大规模多层异构光网络组网技术与实验系统

【作者】 赵永利； 张杰； 张民； 纪越峰； 顾畹仪；

【机构】 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室；

【摘要】 随着网络规模的扩大和业务种类的增多,支持多粒度业务传送和可大规模扩展的多层异构体系结构成为未来光网络的发展趋势。研究大规模分布式的新型路由机制,对适应光网络的高可扩展性和复杂性要求,实现动态业务配置与资源优化,具有重要意义和实用价值。本论文重点研究大规模多层异构光网络的联合组网技术,特别研究多层异构光网络在资源优化和动态业务配置过程中的路由控制和路径计算技术。本论文首先分析了大规模多层异构光网络面临的体系扩展性、业务复杂性、路由协同性以及网络高效性等几个关键科学问题,然后介绍了一种多层多域、高可扩展、约束感知和策略驱动的光网络双路由引擎结构(DREAMSCAPE),并分析了DREAMSCAPE体系下双路由引擎的处理机制与协议。该结构既支持分布式控制功能,满足快速选路和建路要求,又具备集中式的路径计算能力,能够减少大规模网络中的泛洪开销,实现多约束条件下准确有效的路由选择和资源优化。基于双路由引擎体系结构,本文提出了两种多层异构光网络路径计算方案,即双路由前向路径计算方案DRE-FPC和层次化双路由反向回溯方案HDRE-BRPC。对于这两种方案,当目的节点在本域,路径计算将完全由双路由引擎中的单元引擎UE完成。当目的节点不在本域时,端到端路径将由群引擎GE计算。两种方案的不同在于,对于DRE-FPC来说,域间稀疏路径由入口GE获得,每个片段由下游的GE补充。而对于HDRE-BRPC来说,GE序列由父GE获得,路径计算沿着GE序列由最后一个子GE向第一个子GE反向进行。在实验平台上实现了上述两种路由方案,并将其与基于G8080的多域分级路由HR方案进行了对比分析,数据结果表明,文章提出的两种路由策略比HR策略的阻塞率更小。而HDRE-BRPC比DRE-FPC的性能更好。为了验证双路由引擎系统在大规模多层异构光网络中的性能,并考虑以后光网络性能验证的需要,本文搭建了大规模光网络实验系统。该实验系统包含5个OTN传送节点组成的传送平面、1个可支持至少千节点的网管系统、可支持至少千节点和20个域的多层多域控制平面协议栈。控制平面架构于Linux服务器上,采用VMware软件虚拟设计多个Linux环境,在其中每个Linux环境的虚拟机中运行多个控制平面协议软件。由于每一个虚拟机协议栈都分配有一个网卡且具有相对独立的CPU、内存等资源,将虚拟节点绑定到一个指定的IP地址。这样各个协议栈都是通过自己的网卡来与其它节点进行通信。每个协议栈在通信协议和机制上都与单机节点一致。实验系统支持标准的OSPF-TE、RSVP-TE和PCEP协议,能够与标准协议栈实现互通。实验系统还支持域内、域间的通道层、波长层和光纤层多故障模拟及相应的重路由机制,可以实现并发的故障恢复。本文对整个实验系统的功能和性能进行了测试和验证。文章最后给出了上面提到的三种路由方案在该实验系统上的压力测试结果,以及扩展性和生存性相关的测试结果。实验结果表明,本文提出的新型路由体系结构和搭建的实验系统具有高稳定性,以及良好的扩展性和可靠性。更多还原