解析光网络的动态特性与可扩展性(1)(2)

动态光网络的可扩展性

随着光网络规模的进一步扩大和动态要求的进一步提高，光网络的可扩展性越来越受到研究人员的重视。可拓展性可以定义为网络某一性能随网络规模扩大而恶化的情况。在动态光网络中，路由协议的收敛性能、信令网的流量、对故障的响应等性能都可能随网络规模的扩大而快速恶化。对于一般网络，为了解决其可扩展性恶化的问题，主要可以从两个可能的方向改善：一是网络状态的简单化，二是采用合理的分层分域结构。

光网络核心路由器状态的简化

光网络核心路由器状态的简化，意味着网络状态交互信息的减少和网络状态广播内容的大量精简，因此可以大大提高网络的可扩展性。从这个角度出发，无连接的光分组交换(OPS)和光突发交换(OBS)具有较好的可扩展性。

光分组交换

分组交换光网络大大减少了实现光网络主干网所需要的网络状态，实现了统计复用的光分组交换网络，能实现光层上精细粒度的分组交换，提高了资源利用率，适合传输IP突发数据。其路由器过程包括对分组包分析、存储和转发。路由器只需要通过准静态网络状态消息构建的路由表就可以实现分组的交换结构。然而，光存储技术目前还没有成熟，光分组交换在一段时间内还不可能进入工程应用。

光突发交换

光突发交换网络结合了光电路交换和光分组交换各自的优势。在光突发交换网络中，控制信道和数据信道是分离的。网络首先在边缘节点将比较小的IP分组组装成一个大的突发分组，在发送突发分组前，通过控制信道预先发送一个控制分组在途经的每个核心节点预约资源，一定的偏置时间后，节点再发送突发数据分组。这种机制避免了光电路交换路由器状态的长期维护，适应IP业务突发性强的特点，是在OPS技术成熟前一种可行的增强光网络可扩展性的交换结构。

光网络分层分域

在现有光网络电路交换为主要交换结构的模式下，为了提高网络可扩展性，将现有的网络分层和分域，构建较小的路由域，可以有效地减少由于网络规模扩大带来的动态性能的恶化。该技术中最重要的机制包括网络路由域的划分、分层结构的划分与动态管理、业务请求的分层多域路由以及网络信令过程。以自动交换光网络为例，采用分层分域结构的光网络可以有效地降低信令开销，提高网络的可扩展性。清华大学ASON试验平台上实现了分层分域路由和信令系统，通过在平台上的测试，采用分层分域可以有效地减少信令信息的流量，间接证实了分层分域可以提高网络可扩展性。

光网络动态特性与可扩展性的内在联系

光网络动态特性是光网络智能化的体现，光网络智能来自于每一个节点都拥有足够的网络信息而成为智能光节点。从网络智能的角度看，这种网络状态信息越充分，通过各种算法达到网络最优情况的可能性越大，光网络所体现出来的智能性就越强。因此，灵活而智能的光网络倾向于网络状态的多样化和复杂化，倾向于充分的网络状态信息在各个节点之间的交互。

网络的可扩展性是网络本身基本特性之一。在网络中，网络状态参数越多，在节点间交互的网络状态参数越多，网络的过程越复杂，可扩展性也越差。也就是说，随着网络规模的扩大，由于网络状态过多，节点交互参数过多，会导致网络操作产生计算复杂性太高或操作收敛时间过长的问题，也因此导致网络性能的急剧恶化。

综合上面的分析，网络的智能化、动态特性的发展和网络可扩展性在很多场合下是相互制约的。可行的缓和这种制约关系方法是建立分层和分域的机制，使得在域内以动态特性即网络智能化为主要设计导向，实现网络动态性能的提高;同时，在域间以可扩展性为主要目标，简化域间状态的传递和信令过程，从而提高网络可扩展性。

在向智能光网络演进的过程中，动态光网络越来越大地处于举足轻重的地位。光网络自动启动、动态路由和动态资源优化、动态运行中的信令传输、自动恢复等动态过程是智能光网络智能控制和智能管理的集中体现。与此同时，动态光网络中部分方法随着光网络规模的扩大迅速失去了其动态智能的优势，性能发生恶化，暴露出光网络可扩展性这个严肃命题。网络动态特性与可扩展性存在一定制约关系，分层分域可以有效地缓和这种相互制约，是未来光网络发展的重要方向。

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