CN116567458A - 一种otn系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及光通信技术领域，公开了一种OTN系统及其控制方法。该系统包括电层和光层；所述电层包括光通道净荷单元、改进型ODU模块以及光通路传送单元；所述光层包括改进型OCH模块、光复用段层以及光传输段层。该方法适用于前述的OTN系统。本申请的OTN系统及其控制方法，系统结构简单，只需要在原有的OTN系统中改进OCH层和ODU层，实现了在对信号传输时，可以对电层实现业务信号的最优传输路径的匹配，一方面，降低OCH层在信道匹配中的压力，另一方面，尤其是在网络拥塞的情况下，实现信号的最优分配，确保信号的传输效率。

Description

一种OTN系统及其控制方法
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，具体是一种OTN系统及其控制方法。
背景技术
OTN，即光传送网络，是以波分复用技术为基础，在光层组织网络的传送网，能够提供基于光通道的客户信号的传送、复用、路由、管理、监控以及保护(可生存性)。其基础架构包括光信道层(OCH)、光复用段层(OMS)、光传送段层(OTS)、光通路净荷单元(OPU)、光通路数据单元(ODU)、光通路传送单元(OTU)。
OTN从其功能上看，在子网内以全光形式传输，而在子网的边界处采用光-电-光转换，各个子网可以通过3R再生器(再放大、再整形、再定时)联接，从而构成一个大的光网络。在OTN网络的边缘，不同体制的信号被统一封装进入开销丰富的OTN的帧结构中去，并以此为基础，实现基于OTN体制的全网统一运营、管理、维护，便于故障定位，能够提供很好的网络生存性。
传统的OTN系统，可以解决传统WDM网络波长/子波长业务调度能力弱、组网能力弱(以点到点连接为主的组网方式)、保护能力弱等问题，但是，在网络传输的整体把控及最优网络分配上表现较差，例如，在对于信号传输负载较大时，一些重要数据信号或不同网络波长/子波长信号的传输方式上，OTN无法高效快速的匹配到相应的光信道进行传输，这样，就会出现数据传输效率差的情况。
发明内容
本申请的目的在于提供一种OTN系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。
为实现上述目的，本申请公开了以下技术方案：
在第一方面，本申请提供了一种OTN系统，包括电层和光层；
所述电层包括光通道净荷单元、改进型ODU模块以及光通路传送单元；所述光层包括改进型OCH模块、光复用段层以及光传输段层；
所述通道净荷单元配置为与客户层接口连接，接收并适配业务信号，使业务信号适合在光通道上传输；
所述改进型ODU模块包括配置为以所述通道净荷单元为净负荷并增加相应开销和为系统提供端到端光通道性能监测的光通道数据单元，以及用于对所述业务信号在所述光层中的进行最优传输路径预设的传输路径配置单元；
所述光通路传送单元配置为以所述改进型ODU模块为净负荷并增加相应开销，并为系统提供FEC功能；
所述改进型OCH模块包括配置为基于接收到的信号中附带的最优传输路径数据对该信号进行信道确认的光信道分析单元，和配置为为业务信号提供端到端的组网功能的光信道层：
所述光复用段层配置为为系统中经过波分复用的多波长信号提供组网功能，实现光信道在接入点之间的传送：
所述光传输段层配置为系统提供在光纤上传输光信号的功能，实现光复用段在接入点之间的传送。
在一种实施方式中，所述业务信号接口包括IP接口、以太网接口、SDH接口、SAN接口以及OTN设备接口中的任意一种或多种。
在一种实施方式中，所述传输路径配置单元包括信息采集子单元和成本预估子单元；
所述信息采集子单元配置为采集和分析传输链路中的带宽利用率ρ、时延Δt、丢包率Y、长度s以及传播速度v；
所述成本预估子单元配置为基于所述带宽利用率ρ对链路的带宽成本Cbandwidth进行计算、基于所述时延Δt对链路的时延成本Clatency进行计算、基于所述丢包率Y对链路的可靠性成本Creliability进行计算、以及基于所述长度s以及传播速度v对链路的传播成本Cspread进行计算，并根据所述带宽成本Cbandwidth、所述时延成本Clatency、所述可靠性成本Creliability以及所述传播成本Cspread分析链路的综合成本Ccomprehensive，确定综合成本Ccomprehensive最小的链路作为最优传输路径。
在一种实施方式中，所述综合成本Ccomprehensive通过以下公式计算得到：
Ccomprehenstve＝β1×Cbandwidth+β2×Clatency+β3×Creliability+β4×Cspread
其中，β1、β2、β3以及β4分别为所述带宽成本Cbandwidth、所述时延成本Clatency、所述可靠性成本Creliability、以及所述传播成本Cspread对应的权重系数。
在一种实施方式中，当所有链路的综合成本Ccomprehensive均相同时，通过预设策略选择最优传输路径，所述预设策略包括负载均衡策略、优先级策略和故障恢复策略中的至少一种。
在一种实施方式中，所述传输路径配置单元还配置为对最优传输路径进行切片和字符标记；
所述最优传输路径数据为信号中的被标记的字符对应的光信号，所述光信道分析单元遍历需要传输的光信号，根据所述最优传输路径数据匹配相应的光信道。
在第二方面，本申请提供了一种OTN系统控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
网络拓扑建立流程：根据需求建立OTN传输网络，并确定各个节点之间的连接关系，所述OTN传输网络包括上述的OTN系统；
传输路由控制流程：基于所述OTN传输网络中各个链路的消费状况获取网络的拥塞情况，选择最优传输路径进行信号传输。
在一种实施方式中，在所述传输路由控制流程中，所述消费状况包括带宽成本Cbandwidth、时延成本Clatency、可靠性成本Creliability以及传播成本Cspread分析链路的综合成本Ccomprehensive；其中，所述带宽成本Cbandwidth基于链路的带宽利用率ρ得到，所述时延成本Clatency基于链路的时延Δt获取，所述可靠性成本Creliability、基于链路的丢包率Y获取，所述传播成本Cspread基于链路的长度s以及传播速度v获取。
在一种实施方式中，所述拥塞情况基于综合成本Ccomprehensive获取，所述综合成本Ccomprehensive通过以下公式计算得到：
Ccomprehensive＝β1×Cbandwidth+β2×Clatency+β3×Creliability+β4×Cspread
其中，β1、β2、β3以及β4分别为所述带宽成本Cbandwidth、所述时延成本Clatency、所述可靠性成本Creliability、以及所述传播成本Cspread对应的权重系数；综合成本Ccomprehensive越大则对应链路的健康状况越好，综合成本Ccomprehensive越小则对应链路的健康状况越差，所述最优传输路径为Ccomprehensive最小的链路。
在一种实施方式中，所述传输路由控制流程还包括：当所有链路的综合成本Ccomprehensive均相同时，通过预设策略选择最优传输路径，所述预设策略包括负载均衡策略、优先级策略和故障恢复策略中的至少一种。
有益效果：本申请的OTN系统及其控制方法，系统结构简单，只需要在原有的OTN系统中改进OCH层和ODU层，即构建改进型ODU模块和改进型OCH模块，使新的OTN系统对应的OCH层由配置为基于接收到的信号中附带的最优传输路径数据对该信号进行信道确认的光信道分析单元和配置为为业务信号提供端到端的组网功能的光信道层构成，以及对应的ODU层由配置为以所述通道净荷单元为净负荷并增加相应开销和为系统提供端到端光通道性能监测的光通道数据单元和用于对所述业务信号在所述光层中的进行最优传输路径预设的传输路径配置单元构成，这样，在对信号传输时，可以对电层实现业务信号的最优传输路径的匹配，一方面，降低OCH层在信道匹配中的压力，另一方面，尤其是在网络拥塞的情况下，实现信号的最优分配，确保信号的传输效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中OTN系统的架构图；
图2为本申请实施例中OTN系统控制方法的流程框图。
具体实施方式
下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本文中，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本实施例在第一方面，公开了如图1所示的一种OTN系统，包括电层和光层。
其中，所述电层包括光通道净荷单元、改进型ODU模块以及光通路传送单元。所述通道净荷单元配置为与客户层接口连接，接收并适配业务信号，使业务信号适合在光通道上传输。所述改进型ODU模块对应与OTN系统基础架构中的ODU层，该改进型ODU模块包括配置为以所述通道净荷单元为净负荷并增加相应开销和为系统提供端到端光通道性能监测的光通道数据单元，以及用于对所述业务信号在所述光层中的进行最优传输路径预设的传输路径配置单元。所述光通路传送单元配置为以所述改进型ODU模块为净负荷并增加相应开销，并为系统提供FEC功能。
其中，所述光层包括改进型OCH模块、光复用段层以及光传输段层。所述改进型OCH模块对应于OTN系统基础架构中的OCH层，该改进型OCH模块包括配置为基于接收到的信号中附带的最优传输路径数据对该信号进行信道确认的光信道分析单元，和配置为为业务信号提供端到端的组网功能的光信道层。所述光复用段层配置为为系统中经过波分复用的多波长信号提供组网功能，实现光信道在接入点之间的传送。所述光传输段层配置为系统提供在光纤上传输光信号的功能，实现光复用段在接入点之间的传送。
所述业务信号接口包括IP接口、以太网接口、SDH接口、SAN接口以及OTN设备接口中的任意一种或多种。
在一种可行的实施方式中，所述传输路径配置单元包括信息采集子单元和成本预估子单元。
其中，所述信息采集子单元配置为采集和分析传输链路中的带宽利用率ρ、时延Δt、丢包率γ、长度s以及传播速度v。
其中，所述成本预估子单元配置为基于所述带宽利用率ρ对链路的带宽成本Cbandwidth进行计算、基于所述时延Δt对链路的时延成本Clatency进行计算、基于所述丢包率γ对链路的可靠性成本Creliability进行计算、以及基于所述长度s以及传播速度v对链路的传播成本Cspread进行计算，并根据所述带宽成本Cbandwidth、所述时延成本Clatency、所述可靠性成本Creliability以及所述传播成本Cspread分析链路的综合成本Ccomprehensive，确定综合成本Ccomprehensive最小的链路作为最优传输路径。
更为具体的是，例如时延成本Clatency在计算过程中，具体包括：
(1)确定OTN系统的拓扑结构和节点布局，包括每个链路中每个节点之间的距离和光路长度。
(2)根据节点间距离和光路长度，利用光传输的基本原理计算出每个链路的传输时间。
(3)考虑光信号在节点处进行处理所需的时间，例如交换机的转发时间、路由器的分组转发时间等，将这些节点处理时间累加到链路的传输时间上，得到端到端的延时时间。同时还可以考虑其他影响因素，如光纤结构、传输质量等，从而对链路的延时时间进行修正和校准。
(4)根据延时时间估算出每个光路的延时成本，即延时时间与业务成本之间的折中关系，例如：可以根据不同的应用场景和服务要求，设置不同的延时实践权重，通过公式计算出链路的延时成本Clatency。
同理，可以基于具体的网络拓扑的结构来相应的获得链路的所述带宽成本Cbandwidth、所述可靠性成本Creliability以及所述传播成本Cspread。
作为一种优选地实施方式，当所有链路的综合成本Ccomprehensive均相同时，通过预设策略选择最优传输路径，所述预设策略包括负载均衡策略、优先级策略和故障恢复策略中的至少一种。负载均衡策略为将传输量均衡地分配给多个下一跳节点，优先级策略为选择优先级最高的节点作为下一跳节点，故障恢复策略为选择能够提供备用路径的节点作为下一跳节点。
在本实施例中，所述传输路径配置单元还配置为对最优传输路径进行切片和字符标记；所述最优传输路径数据为信号中的被标记的字符对应的光信号，所述光信道分析单元遍历需要传输的光信号，根据所述最优传输路径数据匹配相应的光信道。
本实施例在第二方面，公开了一种OTN系统控制方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：
S101-网络拓扑建立流程：根据需求建立OTN传输网络，并确定各个节点之间的连接关系，所述OTN传输网络包括上述的OTN系统。
S102-传输路由控制流程：基于所述OTN传输网络中各个链路的消费状况获取网络的拥塞情况，选择最优传输路径进行信号传输。本步骤，用于选择传输路径来优化带宽利用率和网络性能，在保证服务质量的前提下，使得网络传输更加高效。
具体来说，在在所述传输路由控制流程中，所述消费状况包括带宽成本Cbandwidth、时延成本Clatency、可靠性成本Creliability以及传播成本Cspread分析链路的综合成本Ccomprehensive；其中，所述带宽成本Cbandwidth基于链路的带宽利用率ρ得到，所述时延成本Clatency基于链路的时延Δt获取，所述可靠性成本Creliability、基于链路的丢包率Y获取，所述传播成本Cspread基于链路的长度s以及传播速度v获取。
进一步地，所述拥塞情况基于综合成本Ccomprehensive获取，所述综合成本Ccomprehensive通过以下公式计算得到：
Ccomprehensive＝β1×Cbandwidth+β2×Clatency+β3×Creliability+β4×Cspread
其中，β1、β2、β3以及β4分别为所述带宽成本Cbandwidth、所述时延成本Clatency、所述可靠性成本Creliability、以及所述传播成本Cspread对应的权重系数；综合成本Ccomprehensive越大则对应链路的健康状况越好，综合成本Ccomprehensive越小则对应链路的健康状况越差，所述最优传输路径为Ccomprehensive最小的链路。
作为本实施例的一种优选地实施方式，所述传输路由控制流程还包括：当所有链路的综合成本Ccomprehensive均相同时，通过预设策略选择最优传输路径，所述预设策略包括负载均衡策略、优先级策略和故障恢复策略中的至少一种。这样做的好处是，实现针对不同的应用场景和服务需求，制定优化性能、节约成本以及提高服务质量的策略，使得OTN系统的控制算法可以更好地适应不同的网络管理场景。
可行的是，还可以在传输控制过程中加强安全防护，增加网络的可靠性和稳定性，预防恶意攻击和数据泄漏。
本申请的OTN系统及其控制方法，系统结构简单，只需要在原有的OTN系统中改进OCH层和ODU层，即构建改进型ODU模块和改进型OCH模块，使新的OTN系统对应的OCH层由配置为基于接收到的信号中附带的最优传输路径数据对该信号进行信道确认的光信道分析单元和配置为为业务信号提供端到端的组网功能的光信道层构成，以及对应的ODU层由配置为以所述通道净荷单元为净负荷并增加相应开销和为系统提供端到端光通道性能监测的光通道数据单元和用于对所述业务信号在所述光层中的进行最优传输路径预设的传输路径配置单元构成，这样，在对信号传输时，可以对电层实现业务信号的最优传输路径的匹配，一方面，降低OCH层在信道匹配中的压力，另一方面，尤其是在网络拥塞的情况下，实现信号的最优分配，确保信号的传输效率。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，OTN设备配置有处理器，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应说明的是：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种OTN系统，其特征在于，包括电层和光层；
所述电层包括光通道净荷单元、改进型ODU模块以及光通路传送单元；所述光层包括改进型OCH模块、光复用段层以及光传输段层；
所述通道净荷单元配置为与客户层接口连接，接收并适配业务信号，使业务信号适合在光通道上传输；
所述改进型ODU模块包括配置为以所述通道净荷单元为净负荷并增加相应开销和为系统提供端到端光通道性能监测的光通道数据单元，以及用于对所述业务信号在所述光层中的进行最优传输路径预设的传输路径配置单元；
所述光通路传送单元配置为以所述改进型ODU模块为净负荷并增加相应开销，并为系统提供FEC功能；
所述改进型OCH模块包括配置为基于接收到的信号中附带的最优传输路径数据对该信号进行信道确认的光信道分析单元，和配置为为业务信号提供端到端的组网功能的光信道层；
所述光复用段层配置为为系统中经过波分复用的多波长信号提供组网功能，实现光信道在接入点之间的传送；
所述光传输段层配置为系统提供在光纤上传输光信号的功能，实现光复用段在接入点之间的传送。
2.根据权利要求1所述的OTN系统，其特征在于，所述业务信号接口包括IP接口、以太网接口、SDH接口、SAN接口以及OTN设备接口中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的OTN系统，其特征在于，所述传输路径配置单元包括信息采集子单元和成本预估子单元；
所述信息采集子单元配置为采集和分析传输链路中的带宽利用率ρ、时延Δt、丢包率γ、长度s以及传播速度v；
所述成本预估子单元配置为基于所述带宽利用率ρ对链路的带宽成本Cbandwidth进行计算、基于所述时延Δt对链路的时延成本Clatency进行计算、基于所述丢包率γ对链路的可靠性成本Creliability进行计算、以及基于所述长度s以及传播速度v对链路的传播成本Cspread进行计算，并根据所述带宽成本Cbandwidth、所述时延成本Clatency、所述可靠性成本Creliability以及所述传播成本Cspread分析链路的综合成本Ccomprehensive，确定综合成本Ccomprehensive最小的链路作为最优传输路径。
4.根据权利要求3所述的OTN系统，其特征在于，所述综合成本Ccomprehensive通过以下公式计算得到：
Ccomprehensive＝β1×Cbandwidth+β2×Clatency+β3×Creliability+β4×Cspread
其中，β1、β2、β3以及β4分别为所述带宽成本Cbandwidth、所述时延成本Clatency、所述可靠性成本Creliability、以及所述传播成本Cspread对应的权重系数。
5.根据权利要求3所述的OTN系统，其特征在于，当所有链路的综合成本Ccomprehensive均相同时，通过预设策略选择最优传输路径，所述预设策略包括负载均衡策略、优先级策略和故障恢复策略中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的OTN系统，其特征在于，所述传输路径配置单元还配置为对最优传输路径进行切片和字符标记；
所述最优传输路径数据为信号中的被标记的字符对应的光信号，所述光信道分析单元遍历需要传输的光信号，根据所述最优传输路径数据匹配相应的光信道。
7.一种OTN系统控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
网络拓扑建立流程：根据需求建立OTN传输网络，并确定各个节点之间的连接关系，所述OTN传输网络包括权利要求1-6任意一项所述的OTN系统；
传输路由控制流程：基于所述OTN传输网络中各个链路的消费状况获取网络的拥塞情况，选择最优传输路径进行信号传输。
8.根据权利要求7所述的OTN系统控制方法，其特征在于，在所述传输路由控制流程中，所述消费状况包括带宽成本Cbandwidth、时延成本Clatency、可靠性成本Creliability以及传播成本Cspread分析链路的综合成本Ccomprehensive；其中，所述带宽成本Cbandwidth基于链路的带宽利用率ρ得到，所述时延成本Clatency基于链路的时延Δt获取，所述可靠性成本Creliability、基于链路的丢包率γ获取，所述传播成本Cspread基于链路的长度s以及传播速度v获取。
9.根据权利要求8所述的OTN系统控制方法，其特征在于，所述拥塞情况基于综合成本Ccomprehensive获取，所述综合成本Ccomprehensive通过以下公式计算得到：
Ccomprehensive＝β1×Cbandwidth+β2×Clatency+β3×Creliability+β4×Cspread
其中，β1、β2、β3以及β4分别为所述带宽成本Cbandwidth、所述时延成本Clatency、所述可靠性成本Creliability、以及所述传播成本Cspread对应的权重系数；综合成本Ccomprehensive越大则对应链路的健康状况越好，综合成本Ccomprehensive越小则对应链路的健康状况越差，所述最优传输路径为Ccomprehensive最小的链路。
10.根据权利要求9所述的OTN系统控制方法，其特征在于，所述传输路由控制流程还包括：当所有链路的综合成本Ccomprehensive均相同时，通过预设策略选择最优传输路径，所述预设策略包括负载均衡策略、优先级策略和故障恢复策略中的至少一种。
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