IP與光網絡的聯合調度技術研究

夏欣

摘 ?要：文章首先指出了現有傳輸網和IP承載網現在的發展狀況，然后剖析了光網絡和IP承載網的技術發展趨勢和演進方向。重點闡述了IP網和光網絡的聯合調度的基本思路，分析了聯合調度中的關鍵問題，并從組網模式和保護策略兩個方面探討了具體的聯合調度的方式和特點。

關鍵詞：IP;光網絡;聯合調度;通信

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

網絡業務的多樣化，移動通信技術從3 G發展到4GLTE甚至是現在提出的5 G，云計算也在不斷擴大其應用范圍，這些都導致數據業務在飛速增長，并且伴隨著用戶的不斷增長，從而對現有的承載網絡帶寬提出了越來越高的要求，因此可以看到目前網絡也在不斷地進行擴容和升級。IP技術因其全業務綜合承載的能力在三網融合中奠定了其不可取代的核心地位。與此同時，光網絡技術也由原來的WDM向OTN演進，其單波長承載能力由40 G向100 G進化。因此，IP與光網絡結合方案應運而生。

1 ?當前的技術進展

目前的骨干網是分為兩部分來分別進行運維的，一部分是由路由器或交換機組成的數據通信網絡，其上運行的協議為IP或者MPLS，另一部分則是由光交換機組成的傳輸網，其早期經歷了SDH以后，由WDM發展至OTN。大量經過相同路徑的數通網絡的數據連接導致要求光傳輸網絡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數通網絡并不知道光傳輸層的拓撲和資源信息，以及相關的網絡保護信息，這些信息對于光層來說都是透明的。數通網絡只能根據其自身拓撲進行選路和流量工程管理，這就導致了整理資源利用率的低下。

從另一方面來說，光傳輸網絡也不了解數通網絡的選路和流量工程信息，因此也不能快速為其提供更經濟的底層通道，這會造成會浪費更多的運維費用。由電路型交換向分組型交換演變是通信網絡的主要發展方向。光傳送網被認為是電信網絡中的主要傳輸方式，其承載信號也由電路型向分組型轉換。IP層和光傳輸層技術的融合使光傳輸網能更好地承載數通業務。

近幾年來有相關資料顯示，數通網絡和光傳輸網絡在發展中，不斷相互借鑒著對方的技術優勢來彌補自身的不足，并且他們共同承擔著多業務綜合承載和傳送的角色，出現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，使得我們的上網速度可以達到20 M甚至更高。隨著多種業務都逐漸使用IP技術，以及網絡層次的進一步的簡化和壓縮，IP網絡和光網絡的聯合調度技術越來越受到關注。相關通信設備商對此開始進行了相關研究，本文對該議題進行了進一步的總結提煉，希望對IP網和光網絡的聯合組網能有所貢獻。

2 ?IP與光網絡的聯合組網模式

2.1 ?重疊模型

重疊模型也被稱作客戶—服務器模型，光網絡層網絡充當服務器的角色，IP網絡層充當客戶層的角色，兩者都有其獨立的控制平面。光網絡以固定帶寬傳送通路即光通道的形式為光網絡的內部實體提供服務，路由器必須在光通道建立后才能進行IP層的通信，光網絡之上的IP數據平面是通過重疊在光通路之上的拓撲實現的，因此，路由器可以被看作是光傳送層網絡的一個客戶機，只和相鄰的光網絡傳送節點直接交互信息，實際物理上的光傳送路徑是由光網絡層決定，而和路由器并無關系。在重疊模型中，IP層和光網絡層是相互獨立的，如圖1所示，這兩個網絡都會運行其符合本網絡特性自身的協議，經過用戶網絡接口來進行數據的交互，而客戶層的邊緣路由器和光網絡層的設備之間并不交換網絡的內部信息，也就是說，各自的拓撲對于對方來說都是透明的。

2.2 ?對等模型

對等模型是指光網絡層的控制功能由IP層來統一管理，并由IP層實施端到終端的控制。在對等模型中，網絡中的所有節點都是對等的關系，每個節點都可以了解到全網的資源狀況。在該模型中，路由器和光交換機的控制平面也是對等的關系。因此可以采用一個統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絡的拓撲，對于控制協議，邊緣路由器只需與相鄰的光交換機相互連接，使得控制協議能夠傳播到大規模的網絡。光網絡和IP網絡形成一個集成的網絡，統一控制平面維護著全局拓撲并簡化了帶寬指配過程，光交換機和IP路由器可以完全自由地交換信息并運行相同的信令以及路由協議，這樣可以充分利用全網資源，實現整體化的全局部署、流量工程以及網絡優化。

但是對等模型也有其不足之處，它為了實現全網的統一控制，需要在整個網絡中交換大量的協議控制信息，這樣會對網絡性能造成一定的影響;而且兩個層面的技術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營商的內部網絡信息，比如組網拓撲和共享容量，而這并不是運營商希望看到的。

2.3 ?增強模型

增強模型被認為是重疊模型和對等模型的一種折中的技術方案，這種技術方案認為光網絡層和IP層的路由信息是可以交互的，并希望網絡模型可以更加通用。在增強模型中，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現。在該模型中，運營商可以對內部光網絡和IP網使用對等模型，對于外部的客戶層網絡使用重疊模型來組建。

3 ?IP與光網絡的聯合保護策略

在IP與光網絡的聯合組網中，光網絡層只能實現對光隧道的保護，而IP層主要實現對IP層的數據鏈路的保護。光網絡層和IP層的相互獨立的保護，顯然不能充分的利用資源，因此考慮進行聯合調度的方案。由于光層的底層路由的建立，IP網絡通過使用轉發相鄰技術使得路由跳數大大的減少，從而減少了控制協議的交互信息。

光網絡層配置M：N的鏈路保護來實現光層的保護切換，IP層配置重路由用于針對本層故障時的保護恢復。在早期沒有進行聯合調度時，資源的利用率較低，經常會出現保護通道長期閑置而其他工作通道帶寬緊張類似的問題，從而影響網絡的整體合理規劃。在IP與光網絡的聯合調度模型下，采用自下而上的方式進行保護是一種較優的方案，該方案能充分這兩層網絡其自身的特點，以使得資源利用率提高，并且穩定性能更好。光層的保護倒換非常的快速并且穩定性高，可以考慮在業務建立前提前配置。通過在IP網絡和光網絡交接的邊緣設備的端口上進行相關的設置，從而使得光層保護倒換產生的瞬斷不會影響到上層IP層的業務。而我們可進一步根據業務需求的不同，對IP層進行有針對性的網絡保護和恢復。

保護策略不僅能對網絡中的業務進行保護和恢復，同時也能提高資源的利用率。IP與光網絡的聯合調度的特性，當在使用聯合調度的組網模型后，考慮到光網絡會偶爾出現故障，但由其自身的保護機制，從而使得數據業務的傳送仍然安全，也就是說不會影響到上層IP網絡的數據安全傳送。該策略使得網絡的穩定性更高，并且也降低了網絡資源的冗余配置。

4 ?結 ?語

IP數通網絡和光網絡的聯合調度可以有效減少IP網絡的帶寬壓力，并且能提高其資源使用率，降低人力成本。從IP網絡和光傳輸網的運維來看，有網絡融合的趨勢，因此采用聯合調度進行管理就很有必要。運營商可以分為三個進行IP網絡與光網絡的融合。

第一階段，光網絡與廣域網結合，提供高帶寬、低成本的且易于管理的廣域網骨干網絡。

第二階段，將光網絡與城域網核心結合，將寬帶由骨干網延伸到城域網，供給更多低成本的帶寬。

第三階段將光網絡與城域網接入結合，將寬帶再次延伸到城域網絡邊緣。傳輸網和承載網將相互滲透、和諧共存。

參考文獻：

[1] 單廣軍.光網絡交換技術及其資源優化分配問題的研究[D].武漢：華中科技大學，2009.

[2] 吳廣生.無源光網絡與電網絡復合接入技術研究[D].武漢：華中科技大學，2009.