IP數據網+光傳輸網協同控制技術研究

徐基都

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

0 引 言

當前階段的網絡業務更加具有動態性和多樣性，這一方面需求的增加，使得對于通信網絡承載力的要求也越來越高。為了滿足這一要求就必須要重視網絡協同控制技術的研究，以進一步提高IP數據網與光傳輸網的網絡利用效率，使得互聯網與智能網絡得到更好的基礎保護。隨著研究的不斷深入，我國的網絡協同技術研究得到了快速發展，能夠進行獨立信號的傳輸工作，同時還可以使光傳輸網業務的靈活性得到增強，降低了IP數據網的負荷[1]。

1 IP數據網+光傳輸網的需求

IP數據流量已經占到承載網絡流量的絕大部分，IP網絡流量增長速率已經超過摩爾定律，給運營商的IP網絡帶來了巨大的壓力，主要表現于路由器擴容壓力的不斷增加。因為大量的IP數據流量是低價值的因特網流量，所以IP網絡運營面臨著增量不增收的處境。

一些大型運營商通過研究發現，經過核心路由器的IP數據流量中，大約有60%的流量只需要經過路由器進行中轉，而無需進行IP層處理。傳統傳輸方式往往會浪費大量的路由器資源，對此可以通過增加中轉數據流量的旁路核心路由器來降低IP數據網絡的投入。相對路由器網絡來說，光傳輸網絡在傳輸速度與性能、價格等方面具有明顯優勢，所以一些運營商希望通過使用光傳輸網來分擔IP數據網的中轉流量，將IP數據網的中轉流量在光層完成交換，并從旁路中轉核心路由器，從而降低對核心路由器端口的需求，不僅能夠降低運營成本，增加經濟效益，還能夠提高承載網的傳輸能力。

一般運營商的IP數據網與光傳輸網都是分別規劃，且獨立進行運營，IP數據網負責數據分組的轉發，而光傳輸網則負責大容量數據的傳輸。IP數據網與光傳輸網的拓撲結構不同，一般是IP數據網規劃好，調動光通道來連接各路由器。因此為了更好使用光傳輸網來分擔IP數據網的中轉流量，需要通過IP數據網與光傳輸網的協同控制，將IP數據流量導入光通道中，以此來降低IP數據網的傳輸壓力[2]。

2 IP數據網+光傳輸網協同控制技術

IP數據網絡是一種以包交換理論為基礎構架的通信網絡，它與電路交換網之間有著明顯差異，只有真正地描述IP流量的特性才可以使IP數據網聯合光傳輸協同控制技術得到有效應用，同時也能夠保證網絡設備能夠得到更加良好的管理。

2.1 IP數據網+光傳輸協同架構適應性分析

IP網絡是一種面向非連接的用IP路由器進行互聯的網絡，可以屏蔽不同底層網絡的差異，同時將不同底層網絡的實現方式進行隱藏，形成一個透明的虛擬網絡，從而為用戶提供服務。光傳輸網是指為不同類型業務網提供業務信息傳送手段的基礎網絡設施，現有光傳輸網絡通常支持的業務網絡包括IP核心網、電話網、移動網絡、數據網以及寬帶業務網等。

IP數據網+光傳輸網協同網絡架構一直是研究的熱點，但是通常情況下都是基于層疊模式的I架構，在業務部署的時候通過光層提供靜態的端到端的光通道，由IP層調整業務的流向，以適配網絡，實現對資源的均衡利用。這種方式的擴容成本較高，且不能靈活調整網絡，業務相應變化能力差。面對SDN技術的出現以及光網絡更趨向靈活與智能的發展形勢，現有的網絡架構需要改變。

2.2 建立IP數據網+光傳輸網協同控制總體架構

在對網絡設備進行控制的過程中，可以使用光傳輸網的網絡運營方式，改變IP數據網的數據，從而建立網絡協同控制框架。在建立這層框架的時候，要使用分層建立的方式，主要分為核心層、匯聚層以及接入層等3層[3]。

核心層采用的是光傳輸承載IP業務的方法，通過使用高速寬帶構成完全協同的控制網絡，從而使IP路由與光路有效的和諧統一。然后將IP數據網與傳輸網的鏈路進行連接，這一過程中主要使用以太網交換機進行。這一方式可以進一步提高IP數據網與光傳輸網的性能，從而保證兩者都可以均衡負載，以進一步保護IP和光路由的設備安全[4]。

匯聚層主要采用交換技術將IP數據網與光傳輸網隔離開。在將其分離之后，再使用鏈路方式進行分段運行，從而進一步減輕核心網絡設備的運行負荷。同時匯聚層還可以連接IP數據網與光傳輸業務的請求，并為其分配連接資源。

接入層則選擇了OpenFlow協議進行統一控制，主要發揮控制IP與光傳輸數據資源的作用，同時還要為公共通路和IP路由提供連接接口。此外，在完成這個構架后，還要將IP數據網與光傳輸網進行有效連接，以進一步實現IP路由與光通路的有效連接[5]。

2.3 匯聚IP路由與光通路節點

在完成相關的總體構架構建后還要進一步實現IP路由與光通路之間的連接，這一過程主要使用IP路由器以及光交換機。通過使用這種方式，可以使IP路由的運行信息得到實時監控，同時還可以保證光通信的鏈路狀態得到全面管理。進一步了解IP數據網與光傳輸網中的業務要求，獲取兩者的資源信息狀態，建立出適合控制的節點，對節點中的信息進行編程管理，從而實現光層的節點與IP層進行完美的融合。在進行節點實行遷移的過程中，第一步必須要重視控制IP數據網的設備性能以及控制通道資源，才可以保證IP數據網的管理效果和管理質量，保證IP數據網的規范管理能夠高于光傳輸網[6]。建立平臺的時候必須要重視以IP數據網為建立的基礎，進行節點傳輸與遷移。

在所有節點遷移時，對IP數據網絡的網絡節點進行部署和優化，使IP數據網絡的節點能夠滿足網絡的業務需求。在節點部署過程中，選擇了IP路由節點作為核心節點，并將兩個Gigabit節點連接到IP數據網絡節點。可將IP路由和光路徑節點融合到收斂性節點的位置，根據子網連接的保護分支對路由器進行配置，選擇光纖直接連接的方式實現IP路由和光路徑節點的自動反演，利用雙向前向檢測機制檢測未融合的IP路由和光路徑節點，并在IP數據網絡中定位未融合節點的位置。通過采用星形模式，完成了收斂節點的統一部署過程[7]。從全局網絡的角度來看，網絡資源的虛擬機制可以簡化匯聚節點的網絡資源，搜索出相鄰的IP路由和光路徑節點，使IP路由和光路徑節點在匯聚節點位置融合。在融合過程中，應通過映射策略建立虛擬節點網絡。該映射策略包括域映射，通過域映射來確定節點融合路徑，實現融合節點信息的集中控制，以實現IP路由和光路節點在收斂點的協同管理與控制。

2.4 協同控制IP數據網+光傳輸通信網絡

通過有效完成IP路由與光路節點的結合，就可以進一步保證IP業務流與光通道進行互動交流。進一步降低IP數據網的業務顆粒度以及光傳輸網的顆粒度，以提高兩者的協同效率，保證光傳輸可以適應IP的業務類型。如果需要對兩者進行域內業務的管控處理，只需要在域控制器上添加一個協同控制器，就可以進行全面管理協同控制，進一步保證域內業務數據得到全面的保護[8]。通過這種方式還可以進一步實現IP數據網域之間的傳輸交互，光傳輸網與IP數據網的數據信息可以得到全面交流。將網絡信息庫進一步擴展到層次結構中，保證IP數據網和光傳輸網的局部拓展效果，進一步優化了兩者的網絡資源傳輸效果[9]。

在網絡信息庫中進行IP數據網與光傳輸網的網絡視圖檢查及維護，保證其可以為應用端用戶提供全面可編程的動態服務。在使用控制器時必須要重視IP層的交換流表和光層的交換流表，保證兩者之間可以進行全面交換，然后進行IP業務的等級評定[10]。

用戶在發送完成網絡業務的要求后，IP層就可以通過交換通信信號，在光傳輸網中進行傳送，進一步了解IP業務在匯聚時的整體承載狀態，再進行承載狀態的計算。根據承載狀態的要求進行光通道的光路建立，將IP業務流進行全面匯聚時，光路可以保持高效承載的狀態。

3 論證分析

通過對比實驗，研究不同協同控制技術下網絡業務發生的阻塞情況，可以發現傳統的協同控制技術相較于新型的IP數據網結合光傳輸網協同控制技術效率較差，造成了很高的網絡業務阻塞率。選用多種IP交換機進行觸發業務流的數據模擬，將IP交換機的鏈路寬帶設置為50 MHz，光交換的帶寬設置為15 MHz，配定統一的波長，具體的實驗數據如下。

傳統協同控制技術A組平均阻塞率為2.23%，而IP數據網+光傳輸網協同控制技術B組阻塞率為1.7%。B組較A組組速率少0.53%。所以相比于傳統協同技術而言，IP數據網+光傳輸網協同控制技術降低了業務連接阻塞率，為網絡業務處理提供良好的基礎支撐。

4 結 論

IP數據網和光傳輸網的協同控制可有效降低處理用戶業務連接時的阻塞率，但是并沒有考慮網絡協同控制的安全問題，對此需在今后進行優化。應用擴容故障恢復算法，解決網絡單鏈路故障問題，增強IP數據網+光傳輸網的抗毀性。