IP数据网+光传输网协同控制技术研究

2021-12-03徐基都

通信电源技术 2021年15期

徐基都

（广州杰赛科技股份有限公司，广东广州 510310）

0 引言

当前阶段的网络业务更加具有动态性和多样性，这一方面需求的增加，使得对于通信网络承载力的要求也越来越高。为了满足这一要求就必须要重视网络协同控制技术的研究，以进一步提高IP数据网与光传输网的网络利用效率，使得互联网与智能网络得到更好的基础保护。随着研究的不断深入，我国的网络协同技术研究得到了快速发展，能够进行独立信号的传输工作，同时还可以使光传输网业务的灵活性得到增强，降低了IP数据网的负荷[1]。

1 IP数据网+光传输网的需求

IP数据流量已经占到承载网络流量的绝大部分，IP网络流量增长速率已经超过摩尔定律，给运营商的IP网络带来了巨大的压力，主要表现于路由器扩容压力的不断增加。因为大量的IP数据流量是低价值的因特网流量，所以IP网络运营面临着增量不增收的处境。

一些大型运营商通过研究发现，经过核心路由器的IP数据流量中，大约有60%的流量只需要经过路由器进行中转，而无需进行IP层处理。传统传输方式往往会浪费大量的路由器资源，对此可以通过增加中转数据流量的旁路核心路由器来降低IP数据网络的投入。相对路由器网络来说，光传输网络在传输速度与性能、价格等方面具有明显优势，所以一些运营商希望通过使用光传输网来分担IP数据网的中转流量，将IP数据网的中转流量在光层完成交换，并从旁路中转核心路由器，从而降低对核心路由器端口的需求，不仅能够降低运营成本，增加经济效益，还能够提高承载网的传输能力。

一般运营商的IP数据网与光传输网都是分别规划，且独立进行运营，IP数据网负责数据分组的转发，而光传输网则负责大容量数据的传输。IP数据网与光传输网的拓扑结构不同，一般是IP数据网规划好，调动光通道来连接各路由器。因此为了更好使用光传输网来分担IP数据网的中转流量，需要通过IP数据网与光传输网的协同控制，将IP数据流量导入光通道中，以此来降低IP数据网的传输压力[2]。

2 IP数据网+光传输网协同控制技术

IP数据网络是一种以包交换理论为基础构架的通信网络，它与电路交换网之间有着明显差异，只有真正地描述IP流量的特性才可以使IP数据网联合光传输协同控制技术得到有效应用，同时也能够保证网络设备能够得到更加良好的管理。

2.1 IP数据网+光传输协同架构适应性分析

IP网络是一种面向非连接的用IP路由器进行互联的网络，可以屏蔽不同底层网络的差异，同时将不同底层网络的实现方式进行隐藏，形成一个透明的虚拟网络，从而为用户提供服务。光传输网是指为不同类型业务网提供业务信息传送手段的基础网络设施，现有光传输网络通常支持的业务网络包括IP核心网、电话网、移动网络、数据网以及宽带业务网等。

IP数据网+光传输网协同网络架构一直是研究的热点，但是通常情况下都是基于层叠模式的I架构，在业务部署的时候通过光层提供静态的端到端的光通道，由IP层调整业务的流向，以适配网络，实现对资源的均衡利用。这种方式的扩容成本较高，且不能灵活调整网络，业务相应变化能力差。面对SDN技术的出现以及光网络更趋向灵活与智能的发展形势，现有的网络架构需要改变。

2.2 建立IP数据网+光传输网协同控制总体架构

在对网络设备进行控制的过程中，可以使用光传输网的网络运营方式，改变IP数据网的数据，从而建立网络协同控制框架。在建立这层框架的时候，要使用分层建立的方式，主要分为核心层、汇聚层以及接入层等3层[3]。

核心层采用的是光传输承载IP业务的方法，通过使用高速宽带构成完全协同的控制网络，从而使IP路由与光路有效的和谐统一。然后将IP数据网与传输网的链路进行连接，这一过程中主要使用以太网交换机进行。这一方式可以进一步提高IP数据网与光传输网的性能，从而保证两者都可以均衡负载，以进一步保护IP和光路由的设备安全[4]。

汇聚层主要采用交换技术将IP数据网与光传输网隔离开。在将其分离之后，再使用链路方式进行分段运行，从而进一步减轻核心网络设备的运行负荷。同时汇聚层还可以连接IP数据网与光传输业务的请求，并为其分配连接资源。

接入层则选择了OpenFlow协议进行统一控制，主要发挥控制IP与光传输数据资源的作用，同时还要为公共通路和IP路由提供连接接口。此外，在完成这个构架后，还要将IP数据网与光传输网进行有效连接，以进一步实现IP路由与光通路的有效连接[5]。

2.3 汇聚IP路由与光通路节点

在完成相关的总体构架构建后还要进一步实现IP路由与光通路之间的连接，这一过程主要使用IP路由器以及光交换机。通过使用这种方式，可以使IP路由的运行信息得到实时监控，同时还可以保证光通信的链路状态得到全面管理。进一步了解IP数据网与光传输网中的业务要求，获取两者的资源信息状态，建立出适合控制的节点，对节点中的信息进行编程管理，从而实现光层的节点与IP层进行完美的融合。在进行节点实行迁移的过程中，第一步必须要重视控制IP数据网的设备性能以及控制通道资源，才可以保证IP数据网的管理效果和管理质量，保证IP数据网的规范管理能够高于光传输网[6]。建立平台的时候必须要重视以IP数据网为建立的基础，进行节点传输与迁移。

在所有节点迁移时，对IP数据网络的网络节点进行部署和优化，使IP数据网络的节点能够满足网络的业务需求。在节点部署过程中，选择了IP路由节点作为核心节点，并将两个Gigabit节点连接到IP数据网络节点。可将IP路由和光路径节点融合到收敛性节点的位置，根据子网连接的保护分支对路由器进行配置，选择光纤直接连接的方式实现IP路由和光路径节点的自动反演，利用双向前向检测机制检测未融合的IP路由和光路径节点，并在IP数据网络中定位未融合节点的位置。通过采用星形模式，完成了收敛节点的统一部署过程[7]。从全局网络的角度来看，网络资源的虚拟机制可以简化汇聚节点的网络资源，搜索出相邻的IP路由和光路径节点，使IP路由和光路径节点在汇聚节点位置融合。在融合过程中，应通过映射策略建立虚拟节点网络。该映射策略包括域映射，通过域映射来确定节点融合路径，实现融合节点信息的集中控制，以实现IP路由和光路节点在收敛点的协同管理与控制。

2.4 协同控制IP数据网+光传输通信网络

通过有效完成IP路由与光路节点的结合，就可以进一步保证IP业务流与光通道进行互动交流。进一步降低IP数据网的业务颗粒度以及光传输网的颗粒度，以提高两者的协同效率，保证光传输可以适应IP的业务类型。如果需要对两者进行域内业务的管控处理，只需要在域控制器上添加一个协同控制器，就可以进行全面管理协同控制，进一步保证域内业务数据得到全面的保护[8]。通过这种方式还可以进一步实现IP数据网域之间的传输交互，光传输网与IP数据网的数据信息可以得到全面交流。将网络信息库进一步扩展到层次结构中，保证IP数据网和光传输网的局部拓展效果，进一步优化了两者的网络资源传输效果[9]。

在网络信息库中进行IP数据网与光传输网的网络视图检查及维护，保证其可以为应用端用户提供全面可编程的动态服务。在使用控制器时必须要重视IP层的交换流表和光层的交换流表，保证两者之间可以进行全面交换，然后进行IP业务的等级评定[10]。

用户在发送完成网络业务的要求后，IP层就可以通过交换通信信号，在光传输网中进行传送，进一步了解IP业务在汇聚时的整体承载状态，再进行承载状态的计算。根据承载状态的要求进行光通道的光路建立，将IP业务流进行全面汇聚时，光路可以保持高效承载的状态。

3 论证分析

通过对比实验，研究不同协同控制技术下网络业务发生的阻塞情况，可以发现传统的协同控制技术相较于新型的IP数据网结合光传输网协同控制技术效率较差，造成了很高的网络业务阻塞率。选用多种IP交换机进行触发业务流的数据模拟，将IP交换机的链路宽带设置为50 MHz，光交换的带宽设置为15 MHz，配定统一的波长，具体的实验数据如下。

传统协同控制技术A组平均阻塞率为2.23%，而IP数据网+光传输网协同控制技术B组阻塞率为1.7%。B组较A组组速率少0.53%。所以相比于传统协同技术而言，IP数据网+光传输网协同控制技术降低了业务连接阻塞率，为网络业务处理提供良好的基础支撑。