長承載能力由40 G向100 G進(jìn)化。因此，IP與光網(wǎng)絡(luò)結(jié)合方案應(yīng)運(yùn)而生。

1 ?當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)展

目前的骨干網(wǎng)是分為兩部分來分別進(jìn)行運(yùn)維的，一部分是由路由器或交換機(jī)組成的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其上運(yùn)行的協(xié)議為IP或者M(jìn)PLS，另一部分則是由光交換機(jī)組成的傳輸網(wǎng)，其早期經(jīng)歷了SDH以后，由WDM發(fā)展至OTN。大量經(jīng)過相同路徑的數(shù)通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)連接導(dǎo)致要求光傳輸網(wǎng)絡(luò)建立更加高帶寬的隧道，因此光層則會按照要求建立這樣的隧道以供IP層使用。但目前存在這樣的問題，即IP數(shù)通網(wǎng)絡(luò)并不知道光傳輸層的拓?fù)浜唾Y源信息，以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)信息，這些信息對于光層來說都是透明的。數(shù)通網(wǎng)絡(luò)只能根據(jù)其自身拓?fù)溥M(jìn)行選路和流量工程管理，這就導(dǎo)致了整理資源利用率的低下。

從另一方面來說，光傳輸網(wǎng)絡(luò)也不了解數(shù)通網(wǎng)絡(luò)的選路和流量工程信息，因此也不能快速為其提供更經(jīng)濟(jì)的底層通道，這會造成會浪費(fèi)更多的運(yùn)維費(fèi)用。由電路型交換向分組型交換演變是通信網(wǎng)絡(luò)的主要發(fā)展方向。光傳送網(wǎng)被認(rèn)為是電信網(wǎng)絡(luò)中的主要傳輸方式，其承載信號也由電路型向分組型轉(zhuǎn)換。IP層和光傳輸層技術(shù)的融合使光傳輸網(wǎng)能更好地承載數(shù)通業(yè)務(wù)。

近幾年來有相關(guān)資料顯示，數(shù)通網(wǎng)絡(luò)和光傳輸網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展中，不斷相互借鑒著對方的技術(shù)優(yōu)勢來彌補(bǔ)自身的不足，并且他們共同承擔(dān)著多業(yè)務(wù)綜合承載和傳送的角色，出現(xiàn)了幾十太比特每秒量級的路由器集群。

另一方面，光纖的使用慢慢走入大眾的視野，其FTTX中的光纖到戶技術(shù)，使得我們的上網(wǎng)速度可以達(dá)到20 M甚至更高。隨著多種業(yè)務(wù)都逐漸使用IP技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)層次的進(jìn)一步的簡化和壓縮，IP網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合調(diào)度技術(shù)越來越受到關(guān)注。相關(guān)通信設(shè)備商對此開始進(jìn)行了相關(guān)研究，本文對該議題進(jìn)行了進(jìn)一步的總結(jié)提煉，希望對IP網(wǎng)和光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合組網(wǎng)能有所貢獻(xiàn)。

2 ?IP與光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合組網(wǎng)模式

2.1 ?重疊模型

重疊模型也被稱作客戶—服務(wù)器模型，光網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)充當(dāng)服務(wù)器的角色，IP網(wǎng)絡(luò)層充當(dāng)客戶層的角色，兩者都有其獨(dú)立的控制平面。光網(wǎng)絡(luò)以固定帶寬傳送通路即光通道的形式為光網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部實(shí)體提供服務(wù)，路由器必須在光通道建立后才能進(jìn)行IP層的通信，光網(wǎng)絡(luò)之上的IP數(shù)據(jù)平面是通過重疊在光通路之上的拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)的，因此，路由器可以被看作是光傳送層網(wǎng)絡(luò)的一個客戶機(jī)，只和相鄰的光網(wǎng)絡(luò)傳送節(jié)點(diǎn)直接交互信息，實(shí)際物理上的光傳送路徑是由光網(wǎng)絡(luò)層決定，而和路由器并無關(guān)系。在重疊模型中，IP層和光網(wǎng)絡(luò)層是相互獨(dú)立的，如圖1所示，這兩個網(wǎng)絡(luò)都會運(yùn)行其符合本網(wǎng)絡(luò)特性自身的協(xié)議，經(jīng)過用戶網(wǎng)絡(luò)接口來進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，而客戶層的邊緣路由器和光網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備之間并不交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部信息，也就是說，各自的拓?fù)鋵τ趯Ψ絹碚f都是透明的。

2.2 ?對等模型

對等模型是指光網(wǎng)絡(luò)層的控制功能由IP層來統(tǒng)一管理，并由IP層實(shí)施端到終端的控制。在對等模型中，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都是對等的關(guān)系，每個節(jié)點(diǎn)都可以了解到全網(wǎng)的資源狀況。在該模型中，路由器和光交換機(jī)的控制平面也是對等的關(guān)系。因此可以采用一個統(tǒng)一的控制平面來集中管理。如圖2所示，在該模型中，邊緣路由器可以看到光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌瑢τ诳刂茀f(xié)議，邊緣路由器只需與相鄰的光交換機(jī)相互連接，使得控制協(xié)議能夠傳播到大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。光網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)形成一個集成的網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一控制平面維護(hù)著全局拓?fù)洳⒑喕藥捴概溥^程，光交換機(jī)和IP路由器可以完全自由地交換信息并運(yùn)行相同的信令以及路由協(xié)議，這樣可以充分利用全網(wǎng)資源，實(shí)現(xiàn)整體化的全局部署、流量工程以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

但是對等模型也有其不足之處，它為了實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的統(tǒng)一控制，需要在整個網(wǎng)絡(luò)中交換大量的協(xié)議控制信息，這樣會對網(wǎng)絡(luò)性能造成一定的影響;而且兩個層面的技術(shù)在互通上也有一定的限制;與重疊模型完全不同的是，對等模型向客戶公開了運(yùn)營商的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)信息，比如組網(wǎng)拓?fù)浜凸蚕砣萘?，而這并不是運(yùn)營商希望看到的。

2.3 ?增強(qiáng)模型

增強(qiáng)模型被認(rèn)為是重疊模型和對等模型的一種折中的技術(shù)方案，這種技術(shù)方案認(rèn)為光網(wǎng)絡(luò)層和IP層的路由信息是可以交互的，并希望網(wǎng)絡(luò)模型可以更加通用。在增強(qiáng)模型中，將重疊模型作為對等模型的子集，將對等模型中的路由信息屏蔽，但仍然保持其信令功能就可以實(shí)現(xiàn)。在該模型中，運(yùn)營商可以對內(nèi)部光網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)使用對等模型，對于外部的客戶層網(wǎng)絡(luò)使用重疊模型來組建。

3 ?IP與光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合保護(hù)策略

在IP與光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合組網(wǎng)中，光網(wǎng)絡(luò)層只能實(shí)現(xiàn)對光隧道的保護(hù)，而IP層主要實(shí)現(xiàn)對IP層的數(shù)據(jù)鏈路的保護(hù)。光網(wǎng)絡(luò)層和IP層的相互獨(dú)立的保護(hù)，顯然不能充分的利用資源，因此考慮進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度的方案。由于光層的底層路由的建立，IP網(wǎng)絡(luò)通過使用轉(zhuǎn)發(fā)相鄰技術(shù)使得路由跳數(shù)大大的減少，從而減少了控制協(xié)議的交互信息。

光網(wǎng)絡(luò)層配置M：N的鏈路保護(hù)來實(shí)現(xiàn)光層的保護(hù)切換，IP層配置重路由用于針對本層故障時(shí)的保護(hù)恢復(fù)。在早期沒有進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度時(shí)，資源的利用率較低，經(jīng)常會出現(xiàn)保護(hù)通道長期閑置而其他工作通道帶寬緊張類似的問題，從而影響網(wǎng)絡(luò)的整體合理規(guī)劃。在IP與光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合調(diào)度模型下，采用自下而上的方式進(jìn)行保護(hù)是一種較優(yōu)的方案，該方案能充分這兩層網(wǎng)絡(luò)其自身的特點(diǎn)，以使得資源利用率提高，并且穩(wěn)定性能更好。光層的保護(hù)倒換非常的快速并且穩(wěn)定性高，可以考慮在業(yè)務(wù)建立前提前配置。通過在IP網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)交接的邊緣設(shè)備的端口上進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，從而使得光層保護(hù)倒換產(chǎn)生的瞬斷不會影響到上層IP層的業(yè)務(wù)。而我們可進(jìn)一步根據(jù)業(yè)務(wù)需求的不同，對IP層進(jìn)行有針對性的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù)。

保護(hù)策略不僅能對網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)進(jìn)行保護(hù)和恢復(fù)，同時(shí)也能提高資源的利用率。IP與光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合調(diào)度的特性，當(dāng)在使用聯(lián)合調(diào)度的組網(wǎng)模型后，考慮到光網(wǎng)絡(luò)會偶爾出現(xiàn)故障，但由其自身的保護(hù)機(jī)制，從而使得數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送仍然安全，也就是說不會影響到上層IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)安全傳送。該策略使得網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性更高，并且也降低了網(wǎng)絡(luò)資源的冗余配置。

4 ?結(jié) ?語

IP數(shù)通網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合調(diào)度可以有效減少IP網(wǎng)絡(luò)的帶寬壓力，并且能提高其資源使用率，降低人力成本。從IP網(wǎng)絡(luò)和光傳輸網(wǎng)的運(yùn)維來看，有網(wǎng)絡(luò)融合的趨勢，因此采用聯(lián)合調(diào)度進(jìn)行管理就很有必要。運(yùn)營商可以分為三個進(jìn)行IP網(wǎng)絡(luò)與光網(wǎng)絡(luò)的融合。

第一階段，光網(wǎng)絡(luò)與廣域網(wǎng)結(jié)合，提供高帶寬、低成本的且易于管理的廣域網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)。

第二階段，將光網(wǎng)絡(luò)與城域網(wǎng)核心結(jié)合，將寬帶由骨干網(wǎng)延伸到城域網(wǎng)，供給更多低成本的帶寬。

第三階段將光網(wǎng)絡(luò)與城域網(wǎng)接入結(jié)合，將寬帶再次延伸到城域網(wǎng)絡(luò)邊緣。傳輸網(wǎng)和承載網(wǎng)將相互滲透、和諧共存。

參考文獻(xiàn)：

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