高速智能灵活光传送网资源分配和管理方法研究

The emerging data services demand communication network with properties of high-speed, intelligent and elastic. The SDN architecture decoupled the controlling and forwarding capabilities of devices in bottom layer, which enables communication to be programmable and revolutionizes the existing network architecture. Elastic Optical Network and SDN can be grouped together into Software Defined Elastic Optical Network in which high elastic property makes the network faster, more convenient and more dynamic adapting to the increased network elements. Therefore, SD-EONs become the promising candidate of next generation optical network. To solve the problem of traffic scheduling, spectrum allocation and routing in software defined optical transport network, we apply for the research in resource allocation and management method for high speed intelligent elastic optical transmission network. We propose a multilayer software defined optical transport network model which can cover whole network lifecycle. In the model, the spectrum resource allocation algorithm is given that guarantees reliable transmission service, and flow engineering scheme which can improve the intelligence and throughput of optical network is proposed. The research results of this project will provide a new method for improving the resource allocation and management of the software definition optical transport network, which makes a foundation for high-speed, high-capacity, long-distance, intelligent and elastic optical transmission network.

新兴数据业务的动态性要求承载网络需要更加高速、智能、灵活。SDN架构把底层设备的控制和转发功能进行解耦，使通信具有可编程性，从而革命性地改革了现有的网络架构。灵活光网络和SDN的结合便是软件定义灵活光网络，其高灵活性使得网络更快、更方便、更动态的适应网络设备的增加，因而SD-EONs成为下一代光网络的发展方向。为了解决软件定义光传送网业务的流量调度、频谱分配和路由选择问题，我们申请进行高速智能灵活光传送网资源分配和管理方法研究，拟建立能覆盖整个生命周期的面向网络全生命周期的多层软件定义光传送网模型；提出能够保证业务的可靠传送的新型频谱资源分配算法；提出能够提高光网络的智能性和吞吐量的新型流量工程方案；提出能够解决意外导致的中断问题、提升系统的可靠性的新型主备路由方案。本项目的研究成果将为提高软件定义光传送网的资源分配和管理提供新方法，为高速、大容量、长距离、智能、灵活的光网络传输打下基础。

本项目针对软件定义光传送网业务的流量调度、频谱分配和路由优化问题，从智能、灵活的光网络传输演进趋势出发，探索全生命周期业务管理方法与机制，研究面向网络全生命周期的多层软件定义光传送网模型，提出高速智能灵活光传送网资源分配和管理的创新方法，保证业务可靠传送；提出光网络的智能性和吞吐量的新型流量工程方案，以及最大不相交路径优化方法，提升系统的可靠性，解决光传送网网络建设和优化等科学问题。在体系结构、频谱资源分配、流量调度、路由选择等方面产生创新与突破，搭建高速智能灵活光传送网资源分配和管理实验平台，进行系统测试和业务环境演示，取得核心自主知识产权成果并形成标准建议。取得如下重要成果：.（1）建立“SDN光传送网资源模型”、“多层弹性光网络信道及资源分配模型”等光传送网模型，解决高速智能灵活光传送网业务路由部署不合理的问题。.（2）提出“多层SDN频谱碎片细粒度感知”、“全生命周期弹性光网络频谱分配算法”、“信道资源预测多维资源联合分配”等频谱资源分配方法，解决高速智能灵活光网络中混合速率业务对不同信道造成的物理损伤而导致的传输质量下降问题。.（3）提出“弹性光网络业务流量预测方法”、“差异化业务QoS智能保障方法”等流量调度方法，解决高速智能灵活光传送网中业务优先级保证，以及由于多种外界环境问题导致的高速智能灵活光传送网中流量分配问题。.（4）提出“基于LSTM的调制格式识别技术”、“基于迁移学习的光性能联合监测方法”、“多环境约束的双路径优化算法”等通道智能感知技术，解决由于多种外界环境问题导致的高速智能灵活光传送网中路由选择的问题。. 本项目搭建了基于网络全生命周期的多层SDN光传送网仿真平台，完成了基于网络全生命周期的多层SDN光传送网关键技术演示验证，解决了网络容量规划缺少仿真数据和仿真平台支撑的问题。本项目共发表国内外核心刊物及重要国际会议共4篇，组织学术会议3次，参加国际/国内会议2次并做了特邀报告。围绕项目成果，获得省部级奖励2项，软件著作权2件。结合本项目研究工作，培养博士生1人，硕士生1人；项目参与人员在项目执行期间获得教授级高工职称。