傳統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)因面向業(yè)務(wù)支撐設(shè)計(jì)而造成體系架構(gòu)的剛性，無法滿足業(yè)務(wù)發(fā)展多樣性和網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)的需求，因此無法適應(yīng)下一代網(wǎng)絡(luò)融合、可擴(kuò)展等特點(diǎn)。面向服務(wù)提供的技術(shù)體系可以解決這一問題。文中以網(wǎng)絡(luò)承載服務(wù)為核心，以可重構(gòu)路由交換平臺(tái)為關(guān)鍵支撐技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種面向服務(wù)提供的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)———一體化承載網(wǎng)絡(luò)(UCN)模型，以及基于UCN模型設(shè)計(jì)出的邏輯承載網(wǎng)的資源均衡構(gòu)建算法(RBCA)并進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)仿真及結(jié)果分析，為下一代網(wǎng)絡(luò)的研究和設(shè)計(jì)提供了新的思路。

引言

多年來，網(wǎng)絡(luò)一直沿著面向業(yè)務(wù)支撐的技術(shù)體系發(fā)展，為承載特定業(yè)務(wù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，為融合新興業(yè)務(wù)改造網(wǎng)絡(luò)。在這一傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系框架下，網(wǎng)絡(luò)功能、節(jié)點(diǎn)性能得到了極大發(fā)展，但也存在著單一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)平臺(tái)或網(wǎng)絡(luò)接口僅支持單一業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與協(xié)議、無法擴(kuò)展適應(yīng)快速發(fā)展的業(yè)務(wù)需求等問題，限制了信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。解決這些問題，需要從發(fā)展的角度剖析網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)。

目前為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，一般存在兩種解決問題的途徑，一是依靠拓展鏈路傳輸帶寬，提高節(jié)點(diǎn)處理速度，增大節(jié)點(diǎn)處理容量，設(shè)計(jì)復(fù)雜控制算法和協(xié)議等系列技術(shù);二是通過對(duì)服務(wù)質(zhì)量的研究，在保證業(yè)務(wù)網(wǎng)主業(yè)務(wù)的同時(shí)，以修補(bǔ)的方式解決新業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。但這都屬于面向業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式，即僅面向某一特定業(yè)務(wù)種類構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，不僅難以滿足特性差異日益擴(kuò)大的用戶業(yè)務(wù)承載需求，而且付出了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度快速提高和傳送效率明顯降低的代價(jià)。面對(duì)大量差異化業(yè)務(wù)的規(guī)模化應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)無法適應(yīng)的問題日趨凸現(xiàn)。其主要原因包括信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期的協(xié)議剛性分層和固定化實(shí)現(xiàn)與后期的靈活高效的服務(wù)擴(kuò)展和定制需求之間的不一致、設(shè)計(jì)初期的單一服務(wù)能力與后期多樣化應(yīng)用需求之間的不一致等，即剛性網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)與擴(kuò)展的業(yè)務(wù)需求間出現(xiàn)了不可調(diào)和的矛盾。1989年Tennenhouse就注意到網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中協(xié)議剛性分層的不合理性，并與Clark一起在1990年提出了應(yīng)用級(jí)組幀(ApplicationLevelFraming，ALF)思想和集成層處理(IntegratedLayerProcessing，ILP)的概念，目的在于減少因不合理的分層引發(fā)的協(xié)議開銷和性能損失。之后，人們又相繼開展了主動(dòng)網(wǎng)和可編程網(wǎng)等方面的研究工作，試圖通過節(jié)點(diǎn)智能化增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)處理能力。其中主動(dòng)網(wǎng)的研究增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)適應(yīng)能力，但它不區(qū)分端系統(tǒng)和中間系統(tǒng)，試圖將互聯(lián)網(wǎng)中所有結(jié)點(diǎn)都改造成主動(dòng)結(jié)點(diǎn)，破壞了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中的透明性原則。而可編程網(wǎng)的研究僅限于框架模型和實(shí)現(xiàn)原型這兩個(gè)方面，缺乏完善、系統(tǒng)的體系架構(gòu)理論指導(dǎo)。

已經(jīng)開展的下一代網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究表明，融合原則、擴(kuò)展原則和松耦合原則是下一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)原則。遵循這些原則，可以保持網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一致性和連貫性，既能面對(duì)越來越多的業(yè)務(wù)類型，又能融合底層網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施的異構(gòu)性。

在信息網(wǎng)絡(luò)中，“服務(wù)”概念強(qiáng)調(diào)使用而不擁有，利于松耦合，并且能夠屏蔽資源的異構(gòu)性，擴(kuò)展性強(qiáng)。因此，面向服務(wù)提供，基于承載服務(wù)，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，既可以實(shí)現(xiàn)控制功能和傳送功能松耦合，使得信息網(wǎng)絡(luò)易于控制和管理，又可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)松耦合，當(dāng)某種業(yè)務(wù)出現(xiàn)時(shí)，根據(jù)其業(yè)務(wù)特性提供相應(yīng)服務(wù)能力。一旦業(yè)務(wù)消失，釋放對(duì)應(yīng)服務(wù)能力和使用的物理資源。

一、面向服務(wù)提供的一體化承載網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

基于以上分析，本文從可演進(jìn)的角度，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)理進(jìn)行深入剖析，立足于承載服務(wù)，提出一種面向服務(wù)提供的一體化承載網(wǎng)絡(luò)(UniversalCarryingNetwork，UCN)體系架構(gòu)。

1、UCN分層體系架構(gòu)

UCN面向服務(wù)提供，將傳統(tǒng)面向業(yè)務(wù)單一承載轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍貥?gòu)路由交換平臺(tái)一體化承載，提供多種服務(wù)能力;并通過松弛用戶業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)間傳統(tǒng)的緊耦合關(guān)系，構(gòu)建邏輯承載網(wǎng)，有效組織網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)“共性承載，個(gè)性服務(wù)”

面向服務(wù)提供的技術(shù)體系強(qiáng)調(diào)用戶業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)關(guān)系的松耦合:構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)不再依據(jù)特定用戶業(yè)務(wù)需求的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供能力來進(jìn)行，每一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可以支撐多種特性相似的用戶業(yè)務(wù)，大多數(shù)新興業(yè)務(wù)的出現(xiàn)可以利用原有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支撐，只有少數(shù)新興業(yè)務(wù)需要網(wǎng)絡(luò)提供新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。因此，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力進(jìn)行定義。

定義1.服務(wù)能力是指服務(wù)提供者所能提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的種類。

高效的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是具有更強(qiáng)服務(wù)能力的網(wǎng)絡(luò)，這是面向服務(wù)提供技術(shù)體系的目的。UCN立足于承載服務(wù)，如圖1所示，自頂向下3層架構(gòu)是:業(yè)務(wù)應(yīng)用層、業(yè)務(wù)接入/控制層和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層通過業(yè)務(wù)接入/控制層利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層生成的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層由3個(gè)子層構(gòu)成，它們是邏輯承載層、可重構(gòu)邊緣層和資源共享層。資源共享層提供物理的網(wǎng)絡(luò)傳輸和節(jié)點(diǎn)處理資源;邏輯承載層為用戶業(yè)務(wù)類別提供邏輯承載網(wǎng)絡(luò)生成網(wǎng)絡(luò)服務(wù);可重構(gòu)邊緣層根據(jù)邏輯承載層的需求，利用資源共享層提供的物理資源，構(gòu)建邏輯承載網(wǎng)絡(luò)。

從圖2可以看出UCN模型組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)UCN模型，在業(yè)務(wù)提供層、服務(wù)提供層和資源共享層分別形成了業(yè)務(wù)提供商、服務(wù)提供商和網(wǎng)絡(luò)提供商，更利于網(wǎng)絡(luò)的管理和運(yùn)營。以視頻業(yè)務(wù)為例，業(yè)務(wù)提供商可以提供視頻廣播、流媒體、游戲、視頻會(huì)議等多種業(yè)務(wù)，用戶只需關(guān)心是否得到自己所需業(yè)務(wù);服務(wù)提供商可根據(jù)業(yè)務(wù)特性和用戶數(shù)量、拓?fù)潢P(guān)系、帶寬需求等，從網(wǎng)絡(luò)提供商處租用服務(wù)資源，提供滿足業(yè)務(wù)特性的服務(wù);網(wǎng)絡(luò)提供商負(fù)責(zé)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)服務(wù)提供商需求，劃分帶寬等資源，這樣可以做到基礎(chǔ)資源國家統(tǒng)一建設(shè)，統(tǒng)一管理，統(tǒng)一分配。所以，在面對(duì)快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)時(shí)，“共性承載，個(gè)性服務(wù)”，可以使網(wǎng)絡(luò)需要改造的幾率大幅度下降，網(wǎng)絡(luò)對(duì)于用戶業(yè)務(wù)支撐的魯棒性和擴(kuò)展性顯著提高。但是，依靠現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是無法實(shí)現(xiàn)的?？芍貥?gòu)路由交換平臺(tái)(ReconfigurableRouting&SwitchingPlatform，RRSP)是UCN模型的技術(shù)基礎(chǔ)。

2、可重構(gòu)路由交換平臺(tái)

UCN以承載網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)為核心，服務(wù)可以看作是利用網(wǎng)絡(luò)物理資源，對(duì)運(yùn)行在其上的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供的網(wǎng)絡(luò)承載支撐。縱觀網(wǎng)絡(luò)數(shù)十年發(fā)展歷程，路由交換節(jié)點(diǎn)的作用可歸納為路徑尋找(尋徑)和路徑選擇(擇路)，路徑尋找由路由功能實(shí)現(xiàn)，路徑選擇依靠交換功能實(shí)現(xiàn)。路由功能定義是廣義的，如電信網(wǎng)靠網(wǎng)管系統(tǒng)配置路由功能實(shí)現(xiàn)尋徑，互聯(lián)網(wǎng)則通過路由協(xié)議自學(xué)習(xí)路由實(shí)現(xiàn)尋徑，但是無論是電信網(wǎng)還是互聯(lián)網(wǎng)都必須通過交換功能來實(shí)現(xiàn)擇路。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的技術(shù)機(jī)制是一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)只能完成一種任務(wù)，如路由器、程控交換機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)等。無論哪一種傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)技術(shù)都不具有UCN所要求的“共性承載，個(gè)性服務(wù)”能力;而且傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層的剛性使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)改造只能依靠性能升級(jí)和擴(kuò)展，無法實(shí)現(xiàn)功能重構(gòu)。這種發(fā)展模式使得業(yè)務(wù)和承載網(wǎng)關(guān)系耦合密切，對(duì)于融合下一代網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展部署造成很大困難。

擴(kuò)展原則要求網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)不受特定業(yè)務(wù)限制，融合原則要求網(wǎng)絡(luò)具有開放性，那么，是否存在能滿足這些要求的技術(shù)思想呢?我們認(rèn)為，構(gòu)件化思想和可重構(gòu)技術(shù)就是這一問題的答案。

CN模型中，為滿足面向服務(wù)提供需求，構(gòu)件是具有最小獨(dú)立服務(wù)功能的單元。一次服務(wù)可以看作是一個(gè)或多個(gè)服務(wù)構(gòu)件組合提供、完成一定任務(wù)的功能單元。服務(wù)構(gòu)件是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中各種功能模塊的抽象，是定義了接口和行為的，可獨(dú)立完成某種特定功能的實(shí)體，是構(gòu)建服務(wù)的最基本單位。服務(wù)構(gòu)件具有很多實(shí)例，獨(dú)立或者通過服務(wù)組合的方式完成不同的任務(wù)?？芍貥?gòu)不僅是指完成功能的可重構(gòu)，而且可以根據(jù)服務(wù)質(zhì)量規(guī)約進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的重構(gòu)。

UCN模型中，可重構(gòu)路由交換節(jié)點(diǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)是平臺(tái)化支撐下的構(gòu)件化處理技術(shù)。構(gòu)件化處理的3個(gè)等級(jí)是平臺(tái)、組件和構(gòu)件。平臺(tái)是可重構(gòu)完成多種任務(wù)的系統(tǒng)，平臺(tái)為各種組件提供可重構(gòu)的運(yùn)行支撐環(huán)境。組件是可重構(gòu)實(shí)現(xiàn)特定功能的單元，組件為各種構(gòu)件提供可重構(gòu)的運(yùn)行支撐環(huán)境。平臺(tái)化支撐構(gòu)件處理的3個(gè)等級(jí)中，平臺(tái)為組件、組件為構(gòu)件提供運(yùn)行環(huán)境和處理資源，包括處理器、內(nèi)存和操作系統(tǒng)等。基于ForCES的控制轉(zhuǎn)發(fā)分離思想，標(biāo)準(zhǔn)化封裝方法屏蔽業(yè)務(wù)的差異性，實(shí)現(xiàn)組件、構(gòu)件功能和性能組合和擴(kuò)展，使路由交換平臺(tái)能夠提供不同的服務(wù)能力。在此基礎(chǔ)上，組件和構(gòu)件的開發(fā)面向服務(wù)需求，在統(tǒng)一的接口和運(yùn)行環(huán)境中進(jìn)行管理和配置，屏蔽不同資源的差異化，并通過邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建進(jìn)行多個(gè)節(jié)點(diǎn)的資源分配，提供可擴(kuò)展的承載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力。#p#

二、邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建

1、網(wǎng)絡(luò)模型及描述

不管是IP網(wǎng)的單播、多播，還是電信網(wǎng)的話音通信、廣電網(wǎng)的廣播，都可以認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)提供的一種承載服務(wù)。一體化承載設(shè)計(jì)是在可重構(gòu)路由交換平臺(tái)作為節(jié)點(diǎn)組成的骨干承載網(wǎng)上，將業(yè)務(wù)建網(wǎng)需求轉(zhuǎn)化為一個(gè)或多個(gè)源目節(jié)點(diǎn)對(duì)間的承載服務(wù)能力需求，將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、資源狀態(tài)等條件優(yōu)化考慮，構(gòu)建出多個(gè)邏輯承載子網(wǎng)，分別提供完全不同的服務(wù)能力。邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建的需求是業(yè)務(wù)提供層提出的，在一段時(shí)間內(nèi)所需提供的服務(wù)能力是不發(fā)生變化的，即骨干網(wǎng)拓?fù)湟坏┬纬?，資源一經(jīng)分配，在較長一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化，因此邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建可以看作是源2目節(jié)點(diǎn)對(duì)間的靜態(tài)拓?fù)錁?gòu)建和資源優(yōu)化分配問題。

假定服務(wù)提供能力要求都已轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的帶寬需求，服務(wù)提供需求可以描述如下:

LCN∈{UCN|{ILi，OLi，RQoS}(i=1，2，…，m)，NT}(1)其中，LCN為所要求的邏輯承載網(wǎng)，UCN為一體化承載網(wǎng)絡(luò)，ILi為輸入接口，OLi為輸出接口，RQoS為QoS需求，m為輸入/輸出接口數(shù)量，NT為網(wǎng)絡(luò)類型。也即，業(yè)務(wù)提供層需要構(gòu)建的LCN是業(yè)務(wù)提供商指定了網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出接口，并根據(jù)用戶業(yè)務(wù)所屬的聚類及其帶寬要求等構(gòu)建的UCN子集。

邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建關(guān)注骨干承載網(wǎng)資源，假設(shè)所研究范圍內(nèi)所有的路由交換平臺(tái)都是可重構(gòu)的，采用圖論方法進(jìn)行描述?；A(chǔ)承載網(wǎng)以圖Gs=(Vs，Es)來描述，其中Vs代表基礎(chǔ)承載網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)處理資源的集合，Es代表基礎(chǔ)承載網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路的集合。基于可重構(gòu)路由交換平臺(tái)的一體化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建是在基礎(chǔ)承載網(wǎng)中尋找子圖集合Gv(Gv=Gv1∪Gv2∪…∪GvK，其中Gv1=(Vv1，Ev1)，Gv2=(Vv2，Ev2)，…，GvK=(VvK，EvK)，K代表網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供能力)。Vv和Ev仍然是基礎(chǔ)承載網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)和鏈路的某個(gè)子集，且分別代表子圖中的節(jié)點(diǎn)集合和鏈路集合，VvΑVs，EvΑEs。

基于可重構(gòu)路由交換平臺(tái)的邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建還應(yīng)滿足以下原則:

(1)同構(gòu)約束。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)能支持相同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型時(shí)，稱節(jié)點(diǎn)同構(gòu)，這是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠互連組網(wǎng)的基礎(chǔ)。即對(duì)于Gs=(Vs，Es)，假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有K個(gè)端口，并且序號(hào)相同的端口同構(gòu)，即節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的對(duì)應(yīng)端口k(k=1，2，…，K)支持的服務(wù)類型相同。此時(shí)，定義節(jié)點(diǎn)接口連接狀態(tài)c(k)(i，j)。若節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的對(duì)應(yīng)接口k同構(gòu)，則節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間至少存在一條能提供某服務(wù)能力的物理通路，c(k)(i，j)=1;否則c(k)(i，j)=0。

(2)性能約束。如帶寬約束和跳數(shù)約束?；诙喾N度量相關(guān)的思想可以證明，一定條件下，包傳輸量、抖動(dòng)等都可以轉(zhuǎn)化為高效的帶寬函數(shù)，因此，假設(shè)服務(wù)提供層將用戶及業(yè)務(wù)的QoS需求映射為帶寬需求。邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建也關(guān)注跳數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的約束，以往的虛擬網(wǎng)研究關(guān)注虛擬網(wǎng)與基礎(chǔ)資源的映射，而假定兩個(gè)虛節(jié)點(diǎn)間跳數(shù)不受限制，事實(shí)上，因?yàn)闃I(yè)務(wù)特性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c網(wǎng)絡(luò)連通性等因素，往往對(duì)跳數(shù)應(yīng)具有相應(yīng)限制。因此，服務(wù)提供商應(yīng)根據(jù)到來的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，將RQoS計(jì)算，得到業(yè)務(wù)請(qǐng)求的帶寬需求LBi及計(jì)算分析得到跳數(shù)限制hmax。

2、邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建算法

如上文分析，研究可重構(gòu)路由交換平臺(tái)節(jié)點(diǎn)怎樣組網(wǎng)，提供盡可能多的服務(wù)能力，是構(gòu)建邏輯承載網(wǎng)的目標(biāo)，也是一體化承載網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的模型驗(yàn)證所需要的。因此首先給出構(gòu)建邏輯承載網(wǎng)的構(gòu)建算法。

● 算法描述

本節(jié)首先給出了邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建的非資源均衡構(gòu)建算法(non2ResourceBalancingConstructingAlgorithm，n2RBCA)，本算法根據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建。

資源信息管理服務(wù)器中根據(jù)構(gòu)建需求(ILi、OLi等)，生成節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系表H、邏輯承載網(wǎng)鏈路表L、路由表R并初始化為空。

1）在H中，搜索ILi到OLi的連接，同時(shí)計(jì)算每條連接的跳數(shù)h，h=∑i≠jc(k)(i，j)，若h 并轉(zhuǎn)到步2;

2）在L中，根據(jù)各鏈路可用帶寬計(jì)算路徑可用帶寬Bavail，計(jì)算出R中所有ILi到OLi的路徑帶寬，判斷是否滿足LBiΦBavail，若滿足，則尋路成功，并記錄該路徑到R;若存在多條，則選擇Bavail最大的一條路徑。

一體化承載網(wǎng)服務(wù)能力不僅表現(xiàn)在是否能構(gòu)造出符合需求的拓?fù)?，還體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)資源分配的合理性方面。網(wǎng)絡(luò)資源分配的合理性主要是指當(dāng)前資源的分布和剩余資源分布會(huì)直接影響到后續(xù)邏輯承載網(wǎng)的構(gòu)建的效率。因此，本文給出了體現(xiàn)資源分布影響的資源均衡邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建算法(ResourceBal2ancingConstructingAlgorithm，RBCA)。算法定義節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度和路徑節(jié)點(diǎn)平均強(qiáng)度概念，并在n2RBCA基礎(chǔ)上加入步3。

定義2.節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度Sn:節(jié)點(diǎn)上已經(jīng)承載的邏輯承載網(wǎng)個(gè)數(shù)。

路徑節(jié)點(diǎn)平均強(qiáng)度Sn:路徑上所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的數(shù)學(xué)期望，

對(duì)步2所選出的多條路徑計(jì)算出節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度Sn及路徑節(jié)點(diǎn)平均強(qiáng)度Sn，選擇Sn最小的路徑，記錄該路徑及所用資源到R，構(gòu)成邏輯承載網(wǎng)信息，并配置到物理承載節(jié)點(diǎn)，為數(shù)據(jù)建立路由交換通路。

● 算法仿真及結(jié)果

仿真網(wǎng)絡(luò)采用具有14個(gè)節(jié)點(diǎn)21條鏈路的NS2FNET骨干網(wǎng)(如圖3所示)，這是一個(gè)物理拓?fù)洳灰?guī)則的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)。所仿真的算法都以C語言編程實(shí)現(xiàn)。在仿真過程中，假定每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有3種服務(wù)提供能力，即k=3，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理鏈路帶寬都為10G/s。每次業(yè)務(wù)請(qǐng)求帶寬在(0，1G)均勻分布隨機(jī)生成。

圖3 14個(gè)節(jié)點(diǎn)的NSFNET骨干網(wǎng)

hmax的取值與業(yè)務(wù)特性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒙窂竭B通度等密切相關(guān)。hmax取值過大，會(huì)導(dǎo)致時(shí)延或者丟包等服務(wù)質(zhì)量損失;hmax取值過小，可能會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)負(fù)載過重，引起擁塞。因此服務(wù)提供商在構(gòu)建邏輯承載網(wǎng)時(shí)，必須首先確定hmax的取值。本文計(jì)算得出邏輯承載網(wǎng)跳數(shù)h與可選路徑數(shù)關(guān)系如圖4所示，不妨取hmax為4。

圖4 h約束下的可選路徑數(shù)

圖5 RBCA與n2RBCA算法LCN構(gòu)建成功率比較

在圖3的網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境中，進(jìn)行30次隨機(jī)業(yè)務(wù)請(qǐng)求，分別記錄每次的業(yè)務(wù)請(qǐng)求數(shù)與邏輯承載網(wǎng)成功構(gòu)建次數(shù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，得出邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建成功率。業(yè)務(wù)請(qǐng)求數(shù)與邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建成功率的關(guān)系如圖5所示。可以看出，當(dāng)業(yè)務(wù)請(qǐng)求數(shù)較少時(shí)，RBCA算法與n2RBCA算法性能差別不大，所產(chǎn)生的邏輯承載網(wǎng)個(gè)數(shù)基本可以一致。但由于RBCA算法注重已分配資源對(duì)剩余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建均衡性的影響，隨著業(yè)務(wù)請(qǐng)求數(shù)量增加，RBCA算法比n2RBCA的邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建成功率要高。因此，RBCA算法更有利于構(gòu)建具有更強(qiáng)服務(wù)能力的UCN。

三、結(jié)束語

面向業(yè)務(wù)支撐的技術(shù)體系已經(jīng)造成網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展瓶頸，研究滿足下一代網(wǎng)絡(luò)融合、可擴(kuò)展等需求的新型體系架構(gòu)勢(shì)在必行。本文基于面向服務(wù)提供的思想，提出以網(wǎng)絡(luò)承載服務(wù)為核心，給出一種承載網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)———UCN的設(shè)計(jì)，并給出了邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建算法。它具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)以業(yè)務(wù)特性參數(shù)、用戶需求參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源參數(shù)的匹配實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量;(2)可擴(kuò)展性強(qiáng)，可以適應(yīng)未來快速發(fā)展的業(yè)務(wù)類型;(3)可避免為承載特定業(yè)務(wù)而大規(guī)模改造或設(shè)計(jì)新的核心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施;由國家統(tǒng)一建設(shè)基礎(chǔ)資源，“共性承載，個(gè)性服務(wù)”，避免基礎(chǔ)資源重復(fù)建設(shè)。

本文仿真環(huán)境所采用的NSFNET拓?fù)潆m然較接近實(shí)際骨干網(wǎng)部署，但一體化承載網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)對(duì)未來大規(guī)模應(yīng)用的適應(yīng)性仍有待組網(wǎng)驗(yàn)證。因此，下一步工作將進(jìn)行一體化承載網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，為大規(guī)模工程部署做準(zhǔn)備。