智能光网络中的管控技术与资源优化问题研究

论文摘要

智能光网络作为下一代光传送网发展的主要方向,其业务提供与网络管控过程的智能性、动态性不仅满足了电信业务迅猛增长的带宽需求,而且契合了数据业务的突发特征。同时,随着电信业务的进一步演进,以及网络智能化向网络边缘和业务层延伸的全网智能化趋势,推动了光网络由技术驱动型向业务驱动型网络的转变,进而对现有智能光网络在业务提供智能化、差异化,管控技术的灵活性、动态性等方面提出挑战。其中,网络管控技术与资源优化技术作为智能光网络中的两项支撑性技术,得到了业界的广泛关注。在多项国家项目与企业合作项目的支持下,作者对智能光网络中的业务提供、联合路由、可生存映射以及系统容错等技术做了大量调查研究、理论创新、仿真实验和设计开发工作,形成了一些创新性成果。本博士学位论文主要工作和创新点包括以下几个方面：1、针对具有复杂业务逻辑、严格QoS要求的电信级业务的支撑技术,提出了基于管控协同机制的业务提供框架。该框架依赖于管理和控制平面的信息交互、功能协作,并结合了基于策略的网管系统和移动代理（用于支持基于策略网管的实现和实现分布式网管智能）的实现,能够实现有端到端物理约束的智能业务提供和实时动态的业务管理,达到了资源优化利用的目的。2、本论文研究了多域光网络中的端到端资源预留问题,通过揭示原有串行信令在大规模分域网络中的适用性问题,提出了基于并行快速消息分发机制的P-RSVP （Parallel RSVP）协议,通过仿真验证了P-RSVP在跨域LSP的端到端资源预留中的有效性。一方面,P-RSVP大幅度降低了LSP端到端资源预留的时延；另一方面,显著缩短了资源可用性信息收集过程与预留过程的时间间隔,进而避免了不同LSP预留过程导致的资源冲突,提高了资源的可用性。3、对IP over WDM网络中的业务端到端时延问题进行研究,特别针对业务需要二次汇聚时,由于路由器侧排队造成的业务时延问题,创新性地提出了考虑节点负载的联合路由算法—LBA （Load Balanced Algorithm）,通过仿真分析可知,算法有效地实现了全网的业务均衡,进而缩短了业务的端到端时延,同时降低了全网的业务阻塞率。4、在IP over WDM网络中,创新性地提出了动态网络下的可生存映射问题,并设计了包含动态路由（DR）和逻辑拓扑重映射（RILT）两个策略的在线算法,以尽量减少可重构的逻辑拓扑中的危险割集,从而提高了故障情况下逻辑拓扑的连通性,最大限度地使受损业务在IP层恢复。为IP over WDM网络中动态业务下,基于IP层的业务恢复设计提供了参考。5、在分布式计算业务部署中,IT资源与网络资源需要联合分配的背景下,分析系统级容错策略实施的具体要求,提出了基于认知机理的异构资源统一控制框架。并针对现有单功能节点（IT资源）故障下的容错机制研究中存在的问题,结合虚拟化资源的动态迁移技术,提出了FD-EVN （Failure Dependent-Enhanced Virtual Network）的实现方案,并通过大量的仿真证明了所提算法的有效性。与现有的容错机制相比,FD-EVN大大节省了冗余资源的消耗,提高了网络资源和IT资源的使用效率,改善了业务接纳率、映射代价等网络性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.1.1 智能光网络的提出与发展
• 1.1.2 智能光网络中的管理与控制技术研究现状
• 1.1.3 智能光网络中的资源优化技术研究现状
• 1.1.4 智能光网络演进过程对管控技术与资源优化技术的新需求
• 1.2 论文主要工作和创新点
• 1.3 论文结构
• 参考文献
• 第二章 智能光网络中管控协同的业务提供技术
• 2.1 智能光网络业务提供中的问题分析
• 2.1.1 智能光网络在业务提供过程中存在的问题
• 2.1.2 本章关注的问题
• 2.2 基于管控协同机制的业务提供框架
• 2.2.1 新兴业务提供过程中管控协同需求分析
• 2.2.2 管控协同机制的相关研究
• 2.2.3 基于管控协同的业务框架设计
• 2.2.3.1 基于移动代理和策略的网络管理系统
• 2.2.3.2 分布式管控协同模块
• 2.2.4 管控协同应用策略设计与性能验证
• 2.2.4.1 网络环境与策略设计
• 2.2.4.2 仿真与性能分析
• 2.3 多域光网络中基于PCE的分布式预留机制
• 2.3.1 多域光网络中PCE的引入与现有资源预留机制介绍
• 2.3.2 并行预留机制及相应的RSVP协议扩展
• 2.3.2.1 多域快速并行RSVP预留方式
• 2.3.2.2 对RSVP的扩展
• 2.3.3 仿真与性能分析
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 IP OVER WDM中的联合路由与可生存映射研究
• 3.1 IP OVER WDM网络及其跨层优化问题
• 3.1.1 IP over WDM网络及跨层优化问题的引入
• 3.1.1.1 IP over WDM网络
• 3.1.1.2 IP over WDM中的跨层优化问题
• 3.1.2 跨层优化问题的建模方法
• 3.1.2.1 网络模型
• 3.1.2.2 业务模型
• 3.2 考虑节点负载均衡的联合路由技术
• 3.2.1 联合路由技术的研究现状及存在的问题
• 3.2.2 考虑节点负载均衡的联合路由算法实现
• 3.2.2.1 混合拓扑的绘制
• 3.2.2.2 权值的选择与目标函数的选取
• 3.2.2.3 算法实现
• 3.2.2.4 仿真与性能分析
• 3.2.3 问题小结
• 3.3 IP OVER WDM网络中的可生存性映射技术
• 3.3.1 IP over WDM中可生存性映射问题的引入与相关研究进展
• 3.3.2 考虑动态业务下的可生存映射问题及解决办法
• 3.3.2.IP over WDM中基于动态业务的可生存映射问题
• 3.3.2.2 问题的数学定义及相关的理论分析
• 3.3.2.3 算法实现
• 3.3.2.4 仿真与性能分析
• 3.3.3 问题小结
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 分布式计算业务提供中的系统级容错机制研究
• 4.1 分布式计算环境下的异构网络统一控制框架
• 4.1.1 相关问题的国内外研究进展
• 4.1.2 统一控制框架介绍
• 4.2 考虑IT节点失效的容错策略设计
• 4.2.1 问题的提出
• 4.2.2 相关问题的国内外研究进展
• 4.2.3 FD-EVN方案
• 4.2.3.2 问题的数学描述
• 4.2.3.3 算法实现
• 4.2.4 仿真与性能分析
• 4.2.5 问题小结
• 4.3 小结
• 参考文献
• 结束语
• 致谢
• 攻读博士期间发表的学术成果