分布式控制光网络的一种高效信令协议

为了在光网络中建立连接,信令协议需要依次配置路径沿途节点上的光交叉矩阵完成.提出了一种高效的信令协议,使各节点的光交叉矩阵的切换过程并行完成,可在光网络中实现快速光路供给.在分布式离散时间仿真平台上所做出的深入仿真结果表明此信令协议能够获得比反向预留信令协议更好的网络性能,可获得更低的阻塞概率、更短的平均连接时间和最长连接时间,尽管可能付出了稍高一些的控制带宽的代价.     

光网络中光信噪比受限的光组播路径分配机制(英文)

组播业务的迅速增长对现有光网络的光路分配提出了更高的挑战.针对在大规模的光网络中,由于光组播路径中光信噪比过低导致传输层光链路无法正常工作,并由此带来"假性信令成功"的问题,提出了一种光信噪比受限的光组播路径分配机制.该机制充分利用光网络节点中光信噪比监测功能,在信令消息中携带光信噪比性能参量,并在光组播路径分配的信令过程中将光信噪比作为光波长分配的重要依据.通过该机制,控制平面在信令过程中充分考虑光信噪比因素,确保传输层的光组播路径得以顺利建立并正常工作.仿真结果表明,所提出的基于光信噪比感知的组播光路分配机制能够解决"假性信令成功"的问题,并有效降低光组播路径的阻塞率.     

Mixed-Line-Rate IP over OTN网络中基于蚁群算法的路由和资源分配策略(英文)

混合线路速率场景下光传送网业务的路由和资源分配问题需要进行特定研究;根据网络的总代价更新蚁群的信息素表,对网络进行虚拓扑重构,由此实现基于蚁群算法的光网络路由和资源分配问题的启发式算法;并通过控制业务光路的时延来平衡网络的服务质量和成本.通过与k短路算法的仿真比较得出,对网络总代价而言,在不同的网络负载下,相对k短路算法,本算法拥有20%左右的性能优势;通过对不同线路速率及混合线路速率下的性能比较得出,本算法能很好地适应混合线路速率的场景并实现其优势,对解决混合线路速率场景下的光传送网业务路由和资源分配问题拥有良好的效果.     

一种基于OpenFlow光接入网的轻量级安全身份认证加密机制

为满足互联网多业务背景下各方对于安全性的更高要求,平衡因引入安全机制造成的高代价问题,通过分析软件定义光接入网(SDOAN)所面临的通信安全挑战,提出了一种基于加密生成地址(CGA)算法与哈希生成地址(HGA)算法相结合的轻量级安全身份认证加密机制(CH-CNA)。该机制遵循OpenFlow协议的信息交互方式,通过引入无第三方参与的CGA算法和HGA算法,以此分别完成通信节点之间的首次认证绑定和非首次认证绑定。在认证绑定过程中可有效防止攻击者伪造、篡改认证交互消息,从而建立起面向接入网的端到端可信连接。采用OMNeT++网络仿真软件对提出的CH-CNA机制进行了测试,实验结果表明,该机制在保证通信节点之间安全性交互的同时,降低了平均计算开销和因恶意攻击引起的阻塞率,符合轻量级的定义要求。     

基于光环路正交频分多址无源光网络的光拍频噪声避免方案及性能仿真(英文)

在正交频分多址无源光网络上行传输中,不同光网络单元的上行信号如果采用相同波长的不同激光器将会产生光拍频噪声,使得光网络单元的无色性难以实现.本文以正交频分多址无源光网络为研究对象,通过对系统结构的研究和相关公式的推导,分析了信号上行传输中光拍频噪声的产生原因和避免方式.针对下行发送上行载波结合光线路终端相干接收的光拍频噪声避免方案进行了仿真研究.分析了系统的抗色散方案以及色散累积和训练序列长度对系统性能的影响,给出了优化的参数设置,为系统实际应用提供了理论参考.     

一种集成QKD服务的GPON网络架构(英文)

提出一种安全增强的集成量子密钥分配业务的吉比特无源光网络架构.使用特殊光分支器件和以现场可编程门阵列芯片控制的光网络单元动态绑定实现的上行交替时分多址接入的方式,使得量子信道的噪声在可接受范围,从而让量子密钥加密和传统业务能够共存.实验表明在传统业务正常运行的情况下,超过20km光纤传输距离的安全量子比特误码率限制下的平均安全密钥速率达到2.12kbps.该网络架构易于扩展,且比现行无源光网络有更好的安全性.     

基于蚁群优化的IP over WDM光网络动态生存性映射算法

随着光网络规模的不断扩大以及网络体系结构的扁平化过程加速,网络传输的可靠性和实时性以及生存性路面算法本身面临新的挑战本文在单点割集的松弛生存性约束条件下,结合动态业务下的IP over WDM光网络的特点.借助蚁群优化算法的强鲁棒性和记忆能力,通过改变与调整蚁群优化算法结构中的信息素结构与其更新机制,在动态路由选择过程中,引入网络可生存性约束信息改进路由选择概率计算机制,来实现IP over WDM光网络动态生存性映射的路由策略,与其他同类算法相比,该算法不再存储网络备用路由集和物理拓扑自身庞大的割集关系,在保证网络生存性效果的前提下,通过割集松弛条件有效降低了计算的时间复杂度,提高算法收敛速度,适应网络实时性要求,仿真结果表明:与传统最短路算法比较,该算法能有效提高动态光网络的可生存性映射性能和网络的资源利用效率,并降低业务阻塞率.     

基于蚁群优化的IP over WDM光网络动态生存性映射算法

随着光网络规模的不断扩大以及网络体系结构的扁平化过程加速,网络传输的可靠性和实时性以及生存性路面算法本身面临新的挑战.本文在单点割集的松弛生存性约束条件下,结合动态业务下的IP over WDM光网络的特点,借助蚁群优化算法的强鲁棒性和记忆能力,通过改变与调整蚁群优化算法结构中的信息素结构与其更新机制,在动态路由选择过程中,引入网络可生存性约束信息改进路由选择概率计算机制,来实现IP over WDM光网络动态生存性映射的路由策略.与其他同类算法相比,该算法不再存储网络备用路由集和物理拓扑自身庞大的割集关系,在保证网络生存性效果的前提下,通过割集松弛条件有效降低了计算的时间复杂度,提高算法收敛速度,适应网络实时性要求.仿真结果表明:与传统最短路算法比较,该算法能有效提高动态光网络的可生存性映射性能和网络的资源利用效率,并降低业务阻塞率.     

一种基于GMPLS协议快速实现ASON网络恢复的策略

在自动交换光网络(ASON)的控制平面内引入了通用多协议标签交换(GMPLS)协议, 使得光传送网络具备了更大的智能性。在控制平面拓扑和传送平面拓扑一致的情形下, 以GMPLS的“便道”技术为基础, 提出了一种改进型的基于标签交换路径(LSP )“双链路”恢复(DLR)的生存性机制。它对发生故障的节点两端链路同时实施迂回策略。通过对传统的链路恢复和“双链路”恢复进行细致地分析, 定量地给出了在这两种情形下, 信令恢复时间的比较方案。以美国AT&T实验室中研制的大型路由器上的数据为参数, 对上述两种不同恢复机制进行了对比分析, 进一步验证了该恢复策略提出的有效性。     

基于网络层析成像的光网络流量矩阵估计方法(英文)

提出一种面向光传输网络的流量矩阵估计方法.采用压缩感知理论研究光传输网络中的流量矩阵估计,根据信号稀疏表示将流量矩阵稀疏化,基于矩阵变换理论提出新的面向光传输网络的网络层析成像模型.该模型克服了已有网络层析成像模型的病态特性,并通过凸优化来获得流量矩阵的估计等式.提出了具体的估计算法,获得关于光传输网络流量矩阵的精确估计.真实网络的数据仿真表明所提出的方法是有效和可行的.     

基于SDN架构的电力通信网络质量感知技术研究

电力工业是国民经济的基础支柱,其通信网络是电力生产、经营和管理的一个重要组成部分。针对现通信网中业务流实时监测的难题,提出引入一种基于SDN架构设计的新型流量感知监测技术方案,经实际网络延迟数据与RLI算法、MDI指标中的DF参数、VTD指标互作对比。为此搭建基于NetMag可编程网络设备的实验环境通过验证及建模对比,均达到预期效果。论证该项质量感知技术能为电力通信网提供可视化、实时、智能的运维平台作部署,这将使运维管理工作更加主动、有效,有利于提高网络运行的效率与稳定性。     

弹性光网络中基于效用的公平性感知动态频谱分配方案(英文)

针对弹性光网络中不同粒度业务之间的服务公平性问题,提出了公平性感知的动态频谱分配算法.通过引入一个新的效用函数,使得进行频谱分配时不仅考虑不同粒度业务间的服务公平性,而且还兼顾网络整体的频谱资源利用率,从而大大缓解了网络整体阻塞性能损伤.仿真结果表明,在动态网络环境下,该方案可以极大地提高弹性光网络中不同粒度业务之间的服务公平性,并且没有明显的阻塞性能恶化.     

利用软件定义网络的智能电网控制系统设计

针对现有智能电网中处理单一数据流的局限性和不完善的安全性问题,提出利用软件定义网络(software defined network, SDN)控制基于IEC61850的智能电网系统;实现了OpenFlow、sFlow和OF-Config协议,可根据网络状态和自身需求确定不同数据流类型;基于IEC 61850变电站网络管理和控制的商业软件通常必须是专有系统,通过标准解决方案实现了通用性;首先,给出SDN框架下的数据层解耦控制和管理(C&M);然后,参考CEN–CENELEC–ETSI智能电网协调小组,介绍所提系统的功能与应用;最后,在Mininet网络模拟器上实现并验证系统性能,实验结果表明,所提系统在流量控制检测、DOS攻击检测和负载均衡检测方面均有突出表现。     

以太无源光网络中面向多播业务的节能算法(英文)

在面向多播业务的以太无源光网络中引入光网络单元混合休眠模式,提出面向多播业务的节能算法和改进的面向多播业务的节能算法,使光网络单元空闲组件能够得到充分休眠,并通过约束条件降低光网络单元的唤醒次数,从而降低光网络单元能耗.改进的面向多播业务的算法与面向多播业务的算法相比,增加了光网络单元唤醒的约束条件,进一步降低了光网络单元的唤醒次数.仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法在保证数据包时延的前提下更加节能.改进的面向多播业务的算法节能效果优于面向多播业务的算法,表明增加的约束条件有助于降低光网络单元的唤醒次数和能耗.     

弹性光网络中选路和频谱指派的建模和高效启发式算法(英文)

弹性光网络可大幅度提高频谱利用率并为用户提供灵活的带宽粒度.为改进已有弹性光网络的选路与频谱分配算法,建立了描述弹性光网络中选路与频谱分配问题的整数线性规划模型,提出两种分别基于最多频隙数优先和最长路径优先与业务疏导结合的启发式算法,以进一步提高频谱利用率,设计了所提算法的重排序准则和流程.对小型6结点、中型14结点和大型19结点等三种不同网络拓扑进行仿真实验,结果表明,所提算法可有效提高已有算法的频谱利用率.     

光网络中基于模糊PID控制器功率补偿研究(英文)

为了限制光链路中传输功率物理损伤的影响,引进了基于模糊识别的模糊PID控制器进行功率补偿.该控制器结合了PID控制器和模糊控制器,在不改变PID控制参数的情况下能够完成在线、实时的功率补偿.通过Optisystem和Matlab搭建联合仿真平台并检验控制器的性能.仿真结果表明该控制结构能够较好地调整信道功率并实现光信噪比的优化.     

基于柔性电路板单纤双向光纤组件的以太无源光网络单元研制(英文)

随着宽带接入技术的发展,以太无源光网络是光纤到户的一种备选方案.而光网络单元数量众多,其成本成为限制以太无源光网络技术实施的重要影响因素.本文提出了一种低成本以太无源光网络单元实现方式:采用带柔性电路板的单纤双向光纤组件直接安装在光网络单元的电路板上.为了验证弯曲柔性电路板的高速性能没有恶化,采用有限元方法仿真了弯曲柔性电路板的小信号响应.由于该方式没有独立的光收发模块,无法采用比特误码分析仪进行测试,因此提出了采用网络测试仪搭建光网络单元的光信号性能测试系统的方案并实现了对光信号的性能测试.结果表明:对于发射机,在0℃~70℃的范围内得到了超过10dB的消光比和1dBm的平均发射功率;对于接收机,估算灵敏度为-27dBm.     

IP/WDM网络的集成服务质量(QoS)控制方法

对IP/WDM网络的集成服务质量（QoS）控制技术问题做了研究, 给出了基于通用多协议标记交换（GMPLS）技术的业务差分处理模型, 设计了新的业务分类、光路分类以及层间映射/疏导/重构策略, 给出了具体的映射技术方案. 本方法具有三大特点：1）光电集成的差分服务模型; 2）多粒度多优先级业务的自适应资源管理机制; 3）支持电信级应用. 该模型较好地折中了多种类型业务的QoS控制复杂性和有效性, 具有较强的实用性和可扩展性, 能够解决光因特网络中支持多媒体业务传送的QoS问题.     

可生存LR-PON中基于连接可用性的成本有效规划方法(英文)

聚焦长距离无源光网络生存性机制研究,针对单共享风险链路组故障提出一种基于连接可用性的成本有效规划方法.首先,设计了一种基于故障概率的连接可用性模型,计算每个光网络单元的连接可用性.对于不满足连接可用性要求的每个工作光网络单元,为其分配备用光网络单元,其中每个备用光网络单元需要为工作光网络单元预留备用容量.然后,在不同光网络单元之间部署备用光纤,确保每对工作和备用光网络单元之间至少存在一条备用光路径.当一个工作光网络单元因为光纤链路故障而遭遇连接中断时,可将其业务通过备用光路径转移到备用光网络单元承载.通过仿真对所提方法在备用光纤部署成本方面的性能进行了分析.结果表明,该方法能实现比传统邻居保护方法更低的备用光纤部署成本,可解决备用容量分配和备用光纤部署的联合优化问题,在满足连接可用性要求的前提下,通过最小的备用光纤部署成本实现所有业务完全保护.     

基于交换节点的量子密钥分配网络结构的实验研究(英文)

针对量子网络在运行过程中存在着灵活性差、耗材多、升级困难等缺点,本文提出一种基于交换节点的更加灵活、节能、高效的新型量子密钥分配网络结构,即利用环形器和粗波分复用技术,将交换节点和量子/经典光信号收发节点结合,组成星型量子网络.该网络将量子信号、同步信号和经典光信号融合到一根光纤中传输,节省了大量的光纤资源;如果需要增加用户只需更改交换节点内部的结构即可,升级灵活.本文在这个结构的基础上进行了一系列实验研究,证明了此结构对量子密钥分配的误码率和密码产生速率影响很小,且三种信号之间的干扰基本不影响量子网络的通信效果,在优化之后可以用于量子城域网中.