引用本文:
王雨琦,陈特,周钠. 基于中间节点预测的卫星光交换网络信令设计[J]. 光通信技术,2019,43(12):16-20.
王雨琦,陈 特,周 钠*
(中国空间技术研究院 通信卫星事业部,北京 100094)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对复杂的信令交互过程会增加卫星网络链路时延的问题,借鉴地面光网络信令协议的研究成果,提出了一种基于中间节点预测的卫星光突发交换网络信令交互流程,并对其网络性能进行了理论分析与仿真验证。该信令在链路的中间节点加入模型预测机制,根据预测的网络性能指标动态选择最优中间节点进行信令返回确认。仿真结果表明:该信令可有效权衡业务的时延和阻塞率,保证网络的各方面性能不会出现急剧恶化的问题。
关键词:卫星光网络;光突发交换;中间节点预测;时延;阻塞率
中图分类号:TN927 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)12-0016-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.12.004
0 引言
为了满足卫星通信传输流量的快速增长、业务的多样性和突发性变化以及星上承载能力提升等需求,卫星通信系统逐渐向大容量方向发展,业务类型逐渐向宽带分组化方向发展,星上载荷逐渐向轻小型化方向发展[1]。目前,在星上采用的传统电交换方式存在处理带宽受限、交换速率不高和交换设备体积重量大等缺点,严重地限制了卫星通信容量及其速率的提升和设备的小型化[2]。相比传统的电交换方式,光交换技术具有宽带、大容量、高速率、抗干扰、无电子瓶颈和有效载荷体积重量小等优势,可支撑高速、安全和可靠的高速卫星通信需求,同时为卫星光网络的发展提供了基础。
目前,地面光交换的主要方式包括光线路交换[3]、光分组交换[4]和光突发交换[5]。光突发交换很大程度上提升了网络资源的灵活性和利用率,适合应用于资源有限的卫星通信场景,得到了国内外研究者的广泛关注[6]。地面典型的光突发交换网络信令协议主要包括JET(Just-Enough-Time)信令、TAW(Tell And Wait)信令和中间节点初始化(INI)信令等。1999年,纽约州立大学布法罗分校的C. Qiao和华盛顿大学圣路易分校的J.S. Tunnor分别提出了基于JET协议的光突发交换交换方式[7]。在上述工作的基础上,2002年,英国伦敦大学的P. Bayvel等人研究了面向波长路由的光突发交换技术,通过采用双向预留的TAW信令协议避免了由于单向资源预留失败而造成的阻塞[8],不过其网络灵活性和带宽利用率仍然存在一定问题。2007年,Vokkarane提出了一种中间节点发起的INI信令机制[9]。在INI信令中,从源节点到预留发起节点与后向预留的双向信令相同,从预留发起节点到目的节点与单向信令相同,但是整个过程没有考虑到中间节点后的链路状态。
考虑到星上资源有限,卫星间相距遥远,链路状态不确定性高,需要双向预留的信令协议来保证数据业务传输的成功率。同时卫星网络链路时延较大,面向时延敏感型业务时过于复杂的信令交互会大大影响业务服务质量。因此,本文针对空间光网络链路时延长、面向需求多元化的问题,结合地面光突发交换网络信令的特点,提出了基于中间节点预测(INP)的信令交互流程并进行仿真验证。
4 结束语
信令技术是空间光交换网络中的一项核心技术,它对网络的阻塞率、端到端时延等性能起着决定性的作用。本文针对空间光突发交换网络业务类型多元化特点,设计了基于中间节点预测的信令交互流程。本文进行了卫星光突发交换网络的信令仿真实验,仿真结果表明:基于中间节点预测的信令交互流程针对不同类型的业务能有效权衡业务的传输时延和阻塞率,保证网络的各方面性能不会出现急剧恶化的问题,能够满足卫星通信业务需求,适用于卫星光网络。然而,目前的预测参数主要来源于理论模型,考虑到实际场景的应用,之后的研究可将链路状态作为输入,紧密结合具体应用场景,实现更精准的预测。