宽带传输网的生存策略研究——网状网故障恢复策略

宽带传输网的生存策略研究——网状网故障恢复策略

陈文召[1]2003年在《宽带传输网的生存策略研究》文中认为随着社会的进步,人们对通信的需求和依赖日益增强。目前,干线传输网一般都采用SDH系统,以及承载SDH系统的WDM系统作为干线传输的主力,同时以ATM作为主要的交换平台,这使得网络的功能与业务都高度的集成化,即与以往相比,更多的业务量集中到了更少的网络元素之上。这意味着通信网,尤其是大容量的高速通信网的失效(包括节点和线路的失效)将会给人们带来巨大的经济损失;另外,随着人们生活水平的提高,人们对信息传送的质量的要求也越来越高,这使得通信网的生存策略研究显得很迫切;况且,中国已加入WTO,电信运营的竞争日趋激烈,为了在竞争中有一席之地,各电信运营商必需提供高质量、低成本的电信服务,这进一步促使通信网的生存策略研究提上日程。 通信网生存策略的研究,在国外始于1987年。我国在这个领域的研究起步较晚,90年代,国内的一些研究机构开始了对网络生存性问题的研究,但研究力量不足,这几年有明显改善。 本文主要研究了关于宽带传输网的生存性的一些问题,具体涉及网络物理拓扑生存性衡量指标、分布式自愈机制二次函数评估法、基于嵌入式信令的多线路失效恢复机制等叁方面的内容。 在介绍了相关概念和回顾现有技术的基础上,从实际网络中的业务需求分布的角度,提出了一个可以用来衡量一个网络物理拓扑的生存性性能的指标——网络业务路由分布特性。该指标考虑到了网络中的具体业务需求分布情况,反映了网络需求节点对之间路由的分散特性,因此它比传统的网络连接度指标,更准确的体现了网络拓扑的生存性性能; 在分布式自愈机制的研究中,提出了一种改进的函数评估法,简称为二次函数评估法。该算法利用网络节点的先验网络拓扑知识和在恢复过程中积累起来的网络状态信息,两次构造消息评估函数以丢弃无用的消息包。同时以时钟驱动的方式驱动网络中各参与恢复进程的节点发送消息包,以确保所形成的恢复路由集合为KSP集合。另外在选择端采用简单的路由选择机制,避免了传统算法的多次消息广播的过程。计算机仿真表明,所提改进算法的恢复率和恢复速度都优于传统算法,比改进前的一次函数评估法也有所改善,尤其是在恢复过程中的消息数,得到了进一步的削减。 在考虑多线路失效的情况下,本文从理论上描述了预定模式下的带宽容量的浙江工业大学硕士学位论文一宽带传输网的生存策略研究分配方案:另外提出了基于嵌入式信令的恢复机制。该机制要求,在各节点对之间传送的消息包中,用固定的物理字段来传送网络的恢复控制消息。其缺点是,要有一个较为复杂的标准化过程;优点是,可以避免一些诸如排队延迟、网络拥塞等的常见网络问题。

廖露华[2]2007年在《WDM网络多播业务量疏导和保护算法研究》文中研究说明Internet业务爆炸式增长和高性能光网络设备(如光交叉连接器OXC、光分插复用器OADM)的出现,使波分复用(WDM)技术成为下一代骨干网络的核心技术。通过WDM传输技术和波长路由选择在物理网络上构架光层,可以为高层(如IP层)提供大容量且结构可变的传输通道,这将是下一代骨干网络的核心传输方式。同时,光网络要为不同用户提供各种带宽粒度和可靠性的服务,因此,能够自动完成网络连接、具有独立控制面的智能光传输网应运而生。随着光网络的迅速普及,未来Internet骨干支撑的WDM光网络组网技术受到越来越多关注。由于光学技术的日益成熟,功能完善的各种光通信器件和设备也大量涌现,这使许多原来在业务交换层面完成的工作被更多的移植到光层。一个典型的例子是光网络多播技术,在分光器支持下可以实现光层多播路由交叉连接,WDM网状光网络中的单播路状路由也拓展为多播树状路由。多播连接是点对多点的连接请求,在光层构建光树比单播路由问题更加复杂。与IP层多播技术相比,光层多播设计具有一些特殊约束条件,如波长连续性约束、分光器件约束、光收发器约束、能量损伤约束等。基于通用多标记交换(GMPLS)作为控制平面技术的智能光网络,本文主要研究了WDM网状网中的多播业务量的疏导和保护设计问题,提出有效的启发式算法。WDM光网络中,每个波长的传输速率越来越高,例如OC-48、OC-192、OC-768对应的速率分别为2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s,此时网络提供的速率(带宽)是粗粒度的。实际应用中,很多业务的请求速率远远低于一个波长的最高传输速率,如OC-1、OC-3、OC-12(对应速率为51.84Mb/s、155.52Mb/s、622.08Mb/s)。显然,若为每个低速业务请求提供一个专用波长,资源利用率低且不经济。同时由于网络中光纤波长数目和节点光收发器数目的限制,也不可能为每个低速业务请求建立端到端的独立通道连接。因此,需要研究网状WDM光网络中如何有效实现多播业务量疏导(Traffic Grooming)的问题。业务量疏导是将多个低速业务连接聚合起来用一个光通道传输,分为静态和动态两个方面。静态业务量疏导对给定业务连接矩阵进行疏导优化计算,主要应用于网络初期规划和周期较长的虚拓扑重配置设计。存实际运行网络中,业务连接请求动态到达和离开。本文主要研究WDM网状网中动态多播业务量的疏导问题。第二章针对网络节点不具有光域波长变换能力,且节点光收发器数目以及光纤波长数目受限的情况,研究多播业务量疏导问题。首先分析了具有多播分光和疏导能力的交叉连接结构(MGC-OXC)以及多播业务量疏导的约束和目标。然后提出几种动态业务疏导策略和基于光树的多播业务量疏导算法LTIG,为WDM网中动态到达的低速多播业务连接请求,进行实时疏导、路由和波长分配(GRWA)计算。在WDM网状网中分光器件稀疏配置下研究低速多播业务疏导需要考虑多种约束条件,如分光能力、疏导能力、波长数目、波长连续性、光收发器数目等等,实质是低速业务疏导与多播路由树构造的联合优化问题。在具有光域分光和电域疏导的混合网络中,各种节点共存,为统一考虑这些节点对疏导路由计算的影响,我们对节点进行模型抽象,然后设计一组代价对模型的疏导路由综合取舍。第叁章提出了一种新的辅助疏导图模型,这种分层的辅助图可以描述多播节点的分光特性和疏导能力,包含光纤上波长通道信息、节点处空闲可调协光收发器信息、以及每个波长上带宽利用情况,并可以根据网络资源使用情况调整模型中各种边代价值。基于辅助疏导图模型提出一种新的动态多播业务量疏导算法EMGA。仿真表明EMGA算法可以有效利用WDM各种网络资源为低速动态多播业务请求进行疏导计算,具有较低的业务阻塞概率。WDM技术提高链路传输容量的同时,也使网络抗毁问题日渐突出。由于每个波长传输容量可以高达吉比特/秒,光网络中承载了大量业务,任何网络故障(如链路断裂、节点故障)会导致巨大损失。因此,需要在WDM光网络中引入有效的生存性机制。光网络生存性机制主要包括保护(Protection)和恢复(Restoration)两大类。保护是指事先为请求业务预留备用资源,当故障发生时,该业务可以由预留的保护资源承载。恢复是指并不事先为请求业务预留备用保护资源,当故障发生后,动态地寻找当前网络中的冗余资源来承载受故障影响的网络业务。由于保护策略具有较短的故障恢复时间,满足实时业务的需求,因此很多研究是基于保护策略的。本文主要研究了网状WDM光网络中动态多播业务的抗毁保护设计问题。由于WDM光网络的资源有限,要求每个工作树与保护树完全无重迭地使用资源是不现实的。因此结合考虑树状路由的特点实现多播树的分段保护。为提高光网络抗毁性能,IETF引入共享风险链路组(SRLG)概念,以描述实际网络中光纤链路由于共享相同物理设备(如管道、光缆)而具有的故障相关性。本文第四章研究网状WDM光网络中基于SRLG约束的多播业务保护问题,提出动态多播共享段保护算法DSSPM。该算法为动态多播业务请求寻找最小代价工作光树,并依据工作光树上多播分光节点划分工作段,为每个工作段提供失效风险分离的保护段。根据当前网络状态合理设置链路代价,考虑网络负载均衡度和资源共享度。仿真表明DSSPM算法在WDM网络单SRLG故障下,为网络多播业务连接提供有效保护,具有较好的资源利用率和阻塞概率性能。随着网络规模的不断扩大和业务量的不断增加,发生双链路甚至多链路失效的可能性增加,失效导致的破坏性影响也增大。针对WDM光网络中双链路失效下单播业务保护的研究中,完全保护设计为每个业务同时分配一条工作通路和两条链路分离的保护通路,所需备份资源通常是工作资源的2-3倍。很多用户可能无法接受这种高消费的保护措施,因此可以考虑不事先预留多条保护路径的备用资源,而是根据网络业务连接和失效情况进行局部资源重配置。第五章研究WDM网状网中的多播业务共享保护和局部资源重配置方案。分析了失效链路导致的网络不稳定性和多播业务连接的未保护情况,在此基础上提出一种新的具有资源重配置功能的动态多播业务共享保护算法SSPR。算法为网络多播业务提供工作光树和分段共享保护,并在发生链路失效,业务进行保护切换的同时,完成局部资源重配置。仿真表明SSPR算法可以有效降低网络中未被保护的多播业务连接数,在相继多链路失效情况下合理分配备用资源,提高网络抗毁性能。WDM光网络中的多播保护设计比单播保护设计更具挑战性。一方面,网络链路失效对多播业务连接产生的影响比单播业务连接更大,一条失效链路下游的多个目的终端会同时接收业务失败;另一方面,网络支持多播业务保护比单播业务保护需要预留更多的备用资源。为了降低动态多播业务阻塞概率,需要考虑如何使网络配置尽量少的备用资源来保护尽量多的业务连接。多播树的一个明显特点是树上各链路在发生失效时对多播业务流的影响是不一样的。定性地看,越靠近树根的链路越重要,失效后被中断的业务流也越多。因此,可以针对多播树上链路的重要性进行有区分的保护设计,即在分配网络中有限的波长资源时优先考虑重要链路,或者根据实际用户的特殊需求来预留保护资源。第六章研究了网状WDM光网络中多播业务的部分保护问题,针对网络单链路失效,提出一种基于多播树关键链路的部分保护算法CPPM。该算法对承载多播业务连接的工作光树中连接多个目的节点的链路进行保护,旨在合理配置备用资源,降低多播业务阻塞概率,存网络资源使用和业务保护能力之间进行折中。当发生网络单链路故障,任意工作多播树上最多仅有一个目的节点接收业务失败。仿真表明CPPM算法具有一定的多播业务保护能力,通过减少保护波长资源的分配,有效降低了多播业务的阻塞概率。论文第七章介绍了验证和评估WDM网状光网络中多播业务量疏导和保护算法的仿真平台,包括仿真运行环境和软件主体,给出了主要模块设计、重要数据结构及部分伪码。最后对论文工作进行了总结,突出研究重点,并对WDM光网络中多播业务疏导和保护方面有待深入研究的问题进行了归纳和展望。

张宇[3]2009年在《基于ASON技术的城域智能业务应用研究》文中研究说明随着通信业务的发展和网络融合趋势的进一步显现,现有传送网络采用的静态带宽分配技术和建设模式已经越来越难以满足用户的需求和网络运营的需要。随着业务发展,加大传输带宽与提高带宽利用率两者之间的矛盾日益突出,这就需要一个更加智能化的光网络来迎接这个挑战。本论文首先通过本地区通信网络的技术现状说明了本课题研究的必要性。结合国内外ASON技术的最新研究进展及实现,并针对本人所在工作地区的网络现状,本文给出了本地城域网ASON网络改造业务加载及各项功能测试的情况,对本地区的网络演进有一定的针对性。论文主要的研究工作如下:(1)对ASON的网络结构体系、关键技术及其在国内外应用情况进行了紧密地跟踪,阐述了光传送网的演进方向;(2)针对太原城域传输网的发展需要和其目前存在的主要问题,提出了城域核心传输网智能光网络改造方案并对其进行分析、评估,对网络建设进行详细阐述;(3)对建设的华为OSN9500智能光网络进行业务加载测试,对业务QoS保证性能进行分析论证。

张勇[4]2007年在《ASON技术的研究与应用》文中研究指明随着通信业务的发展和网络融合趋势的进一步显现,现有传送网络采用的静态带宽分配技术和建设模式已越来越难以满足用户的需求和网络运营的需要。自动交换光网络(ASON)是光传送网技术的一次革新,其具有一定的智能特性,较好地适应了网络发展的需要,代表了现有光网络向下一代网络演进的方向。本文对ASON技术和其应用中的关键问题进行了深入的研究,并将研究的结果应用于江苏移动省内干线传送网。论文主要的研究工作如下:1)对ASON关键技术和其在国内外应用情况进行了紧密地跟踪,阐述了光传送网的演进方向;2)对ASON技术应用中的关键问题:引入时机、网络演进、业务加载、设备选型、网络维护等问题进行了研究。从传送平面、控制平面和管理平面叁个层面阐述了ASON网络规划和设计的方法;3)针对江苏移动通信业务发展的需要和省内干线传送网目前存在的问题,本文通过详细的分析和讨论,提出一套基于ASON技术的传送网建设方案,并给出了解决工程建设中相关问题的建议。该方案对其他省类似干线网络的建设具有较大的参考价值。目前,江苏移动已着手实旋该方案第一阶段的建设工作。不久的将来,该网络必将大大提升江苏移动传送网络的业务承载能力和可运营能力。

陈智聪[5]2012年在《面向电力传输网的ASON生存性路由研究》文中研究说明随着智能电网的大力建设发展,电力通信网成为对未来电力系统安全、稳定运行的重要平台之一。因此,电力通信传输网络的生存性问题越来越被予重视。作为下一代电力传输网络建设的主要趋势的ASON网络,其生存性策略的研究也一直是一个热点。本文详细分析了当前电力通信中业务发展和网络建设的基本情况,并总结传统的传输网络可靠性等方面所存在的一些瓶颈问题。通过对ASON生存性策略中路由技术的深入研究,提出了基于两种不同约束条件下的路由算法。其中,基于资源优化的LBA-OSPF算法通过对比在选路的过程中链路的负载与网络整体均值的差异情况,动态地调整链路的权重,以保证网络整体的负载均衡。仿真结果表明,通过与传统的算法比较,LBA-OSPF的动态权值设定在减小网络负载方差上起到了一定的优化作用。另外一种基于风险共享并支持可靠性区分的SCPF-TA算法,通过对条件故障概率的引入,以及条件可靠度的提出,能够有效地降低网络的阻塞率,更加适应对业务可靠性分级的电力通信网络。通过仿真的结果表明,两种算法分别在满足不同的约束条件的同时,仍能保持较高的资源利用率,可以满足电力通信未来发展中业务的不同需求。

肖斌[6]2008年在《本地光传输网络规划和优化方法研究及应用》文中研究指明本地传输网络作为业务网(包括GSM、CDMA、IP等)的配套网络,近些年得到高速的发展,同时也面临着许多问题。一方面,业务网络和光网络技术的发展使得如何建设一个可持续发展的光传输网,以实现对新业务部署快速、灵活、可靠支撑变的日益重要,并为越来越多的运营商所重视。另一方面,由于缺乏整体规划以及网络发展难于预测等,出现了光缆、光纤使用无序,电路数据配置零乱,网络结构层次不够清晰,部分边缘层SDH环路节点数过多,环网通道容量紧张、网络可靠性差、网络管理和电路调度困难等问题,亟待进行系统性的解决。论文通过对光网络发展方向的研究,指出传输网规划应基于网络和技术的演进,提出了基于演进的光传输网规划方法。论文对于传输网络规划的原则、光网络业务需求、技术选择、组网方式、保护恢复策略等方面进行了详细讨论,建立了系统化的传输网规划方法。论文中光网络优化理论,采用的是离散型线性规划方法。在光网络优化中利用有无冗余度串并联RBD模型构建了具体光网络系统的电路可靠性优化模型。通过对光网络系统的研究,根据其基本构成要素以及存在的问题,建立了包括业务和资源利用率、网络可靠性、网络组织等性能指标在内的系统评估方法。论文将所研究的传输网规划和优化方法应用在汉中联通传输网络的叁年滚动规划的编制过程中。针对汉中联通传输网络的问题点进行综合性能评估,制定出光网络规划和优化方案。随着汉中联通公司08年网络建设的逐步开展,本论文所提出方法的正确性和实际应用的可行性必将在工程实践中得到良好验证。

韩莉莉[7]2011年在《ASON技术在传输网络融合中的应用研究》文中指出随着通信技术的飞跃发展以及各种传输网络的进一步融合,用户的需求逐渐多元化、智能化。对于光纤通信网络,必须由传统的基础承载网向承载网与业务网的角色转变,ASON作为一种新的传输网技术,相对于传统SDH网络,在业务配置、带宽利用率和保护方式上更具优势。本文首先分析了本地区原联通、网通的传输网络融合的特点。结合国内外ASON技术的最新研究进展与实现,并针对本人所在工作区域的传输网络现状,本文给出了传输网融合建设ASON城域网业务加载及各项功能测试的情况,研究成果对本地区传输网络的演进具有一定的实际指导意义。论文的主要研究工作:对ASON的网络结构体系、关键技术及其在国内外应用情况进行了认真地跟踪分析,阐述了光纤通信的演进方向;针对长治联通、网通传输网融合的特点与需求及其目前存在的主要问题,提出了建设ASON城域网的方案并对其进行了分析、评估,对网络建设过程进行了详细阐述;对建设的华为OSN9560智能光网络进行了业务加载测试,对业务QoS保证性能进行了分析论证。

姚中华[8]2006年在《智能光网络技术研究》文中进行了进一步梳理随着信息业务量的增长,智能光网络ASON成为光传送网的发展的必然趋势,智能光网络是将SONET/SDH的功能特性、高效的IP技术、大容量的DWDM和革命性的网络控制软件融合在了一起,形成了自动交换光网络,并将由此构成下一代网络的基础,从而为运营商提供了一个弹性的、可伸缩的、可扩展的光网络,以降低维护成本。本文首先回顾智能光网络ASON的提出背景,然后对其体系结构、如何构建新一代城域网络以及智能光网络传送网规划方法等进行了全面详细的介绍,同时结合辽宁省通信公司传送网的实际,对省际骨干网智能光网络的建设给出具体的实践策略及方案。

谢晖[9]2016年在《基于ASON技术的城域光传输网络设计》文中提出城域光传输网是整个通信网络的基础,其目标就是为了满足通信业务的传送需求。传统的城域SDH光传输网配置业务的时效性差,希望借助新的技术手段实现业务的动态申请、选路、链路的自动建立,从而简化网络管理的人工干预,降低运营维护成本。ASON技术改进了原有SDH的技术体系,其最突出的特点就是在现有的光传输网中引入了独立的控制平面,利用它可以完成路由的自动发现、带宽的动态申请和自动释放、呼叫连接管理、快速保护与恢复等,从而使传统光传输网转变为面向业务的智能弹性网络。本论文从分析城域光传输网的现状及存在的问题开始,介绍智能光网络ASON技术产生的背景,通过研究ASON的体系结构、相关接口和协议、支持的连接类型、业务等级划分、技术特点,分析ASON技术在城域光传输网中的应用,并将研究的结果应用于福州移动城域智能光传输网规划设计中。本论文中规划设计工作主要为:(1)根据对福州移动城域光传输网现状以及业务需求的分析,研究了引入ASON的可行性,并提出采用ASON技术和现有SDH技术相融合的组网方案来构建福州移动城域智能光传输网络。(2)经过多方案的比较论证,提出了福州移动城域智能光传输网项目的总体建设方案,包括网络总体架构设计,传送平面、控制平面、管理平面规划方案,网络保护恢复方案,同步方案,公务系统,设备选型以及投资估算。(3)建立模拟测试环境,通过对控制平面和各等级业务保护恢复两个方面的系统性能测试,充分验证了 ASON网络的生存性。(4)结合业务的发展趋势以及智能光网络技术的演进,介绍了下一代城域智能光网络SPTN的规划方案。本课题的研究为福州移动城域光传输网的转型打下了良好的基础,使得福州移动可提供差异化的客户服务,可实现灵活的业务调度以及端到端电路的管理,提高了资源利用率、丰富了业务保护方式、降低了网络的运营维护成本。ASON城域光传输网的建设,使得福州移动城域光传输网能适应企业战略转型的要求,最终可实现从面向网络向面向业务的转变。

徐涛[10]2009年在《ASON技术在电信网中的应用研究》文中研究表明近年来,SDH光纤通信系统在电信网中获得了大规模应用。然而,随着电信网的发展和用户需求的不断提高,SDH光传输系统正暴露出业务配置复杂、带宽利用率低、保护方式单一、维护工作量较大等问题。为了有效地解决上述问题,一种新型的网络体系应运而生,这就是ASON(自动交换光网络)。它在传输网中引入了信令,并通过增加控制平面,增强了网络连接管理和故障恢复能力。本文通过对现有传送网的现状及存在问题的分析,阐述了传送网中引入ASON技术设备的必要性;研究了ASON的体系结构、关键技术、技术特点、主要优势、现状、发展趋势;并对各厂商ASON设备性能进行了综述和性能比较;针对国内运营商对ASON设备传送平面时分资源及由静态到智能平滑升级能力要求较高的特点,提出了基于ASON设备的现网ASON技术应用方案,并给出了联通某本地传送网核心层ASON解决方案;经过分析研究得出如下结论:联通某本地传送网核心层采用ASON技术组网较原来的SDH环网产生了革命性的进步,具体为网络更加安全、网络调整更自由、资源利用率更高效、维护更加便利、提供的增值业务更丰富。

参考文献:

[1]. 宽带传输网的生存策略研究[D]. 陈文召. 浙江工业大学. 2003

[2]. WDM网络多播业务量疏导和保护算法研究[D]. 廖露华. 电子科技大学. 2007

[3]. 基于ASON技术的城域智能业务应用研究[D]. 张宇. 北京邮电大学. 2009

[4]. ASON技术的研究与应用[D]. 张勇. 合肥工业大学. 2007

[5]. 面向电力传输网的ASON生存性路由研究[D]. 陈智聪. 华北电力大学. 2012

[6]. 本地光传输网络规划和优化方法研究及应用[D]. 肖斌. 西安电子科技大学. 2008

[7]. ASON技术在传输网络融合中的应用研究[D]. 韩莉莉. 西安电子科技大学. 2011

[8]. 智能光网络技术研究[D]. 姚中华. 吉林大学. 2006

[9]. 基于ASON技术的城域光传输网络设计[D]. 谢晖. 福州大学. 2016

[10]. ASON技术在电信网中的应用研究[D]. 徐涛. 吉林大学. 2009

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宽带传输网的生存策略研究——网状网故障恢复策略
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