光网络的动态特性与可扩展性

光网络作为信息社会主要通信网络，其所承载的业务已经由传统语音业务扩展到包括数据业务、移动语音和电视广播业务在内的多个通信业务领域，成为所有通信系统所依赖的主干通信系统，在信息社会中扮演着基础通信的核心角色。

光网络的发展可以划分为两个阶段。第一代光网络以点到点传输技术的研究为主要内容，围绕通信网络中线路传输能力的提高进行研究，取得了大量的研究成果。其代表技术为波分复用(WDM)技术，现在已经达到单光纤25.6Tb/s的传输速率，基本解决了网络单线路对于通信容量和可靠性的需求。然而，第一代光网络并没有解决光网络组网的问题，信息传送仍然受到网络节点光电转换和电处理能力的制约，光网络的组织结构停留在静态光网络的阶段。

第二代光网络在第一代光网络基础上，重点研究光网络的光组网、智能控制等问题，其研究原动力来自业务多样性的发展和光交换技术的进步。在第二代光网络的研究中，网络的动态特性和可扩展性一直是研究的重要内容。为了适应多种业务的突发性和灵活性，满足多种类型业务的动态需求，提供自动的保护和恢复功能，光网络需要动态地改变网络配置和组织，高度灵活和智能地实现传输资源的配置，从而经济有效地完成多业务的传输。因此，在光网络中引入动态控制和智能控制就成为必然选择。与此同时，光网络已经在很大范围内取得成功应用，光网络动态变化的复杂性大大增加，这使得光网络控制管理算法、策略和信令的性能随着网络规模的扩大可能出现恶化，光网络可扩展性越来越大地影响光网络整体性能，因而成为研究人员关注的重要内容。

光网络的动态特性

光网络发展到第二代，由于承载业务的变化和光层交换技术的发展，逐步由静态光网络走向动态光网络。网络之所以引入动态机制，其重要目的是实现网络的智能化，从而减少光网络运营过程中的管理成本，提高网络资源使用效率和网络可靠性。这种动态性集中体现在网络启动过程中自动对网络元件进行初始化，在网络运营过程中针对业务模式进行动态的资源分配和业务管理，在发生故障时自动进行业务恢复工作3个主要方面。

在动态光网络的研究中，自动交换光网络(ASON)具有代表性。ASON的体系结构已经由国际电信联盟制定了详细的标准体系。与此同时，由IETF提出了以广义标签交换(GMPLS)为核心的系列标准草案系列，也为自动交换光网络的具体实现规划了切实可行的技术解决方案。在ASON中，在原有光网络传送平面和管理平面之外，引入智能化的控制平面，将网络自动控制纳入网络体系结构，在控制平面实现了动态的资源配置、智能化的业务请求处理等功能。控制平面的引入具有重要的意义，标志着光网络由静态向动态和智能的转变。其中数据通信网(DCN)作为管理消息和信令消息的传输网，在网络动态过程中发挥了信令网络的重要作用。

从网络对IP业务的适应和承载能力出发，研究人员又提出了一种两层网络体系结构--IP-over-WDM体系结构。IP-over-WDM体系结构将原有的较为复杂的IP层到WDM层逐步映射的网络结构简化为IP直接构建在WDM光层之上的两层结构。ASON和IP-over-WDM并不是独立的两种网络体系结构，它们具有相似的控制平面和业务传输过程。后者在前者的基础上提出了业务结构分层的问题，是面向IP业务的体系，可以认为是ASON的一个改进。这两种体系的光网络都具有动态光网络的典型特征。

光网络自动启动

第一代静态光网络的启动过程需要进行复杂的网络配置，包括节点光电交换线路的连接方式、上下话路配置、光交叉互联配置和路由表的初始设置等。在第二代光网络中，通过自动启动机制，实现了节点、链路等网络资源的自动发现，并以此为基础实现路由表的自动初始化。

自动发现是光网络通过信令协议实现网络资源的自动识别。自动发现包括网络资源和网络业务的自动发现两个方面，后者在IP-over-WDM网络体系中十分重要。因为业务的情况决定着光通道建立的情况以及虚拓扑的状态，这对IP业务的路由具有重要的意义。自动发现不仅仅发生在网络启动时期，在整个网络运行过程中，随着网络节点或者链路资源的变化，自动发现机制仍然起着重要作用，在此基础上实现了网络拓扑的发现和状态的更新。

光网络动态运行

现有光网络所承载的业务基于有连接的电路交换，动态建立和拆除业务通道的过程是动态光网络信令的核心内容。关于业务建立和拆除过程，研究普遍关注业务建立和拆除的成功率或失败率。在动态光网络中，对于网络资源已经被大量占用情况下的网络性能，一般以阻塞率来衡量。光网络中的阻塞是指业务请求