20、深入探究IP over WDM网络管理与集成方案

深入探究IP over WDM网络管理与集成方案

1. WINMAN系统实验结果

WINMAN系统针对功能和非功能属性进行了实验，以下是具体的实验情况。

1.1 功能属性验证实验

所有预先定义的功能属性验证实验均成功完成，具体实验结果如下表所示：
| 实验 | 状态 | 结果 | 备注 |
| — | — | — | — |
| 创建光路径 | 已执行 | 建立了节点2和节点3之间的光路径 | 使用DSC参与者执行实验，通过观察特定设备状态（绿色LED亮起）和GUI确认结果 |
| 创建IP/MPLS路径 | 已执行 | 移除负授权策略后建立了IP/LSP路径 | 激活所有调试功能时，设置路径的过程最多耗时15分钟，使用DSC参与者执行实验，通过多媒体流量确认结果 |
| ICS供应 | 已执行 | 创建了ICS | 采取了创建ICS的所有正确步骤，但作为单独操作而非一次性完成，通过WINMAN北向接口启动 |
| 网络库存与网络基础设施的一致性 | 已执行 | 库存收到新创建链路的通知，GUI地图相应更新 | - |

1.2 非功能属性验证实验

非功能属性验证实验通过显式或隐式方式执行。WINMAN解决方案架构和所使用的核心技术天然支持模块化、灵活性、可移植性和开放性等非功能属性。具体实验结果如下：
- 可移植性 ：在实验执行期间，将DSC平台安装在Solaris机器和Windows NT机器上，对WINMAN整体行为无任何副作用，且能在UNIX和Windows机器上流畅运行GUI。
- 灵活性和模块化 ：在实验中，可启动、停止、替换和重新编译多个组件（如供应管理器、路由和策略管理器），无需重建整个WINMAN系统。
- 健壮性和可扩展性 ：由于系统处于开发阶段，未对系统进行极限压力测试，部分组件间的轻微通信问题仍在调查中，且新网络元素的自动发现功能不可用，无法通过模拟器创建大量网络元素。
- 开放性 ：为测试WINMAN对其他更高级别管理系统的开放性，使用tcl/tk脚本发送SMS命令，结果完全令人满意。

非功能属性验证实验结果总结如下表：
| 实验 | 状态 | 结果 | 备注 |
| — | — | — | — |
| 可移植性 | 已执行 | 通过 | - |
| 灵活性和模块化 | 已执行 | 通过 | - |
| 健壮性和可扩展性 | 未执行 | N/A | 系统更成熟时执行 |
| 开放性 | 已执行 | 通过 | - |

2. WINMAN系统实验结果评估

即使对于不熟悉其他网络管理器的人来说，WINMAN系统也无需特定的入门辅助。熟悉GUI中的各种视图并不耗时，因为每个视图（INMS、IP - NMS和WDM - NMS）在显示终结点、链路和连接服务方面具有相同的理念。此外，策略管理器用户界面可直接从主GUI窗口启动，使用更加便捷。

在所有实验中，GUI表现出色，始终为WINMAN操作员呈现所管理网络的最新状态，网络状态与网络地图之间无任何偏差，这也验证了南向接口和网络库存管理器的正常运行。由供应管理器引导的端到端路由采用了复杂的基于路由器的方法，加快了可用或潜在路由的发现速度。

不过，也存在一些小问题。例如，节点和终结点不易区分，当显示大量元素时，需将屏幕调整到更高分辨率以更好地查看底层网络。所有视图中的节点（PTPs、设备）可在屏幕上拖动，以便操作员以易读的方式进行分配。此外，系统发生变化时，视图不会自动刷新，需点击刷新按钮查询系统才能更新。

在实验执行过程中，每个步骤均通过WINMAN GUI完成，而非通过SMS系统发送请求。为测试WINMAN对其他更高级别管理系统的开放性，使用tcl/tk脚本模拟整个过程发送SMS命令，结果符合预期，后续有望进一步推进WINMAN与SMS平台的集成。

3. IST项目LION简介

IST项目LION是一个为期3年的项目，由Telecom Italia Lab牵头，于2000年2月启动。该项目由欧洲委员会部分资助，其联盟成员包括欧洲和日本的运营商、美国和欧洲的制造商以及欧洲领先的大学，共同致力于开发和验证新的光网络标准。项目成员包括Agilent Technologies Italy、Cisco Systems International B.V.等众多知名机构。

项目的主要目标是研究、开发并实验评估承载多个客户端（如IP/MPLS和SDH）的ASON/GMPLS。其中，ASON是一种传输网络，能够支持传统的租用线路连接以及两种创新的传输服务：软永久和交换光连接。

软永久连接由管理系统使用网络生成的信令和路由协议建立，而交换连接可由客户根据需求直接使用信令和路由协议进行建立和释放。这些动态设置和拆除光连接的创新功能通过引入控制平面（CP）实现。CP通过信令设置和释放连接，并在出现故障时恢复连接。ITU - T建议G.8080描述了CP组件的抽象实体，这些实体用于操作传输网络资源以提供相应功能，且自动交换原则适用于SDH传输网络和OTN。

该项目的设立源于网络运营商的需求，他们希望既能满足数据流量不断增长的带宽需求，又能快速、动态地提供光连接，同时优化网络资源的使用并节省运营成本。因此，项目主要解决传输网络演进的两个主要驱动因素：优化投资和运营费用，以及满足传输网络新出现的需求，如降低传输网络的复杂性、为光网络引入智能以实现高速大容量端到端连接的快速灵活供应、光重路由和恢复、互操作性功能、多域互连、多级别QoS的流量工程以及提供新服务等。

项目活动包括定义下一代传输网络的功能需求、设计和实现光CP和NNI信令以实现软永久光连接的设置和拆除功能、设计和实现一个伞式管理系统以实现对不同管理技术（如SNMP、WBEM和CORBA）的不同域的端到端视图，以及定义IP/MPLS over ASON/GMPLS的集成弹性策略。最后，网络规划和评估活动将确定IP over OTN和ASON/GMPLS部署的适宜区域。

4. IST项目LION的网络研究

除了网络演示器外，IST项目LION的重要部分还涉及概念和数值网络研究。项目参与者背景的多样性形成了一个路线图，明确了这些网络研究的范围。

当前数据网络的分层简化已经开始，预计不久后将形成直接基于OTN的IP网络。未来几年内，OTN将增强分布式CP，以支持软永久甚至交换光网络服务，除了传统的永久传输网络服务。起初，IP和OTN网络的CP可能不会集成，但从长远来看，两者的集成将带来新的机遇。

如果两者的CP不集成，网络采用覆盖模型，主要由ITU - T ASON架构的标准化推动；如果将两个网络层的控制集成到单个CP中，网络则采用对等模型，主要由IETF通过泛化MPLS概念推动实现。

以下是LION项目中一些重要的ASON相关网络研究的概述：
- 12.2.1 用于建模动态流量和ASON规模确定的电信流量工程 ：设计ASON网络需要提供足够的信道，以将阻塞概率保持在保证水平以下。一些传统的流量模型（Poisson、Fredericks和Engset）已用于设计传统的POTS/ISDN网络，本研究旨在探讨这些模型是否适用于ASON网络的流量特征描述。
- Poisson模型 ：连接请求的到达时间间隔（IATs）和保持时间（HTs）呈指数分布，需要无限数量的源，每个源提供极小的到达强度，拥塞概率由著名的Erlang B公式给出。
- Fredericks模型 ：是修改后的Poisson模型，用于捕捉电话流量溢出的特征，引入了备用路由策略，流量先尝试首选路由，若被拒绝则选择下一个路由。
- Engset模型 ：假设有限数量的源，每个源一次只需要一个连接，源可以处于空闲或活动状态，两种状态的停留时间呈指数分布。当源需要连接时，如果找到空闲资源则从空闲状态切换到活动状态，否则保持空闲状态。

为评估这些经典流量模型在ASON网络中的适用性，将它们的阻塞概率性能与可能提供给ASON的实际流量模式的阻塞概率进行比较。该实际流量模式通过模拟获得，其中IP路由器连接到ASON中的OXC，生成自相似流量并请求设置或拆除信道。结果显示，与模拟的ASON流量模式相比，Engset和Fredericks模型的阻塞概率略高，而Poisson模型的阻塞概率显著更高，这可能是因为Engset和Fredericks模型产生的流量模式更平滑（即提供的流量方差明显小于其均值）。

下面是一个简单的mermaid流程图，展示了Engset模型中源的状态转换：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A([空闲状态]):::startend -->|需要连接且有空闲资源| B(活动状态):::process
    B -->|连接结束| A
    A -->|需要连接但无空闲资源| A

综上所述，通过对WINMAN系统的实验和IST项目LION的研究，我们可以看到在IP over WDM网络管理和集成方面取得了一定的成果，但仍有许多挑战需要在未来的工作中进一步解决。

深入探究IP over WDM网络管理与集成方案

5. 网络研究的其他方面及成果总结

在LION项目的网络研究中，除了对流量模型的探讨，还围绕网络投资成本和网络发展模式等方面展开了研究。

5.1 降低网络投资成本的区域分析

研究发现，通过采用交换光网络服务，在一些特定区域可以显著降低网络投资成本。例如，在需要快速灵活提供高容量连接的场景中，交换光网络服务能够根据实际需求动态分配资源，避免了传统网络中过度预留资源导致的成本浪费。这种方式可以在满足业务需求的同时，有效减少不必要的投资。

5.2 网络发展模式总结

LION项目的网络研究明确了网络发展的两种主要模式：覆盖模型和对等模型，具体对比如下：
| 网络发展模式 | 特点 | 推动因素 |
| — | — | — |
| 覆盖模型 | IP和OTN网络的CP不集成 | ITU - T ASON架构的标准化 |
| 对等模型 | 将两个网络层的控制集成到单个CP中 | IETF通过泛化MPLS概念推动 |

这两种模式各有优劣，网络运营商可以根据自身的需求和发展战略选择合适的模式。覆盖模型相对保守，更注重现有标准的应用；对等模型则更具创新性，能够更好地实现网络资源的整合和优化。

下面是一个mermaid流程图，展示了LION项目中网络发展的不同阶段和模式选择：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A([当前数据网络]):::startend --> B(IP直接基于OTN):::process
    B --> C{CP是否集成?}:::process
    C -->|否| D(覆盖模型):::process
    C -->|是| E(对等模型):::process

6. 综合评估与未来展望

6.1 WINMAN系统综合评估

WINMAN系统在功能和非功能属性方面都表现出了一定的优势。在功能属性验证实验中，各项实验均成功完成，能够实现光路径、IP/MPLS路径的创建，ICS的供应以及网络库存的一致性更新等功能。在非功能属性方面，系统具有良好的可移植性、灵活性、模块化和开放性，能够适应不同的操作系统和平台，并且可以方便地进行组件的添加和替换。

然而，WINMAN系统也存在一些不足之处。例如，节点和终结点不易区分，视图刷新不自动等问题。不过，这些问题可以通过进一步的优化和改进来解决。

6.2 IST项目LION的意义和价值

IST项目LION对于光网络的发展具有重要的意义。通过研究和开发ASON/GMPLS，项目为网络运营商提供了一种更加高效、灵活的网络解决方案，能够满足数据流量不断增长的带宽需求，同时优化网络资源的使用和降低运营成本。项目中提出的软永久和交换光连接等创新服务，为光网络的发展带来了新的活力。

6.3 未来展望

未来，在IP over WDM网络管理和集成领域，还需要进一步解决一些挑战。例如，对于WINMAN系统，需要优化其用户界面，提高节点和终结点的区分度，实现视图的自动刷新等功能。对于LION项目所涉及的网络技术，需要进一步研究和完善流量模型，提高网络资源的分配效率，以及加强不同网络层之间的集成和互操作性。

总之，随着技术的不断发展和创新，IP over WDM网络管理和集成将不断取得新的突破，为网络运营商和用户带来更加高效、便捷的网络服务。

以下是一个总结表格，展示了WINMAN系统和IST项目LION的主要优缺点和发展方向：
| 项目 | 优点 | 缺点 | 发展方向 |
| — | — | — | — |
| WINMAN系统 | 功能实验成功，非功能属性良好（可移植性、灵活性等） | 节点和终结点不易区分，视图刷新不自动 | 优化用户界面，提高系统性能 |
| IST项目LION | 提供创新光网络解决方案，满足带宽需求，优化资源使用 | - | 完善流量模型，加强网络层集成和互操作性 |