《智能光网络中基于drs的多层生存性策略的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能光网络中基于drs的多层生存性策略的研究（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、智能光网络中基于智能光网络中基于 DRS 的多层生存性策略的研究的多层生存性策略的研究王巨盆，赵季红，曲 桦 (西安邮电学院通信工程系 西安 710061)摘 要 近年来，基于区分生存性业务（DRS）的多层生存性问题在智能光网络生存 性技术的研究中愈发受到关注。本文在分析现有多层生存性机制存在问题的基础上，结合 DRS 模型，设计了一种基于 DRS 的多层生存性策略，并对层间协调机制中的关键问题进 行了研究。该策略不仅考虑了业务的可靠性需求差异，而且平衡了网络资源分配，有重要 的实际应用价值。 关键词 区分生存性业务；多层生存性；智能光网络；光网络保护1 引言 多层生存性为智能光网络提供了可靠
2、的保证机制，关于智能光网络的多层生存性技术 的研究，人们已经做了大量的工作。传统的多层生存性机制缺乏对多业务及其不同可靠性 需求保证的考虑。然而，未来的光网络将是多业务驱动下的多层多域的新型光传送网络, 而不同业务对网络的可靠性需求也是有区别的,它需要具备对不同的业务提供区分服务的能 力。因此传统的多层生存性机制已不能有效地满足客户对不同业务的不同可靠性需求的保 障。 区分生存性业务 (differentiated resilience service, DRS)指在网络中依据不同类型业务的 实时性和可靠性等 QoS（quality of service）指标的差异来对业务进行分类，以实现对业
3、务 的不同可靠性分级1。结合 DRS 模型，本文设计了一种基于 DRS 的多层生存性策略。该 策略根据业务等级协议（service level agreement, SLA）和网络资源利用率最大化的原则为 不同类型的业务提供了不同等级的生存性方法，从而解决了网络中为不同可靠性需求的业 务提供不同的生存性保障的问题，对智能光网络中基于 DRS 的多层生存性技术的研究具有 重要意义。 本文首先分析了现有的智能光网络多层生存性机制的特性，并指出了其面临的问题； 接着，将多层生存性与 DRS 模型结合起来，针对业务不同的可靠性需求和网络资源状况设 计了一种基于 DRS 的多层生存性策略，在此基础上分析
4、了基于 DRS 的多层生存性中的层 间协调机制的关键问题。 2 现有多层生存性策略及存在的问题 智能光网络采用基于 GMPLS(generalized multi-protocol label switching)控制平面来进行 层间协调的多层生存性策略，该策略对不同网络层配置的生存性机制可实现灵活的协调， 根据相应的多层生存性策略，可对网络中所发生的故障实施有效的恢复。 然而，智能光网络中现有的多层生存性策略也存在着一些问题 2,3，如现有的多层生 存性策略主要是从 IP/GMPLS 层与 WDM 层生存性之间的层间协调、空闲容量分配等方面 考虑的，很少涉及对多业务及其需求的考虑；对不同业务
5、的生存性策略方法单一，只适用 于业务流和流向相对固定的网络环境，难以适应未来智能光网络的 DRS 业务需求；在网络 故障恢复时，缺少对网络资源状况的考虑，难以根据业务的不同可靠性需求差异对其进行 有效的恢复。 可见，传统的智能光网络多层生存性策略已不能有效地满足客户对不同业务的不同可 靠性需求的保障。为了解决这一问题，本文将智能光网络的多层生存性与 DRS 模型结合起 来，根据业务的不同可靠性需求和网络资源状况来选择不同的生存性策略。 3 基于 DRS 的多层生存性策略本节首先介绍了 DRS 的业务分类，并对其对应的生存性特性进行了描述，接着结合 DRS 业务类型和网络资源状况，给出了一种基于
6、 DRS 的多层生存性策略的设计方案，最 后就层间协调机制中的关键问题进行了讨论。 3.1 DRS 业务的分类 从用户的角度来讲, 其业务有着不同的生存性要求,其中包括允许的业务故障恢复时间、 时延、丢包率和业务可恢复率等指标4。依据智能光网络中业务对不同级别网络生存性的 需求差异可将应用业务分为 3 种类型，如表 1 所示。3.2 基于 DRS 的多层生存性策略的设计 3.2.1 生存性策略的基本思想 在网络生存性方案的设计中，有许多需要考虑的因素，其中包括：资源利用率、请求 阻塞率、恢复率、恢复粒度、控制复杂度和可伸缩性。网络资源成本和可靠性保障程度是 影响不同生存性机制的一对最主要的矛盾
7、, 不同的生存性机制都是这两个制约因素不同形 式的折衷。根据网络资源（如带宽）的变化状态采用的生存性机制能够实现网络生存性和 资源利用率之间的有效平衡。对网络中的所有业务都提供 100%的可靠性保证是不现实的， 因此，在智能光网络中为不同类型的业务提供不同的生存性保障是很有必要的5。 基于 DRS 的多层生存性策略的核心思想是将智能光网络的多层生存性与 DRS 模型结 合起来 , 根据不同业务的不同可靠性需求和网络资源状况, 在不同网络层中为不同可靠性 需求的业务提供相应的生存性机制保证, 以确保实现业务的可靠性分级，并且通过对不同 网络层的生存性机制实施灵活的协调，根据相应的多层生存性方法，
8、完成对网络故障的有 效恢复。该策略使得网络能够根据用户业务的生存性等级需求和网络资源状况，选择合适 的生存性机制来保证业务的可靠性。 3.2.2 生存性策略的设计方案 基于 DRS 业务类型和网络资源状况相结合的思想，综合智能光网络中 WDM 层和 IP/GMPLS 层分别采用的不同生存性机制的不同特性，这里设计了一种在不同的状况（网 络状况和业务类型）下给 DRS 选择不同的生存性策略以使网络资源利用率达到最优的方案。 其中，IP/GMPLS 层中的区分生存性业务策略如表 2 所示。在空闲网络资源充足的条件下，为了确保高可靠性需求的业务有较高的网络可靠性， 为其提供 11 或 11 的全局保
9、护或本地保护是可行的。对中等可靠性需求的业务，为了确保相对高的网络可靠性同时又不占用过多的网络资源，可以采用 1N 全局保护方案， 进而可以使网络承载更多的业务。对于低可靠性需求的业务，出于对网络干扰容限和有效 使用网络资源的考虑，只需提供动态的本地恢复。 在中等空闲网络资源的情况下，为高可靠性要求的业务保留一些网络空闲资源来提供1N 全局保护，同时可以维持足够好的网络有效性。对中等可靠性需求的业务，为其提供 预先计算备份通路的本地恢复是合理的，从而可以在空闲网络资源占用最少的条件下提供 最快的恢复。对于低可靠性需求的业务，该策略只须为其提供动态的全局恢复，从而在维 持低可靠性需求的业务生存性
10、的同时，使网络资源利用率达到最大。 在没有网络空闲资源或网络空闲资源紧缺的情况下，为高可靠性需求的业务提供预先 计算备份通路的本地恢复，这样可以获得相对较快的恢复速度。对中等可靠性需求的业务， 为其提供动态的全局恢复方案，可以在维持一定程度的网络生存性的同时，使得网络资源 利用率最大。为了给高可靠性需求的业务释放一些空闲网络资源，在此种情况下，将低可 靠性需求的业务丢弃。WDM 层的区分业务生存性策略如表 3 所示，其分析类似于对表 2 所做的分析。本小 节给出了基于 DRS 的多层生存性策略中的各层的区分业务生存性方法及实施方案，下文将 就多层中的层间协调机制进行讨论。 3.3 基于 DRS
11、 的多层协调机制 基于 DRS 的多层协调机制主要包括 IP/GMPLS 层和 WDM 层层间的互操作策略与层间 的空闲容量设计两个子问题6,7。 （1）IP/GMPLS 与 WDM 的互操作策略 在智能光网络多层生存性机制的设计中，为各层生存性策略之间的激活次序定义了两 种方法：平行启动和顺序启动。由于顺序启动策略可以减少控制的复杂性，因此在基于 DRS 的多层生存性的互操作策略的设计中，采用顺序启动各层恢复机制的策略，即在智能 光网络中有故障发生时，WDM 层和 IP/GMPLS 层的恢复动作将依顺序启动，通常首先启 动 WDM 层的恢复动作，通过在 IP/GMPLS 层使用保持时间定时器
12、可以解决顺序启动各层 恢复策略的问题。由于具有不同可靠性需求的不同业务是由 WDM 层不同的生存性机制所 支持的，故不同业务在 WDM 层的恢复时间也是不同的，因此 IP/GMPLS 层的保持时间定 时器的设置一定程度上取决于它所承载的业务类型。 （2）层间空闲容量的考虑 多层网络的生存性技术需要为各层都预留空闲资源。网络中空闲容量的分配算法就是 研究如何以最少的空闲容量来满足网络对故障恢复的要求8。现有的层间空闲容量设计有 “选择性保护”和“公共池”两种方法。 在基于 DRS 的多层生存性的空闲容量设计方案中， WDM 层的通路对承载在其之上 的 IP/GMPLS 层的空闲容量不进行保护。由
13、于不用对 IP/GMPLS 层的所有容量在 WDM 层 上都进行保护，从而减少了 WDM 层上的网络资源需求，但是 WDM 层仍然需要分配一些 专用资源来承载 IP/GMPLS 层的空闲容量。这里可以通过“公共池生存性”中跨层共享空闲容量的方法来进一步提高 WDM 层的资源利用率。IP/GMPLS 层上的空闲容量被当作 WDM 层中的额外业务来对待，通常由未保护的通路承载。WDM 层的空闲容量可用来保 护承载业务流的 IP/GMPLS 层通路。在公共池生存性方案中，高层的恢复机制可以再次利 用 WDM 层的空闲资源。因此，需要用较少的、非额外的 WDM 层资源来承载 IP/GMPLS 层的空闲
14、容量，而目前 IP/GMPLS 层的空闲容量通常被承载在为 WDM 层生存性所分配的 预留容量上。 从以上分析可知， “公共池生存性”比“选择性保护”和传统机制有更好的网络资源利 用率，它适用于智能光网络中大多数中等或低网络可靠性需求的业务。但是，它可能对高 可靠性需求的业务不能提供足够的网络可靠性保障。在公共池生存性方案中，IP/GMPLS 层上的保护业务被当作 WDM 层中的额外业务来对待。当 IP/GMPLS 层启动保护倒换操作 时，可能不存在支持它的 WDM 层光通路，从而导致高可靠性需求的业务从网络故障中恢 复时失败。 因此，在智能光网络中对中等或低可靠性需求的业务而言， “公共池生
15、存性”应当和 IP/GMPLS 层上的被保护业务结合使用，而 IP/GMPLS 层上的中等或低可靠性需求的业务 通常被当作 WDM 层中的低可靠性需求的业务来对待。对高可靠性需求的业务而言， “选 择性保护”机制应当和 IP/GMPLS 层上的被保护业务结合使用，而 IP/GMPLS 层上的高可 靠性需求的业务通常被当作 WDM 层中的高可靠性需求和中等可靠性需求的业务来对待。 当网络资源比较丰富时，可以给所有业务都提供较高的可靠性保证。当网络资源紧缺时， 只给关键业务提供相对较高的网络可靠性，而降低对非关键业务的可靠性保证。此方案可 以在网络资源利用率和高优先级业务的保护之间达到一个良好的平
16、衡。 4 结束语 智能光网络的多层生存性及其 DRS 问题一直是人们关注的焦点,将 DRS 问题与智能光 网络的多层生存性相结合的方法将是今后智能光网络生存性技术研究的重点。本文设计的 基于 DRS 的多层生存性策略可以有效地满足客户对不同业务的不同可靠性需求的保障，针 对不同的业务可靠性需求和网络资源状况采用不同网络层中的生存性策略，通过对层间生 存性策略的协调，在为 DRS 业务提供生存性保证的同时，提高了网络的资源利用率。 参考文献 1 Song H S, Wang J Q, Gu W Y. A differentiated resilience service scheme in intelligent optical network.In: Proceedings of SPIE, Denver,USA, 2004 2 Wei W, Zeng Q J, Wang Y. Multi-layer differentiated integrated survivability for optical Internet. Photoni
