基于虚拟节点的OBS/OPS网络性能优化方法技术

一种属于光通信技术领域的基于虚拟节点的ＯＢＳ／ＯＰＳ网络性能优化方法，本发明专利技术根据前一个统计时段的网络业务流量，将业务最短路由上的若干物理节点合并成为一个虚节点，通过在这个虚节点内部设置专用波长连接虚节点中的首尾物理节点，使数据包经过这个虚节点只需要经过一次处理即可跳转至少两个以上的物理节点，以降低网络中的端到端时延和丢包率。本发明专利技术在动态的ＩＰ业务环境下，通过将业务承载在与业务匹配的具有动态特征的虚网络拓扑之上来提高ＯＢＳ／ＯＰＳ网络的服务质量。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟节点的OBS/OPS网络性能优化方法
本专利技术涉及的是一种网络
的方法，具体地说，是一种基于虚拟节点的OBS/OPS网络性能优化方法。技术背景光突发包交换(Optical Burst Switching--OBS)是近年来出现的一种新的光交换技术。OBS的基本原理是数据与控制信息以分割的信道传送。OBS的边缘节点将若干个IP分组组装成为一个突发包，并通过预先以分组的形式发送的控制信息(称为控制分组)，在每个中间节点对控制分组进行光/电变换、处理、预约带宽资源后，网络边缘节点再传送组装成为突发包的数据，数据可以始终保持在光域内，并避免了分组交换中逐一处理分组头的麻烦，同时也避免或降低了在网络核心节点处对光缓存的需求。光分组交换(Optical Packet Switching--OPS)与传统的电域分组交换的唯一差别在于其数据包存储、路由等处理工作全部在光域完成。在OPS网络中，每个分组携带分组头进入OPS交换机，OPS交换机对光分组进行缓存，通过解析分组头来判断光分组的路由，然后将光分组在合适的端口发送出去。OPS完全工作在光域，避免了电交换所存在的电子瓶颈问题，能够实现对光纤巨大带宽的有效利用，是光交换领域希望实现的最终目标。在网络通信领域中，有两个用于衡量网络服务质量的重要指标——丢包率和时延。在OBS网络中由于只有少量或没有光缓存，丢包率主要受到业务流量、网络带宽和所经过的网络节点数影响；而端到端时延主要受到数据的传输时延和突发包控制信息被处理次数的影响。在其中我们可以看出，在OBS网络中一个业务所经过的网络节点数与网络的服务质量直接相关，减少OBS网络中数据流经过的交换节点可以提高网络的服务质量。在OPS网络中，减少业务所经过的节点数可以减少光分组在节点中存储和处理的次数。减少光分组处理和储存的次数对于缩减端到端时延有巨大好处，同时减少光分组被存储的次数使得光分组在通过网络时，对整个网-->络而言减少了存储资源的占用量，因此对于避免缓存溢出造成的分组丢失也有巨大的好处。经对现有技术文献的检索发现，在“GMPLS-based Photonic MultilayerRouter(Hikari Router)Architecture：An Overview of Traffic Engineeringand Signaling Technology，”(K.Sato et al.，IEEE Commun.Mag.，vol.40，no.3，Mar.2002，pp.96-101.)(“基于通用多协议标记交换的光子多层路由器架构：流量工程和信号技术简介”，K.Sato等，电气和电子工程师协会通信杂志，2002年3月第40卷第3期，96-101页)中提出一种基于通用多协议标记交换(GMPLS)协议的多层路由技术，这种技术应用在电域的IP链路与光线路交换(OCS)叠加的环境中，通过将达到一定流量的IP分组汇聚入一条光标签交换路径(OLSP)中直接到达目的节点而避开逐跳的IP电交换，从而降低网络中光波长的使用和波长变换的次数，实现降低网络使用成本的目的。但是在OBS/OPS网络中，情况有所不同：首先，OBS/OPS网络中的波长不象OCS网络中的波长是根据端到端业务需求通过呼叫-资源预留-确认机制进行建立的，OBS/OPS网络中所有波长在网络建立后均可以使用，空闲这些波长并不能带来网络使用成本的下降；其次，光突发包/光分组与电域的IP包不同，IP包可以承载在电域的交换链路上，而光突发包/光分组只能承载在WDM网上；再次，在OBS/OPS网络中的业务并非需要进行呼叫-响应过程来建立，因此GMPLS协议并不能总是适用于OBS/OPS网络；最后，由于OBS/OPS的最重要特征之一就是带宽的统计复用，当可以参与统计复用的波长数越大，则网络阻塞可能性就越低，因此在OBS/OPS网络中使用单个波长直接跨接源-宿节点对并不总能对网络性能进行提升，反而可能会使网络的丢包率上升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于虚拟节点的OBS/OPS网络性能优化方法，通过在动态的IP业务环境下，将业务承载在与业务匹配的具有动态特征的虚网络拓扑之上以提高OBS/OPS网络的服务质量。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术的基于虚拟节点的OBS/OPS网络性能优化方法：根据前一个统计时段的网络业务流量，将业务最短路由上的若干物理节点合并成为一个虚节点，通过在这个虚节点内部设置专用波长连接虚节点-->中的首尾物理节点，使数据包经过这个虚节点只需要经过一次处理即可跳转至少两个以上物理节点，以降低网络中的端到端时延和丢包率。虚节点根据网络中业务流量获得，或者由网络管理人员通过网络管理软件直接设定。本专利技术的用于优化OBS/OPS网络性能的虚拟节点构建方法：组成某虚节点的第一个物理节点，主动发起虚节点建立呼叫，同一个虚节点中处于后面的物理节点接收到呼叫指令后，按指令要求分配若干波长并向后续物理节点转发呼叫指令，虚节点倒数第二个物理节点完成波长分配后反向发送虚节点建立响应，在OBS网络中，虚节点建立响应将上发至所有流经此虚节点的业务源节点，在OPS网络中，虚节点建立响应只需要在虚节点内部发送。本专利技术的基于虚拟节点的OBS/OPS网络虚拓扑构建方法：包括以下步骤：(1)统计网络业务流量；(2)计算网络最短路由；(3)基于所述网络最短路由，根据网络的业务流量计算虚拟节点；(4)根据计算得到的虚拟节点进行网络虚拓扑构建。具体为：(1)统计网络业务流量所述的统计网络业务流量方法是：针对不同的网络应用环境和其承载的主要业务类型，设置不同的统计时间段，长度可以从数分钟到数小时不等，在每个统计时段内，将本节点始发的业务按照目的节点的不同加以统计，将一个统计时段统计出来的业务流量打上版本号，通过链路状态协议将统计结果在网络中发送，使得网络中每一个节点都掌握版本一致的全网所有源-宿节点对的网络业务流量统计表。(2)计算网络最短路由网络中所有业务流的路由选择通过两种方式获得：所述的计算网络最短路由是通过各网络节点根据网络的物理拓扑独立计算获得，计算出来的最短路由表可以在一次或多次使用。所述的网络最短路由计算是由各业务流的源节点计算路由，并将选择的路由附在业务流量统计表中发送，通过业务流量表的广播同时实现路由的广播。-->(3)基于所述网络最短路由，根据网络的业务流量计算虚拟节点先说明一些需要使用的定义：①虚节点：就是网络中连续的3个或更多物理节点以及连通它们的边组成的一段路由。在虚节点内部通过波长约定，建立一个直接连接首尾物理节点的通道，虚节点中的第一个物理节点根据突发包/分组的路由信息将需要到达本虚节点最后一个物理节点的数据包从当前所在的波长变换到虚节点内部约定的波长上，而处于虚节点中间位置的物理节点不处理这些约定波长上的数据，因此数据包仅经过一次处理至少可以跳过1个或多个物理节点，直接到达虚节点的尾节点，对于这些数据包来说就像只经过了一个节点一样。②后备虚节点：网络中承载一定业务量一段路由，其中某些满足我们定义的筛选函数可以成为真正的虚节点，某些不满足我们定义的筛选函数不能成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟节点的ＯＢＳ／ＯＰＳ网络性能优化方法，其特征在于，将业务最短路由上的若干物理节点合并成为一个虚节点，通过在这个虚节点内部设置专用波长连接虚节点中的首尾物理节点，使数据包经过这个虚节点只需要经过一次处理即可跳转至少两个以上物理节点，以降低网络中的端到端时延和丢包率。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟节点的OBS/OPS网络性能优化方法，其特征在于，将业务最短路由上的若干物理节点合并成为一个虚节点，通过在这个虚节点内部设置专用波长连接虚节点中的首尾物理节点，使数据包经过这个虚节点只需要经过一次处理即可跳转至少两个以上物理节点，以降低网络中的端到端时延和丢包率。2.根据权利要求1所述的基于虚拟节点的OBS/OPS网络性能优化方法，其特征是，虚节点根据网络中业务流量获得，或者由网络管理人员通过网络管理软件直接设定。3.一种用于优化OBS/OPS网络性能的虚拟节点构建方法，其特征在于，组成某虚节点的第一个物理节点，主动发起虚节点建立呼叫，同一个虚节点中处于后面的物理节点接收到呼叫指令后，按指令要求分配若干波长并向后续物理节点转发呼叫指令，虚节点倒数第二个物理节点完成波长分配后反向发送虚节点建立响应，在OBS网络中，虚节点建立响应将上发至所有流经此虚节点的业务源节点，在OPS网络中，虚节点建立响应只需要在虚节点内部发送。4.一种基于虚拟节点的OBS/OPS网络虚拓扑构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)统计网络业务流量；(2)计算网络最短路由；(3)基于所述网络最短路由，根据网络的业务流量计算虚拟节点；(4)根据计算得到的虚拟节点进行网络虚拓扑构建。5.根据权利要求4所述的基于虚拟节点的OBS/OPS网络虚拓扑构建方法，其特征是，所述的统计网络业务流量方法是：针对不同的网络应用环境和其承载的主要业务类型，设置不同的统计时间段，长度可以从数分钟到数小时不等，在每个统计时段内，将本节点始发的业务按照目的节点的不同加以统计，将一个统计时段统计出来的业务流量打上版本号，通过链路状态协议将统计结果在网络中发送，使得网络中每一个节点都掌握版本一致的全网所有源-宿节点对的网络业务流量统计表。6.根据权利要求4所述的基于虚拟节点的OBS/OPS网络虚拓扑构建方法，其特征是，所述的计算网络最短路由是通过各网络节点根据网络的物理拓扑独立计算获得，计算出来的最短路由表可以在一次或多次使用。7、根据权利要求4所述的基于虚拟节点的OBS/OPS网络虚拓扑构建方法，其特征是，所述的网络最短路由计算是由各业务流的源节点计算路由，并将选择的路由附在业务流量统计表中发送，通过业务流量表的广播同时实现路由的广播。8.根据权利要求4所述的基于虚拟节点的OBS/OPS网络虚拓扑构建方法，其特征是，所述的计算虚拟节点包括以下步骤：①后备虚节点库生成：当仍有业务流量不为空的路由未处理时，取其中之一，将路由中的节点前后顺序不变进行两两组合，作为后备虚节点的索引，形成一系列后备虚节点，直至所有业务流量不为空的路由均被处理，新生成后备虚节点业务流量即本...

【专利技术属性】
技术研发人员：许华东，范戈，
申请(专利权)人：上海交通大学，华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]