【摘要】：近年來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展與普及,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已經(jīng)融入到人們的生產(chǎn)生活中,泛在化已成為接入服務(wù)的主要特征,同時光通信技術(shù)作為承載網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹匾侄伪粡V泛推廣和應(yīng)用。泛在接入網(wǎng)絡(luò)與光匯聚層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合組網(wǎng)的泛在光接入網(wǎng)架構(gòu)因其融合了泛在接入技術(shù)的便利性與光傳輸技術(shù)的高效性已成為5G時代等新型網(wǎng)絡(luò)場景下主要的組網(wǎng)方式之一。隨著人們對網(wǎng)絡(luò)依賴程度的逐漸加深,網(wǎng)絡(luò)用戶對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量要求更加苛刻,用戶需要更為優(yōu)質(zhì)化的服務(wù)。而同時泛在接入與光傳輸技術(shù)的融合,網(wǎng)絡(luò)要素的不斷增多,網(wǎng)絡(luò)管理者也需要靈活智能化的泛在光接入網(wǎng)管控技術(shù)。因此,未來泛在光接入網(wǎng)面臨著服務(wù)優(yōu)質(zhì)化與管控智能化的需求,優(yōu)質(zhì)的智能泛在光接入網(wǎng)已經(jīng)成為未來接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。在5G等新興接入網(wǎng)絡(luò)場景中,業(yè)務(wù)種類繁多,網(wǎng)絡(luò)資源多樣復(fù)雜,一些新型業(yè)務(wù)如時敏業(yè)務(wù)、保密信息業(yè)務(wù)、高生存性需求業(yè)務(wù)等需要智能泛在光接入網(wǎng)在指定性能上提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)保障。因此,如何利用智能化管控技術(shù)合理有效調(diào)配資源,為上述新型業(yè)務(wù)提供優(yōu)質(zhì)化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以滿足其高性能需求,是智能泛在光接入網(wǎng)待解決的關(guān)鍵問題。針對上述問題,本論文圍繞不同泛在光接入網(wǎng)應(yīng)用場景下業(yè)務(wù)的定制化性能需求,結(jié)合應(yīng)用場景特征,在智能泛在光接入網(wǎng)架構(gòu)下在時敏性、安全性、生存性以及靈活性等方面展開研究。本文的工作將對智能泛在光接入網(wǎng)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展起到重要的指導(dǎo)作用。主要創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個方面:第一,在時敏性方面,面向5G網(wǎng)絡(luò)中時敏業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的超低時延需求,圍繞無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)與匯聚環(huán)形網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的經(jīng)典智能泛在光接入網(wǎng)場景展開,針對現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)中周期輪詢機(jī)制與光線路終端(OLT)中光電光轉(zhuǎn)換帶來的高時延問題,提出了一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)編排的去OLT化的混合接入?yún)R聚光網(wǎng)絡(luò)(DAON)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過設(shè)計該結(jié)構(gòu)的協(xié)議與控制體系,有效實現(xiàn)了 PON網(wǎng)絡(luò)與光匯聚網(wǎng)絡(luò)混合網(wǎng)絡(luò)中的全光傳輸,消除了由輪詢機(jī)制與光電光轉(zhuǎn)換帶來的時延,實現(xiàn)了光接入?yún)R聚網(wǎng)絡(luò)超低時延傳輸。并通過搭建仿真實驗平臺對所提出的組網(wǎng)方案的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了驗證,實驗表明DAON可以提供超低傳輸時延并減少了網(wǎng)絡(luò)阻塞。第二,在安全性方面,從智能泛在光接入網(wǎng)光匯聚層光傳輸屬性出發(fā),面向網(wǎng)絡(luò)中保密信息業(yè)務(wù)的高保密性需求,針對光纖傳輸中的物理層竊聽攻擊,在面向智能泛在光接入網(wǎng)的安全路由頻譜分配方面展開研究,提出了一種安全路由頻譜分配算法(MES-RSA)。通過引入概率理論來描述竊聽攻擊行為,由此實現(xiàn)竊聽感知,并利用多流虛級聯(lián)技術(shù)對保密信息業(yè)務(wù)流切割后并行傳輸,然后設(shè)計RSA算法優(yōu)化資源利用率。仿真實驗結(jié)果表明MES-RSA算法可以在提高網(wǎng)絡(luò)安全性的同時提升網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。第三,在生存性方面,面向高生存性需求業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)生存性的需求,針對現(xiàn)有接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)健壯性低,無法有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)保護(hù)策略的問題,提出了一種智能泛在光接入網(wǎng)跨域保護(hù)機(jī)制。首先,設(shè)計了一種面向跨域保護(hù)的智能泛在光接入網(wǎng)統(tǒng)一控制架構(gòu)。通過設(shè)計業(yè)務(wù)保護(hù)功能模塊、協(xié)議與交互流程,可以實現(xiàn)跨域保護(hù),并通過設(shè)計全局評估策略,來實現(xiàn)對保護(hù)路徑資源分配決策的評估。通過搭建網(wǎng)絡(luò)仿真實驗平臺對跨域保護(hù)機(jī)制及其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的性能進(jìn)行驗證,實驗結(jié)果表明,跨域保護(hù)機(jī)制可以提供更高的保護(hù)成功率與資源效率。第四,在靈活性方面,面向智能泛在光接入網(wǎng)的經(jīng)典場景5G前傳網(wǎng)絡(luò)中基于光載無線的C-RAN網(wǎng)絡(luò)場景,針對該場景下多維資源僵化調(diào)配導(dǎo)致的資源利用低效問題,提出了一種智能泛在光接入網(wǎng)多維資源靈活管控機(jī)理。首先通過設(shè)計基于可重構(gòu)波長頻譜選擇交換器(RWFS)實現(xiàn)在光網(wǎng)絡(luò)對無線信號頻譜的靈活調(diào)配,然后提出了一種靈活智能的云光載無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(F-RoFN),并設(shè)計了功能架構(gòu)和不同業(yè)務(wù)場景下的控制交互過程,擴(kuò)展了控制協(xié)議,最后通過設(shè)計波長路由頻譜分配算法來實現(xiàn)對資源的有效利用。通過搭建RWFS頻譜資源調(diào)配實驗平臺驗證了 RWFS對于無線頻譜調(diào)配的可行性,并通過網(wǎng)絡(luò)仿真驗證了 F-RoFN架構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)性能的提升效果。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.1
【圖文】：

例如５Ｇ系統(tǒng)下的前傳網(wǎng)以及電力通信系統(tǒng)中的智能配電通信網(wǎng)的組逡逑網(wǎng)形式就是泛在光接入網(wǎng)典型案例，其己成為新一代網(wǎng)絡(luò)的重要網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。逡逑圖１－１展示了泛在光接入網(wǎng)的一般網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，按網(wǎng)絡(luò)功能主要包括兩個層面，逡逑分別是光匯聚層與泛在接入層。光匯聚層主要匯聚全網(wǎng)流量并通過光纖通信技術(shù)逡逑提高網(wǎng)絡(luò)長距離傳輸能力與網(wǎng)絡(luò)整體覆蓋范圍；泛在接入層包括無源光網(wǎng)絡(luò)逡逑（Ｐａｓｓｉｖｅ邋Ｏｐｔｉｃａｌ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ，邋ＰＯＮ）、無線接入網(wǎng)等多種泛在接入形式，根據(jù)用戶逡逑的實際需求為用戶提供泛在化的接入服務(wù)。泛在光接入網(wǎng)不同于傳統(tǒng)接入網(wǎng)范疇，逡逑由于光匯聚層網(wǎng)絡(luò)與泛在接入技術(shù)的高度融合，光匯聚層與接入網(wǎng)絡(luò)間界限正逐逡逑漸淡化，其己成為接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與部署不得不考慮的一部分，因此泛在光接入網(wǎng)逡逑不僅限于接入網(wǎng)絡(luò)部分，還包括與泛在接入技術(shù)高度融合的光匯聚層。逡逑、丨逡逑；？邋＼逡逑■邐＼用戶１逡逑｜邋｜光匯聚層丨邐泛在接入層邐：邐ｎｆｔ邋｜逡逑；？邐無源順絡(luò)？邐？邐；逡逑圖ｍ邋—般性智能泛在光接入網(wǎng)架構(gòu)示意圖逡逑泛在光接入網(wǎng)結(jié)合了泛在接入技術(shù)的便利接入以及光傳輸技術(shù)的大容量高逡逑帶寬等優(yōu)勢，根據(jù)不同的場景需求與不同的泛在接入方式，該網(wǎng)絡(luò)具有多種應(yīng)用逡逑形態(tài)，最常見的應(yīng)用場景為云無線接入網(wǎng)絡(luò)（Ｃｌｏｕｄ－Ｒａｄｉｏ邋Ａｃｃｅｓｓ邋Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｃ－逡逑ＲＡＮ）與電力配電通信網(wǎng)等

這極大地弱化了邋ＯＬＴ在此類網(wǎng)絡(luò)中的重要性，使得“去ＯＬＴ化”成為了可逡逑能，并有望成為實現(xiàn)更低端到端時延的有效解決方案。本章所提出的ＤＡＯＮ架逡逑構(gòu)如圖２－２所示，分為數(shù)據(jù)層與控制層兩個層面：數(shù)據(jù)層包括支持ＯｐｅｎＦｌｏｗ與逡逑ＯＢＳ邋技術(shù)的邋ＯＮＵ邋（ＯｐｅｎＦｌｏｗ邋ａｎｄ邋ＯＢＳ邋ｅｎａｂｌｅ邋ＯＮＵｓ，ＯＦＢＳ－ＯＮＵｓ）、支持逡逑ＯｐｅｎＦｌｏｗ邋與邋ＯＢＳ邋技術(shù)的邋ＷＳＳ邋（ＯｐｅｎＦｌｏｗａｎｄ邋ＯＢＳ－ｅｎａｂｌｅｄ邋ＷＳＳ，邋ＯＦＢＳ－ＷＳＳ）、逡逑支持邋ＯｐｅｎＦｌｏｗ邋丨；ｊ邋ＯＢＳ邋技術(shù)的邋ＡＧＲ邋（ＯｐｅｎＦｌｏｗ邋ａｎｄ邋ＯＢＳ－ｅｎａｂｌｅｄ邋ＡＧＲ，ＯＦＢＳ－逡逑ＡＧＲ）以及分光器；控制層包括一個ＳＤＮ控制器。ＤＡＯＮ架構(gòu)為基于時分復(fù)用逡逑１Ｊ波分復(fù)用混合的NB活ＰＯＮ邋（ＴＤＭ／ＷＤＭ邋Ｆｌｅｘ－ＰＯＮ）邋［２｜－２３１與匯聚環(huán)型光網(wǎng)絡(luò)刀：逡逑聯(lián)架構(gòu)的進(jìn)－步優(yōu)化設(shè)汁。其中，ＴＤＭ／ＷＤＭＦｌｅｘ－ＰＯＮ為最有希望實現(xiàn)的卜？逡逑代光接入方案，匯聚環(huán)型光網(wǎng)絡(luò)為最常用的匯聚光網(wǎng)絡(luò)方案。ＤＡＯＮ架構(gòu)中作為逡逑網(wǎng)關(guān)的ＯＬＴ被移除，由此建立了…個混合光網(wǎng)絡(luò)。同時，引入ＳＤＮ編排來補(bǔ)償逡逑“去ＯＬＴ化”導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)控制功能缺失。逡逑在數(shù)據(jù)層，“去ＯＬＴ化”的ＰＯＮ直接通過光纖連接到ＯＦＢＳ－ＷＳＳ上，因此逡逑在ＯＦＢＳ－ＯＮＵ與ＯＦＢＳ－ＡＧＲ間構(gòu)筑全光鏈路

２．２．２去ＯＬＴ化的混合接入?yún)R聚光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)鏈路狀態(tài)分析逡逑ＤＡＯＮ中的鏈路狀態(tài)相對于傳統(tǒng)的接入?yún)R聚網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了一定變化，并在傳逡逑輸方面顯示出了巨大優(yōu)勢。圖２－３對比了邋ＤＡＯＮ與傳統(tǒng)的接入?yún)R聚光網(wǎng)絡(luò)中的逡逑鏈路狀態(tài)。在傳統(tǒng)的接入?yún)R聚光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，接入網(wǎng)與匯聚網(wǎng)是完全相互獨(dú)立的，逡逑且每個網(wǎng)絡(luò)都通過ＷＳＳ和分光器等全光設(shè)備支持透明化傳輸。ＯＮＵ、ＯＬＴ與逡逑ＡＧＲ是網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)以及匯聚節(jié)點(diǎn)。在這些設(shè)備中的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（Ｓｔａｔｉｃ逡逑Ｒａｎｄｏｍ－Ａｃｃｅｓｓ邋Ｍｅｍｏｒｙ，ＳＲＡＭ）被用來存儲與匯聚業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，所以存在Ｅ／０或逡逑者０／Ｅ／０轉(zhuǎn)換過程。由ＯＬＴ中Ｏ／Ｅ／Ｏ轉(zhuǎn)換所導(dǎo)致的時延己經(jīng)成為傳輸過程中不逡逑可忽略的一部分。逡逑（ａ）邋Ａｃｃｅｓｓ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ邐Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ邋＿廠逡逑ＯＮＵ邋．Ｓｐｌｉｔｔｅｒ邋＿ＯＬＴ邐＿＿ＷＳＳｓ邐＾邋ＡＧＲ邐Ｂａｃｋｂｏ＾＼逡逑ｃｕｓｔｏｍｅｒｓ邐Ａｇｐ’ｅｇａｉｋ》�。∵姡悖瑁幔睿睿澹爝姡粒纾纾颍澹纾幔簦椋铮钸娤婂义�，，＞邐Ｄｅ－ＯＬＴ邋ｈｙｂｒｉｄ邋ａｃｃｅｓｓ－ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ邋ｏｐｔｉｃａｌ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑（｝邋Ｓｅｃｕｒｅ、＾＿＿＿＿邋一一－一＾＾邐ｊ邐丨邐逡逑ｃｈａｎｎｅｌ邋，邐Ｉ／１邋Ｄａｔａ「邐］邐＼逡逑Ａｕ－ｉｒｇａｔｉ（ｍ邋Ｉ邋ＳＤＮ邋Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑ｓ邐ｒ±＾］邐、邐＼邐ｎｉｒｉ邋＞邋Ｉ邐Ｂａｃｋｂｏｎｅ邋ｓ逡逑ａｉｒＳｓ邋ＯＦＢＳ－ＯＮＵ邐Ｓｐｌｉｔｔｅｒ邐ＯＦＢＳ

【參考文獻(xiàn)】

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1 Christian Jacquenet;Mohamed Boucadair;;A Software-Defined Approach to IoT Networking[J];ZTE Communications;2016年01期

本文編號：2770677