面向光网络灵活控制的软定制理论与实现机理研究

In the process of large-scale optical networking, the crossovers and overlaps of various network resources and different kinds of switch technologies have been making the implementation of unified service control and resources management difficult. And the complexity of the control of large-scale networking as well as the network resources utilization's inefficiencies is forming a crucial challenge which we have to be faced with. All of those described above force the transition of current optical networks from "rigid control" to "flexible control" and from "closed control" to "open control". The project here, focuses on the forefront of optical communication networking and control technologies with regards to the national strategic development requirements,put forward an innovative solution which is so-called Software Customized Optical Networks (SCON for short) to against those key science problems mentioned. Software customized theories for flexible control are mainly researched and three diffcult key points will be overcome, which are service processing,control mechanism,and transport equipment.In order to soften and publish the network control architecture and further the state of current network elements to be flexible and controlled via programming, we will concentrate on comprehensive combination of the process of network elements scheduling and service-oriented dynamic networking with system analysis, network organization modeling and protocol emulation, etc. Then achieve the best coupling of dynamic service requirement and open control method and provide the theories basis for the development of SCON.

在大规模光组网过程中，多种网络资源与交换技术相互交织和叠加，加剧了全网业务控制与资源管理的实现难度，凸显了"大规模组网控制复杂与网络资源利用低效"的问题，迫使光网络由"刚性控制"向"柔性控制"，由"闭合控制"向"开放控制"发展。本项目立足光纤通信组网与控制领域前沿和国家战略发展需要，针对上述大规模异构组网应用过程中的关键科学问题，提出了一种软定制光网络新型体系结构（Software Customized Optical Networks, SCON）,重点研究面向灵活控制的软定制理论与实现机理，攻克可软件定制的业务处理、控制机制、传输设备等研究难点。本着网络控制体系柔性化、开放化的观点，借助网络元素灵活可编程控制思想，将网络元素调谐过程与面向业务的动态组网有机结合，采用系统分析、组网建模、协议仿真等多种手段，实现业务动态需求与开放式控制接口的最佳适配，为软定制光网络的发展奠定理论基础。

随着数据中心的广泛部署，光联网面临着规模化和智能化的需求。在规模化异构光组网过程中，多种网络资源与交换技术相互交织和叠加，加剧了全网业务控制与资源管理的实现难度，凸显了“大规模组网控制复杂与网络资源利用低效”问题，迫使光网络由“刚性控制”向“柔性控制”，由“闭合控制”向“开放控制”发展。. 本课题针对上述大规模异构组网所面临的关键科学问题，提出了一种软定制光网络新型体系结构（Software Customized Optical Networks, SCON）, 围绕面向灵活控制的软定制核心技术，重点攻克可软件定制的自适应业务接入方法与处理机制、可软件定制的资源虚拟化抽象算法与控制策略、可软件定制的光传输设备调谐机理与实现技术三个技术要点，形成了对应研究内容的“1+3”项创新，其中“1”即在软定制光网络体系模型创新，“3”即软定制光网络业务应用创新、控制机制创新和光层编程创新。（1）在体系模型方面，提出了一个合理普适的多控制器协作系统，设计了一种理想的IP网络和光网络融合网络架构，实现了物理层光/电交换节点的统一控制，建立了一种面向跨层优化的光网络统一控制模型；（2）在业务应用方面，从时间敏感业务编排和虚拟网络生存性问题入手，提出了时间敏感的光网络资源动态调度方法、基于分级生存性的虚拟网络提供方法和基于频谱规整度的光层资源重构方法；（3）在控制机制方面，设计了多域光组网下的互联互通机制与多控制器协同机制，完成了面向数据中心应用的弹性光网络跨层恢复，提出了一种面向内容连通性的多路径提供方法，实现了多径风险分担；（4）在光层编程方面，提出了基于灵活栅格的全光交换节点，解决了网络交换的可编程化问题，进行了基于软件定义弹性光组网功能实验，验证了端到端可编程调谐的能力。. 依托上述创新成果，发表学术论文120篇（SCI收录62篇，EI收录58篇），完成学术专著1部，完成国际学术会议特邀报告8篇，申报国家发明专利14项，提交IETF标准文稿3篇, 参与完成SDTN国家行业标准，培养博士生10人、硕士生15人，获中国产学研合作创新成果奖和中国通信学会科学技术一等奖。课题组完成了国际标准化组织ONF/OIF召集的全球互联互通测试，形成了中国电信全球首个传送SDN商用案例，在福建和江苏等地进行了现网实验，形成了鲜明的技术特色，具有广泛的应用前景。