用于路由/交換網(wǎng)絡(luò)和底層光傳輸系統(tǒng)的集成控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并且更具體地涉及光網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)以快速的步伐在地域大?。ɡ?，站點(diǎn)、機(jī)架、物理端口、互連） 和通信流量（即帶寬要求)兩者上增長。此外，越來越多地要求通信網(wǎng)絡(luò)支持各種各樣的流 量和更高靈活性的流量模式。
[0003] 為了支持這些要求，諸如承載網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)、核心網(wǎng)絡(luò)等的通信網(wǎng)絡(luò)利用底層光 傳輸系統(tǒng)以通過高速光纖鏈路對通信進(jìn)行傳輸、多路復(fù)用和交換。許多光傳輸系統(tǒng)正在朝 向整體利用基于分組的通信迀移。即，用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的光傳輸系統(tǒng)正在過渡到分組優(yōu)化 的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，被稱為分組光傳輸。
[0004] 分組光傳輸表示匯聚時分復(fù)用（TDM)技術(shù)和波分復(fù)用(WDM)技術(shù)的聚合。因此，大 規(guī)模分組光傳輸系統(tǒng)利用各種部件，包括可重新配置的光分插復(fù)用器(R0ADM)、光子交叉連 接(PXC)、光學(xué)交叉連接(0XC)、密集波分復(fù)用設(shè)備(DWDM)、放大器、應(yīng)答器、光學(xué)終止終端 (0TT)和其他設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本公開描述用于提供分組光網(wǎng)絡(luò)中的閉環(huán)控制和預(yù)測分析的技術(shù)。例如，諸如集 中式控制器的網(wǎng)絡(luò)元件提供對通信網(wǎng)絡(luò)的交換和路由服務(wù)(例如，IP/MPLS)和底層光傳輸 系統(tǒng)的緊密集成的閉環(huán)控制。
[0006] 在本文中描述的一個示例實(shí)施方式中，所述控制器包括分析引擎，所述分析引擎 將可預(yù)測的分析應(yīng)用到從被分布在底層光傳輸系統(tǒng)中的監(jiān)控子系統(tǒng)接收到的實(shí)時狀態(tài)信 息。響應(yīng)于所述狀態(tài)信息，所述分析引擎應(yīng)用基于規(guī)則的策略并且可以自適應(yīng)地并且主動 地重新路由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信。例如，所述控制器可以利用底層光傳輸網(wǎng)絡(luò)的控制部件相對于 通過光鏈路和其他裝備對分組數(shù)據(jù)的傳輸提供對路由和交換部件的集成控制以重新路由 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的分組流。例如，所述控制器可以提供對在路由和交換服務(wù)下面的光傳輸系統(tǒng)內(nèi)的 光譜和波長的分配或利用的集成控制。
[0007] 在一個示例中，一種用于波長和光譜指配的方法包括，針對相互連接以形成光傳 輸系統(tǒng)的多個分組光傳輸設(shè)備中的每個分組光傳輸設(shè)備確定相應(yīng)的信道組大小，所述相應(yīng) 的信道組大小指定從針對所述光傳輸系統(tǒng)的光信道的總數(shù)目中為所述分組光傳輸設(shè)備中 的每個分組光傳輸設(shè)備預(yù)留的光信道的數(shù)目，其中針對所述分組光傳輸設(shè)備中的每個分組 光傳輸設(shè)備的所述相應(yīng)的信道組大小是基于針對相應(yīng)的分組光傳輸設(shè)備的帶寬要求來確 定的。所述方法還包括，根據(jù)所確定的信道組大小中的每個信道組大小從由所述分組光傳 輸設(shè)備支持的光譜中為所述分組光傳輸設(shè)備中的每個分組光傳輸設(shè)備預(yù)留光信道集合，所 預(yù)留的光信道中的每個光信道具有未指配的波長，并且所述光信道集合中的每個光信道與 所述光譜的不同部分相關(guān)聯(lián)并且具有基于針對所述相應(yīng)的分組光傳輸設(shè)備確定的所述信 道組大小的光譜范圍。所述方法還包括，針對所述分組光傳輸設(shè)備中的每個分組光傳輸設(shè) 備，將來自所述光譜的相應(yīng)的波長指配給為所述分組光傳輸設(shè)備預(yù)留的所述光信道集合中 的所述光信道中的一個或多個光信道，以使與所述分組光傳輸設(shè)備相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)流量在與 為所述分組光傳輸設(shè)備預(yù)留的所述光信道集合相關(guān)聯(lián)的所述光譜的所述部分的中心周圍 平衡。在附加的示例中，一種網(wǎng)絡(luò)控制器包括被配置為執(zhí)行上述方法的至少一個處理器。
[0008] 在另一示例中，描述了一種用于控制路由和交換網(wǎng)絡(luò)以及底層光傳輸系統(tǒng)兩者的 集成控制器。一種系統(tǒng)可以包括:路由和交換網(wǎng)絡(luò)，所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)具有用于對基于分 組的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行通信的多個相互連接的層三(L3)路由部件和層二(L2)交換部件；以及多 個分組光傳輸設(shè)備，所述多個分組光傳輸設(shè)備相互連接以形成光傳輸系統(tǒng)并且被耦合到路 由和交換系統(tǒng)以用于對所述路由部件和所述交換部件之間的所述網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行光傳輸。一 種控制器可以包括:路徑計算元件，用于計算用于所述網(wǎng)絡(luò)流量通過所述路由和交換網(wǎng)絡(luò) 的路徑;軟件定義的網(wǎng)絡(luò)控制模塊，用于將更新的路由信息傳達(dá)到所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)的 所述路由部件以控制分組流根據(jù)計算的所述路徑通過所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)；以及路由波長 和光譜指配控制模塊，用于將所述分組光傳輸設(shè)備配置為響應(yīng)于更新的所述路由信息和針 對所述網(wǎng)絡(luò)流量的帶寬要求而在特定波長處操作。
[0009] 在另一示例中，一種方法包括，利用集成網(wǎng)絡(luò)控制器來從路由和交換網(wǎng)絡(luò)接收狀 態(tài)信息，所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)具有用于對基于分組的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行通信的多個相互連接的 層三(L3)路由部件和層二(L2)交換部件。示例方法包括利用所述控制器的路徑計算元件來 計算用于層三(L3)分組通過所述路由部件的多個路徑，以及利用所述控制器的軟件定義的 網(wǎng)絡(luò)(SDN)控制模塊來將更新的路由信息傳達(dá)到所述路由部件以控制分組流根據(jù)計算的所 述路徑通過所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)。所述示例方法還包括利用所述控制器的路由波長和光譜 指配控制模塊來將所述分組光傳輸設(shè)備配置為響應(yīng)于計算的所述路徑和針對沿所述路徑 的在路由器處的所述網(wǎng)絡(luò)流量的帶寬要求而在特定波長處操作。
[0010] 在另一示例中，一種集成網(wǎng)絡(luò)控制器包括:路徑計算元件，所述路徑計算元件計算 用于網(wǎng)絡(luò)流量通過路由和交換網(wǎng)絡(luò)的路徑，所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)具有用于對基于分組的網(wǎng) 絡(luò)流量進(jìn)行通信的多個相互連接的層三(L3)路由部件和層二(L2)交換部件;軟件定義的網(wǎng) 絡(luò)(SDN)控制模塊，所述軟件定義的網(wǎng)絡(luò)控制模塊用于將更新的路由信息傳達(dá)到所述路由 和交換網(wǎng)絡(luò)的所述路由部件以控制分組流根據(jù)計算的所述路徑通過所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)； 以及路由波長和光譜指配控制模塊，所述路由波長和光譜指配控制模塊將光傳輸系統(tǒng)的多 個分組光傳輸設(shè)備中的每個分組光傳輸設(shè)備配置為響應(yīng)于更新的路由信息和針對所述網(wǎng) 絡(luò)流量的帶寬要求而在特定波長處操作，以用于對所述路由部件和所述交換部件之間的所 述網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行光傳輸。
[0011] 在附加的示例中，描述了一種具有分組光網(wǎng)絡(luò)中的可預(yù)測的分析和故障避免的集 成網(wǎng)絡(luò)控制器。一種集成網(wǎng)絡(luò)控制器可以包括:消息處理器，所述消息處理器接收來自光傳 輸系統(tǒng)的光學(xué)部件的狀態(tài)信息，所述光傳輸系統(tǒng)具有多個相互連接的分組光傳輸設(shè)備的； 分析引擎，所述分析引擎應(yīng)用規(guī)則集合以標(biāo)識所述光學(xué)部件中的任何光學(xué)部件的故障;路 徑計算元件，所述路徑計算元件響應(yīng)于標(biāo)識的所述故障，計算用于網(wǎng)絡(luò)流量通過路由和交 換網(wǎng)絡(luò)的至少一個更新的路徑，所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)具有用于對基于分組的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行 通信的多個相互連接的層三(L3)路由部件和層二(L2)交換部件;軟件定義的網(wǎng)絡(luò)(SDN)控 制模塊，所述軟件定義的網(wǎng)絡(luò)控制模塊用于將更新的路由信息傳達(dá)到所述路由和交換網(wǎng)絡(luò) 的所述路由部件以控制分組流根據(jù)更新的所述路徑通過所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)；以及路由波 長和光譜指配控制模塊，所述路由波長和光譜指配控制模塊響應(yīng)于更新的所述路由信息基 于針對所述網(wǎng)絡(luò)流量的帶寬要求而將多個分組光傳輸設(shè)備中的每個分組光傳輸設(shè)備配置 為在特定波長處操作，以用于對所述路由部件和所述交換部件之間的所述網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行光 傳輸.
[0012] -種示例方法包括:利用集成網(wǎng)絡(luò)控制器接收來自光傳輸系統(tǒng)的光學(xué)部件的狀態(tài) 信息，所述光傳輸系統(tǒng)具有多個相互連接的分組光傳輸設(shè)備的；利用分析引擎應(yīng)用規(guī)則集 合以標(biāo)識所述光學(xué)部件中的任何光學(xué)部件的故障;利用所述控制器的路徑計算元件并且響 應(yīng)于標(biāo)識的所述故障來計算通過路由和交換網(wǎng)絡(luò)的至少一個更新的路徑，所述路由和交換 網(wǎng)絡(luò)具有用于對基于分組的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行通信的多個相互連接的層三(L3)路由部件和層 二(L2)交換部件;利用所述控制器的軟件定義的網(wǎng)絡(luò)(SDN)控制模塊來將更新的路由信息 傳達(dá)到所述路由部件以控制分組流根據(jù)更新的所述路徑通過所述路由和交換網(wǎng)絡(luò)；以及響 應(yīng)于更新的所述路由信息，利用所述控制器的路由波長和光譜指配控制模炔基于針對在所 述路由部件中的每個路由部件處的所述網(wǎng)絡(luò)流量的帶寬要求將所述分組光傳輸設(shè)備配置 為在特定波長處操作。
[0013] 在附圖和下面的描述中闡述一個或多個示例的細(xì)節(jié)。
【附圖說明】
[0014] 圖1是圖示了其中一個或多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用本公開的技術(shù)的示例網(wǎng)絡(luò)的方框圖。
[0015] 圖2是圖示了根據(jù)本文中描述的技術(shù)的其中控制器提供對由分組光傳輸設(shè)備利用 的光譜和波長的分配或利用的集成控制的示例網(wǎng)絡(luò)的方框圖。
[0016] 圖3是圖示了根據(jù)本文中描述的技術(shù)的當(dāng)為環(huán)形拓?fù)渲械墓?jié)點(diǎn)分配信道并將波長 指配給相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)中的信道時的集中式控制器的示例操作的流程圖。
[0017] 圖4是圖示了具有N個分組光傳輸設(shè)備的光傳輸系統(tǒng)中的示例波長指配的圖。
[0018] 圖5是圖示了根據(jù)本公開的技術(shù)來操作的示例集中式控制器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的方框圖。
[0019] 圖6例如是圖示了在由光學(xué)放大器隨時間的電流消耗和故障的概率之間的示例預(yù) 期關(guān)系的圖。
[0020] 圖7是圖示了根據(jù)本公開的技術(shù)來操作的示例集中式控制器300的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 圖1是圖示了其中網(wǎng)絡(luò)12包括采用本公開的技術(shù)的一個或多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的示例系 統(tǒng)1 〇的方框圖。在該示例中，網(wǎng)絡(luò)12包括路由/交換系統(tǒng)15，其中網(wǎng)絡(luò)元件14A-14D( "網(wǎng)絡(luò)元 件14"）控制分組流的交換和路由。網(wǎng)絡(luò)元件14的示例包括共同提供路由/交換系統(tǒng)14的層 三(L3)路由器和層二(L2)交換機(jī)。
[0022] 路由/交換系統(tǒng)15的網(wǎng)絡(luò)元件14通常提供L2/L3流量轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，諸如經(jīng)由多協(xié)議標(biāo) 簽交換流量工程(MPLS-TE)標(biāo)簽交換路徑(LSP)、虛擬局域網(wǎng)（VLAN)等的流量工程。網(wǎng)絡(luò)元 件14可以使用諸如標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議(LDP)和基于流量工程擴(kuò)展的資源預(yù)留協(xié)議(RSVP-TE)的 各種流量工程協(xié)議來通信和控制通信流量。在一些方面中，網(wǎng)絡(luò)元件14可以是實(shí)施MPLS技 術(shù)并且用作標(biāo)簽交換路由器(LSR)的IP路由器。
[0023]如還在圖1中示出的，網(wǎng)絡(luò)12包括用于通過高速光纖鏈路對基于分組的通信進(jìn)行 傳輸、多路復(fù)用和交換的底層光傳輸系統(tǒng)16。在圖1A的示例中，分組光通信設(shè)備18A_18D(統(tǒng) 稱為"分組光傳輸設(shè)備18"）經(jīng)由光鏈路20相互連接并且控制沿鏈路對承載分組數(shù)據(jù)的光信 號的傳輸。以這種方式，光傳輸系統(tǒng)提供在物理上將路由/交換層15的網(wǎng)絡(luò)元件14相互連接 的物理層。
[0024]分組光傳輸設(shè)備18可以是，例如，可重新配置的光分插復(fù)用器(R0ADM)、光子交叉 連接(PXC)、密集波分復(fù)用(DWDM)或?qū)庑盘栠M(jìn)行傳輸、交換和/或多路復(fù)用的其他設(shè)備。此 外，如圖1中不出的，光傳輸系統(tǒng)16通常包括許多其他部件23，諸如放大器、應(yīng)答器、光傳輸 終端(0TT)、中繼器和用于控制分組光數(shù)據(jù)沿光鏈路20的傳輸?shù)钠渌b備。為簡單起見，圖1 圖示了僅僅幾個光學(xué)部件23,但是大型光傳輸系統(tǒng)可以具有影響光傳輸?shù)拇罅窟@樣的設(shè) 備。盡管僅僅關(guān)于光鏈路20來描述，但是光傳輸系統(tǒng)16還可以包括其他類型的物理鏈路，諸 如以太網(wǎng)PHY、同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET)/同步數(shù)字體系（SDH)、光傳輸網(wǎng)絡(luò)(0TN)交換機(jī)、Lambda 或包括分組傳輸能力的其他層2數(shù)據(jù)鏈路。
[0025]在一些示例中，網(wǎng)絡(luò)12可以是向訂戶設(shè)備(未示出）提供基于分組的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的服 務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)或城域承載網(wǎng)絡(luò)。示例訂戶設(shè)備可以是，例如，與訂戶相關(guān)聯(lián)的個人計算機(jī)、 膝上型計算機(jī)或其他類型的計算設(shè)備中的任何設(shè)備。訂戶設(shè)備可以包括，例如，移動電話、 具有例如3G、4G或5G無線卡的膝上型計算機(jī)或臺式計算機(jī)、無線功能筆記本、視頻游戲設(shè) 備、尋呼機(jī)、智能電話、個人數(shù)字助理(PDA)等。訂戶設(shè)備可以運(yùn)行各種軟件應(yīng)用程序，諸如 文字處理和其他辦公支持軟件、網(wǎng)絡(luò)瀏覽軟件、支持語音呼叫的軟件、視頻游戲、視頻會議 以及電子郵件等等。
[0026]在圖1的示例中，網(wǎng)絡(luò)12還包括控制器12,所述控制器12提供對路由/交換系統(tǒng)15 和底層光傳輸系統(tǒng)16兩者的緊密集成的閉環(huán)控制。如下面進(jìn)一步描述的，控制器22接收來 自被分布并被安裝在底層光傳輸系統(tǒng)16的分組光傳輸設(shè)備18和光學(xué)部件23內(nèi)的監(jiān)控代理 的實(shí)時狀態(tài)信息25。響應(yīng)于該狀態(tài)信息，控制器22內(nèi)的分析引擎應(yīng)用基于規(guī)則的策略并且 可以自適應(yīng)地并且主動地重新路由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信。
[0027] 在一個示例實(shí)