分组光网络内的波长和光谱指配的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及计算机网络，并且更具体地涉及光网络。
【背景技术】
[0002] 现代通信网络继续以快速的步伐在地域大小（例如，站点、机架、物理端口、互连） 和通信流量（即带宽要求)两者上增长。此外，越来越多地要求通信网络支持各种各样的流 量和更高灵活性的流量模式。
[0003] 为了支持这些要求，诸如承载网络、接入网络、核心网络等的通信网络利用底层光 传输系统以通过高速光纤链路对通信进行传输、多路复用和交换。许多光传输系统正在朝 向整体利用基于分组的通信迀移。即，用于大规模网络的光传输系统正在过渡到分组优化 的光传输网络，被称为分组光传输。
[0004] 分组光传输表示汇聚时分复用（TDM)技术和波分复用(WDM)技术的聚合。因此，大 规模分组光传输系统利用各种部件，包括可重新配置的光分插复用器(R0ADM)、光子交叉连 接(PXC)、光学交叉连接(0XC)、密集波分复用设备(DWDM)、放大器、应答器、光学终止终端 (0TT)和其他设备。
【发明内容】
[0005] 本公开描述用于提供分组光网络中的闭环控制和预测分析的技术。例如，诸如集 中式控制器的网络元件提供对通信网络的交换和路由服务(例如，IP/MPLS)和底层光传输 系统的紧密集成的闭环控制。
[0006] 在本文中描述的一个示例实施方式中，所述控制器包括分析引擎，所述分析引擎 将可预测的分析应用到从被分布在底层光传输系统中的监控子系统接收到的实时状态信 息。响应于所述状态信息，所述分析引擎应用基于规则的策略并且可以自适应地并且主动 地重新路由网络内的通信。例如，所述控制器可以利用底层光传输网络的控制部件相对于 通过光链路和其他装备对分组数据的传输提供对路由和交换部件的集成控制以重新路由 网络内的分组流。例如，所述控制器可以提供对在路由和交换服务下面的光传输系统内的 光谱和波长的分配或利用的集成控制。
[0007] 在一个示例中，一种用于波长和光谱指配的方法包括，针对相互连接以形成光传 输系统的多个分组光传输设备中的每个分组光传输设备确定相应的信道组大小，所述相应 的信道组大小指定从针对所述光传输系统的光信道的总数目中为所述分组光传输设备中 的每个分组光传输设备预留的光信道的数目，其中针对所述分组光传输设备中的每个分组 光传输设备的所述相应的信道组大小是基于针对相应的分组光传输设备的带宽要求来确 定的。所述方法还包括，根据所确定的信道组大小中的每个信道组大小从由所述分组光传 输设备支持的光谱中为所述分组光传输设备中的每个分组光传输设备预留光信道集合，所 预留的光信道中的每个光信道具有未指配的波长，并且所述光信道集合中的每个光信道与 所述光谱的不同部分相关联并且具有基于针对所述相应的分组光传输设备确定的所述信 道组大小的光谱范围。所述方法还包括，针对所述分组光传输设备中的每个分组光传输设 备，将来自所述光谱的相应的波长指配给为所述分组光传输设备预留的所述光信道集合中 的所述光信道中的一个或多个光信道，以使与所述分组光传输设备相关联的网络流量在与 为所述分组光传输设备预留的所述光信道集合相关联的所述光谱的所述部分的中心周围 平衡。在附加的示例中，一种网络控制器包括被配置为执行上述方法的至少一个处理器。
[0008] 在另一示例中，描述了一种用于控制路由和交换网络以及底层光传输系统两者的 集成控制器。一种系统可以包括:路由和交换网络，所述路由和交换网络具有用于对基于分 组的网络流量进行通信的多个相互连接的层三(L3)路由部件和层二(L2)交换部件；以及多 个分组光传输设备，所述多个分组光传输设备相互连接以形成光传输系统并且被耦合到路 由和交换系统以用于对所述路由部件和所述交换部件之间的所述网络流量进行光传输。一 种控制器可以包括:路径计算元件，用于计算用于所述网络流量通过所述路由和交换网络 的路径;软件定义的网络控制模块，用于将更新的路由信息传达到所述路由和交换网络的 所述路由部件以控制分组流根据计算的所述路径通过所述路由和交换网络；以及路由波长 和光谱指配控制模块，用于将所述分组光传输设备配置为响应于更新的所述路由信息和针 对所述网络流量的带宽要求而在特定波长处操作。
[0009] 在另一示例中，一种方法包括，利用集成网络控制器来从路由和交换网络接收状 态信息，所述路由和交换网络具有用于对基于分组的网络流量进行通信的多个相互连接的 层三(L3)路由部件和层二(L2)交换部件。示例方法包括利用所述控制器的路径计算元件来 计算用于层三(L3)分组通过所述路由部件的多个路径，以及利用所述控制器的软件定义的 网络(SDN)控制模块来将更新的路由信息传达到所述路由部件以控制分组流根据计算的所 述路径通过所述路由和交换网络。所述示例方法还包括利用所述控制器的路由波长和光谱 指配控制模块来将所述分组光传输设备配置为响应于计算的所述路径和针对沿所述路径 的在路由器处的所述网络流量的带宽要求而在特定波长处操作。
[0010] 在另一示例中，一种集成网络控制器包括:路径计算元件，所述路径计算元件计算 用于网络流量通过路由和交换网络的路径，所述路由和交换网络具有用于对基于分组的网 络流量进行通信的多个相互连接的层三(L3)路由部件和层二(L2)交换部件;软件定义的网 络(SDN)控制模块，所述软件定义的网络控制模块用于将更新的路由信息传达到所述路由 和交换网络的所述路由部件以控制分组流根据计算的所述路径通过所述路由和交换网络； 以及路由波长和光谱指配控制模块，所述路由波长和光谱指配控制模块将光传输系统的多 个分组光传输设备中的每个分组光传输设备配置为响应于更新的路由信息和针对所述网 络流量的带宽要求而在特定波长处操作，以用于对所述路由部件和所述交换部件之间的所 述网络流量进行光传输。
[0011] 在附加的示例中，描述了一种具有分组光网络中的可预测的分析和故障避免的集 成网络控制器。一种集成网络控制器可以包括:消息处理器，所述消息处理器接收来自光传 输系统的光学部件的状态信息，所述光传输系统具有多个相互连接的分组光传输设备的； 分析引擎，所述分析引擎应用规则集合以标识所述光学部件中的任何光学部件的故障;路 径计算元件，所述路径计算元件响应于标识的所述故障，计算用于网络流量通过路由和交 换网络的至少一个更新的路径，所述路由和交换网络具有用于对基于分组的网络流量进行 通信的多个相互连接的层三(L3)路由部件和层二(L2)交换部件;软件定义的网络(SDN)控 制模块，所述软件定义的网络控制模块用于将更新的路由信息传达到所述路由和交换网络 的所述路由部件以控制分组流根据更新的所述路径通过所述路由和交换网络；以及路由波 长和光谱指配控制模块，所述路由波长和光谱指配控制模块响应于更新的所述路由信息基 于针对所述网络流量的带宽要求而将多个分组光传输设备中的每个分组光传输设备配置 为在特定波长处操作，以用于对所述路由部件和所述交换部件之间的所述网络流量进行光 传输.
[0012] -种示例方法包括:利用集成网络控制器接收来自光传输系统的光学部件的状态 信息，所述光传输系统具有多个相互连接的分组光传输设备的；利用分析引擎应用规则集 合以标识所述光学部件中的任何光学部件的故障;利用所述控制器的路径计算元件并且响 应于标识的所述故障来计算通过路由和交换网络的至少一个更新的路径，所述路由和交换 网络具有用于对基于分组的网络流量进行通信的多个相互连接的层三(L3)路由部件和层 二(L2)交换部件;利用所述控制器的软件定义的网络(SDN)控制模块来将更新的路由信息 传达到所述路由部件以控制分组流根据更新的所述路径通过所述路由和交换网络；以及响 应于更新的所述路由信息，利用所述控制器的路由波长和光谱指配控制模炔基于针对在所 述路由部件中的每个路由部件处的所述网络流量的带宽要求将所述分组光传输设备配置 为在特定波长处操作。
[0013] 在附图和下面的描述中阐述一个或多个示例的细节。
【附图说明】
[0014] 图1是图示了其中一个或多个网络设备采用本公开的技术的示例网络的方框图。
[0015] 图2是图示了根据本文中描述的技术的其中控制器提供对由分组光传输设备利用 的光谱和波长的分配或利用的集成控制的示例网络的方框图。
[0016] 图3是图示了根据本文中描述的技术的当为环形拓扑中的节点分配信道并将波长 指配给相应的节点中的信道时的集中式控制器的示例操作的流程图。
[0017] 图4是图示了具有N个分组光传输设备的光传输系统中的示例波长指配的图。
[0018] 图5是图示了根据本公开的技术来操作的示例集中式控制器网络设备的方框图。
[0019] 图6例如是图示了在由光学放大器随时间的电流消耗和故障的概率之间的示例预 期关系的图。
[0020] 图7是图示了根据本公开的技术来操作的示例集中式控制器300的方框图。
【具体实施方式】
[0021] 图1是图示了其中网络12包括采用本公开的技术的一个或多个网络设备的示例系 统1 〇的方框图。在该示例中，网络12包括路由/交换系统15，其中网络元件14A-14D( "网络元 件14"）控制分组流的交换和路由。网络元件14的示例包括共同提供路由/交换系统14的层 三(L3)路由器和层二(L2)交换机。
[0022] 路由/交换系统15的网络元件14通常提供L2/L3流量转发服务，诸如经由多协议标 签交换流量工程(MPLS-TE)标签交换路径(LSP)、虚拟局域网（VLAN)等的流量工程。网络元 件14可以使用诸如标签分发协议(LDP)和基于流量工程扩展的资源预留协议(RSVP-TE)的 各种流量工程协议来通信和控制通信流量。在一些方面中，网络元件14可以是实施MPLS技 术并且用作标签交换路由器(LSR)的IP路由器。
[0023]如还在图1中示出的，网络12包括用于通过高速光纤链路对基于分组的通信进行 传输、多路复用和交换的底层光传输系统16。在图1A的示例中，分组光通信设备18A_18D(统 称为"分组光传输设备18"）经由光链路20相互连接并且控制沿链路对承载分组数据的光信 号的传输。以这种方式，光传输系统提供在物理上将路由/交换层15的网络元件14相互连接 的物理层。
[0024]分组光传输设备18可以是，例如，可重新配置的光分插复用器(R0ADM)、光子交叉 连接(PXC)、密集波分复用(DWDM)或对光信号进行传输、交换和/或多路复用的其他设备。此 外，如图1中不出的，光传输系统16通常包括许多其他部件23，诸如放大器、应答器、光传输 终端(0TT)、中继器和用于控制分组光数据沿光链路20的传输的其他装备。为简单起见，图1 图示了仅仅几个光学部件23,但是大型光传输系统可以具有影响光传输的大量这样的设 备。尽管仅仅关于光链路20来描述，但是光传输系统16还可以包括其他类型的物理链路，诸 如以太网PHY、同步光网络（SONET)/同步数字体系（SDH)、光传输网络(0TN)交换机、Lambda 或包括分组传输能力的其他层2数据链路。
[0025]在一些示例中，网络12可以是向订户设备(未示出）提供基于分组的网络服务的服 务提供商网络或城域承载网络。示例订户设备可以是，例如，与订户相关联的个人计算机、 膝上型计算机或其他类型的计算设备中的任何设备。订户设备可以包括，例如，移动电话、 具有例如3G、4G或5G无线卡的膝上型计算机或台式计算机、无线功能笔记本、视频游戏设 备、寻呼机、智能电话、个人数字助理(PDA)等。订户设备可以运行各种软件应用程序，诸如 文字处理和其他办公支持软件、网络浏览软件、支持语音呼叫的软件、视频游戏、视频会议 以及电子邮件等等。
[0026]在图1的示例中，网络12还包括控制器12,所述控制器12提供对路由/交换系统15 和底层光传输系统16两者的紧密集成的闭环控制。如下面进一步描述的，控制器22接收来 自被分布并被安装在底层光传输系统16的分组光传输设备18和光学部件23内的监控代理 的实时状态信