基于柔性光层的未来传送网自动重构方案研究

基于柔性光层的未来传送网自动重构方案研究引用此版本：Mhd Luay Alahdab.基于柔性光层的未来传送网自动重构解决方案研究网络和互联网架构[cs.NI]。巴黎综合理工学院，2019年。英语NNT：2019IPPAT009。电话：02724839HAL Id：tel-02724839https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-027248392020年6月2日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire626重新配置解决方案研究TransporrtBase' suruneCoucheOptique柔性Thee`sededoctoratdepre'pare'ea`Te'le'comParisE'coledoctoralen626 deSpe'cialite'dedoctorat：TraitementetComunicationde2019年10月10日，LUAY ALAHDAB评审团组成：凯瑟琳·莱佩斯教授，Te'le'comSudParisExaminateur（Pre'sidente）莉娜·沃辛斯卡ChalmersRapporteur技术大学教授拉蒙·卡塞拉斯Chercheur，CTTC特别报告员伯纳德·库桑雷恩第一大学教授，IRISA考官Ce'dricWareMaitredeconfe′rence-HDR，Te′le′comParisDirecteurdethe`se朱利安·梅乌里克Inge'nieurdeRecherche，OrangeLabsCo-directeurdethe'se埃丝特·勒·鲁齐奇Inge'nieurdeRecherche，OrangeLabsInvite'e穆尼亚·卢尔迪亚内Maquitertredeconfe'rence，Te'le'comSudParisInvite'eNNT：626基于柔性光纤的未来传送网自动重构方案研究层巴黎综合理工学院博士论文在Te'le'comPar制备巴黎综合理工学院（ED IP Paris）第626号博士学校博士论文领域：信息，通信电子论文提出并在巴黎辩护，10十二月2019，由LUAY ALAHDAB评审团组成：凯瑟琳·莱佩斯Professor，Te'le'comSudParisExaminer（President）莉娜·沃辛斯卡查尔姆斯理工拉蒙·卡塞拉斯高级研究员，CTTC评审员伯纳德·库桑雷恩第一大学教授，IRISA审查员Ce'dricWare副教授，Te'le'comPar是论文指导朱利安·梅乌里克研究工程师，Orange Labs主管埃丝特·勒·鲁齐奇研究工程师，Orange Labs受邀穆尼亚·卢尔迪亚内副教授，Te'le'comSudPar被邀请NNT：i确认首先，我要感谢我的博士学位。感谢评委们给我的荣誉，让我来评判这部作品。特别感谢女士。Wosinska和先生。感谢卡塞拉斯对我的手稿的深刻阅读，以及他们宝贵而详细的报告。我衷心感谢我的学术导师Cédric Ware先生。他的指导帮助我在我的研究工作的不同阶段和我的论文手稿的写作我真诚地向我的Orange Labs主管Ether Le Rouzic和Julien Meuric表示最深切的感谢，感谢他们对我的研究和博士学位的持续支持。他们的耐心、积极性、热情和渊博的知识。在这三年中，他们的宝贵意见推动了我的研究活动朝着正确的方向发展。Esther Le Rouzic和Julien Meuric，非常感谢我将永远记住你的好意和我们工作时的良好气氛。我感谢我的前教练尼古拉斯·博奇耶对我的持续支持和热情。感谢NicolasBorchier的积极性和出色的工作条件。我要感谢SOAN团队中才华横溢的研究人员：Paulette Gavignet，ErwanPincemin，Ahmed Triki，Daniel Philip Venmani，ChristopheBetoule和GillesBénon。特别感谢Maxime Laye和Nicolas Pel- loquin，感谢他们无尽的善意。我要衷心感谢我的两位朋友克拉拉·卡塔内塞和安托万·萨维里穆图。我们一起分享伟大的时刻在这三年中，他们的持续支持对我的工作产生了重大影响。我非常感谢我的妻子Alya无条件的支持，以及坚持不懈的努力。我要感谢我的父母萨阿德和阿利亚，他们为确保我在最好的条件下接受教育所做的努力iii摘要使用不同供应商提供的设备扩展传输光网络，或所谓的设备互操作性，可以降低网络成本，提高质量并加速网络服务的交付。为此，本文研究了在光传送网上实现互操作的要求我们专注于一个特定的情况下，称为外来波长用例，其中WDM光路可以使用任何WDM光线路上的一对第三方转发器来设置外来波长用例是手动可行的，但是由于以下原因，使外来光路设置过程自动化仍然具有挑战性：I）第三方应答器与光线路之间缺乏公共通信，这阻止了适当地配置设备II）大多数转发器的光学参数是专用的和/或非标准化的，并且需要交换这些参数来估计路径的物理性能。III）此外，供应商的估计工具以不同的方式本文的第一部分介绍和分析了大多数提出的方法，包括我们的“基于RSVP-TE的方法”，通过提供一个共同的或标准化的通信和交换所需的转发器的光学参数，自动化的外来光路设置所提出的方法之间的比较，找出理想的解决方案的属性本文的第二部分重点研究了基于RSVP-TE的方法的升级，以支持灵活网格技术和可配置的转发器，这需要转发器为此，我们提出了一个标准化的方法，RSVP-TE协议的基础上，来实现匹配。之前的提案已经在Orange实验室的测试平台上进行了演示，并作为IETF RSVP-TE标准草案提交。我们还提出了另一种标准化的方法，基于OSPF-TE协议，交换光线路设备的原始光参数 因为交换原始光学参数允许正确使用供应商不可知的物理性能估计工具。之前的提案已经在测试平台上进行了演示，并作为IETF OSPF-TE标准草案提交。论文的第三部分介绍并演示了我们开发的灵活网络路径计算模块。v简历Etendre les réseaux de transport optiques en utilisant des equipments devendeursdiversérents ， aussi appelé interopérabilité ， permet de réduire lecoastal du réseau，ainsique 我们集中注意力在一个特别的情况下，在一个设备的WDM光路上，一对转发器通过另一个设备发出 这个长得像外星人的东西现在可以用在手工艺品上了。这种自动化的实践取决于多个因素的影响：I）外星应答器之间的通信方式和光学限制应答器的良好配置。II）La plupart des parametres optiquesdes transpon- deurs sont propriétaires et/ou non standards，et communiquer cesparametres est nécessaire pour estimer la faisabilité du chemin optique. III）Les outils de cal-culdes performances du chemin optique differèrent塞西我在供应商那里得到了不同的结果。首先介绍并分析了文学中存在的多种方法，包括我 们 提 出 的 称 为 “RSVP-TE-based approach” 的 方 法Ces approchesautomatisent la longueur d'ondealien place de la longueur d'onde alienpermettant une commune qui soit ou standardisée ainsi que l'échange des parametètresoptiques des transpondeurs. 这些不同的方法是为了找到一种理想的解决办法的特点而进行比较的。第二部分是我们接近RSVP-TE的改进措施这一改进是为了支持技术灵活的网格和可重构的转发器，以实现相同的配置。我们不建议一种基于RSVP-TE协议的标准化方法，该方法用于传输两个光纤端转发器的配置。La proposalprécédente a été- montrée sur le banc我们提出了一种基于OSPF-TE协议的标准化方法，以改变vivioptiques bas-niveau des équipements du lien optique ， ce qui nous permetLaproposal précédente a été démontrée sur le bancLa troisième partiepresésenteet démontre le module que nous avons déciliépé pour calculer le chemin dans unflexible et interopéable（transpondeurs reconfigurables et flex-grid）.vii内容鸣谢i摘要三简历v图表一览表xi表xiii缩略语列表xv1一般性介绍12研究背景52.1运营商2.2运输演变52.2.1不透明网络82.2.2透明网络82.2.3翻译网络102.3WDM光谱波段102.4光传输网络架构112.5网络运营商2.5.1第一杠杆：点亮更多光纤122.5.2第二杠杆：提高频谱效率132.5.3第三杠杆：应用设备互操作性133迈向完全互操作的光网络3.1一、导言. 173.2单一供应商方案：WDM系统组件19viii3.2.1WDM转发器19ix内容VIII3.2.2可重新配置的光分插多路复用器（ROADM）。. . . . . . . . . . . . . . . . . . .213.2.3光学放大器。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233.2.4控制和管理（C/M）级别。. . . . . . . . . . .273.3单一供应商光路：设置步骤283.3.1系统安装前283.3.2光路设置前293.3.3路径计算：293.3.4路径配置303.3.5监测的303.4外星人的波浪：挑战和分类303.4.1外星人波长挑战313.4.2外星人分类333.5与互操作性有关的举措3.5.1IETF3.5.2OpenConfig373.5.3OpenROADM383.5.4电信基础设施项目383.5.5比较393.6外星人接近：物理等级403.6.110 G补偿系统403.6.2100 G及以后的品牌赞助商一致无补偿-系统403.7外星人接近：控制/管理水平413.7.1翻译方法413.7.2SDN控制器3.7.3开放式系统（OLS）423.7.4基于OpenROADM的方法453.7.5基于RSVP-TE的方法473.8方法比较493.8.1翻译方法513.8.2SDN控制器合作513.8.3明线系统513.8.4基于OpenROADM的方法523.8.5基于RSVP-TE的方法52x3.8.6组合533.9结论56目录. ix4使用RSVP-TE信号的自动外来应答器配置574.1一、导言. 574.2基于RSVP-TE的方法584.3基于RSVP-TE的组合GNPy604.4基于RSVP-TE的方法，包括BVT624.4.1建议644.5通过测试床664.6示威694.7结论715路径计算模块（PCM）755.1从固定网格到柔性网格765.2PCM执行方案795.3PCM主结构815.3.1最短路径选择815.3.2资源可用性检查835.3.3可行性检查865.4输入和输出文件885.4.1Network topology.json885.4.2transponders.json89的目录5.4.3Selected-path.json895.5结论896结论与展望936.1假设和未来展望957贡献和荣誉97xixi图目录2.1运营商它们之间的应用技术的多样性62.2WDM基本原理72.3WDM线路结构82.4不透明的运输网络92.5透明传输网络103.1WDM传输系统的结构，当从一个单一的，玻璃供应商203.2WDM转发器的结构。客户端设备可以是IP路由器、光传输网络（OTN）交换机[1]等。.............................................................................. 223.3基于波长选择开关和分光器的彩色定向四度ROADM的示例。 该结构使用了广泛的和选择的架构。WDM复用器和解复用器用于添加和删除端口。........................................................................................233.4WDM线路中使用的升压器、在线和前置放大器EDFA：该图显示了放大前后传输信号的光功率电平的差异，已知WDM线路的设备通常支持全双工传输线路。253.5在接收器侧的光信号的频谱分析，非线性噪声频谱叠加在信号上，该图是探索性的，因为非线性效应可能叠加。以不同的形状覆盖在信号上，并不完全如图所示。 263.6通过因子“Q”测量的光信号的性能，其对Pch27的调谐值的依赖性3.7单供应商转发器-单供应商线路（ST-SL）方案，也就是经典的外星人场景颜色代码用于区分供应商的设备。................... 31XII图一览表3.8单供应商应答器-多供应商线路（ST-ML）场景。颜色代码用于区分供应商的设备。这里的转发器必须由相同的供应商提供才能兼容（例如，使用相同的专有FEC）。.................................................................................................... 343.9多供应商应答器-单供应商线路（MT-SL）场景。一个开放的和标准化的FEC是由部署的多供应商转发器。......................................................................................................353.10 多供应商转发器-多供应商线路（MT-ML）场景，其可以被认为是应用互操作性和开放性的远端目标。这与单一供应商方案相反，请参见第3.23.11 示意图显示了每个项目在传输网络上应用互操作性的能力393.12 翻译方法的简要描述423.13 SDN控制器协作3.14 开放式系统方法的简化描述443.15 基于OpenROADM的方法的简化描述453.16 基于OpenROADM的方法的简化结构463.17 基于RSVP-TE的方法的简化描述483.18 使用基于RSVP-TE的方法的外来波长光路设置步骤。供应商由颜色代码定义 颜色代码用于识别每个链接。RSVP-TE上使用相同的颜色代码路径消息3.19 使用RSVP-TE和SDN控制器协作的组合的外来波长光路设置步骤。SDN控制器之间的协作可以使用任何通用或标准化的协议（本示例中使用REST API）。..........................................................543.20 使用RSVP-TE和OLS554.1自动化外星光路设置过程所面临的挑战从控制和管理的观点604.2使用运营商映射表和固定数据速率转发器的基于RSVP-TE的方法的简化描述。信令依赖于RSVP-TE协议，并且计算路径使用供应商的工具。.....................................................................................614.3使用具有BVT的基于RSVP-TE的方法的外来波长光路设置。供应商由颜色代码定义。Td（或Ts）没有关于所选应答器类型的信息，因此灯-路径设置失败64xiii图表4.4使用基于RSVP-TE的BVT方法建立异波长光路;转发器到Ts，光路设置失败664.5基于我们的提议的RSVP-TE信令消息工作流：应答器established建立674.6该图显示了控制器模块的结构，并描述了我们的光学测试平台，接口编号为684.7光学参数的FRR输出704.8在节点D上接收到的信令（RSVP-TE路径）消息，转发器类型240（= 0xf 0）朝向接口8301（=以点-十进制表示法）724.9节点B上的接收信令（RSVP-TE Resv）消息，转发器模式127（=0x 7 f）和类型240（= 0xf 0），以及在接口8301处选择的远程转发器以点-十进制表示法）735.1固定网格与5.2三种不同的方式来说明分配的插槽上的弹性网格。1/0编码表示可用/保留频率槽825.3在频谱上搜索可用时隙84xv表的列表2.1光学波段定义113.1四种可能的外星人情景3.2所有列出的方法4.1 OSPF中的光参数编码注册表635.1几种转发器模式及其可配置光学参数的示例