光互联网背景下基于集成模型的流量工程若干问

摘　要：流量工程是光互联网中的重要组成部分，不仅可以有效地解决网络资源紧缺、利用率低下以及网络拥塞等问题，还可以实现节省网络投资、优化网络性能的目标，从而为提高用户服务质量，提升整体网络资源利用效率奠定基础。基于此点，本文对流量工程的概念、发展过程及其模型进行概述，并对光互联网背景下基于集成模型的流量工程的作用进行研究。

关键词：网互联网；集成模型；流量工程；机制
      当前，随着互联网技术的迅速发展及演变，其已经成为承载多样化语音/ISDN业务和数据业务的混合网络。但是由于受网路流量激增的影响，宽带和骨干网连接虽然能在一定程度上确保服务质量，却难以满足突发数据业务的需求，所以流量工程概念被引入到网络中，可以有效地缓解网络资源紧缺的问题。光互联网是以光纤为传输媒介、以WDM为传输技术、以IP为网络通信协议的经济高效的网络结构。对于光互联网而言，流量工程是其重要的组成部分。因此，本文对光互联网背景下基于集成模型的流量工程进行研究探讨具有重要的现实意义。

1.流量工程概述

1.1流量工程概念

　　所谓流量工程（TE）是指能够将业务流映射到实际物理通道的网络工程技术，它可以具备自动优化网络资源，满足特定应用程序服务性能要求的强大功能，拥有微观调控和宏观调节的双向能力。当网络运行出现阻塞的情况时，流量工程可以通过充分发挥自身的功能，平衡网络中交换机、路由器和链路之间的业务量，保证这些设备处于最佳工作状态，使其既不会存在未被充分使用的情况，又不会发生过度使用的现象。流量工程是路由结构中不可或缺的辅助部分，它在光互联网体系结构中可以实现高效利用整个网络资源的服务目标。

1.2流量工程技术的发展过程

    流量工程技术的发展大致经历了以下三个阶段：

　　（1）基于度量的内部网关协议（IGP）流量控制技术。它是以传统的IGP为基础，以修改链路度量值为主要方式对网络流量进行负载均衡的一项技术。这种技术在1995之前基本可以满足流量工程需求，但是伴随网络规模的扩大和网络用户的快速增长，运用人工对链路度量值进行修改既耗费资源，又会对严重影响网络其他部分，日趋显现出弊端。

　　（2）IP/ATM重叠模型流量控制技术。它是基于ATM的TP网络对网络流量实时控制，以此实现呼叫接纳控制、VC通路显示管理配置、业务整形和流量策略以及显示路由等功能。但是IP/ATM重叠模型在操作扩展性和稳定性、设备费用、管理费用等方面存在问题，主要表现为：①对全网络实施PVC配置引起了N平方问题，严重影响其扩展性；②ATM路由器接口无法满足宽带业务的增长需求；③将原本的IP协议转变为ATM信元需要增加约为五分之一的费用；④该技术应用中需要管理底层的逻辑IP网络和基础ATM设施，使管理变得复杂化，难以实现协同操作。

　　（3）MPLS流量工程技术。它是当前解决流量工程问题的最佳方案，其优点主要体现在：①分层服务提供商拥有较好的维护效益；②LSP显示可通过底层协议进行创建，也可以由管理员进行配置；③MPLS对流量附加了IP/ATM重叠模型所没有的属性，有利于调节和协同操作；④利用MPLS流量工程技术可以轻松实现基于约束的路由集成；⑤提高主干业务流映射到实际物理通道的速度；⑥MPLS流量工程技术达到了最优化的性价比。

1.3流量工程模型

　　流量工程不仅可以有效地解决网络中由于低效资源分配而导致的拥塞状况，发挥拥塞避免和恢复的作用，还可以解决网络中一些路径处于超负荷转运状态，而另一些线路未被充分利用的问题，例如IP路由中出现的fish现象。流量工程通过运用测量、特征化、流量控制以及分析等手段，将各种技术集于一身以达到均衡载荷的目的，其模型可以分为以下四个阶段：

　　（1）决策形成阶段，即网络运营商以网络运行成本分析、商业模型、当前网路主流性能为依据而制定的控制策略。

　　（2）数据收集和分析阶段，即选定对流量工程具有操作影响的指标，如网络分组丢弃率、流量变化率、链路利用率等，并依据由此指标体系获取的数据利用仿真工具对其进行性能评估。

　　（3）建模阶段，即通过利用分析阶段所获取的网络各种时序和网络拥塞原因对网络流量进行建模。

　　（4）性能优化阶段，即对网络流量进行不断调节，利用网络控制能力实现对流量的控制以及可利用网络资源之间的映射。为了扩展网络拓扑可以使用增加新链路的方式，提高主要线路链路的承载水平。

2.光互联网背景下基于集成模型的流量工程机制

    在基于集成模型的流量工程机制中，IP层和光层之间拥有统一的网络控制管理和拓扑结构，并且两者存在相互协调和交互控制的关系。在光互联网中运用集成模型的流量工程机制，有助于发挥光互联网经济、高效的优势，容易地实现IP流量工程和光层流量工程之间的协调，从而极大地提升网络性能。流量工程机制不仅能够达到高效率利用网络现有资源的目的，还可以使得ISP轻松完成网络升级和优化要求，其具体作用主要体现在以下四个方面：

   （1）能够解决不同交换力度标记管理问题

　　集成模型中的网络节点是由可重构的光交叉连接和IP路由器构成的，两者之间可以实现相互通信的功能，并可以依靠一个单一的控制平面实体实施控制。不论是通过多协议标签交换或是利用多协议波长交换均可以用于控制平面，多协议标签交换扩展了MPLS流量工程技术，使其既可以用于时分交换、包交换，又可以用于波长交换、空间交换。尽管通过发挥副载波复用的作用能够有效地解决不同交换粒度标记的管理问题，但是仍然无法解决波长标记压栈、弹栈以及波长标记合并的问题。

   （2）能够实现光交叉连接和路由器之间的统一控制

　　流程工程调度器可以实现对光交叉连接和路由器的统一协调控制，能够通过光通道与网络其他流量工程调度器实现通信；流量工程调度器能够根据网络业务种类的不同调度波长，以此适应网络业务量的变化需求；通过利用流量工程调度器的指令可是实现对路由器存储器队列容量的动态调整。

   （3）能够有效、迅速解决网络拥塞问题

　　一旦网络运行中发生局部拥塞现象，标记交换路由器中的流量工程调度器就会对光通道的利用效率进行检测，当利用效率过低且能够满足业务流服务质量要求时，就会实施将业务重路由到利用率低的光通道这一策略，以缓解网络拥塞问题；而当某一光通道发生运行故障时，流量工程调度器会以保证业务 服务质量为前提，将出现故障的业务调度到其他利用率低的光通道上，而后再构建新的光通道。

   （4）有利于优化网络资源

　　集成模型能够实现优化网络资源利用率的目标：当光通道资源一直处于低利用率状态时，流量工程调度器可将利用率低的波长资源进行回收，也可其业务调配到高利用率光通道上进行服务；流量调度器可以对路由器中所有存储器的运行状况进行实时监测，一旦发现存储器列队的利用效率低下时，先对其容量进行回收，再将其实施动态分配。

参考文献：

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