“IP+光”协同架构下的资源优化研究
发布时间：2021-04-07 06:41
随着4K视频、VR、物联网等新兴业务的快速发展,骨干网流量快速增长。骨干网采用层叠模式的“IP+光”协同架构服务于快速增长的用户需求。在层叠模式下,IP层采用双平面层次化组网架构以汇聚带宽,光层采用扁平化架构以解决大容量,长距离传送问题。在“IP+光”协同网络架构中,针对业务请求一般存在两种不同处理方式:光层直通和IP-光协同传输。“IP+光”协同架构下两种业务传输方式的适应性阈值及其资源优化是一项关键研究课题。本论文以“IP+光”协同架构下两种不同的业务处理方式为主线,从架构适应性分析和资源分配机制两个角度深入展开分析。重点研究“IP+光”协同网络架构下两种业务处理方式的适应性阈值问题、弹性光网络中的路由与频谱资源分配问题以及多层网络中的资源联合调度问题。并在仿真平台上进行了仿真验证和性能分析。具体来说,本论文的主要研究内容和创新点包括以下几个方面:1.提出了一种“IP+光”协同架构下IP交换和光交换的带宽阈值适应性算法。针对“IP+光”协同架构下两种传输方式的合理分工范围问题,论文在新型“IP+光”协同架构下,以OTN设备为传输层基础设施,建立了IP交换和OTN交换在不同业务参数和...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２光传送网的功能层次［２Ｇ］??ＯＴＮ，
??光信道??光传送段层??图１－２光传送网的功能层次［２Ｇ］??ＯＴＮ采用了分层的网络层次结构，从上往下依次是客户层、光信道层（ＯＣｈ）、??光复用段层（ＯＭＳ）和光传送段层（ＯＴＳ）。其中光信道层包含了?３个子层，光??信道净荷单元层（ＯＰＵ）、光信道数据单元层（ＯＤＵ）、光信道传送单元层（ＯＴＵ）。??两个相邻层之间以客户与服务层的关系对信号进行处理。ＯＴＮ的功能层次如图??１－２所示。??Ｃｌｉｅｎｔ?客户侧信号?Ｃｌｉｅｎｔ??．电丰层?｜；０Ｈ?）?Ｃｉｌｅｎｔ－＂?〇ｐｕｋ?１?ＯＨ．］?Ｑｉｅｎｔ＂＇??随??１?Ｃ?ｉ?／??＾?｛，?ｆ??数装?－ＯＨ?ｊ?ＱＰＵｋ?ＯＤＵｋ?ｍ＼?ＯＰＵｋ??丁?销?、ｔ?＾?＾??＇?／??０ＤＵｋ?ＭｉａＱＴＯｋ?ｏｐｕｋ?＼ｍ＾＼??Ｅ／Ｑ?Ｖ＂?＼?Ｅ／Ｑ?／??光层丨甲?Ｉ?ＱＣｈ?Ｐｌａｖｌｏａｄ?＂?Ｉｆ、ＯＣｈ?Ｐｌａｖｌｏａｄ??Ｉ－?ｒｗｉ?ｉ?ｏｃｃ?ｒｃ５ｃ〇?ｔ〇ｃｃ￣＂ｉ？｜?’??零．丄Ｔ圆丨?■?Ｉ?“?｜?；?ＯＦＳＯ?｜??▼?Ｉ?ＯＳＣ?Ｉ?；?ｉ??Ｉ?１?！??ＯＴＭ－ｎ．?ｍ?ＯＴＭ－ｍ．?ｍ?ＯＴＭ－０．?ｍ??图１－３?ＯＴＮ的业务层次图［２０］??ＯＴＮ包含电层和光层功能，在电层，ＯＴＮ效仿ＳＤＨ技术的映射、复用、交??叉、嵌入式开销等概念对业务进行处理；在光层，ＯＴＮ以波分复用技术为基础、??在光层组织网络，ＯＴＮ的业务层次如图１－３所示。其中，如图１－３所示，业务信??号从客户侧适配到光信道层的过程是在电域内进行处理，在该域内对业务进行适??配
在发射端经复用器复用在一起，并耦合到光纤链路的同一根光纤中进行传输的技??术。在接收端，经分用器根据波长的不同将携带信息的光载波信号进行分离，然??后经过光接收机对光载波进行处理从而恢复出原始信号。然而，如图１－４所示，??在为业务请求分配频谱资源的过程中，ＷＤＭ网络严格遵循电信联盟标准化部门??（ＩＴＵ?Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ?Ｓｅｃｔｏｒ，?ＩＴＵ－Ｔ）规定的固定中心频谱和??固定的波长栅格（通常为５０?ＧＨｚ或１００?ＧＨｚ）来为业务请求分配合适的频谱资??源。低速率的业务请求不能有效地利用给定的固定栅格的频谱资源，这导致了??ＷＤＭ网络灵活性不高、频谱资源利用率低，己不能适应未来大容量、高速率、??可扩展的光层传输需求。因此，针对ＷＤＭ网络缺乏带宽灵活性的问题，提出了??弹性光网络的概念。??５０ＧＨｚ??ｌｉｉｉｉｉｉＡｉＡｉ??５０Ｇｂｐｓ?６０Ｇｂｐｓ?３０Ｇｂｐｓ?２００Ｇｂｐｓ?麻?ｉ並??ＷＤＭ?日??１２．５ＧＨｚ??ｉｌｉＭｉＭ??５０Ｇｂｐｓ?６０Ｇｂｐｓ?３０Ｇｂｐｓ?２００Ｇｂｐｓ?频谱??ＥＯＮ??图１－４?ＷＤＭ与ＥＯＮ的频谱柵格和中心频率示意图??频谱可切片的弹性光路径网络（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ－ｓｌｉｃｅｄ?Ｅｌａｓｔｉｃ?Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｐａｔｈ?Ｎｅｔｗｏｒｋ，??ＳＬＩＣＥ）由日本ＮＴＴ公司在２００８年首次提出ｍ。利用光正交频分复用（Ｏｐｔｉｃａｌ??Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?Ｄｉｖｉｓｉｏｎ?Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?Ｏ－ＯＦＤＭ）的灵活频谱分配特性以及??子载波复用技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]Multi-Core Virtual Concatenation Scheme Considering Inter-Core Crosstalk in Spatial Division Multiplexing Enabled Elastic Optical Networks[J]. Yongli Zhao,Liyazhou Hu,Chunhui Wang,Ruijie Zhu,Xiaosong Yu,Jie Zhang. 中国通信. 2017(10)
[2]Prospects and research issues in multi-dimensional all optical networks[J]. Yuefeng JI,Jiawei ZHANG,Yongli ZHAO,Xiaosong YU,Jie ZHANG,Xue CHEN. Science China（Information Sciences）. 2016(10)
[3]Traffic Matrix Estimation for IP-over-WDM Networks via Optical Bypass Techniques[J]. Laisen Nie,Dingde Jiang,Lei Guo. 中国通信. 2016(07)
[4]Opaque virtual network mapping algorithms based on available spectrum adjacency for elastic optical networks[J]. Hongxiang WANG,Jingxi ZHAO,Hui LI,Yuefeng JI. Science China（Information Sciences）. 2016(04)
[5]软件定义光网络技术演进及创新应用[J]. 张佳玮,赵永利,纪越峰. 信息通信技术. 2016(01)
[6]Dual-layer efficiency enhancement for future passive optical network[J]. Yuefeng JI,Xiaoxiong WANG,Shizong ZHANG,Rentao GU,Tonglu GUO,Zhaozhi GE. Science China（Information Sciences）. 2016(02)
[7]CLOS网络及其路由算法[J]. 杨宜镇,管红光,周炜,吴致远. 科技创新导报. 2012(34)
博士论文
[1]面向IP及光网络融合的控制技术研究[D]. 周宇.北京邮电大学 2018
[2]业务驱动的频谱灵活光网络资源优化技术研究[D]. 张佳玮.北京邮电大学 2014
硕士论文
[1]基于虚拟机迁移的云平台资源优化策略研究[D]. 易志亚.河南大学 2018
[2]基于软件定义架构的IP与光融合网络控制技术研究[D]. 邓俊妮.北京邮电大学 2015
[3]OTN技术在城域网中的应用研究[D]. 周歆.北京邮电大学 2012
本文编号：3122989
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２光传送网的功能层次［２Ｇ］??ＯＴＮ，
??光信道??光传送段层??图１－２光传送网的功能层次［２Ｇ］??ＯＴＮ采用了分层的网络层次结构，从上往下依次是客户层、光信道层（ＯＣｈ）、??光复用段层（ＯＭＳ）和光传送段层（ＯＴＳ）。其中光信道层包含了?３个子层，光??信道净荷单元层（ＯＰＵ）、光信道数据单元层（ＯＤＵ）、光信道传送单元层（ＯＴＵ）。??两个相邻层之间以客户与服务层的关系对信号进行处理。ＯＴＮ的功能层次如图??１－２所示。??Ｃｌｉｅｎｔ?客户侧信号?Ｃｌｉｅｎｔ??．电丰层?｜；０Ｈ?）?Ｃｉｌｅｎｔ－＂?〇ｐｕｋ?１?ＯＨ．］?Ｑｉｅｎｔ＂＇??随??１?Ｃ?ｉ?／??＾?｛，?ｆ??数装?－ＯＨ?ｊ?ＱＰＵｋ?ＯＤＵｋ?ｍ＼?ＯＰＵｋ??丁?销?、ｔ?＾?＾??＇?／??０ＤＵｋ?ＭｉａＱＴＯｋ?ｏｐｕｋ?＼ｍ＾＼??Ｅ／Ｑ?Ｖ＂?＼?Ｅ／Ｑ?／??光层丨甲?Ｉ?ＱＣｈ?Ｐｌａｖｌｏａｄ?＂?Ｉｆ、ＯＣｈ?Ｐｌａｖｌｏａｄ??Ｉ－?ｒｗｉ?ｉ?ｏｃｃ?ｒｃ５ｃ〇?ｔ〇ｃｃ￣＂ｉ？｜?’??零．丄Ｔ圆丨?■?Ｉ?“?｜?；?ＯＦＳＯ?｜??▼?Ｉ?ＯＳＣ?Ｉ?；?ｉ??Ｉ?１?！??ＯＴＭ－ｎ．?ｍ?ＯＴＭ－ｍ．?ｍ?ＯＴＭ－０．?ｍ??图１－３?ＯＴＮ的业务层次图［２０］??ＯＴＮ包含电层和光层功能，在电层，ＯＴＮ效仿ＳＤＨ技术的映射、复用、交??叉、嵌入式开销等概念对业务进行处理；在光层，ＯＴＮ以波分复用技术为基础、??在光层组织网络，ＯＴＮ的业务层次如图１－３所示。其中，如图１－３所示，业务信??号从客户侧适配到光信道层的过程是在电域内进行处理，在该域内对业务进行适??配
在发射端经复用器复用在一起，并耦合到光纤链路的同一根光纤中进行传输的技??术。在接收端，经分用器根据波长的不同将携带信息的光载波信号进行分离，然??后经过光接收机对光载波进行处理从而恢复出原始信号。然而，如图１－４所示，??在为业务请求分配频谱资源的过程中，ＷＤＭ网络严格遵循电信联盟标准化部门??（ＩＴＵ?Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ?Ｓｅｃｔｏｒ，?ＩＴＵ－Ｔ）规定的固定中心频谱和??固定的波长栅格（通常为５０?ＧＨｚ或１００?ＧＨｚ）来为业务请求分配合适的频谱资??源。低速率的业务请求不能有效地利用给定的固定栅格的频谱资源，这导致了??ＷＤＭ网络灵活性不高、频谱资源利用率低，己不能适应未来大容量、高速率、??可扩展的光层传输需求。因此，针对ＷＤＭ网络缺乏带宽灵活性的问题，提出了??弹性光网络的概念。??５０ＧＨｚ??ｌｉｉｉｉｉｉＡｉＡｉ??５０Ｇｂｐｓ?６０Ｇｂｐｓ?３０Ｇｂｐｓ?２００Ｇｂｐｓ?麻?ｉ並??ＷＤＭ?日??１２．５ＧＨｚ??ｉｌｉＭｉＭ??５０Ｇｂｐｓ?６０Ｇｂｐｓ?３０Ｇｂｐｓ?２００Ｇｂｐｓ?频谱??ＥＯＮ??图１－４?ＷＤＭ与ＥＯＮ的频谱柵格和中心频率示意图??频谱可切片的弹性光路径网络（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ－ｓｌｉｃｅｄ?Ｅｌａｓｔｉｃ?Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｐａｔｈ?Ｎｅｔｗｏｒｋ，??ＳＬＩＣＥ）由日本ＮＴＴ公司在２００８年首次提出ｍ。利用光正交频分复用（Ｏｐｔｉｃａｌ??Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?Ｄｉｖｉｓｉｏｎ?Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?Ｏ－ＯＦＤＭ）的灵活频谱分配特性以及??子载波复用技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]Multi-Core Virtual Concatenation Scheme Considering Inter-Core Crosstalk in Spatial Division Multiplexing Enabled Elastic Optical Networks[J]. Yongli Zhao,Liyazhou Hu,Chunhui Wang,Ruijie Zhu,Xiaosong Yu,Jie Zhang. 中国通信. 2017(10)
[2]Prospects and research issues in multi-dimensional all optical networks[J]. Yuefeng JI,Jiawei ZHANG,Yongli ZHAO,Xiaosong YU,Jie ZHANG,Xue CHEN. Science China（Information Sciences）. 2016(10)
[3]Traffic Matrix Estimation for IP-over-WDM Networks via Optical Bypass Techniques[J]. Laisen Nie,Dingde Jiang,Lei Guo. 中国通信. 2016(07)
[4]Opaque virtual network mapping algorithms based on available spectrum adjacency for elastic optical networks[J]. Hongxiang WANG,Jingxi ZHAO,Hui LI,Yuefeng JI. Science China（Information Sciences）. 2016(04)
[5]软件定义光网络技术演进及创新应用[J]. 张佳玮,赵永利,纪越峰. 信息通信技术. 2016(01)
[6]Dual-layer efficiency enhancement for future passive optical network[J]. Yuefeng JI,Xiaoxiong WANG,Shizong ZHANG,Rentao GU,Tonglu GUO,Zhaozhi GE. Science China（Information Sciences）. 2016(02)
[7]CLOS网络及其路由算法[J]. 杨宜镇,管红光,周炜,吴致远. 科技创新导报. 2012(34)
博士论文
[1]面向IP及光网络融合的控制技术研究[D]. 周宇.北京邮电大学 2018
[2]业务驱动的频谱灵活光网络资源优化技术研究[D]. 张佳玮.北京邮电大学 2014
硕士论文
[1]基于虚拟机迁移的云平台资源优化策略研究[D]. 易志亚.河南大学 2018
[2]基于软件定义架构的IP与光融合网络控制技术研究[D]. 邓俊妮.北京邮电大学 2015
[3]OTN技术在城域网中的应用研究[D]. 周歆.北京邮电大学 2012
本文编号：3122989
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