摘要：光网络正从静态光网络逐步演进为动态和智能的光网络，在演进过程中，光网络的动态特性越来越重要。一些可行的控制管理算法、策略和信令方法在网络规模扩大之后性能会严重恶化，因此光网络的可扩展性越来越受到研究者的重视。动态特性和可扩展性都是网络发展的需求，然而二者在存在一定的相互制约，通过建立分层分域的机制可以有效的环节这种制约，为实现动态特性良好、智能化程度高同时可扩展的光网络提供了可能。
关键词：动态光网络；可扩展性；动态路由；信令
Abstract:Withtheevolutionof traditional static optical networks towards dynamic and intelligent optical networks, the dynamic characteristics play a very important role in networks. Some control and manage strategies, routing algorithms and feasible signaling methods in limited network scales degenerate while the networks scale up. The scalabilities of optical networks become a hot topic in research. The dynamic characteristics and scalabilities both meet the request of network development while there was a tradeoff between dynamic characteristics and scalabilities in optical network engineering. A hierarchical and multi-domain architecture can help dealing with the problem. This architecture is a possible solution to actualize a scalable optical network with better dynamic characteristics and more intelligence.
Keywords:dynamicopticalnetwork; scalabilities; dynamic routing; signaling
基金项目：国家自然科学基金资助项目(6052013029、60572006、2006AA01Z252、2006AA01Z249)
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(电话)业务扩展到包括数据业务(互联网)、移动语音(移动电话)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25.6 Tb/s的传输速率[1]，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，其研究源动力来自业务多样性的发展和光交换技术的进步。业务多样性包括业务类型的扩展和业务结构的变化。在网络承载的业务中，以IP业务为代表的数据业务呈现爆炸性增长。Cisco公司曾预测21世纪的信息网络将由占99％的数据业务和占1％的话音业务所共享[2]。相比传统语音业务，新型的业务具有灵活多变、突发性强、动态变化剧烈等特点，为光网络对多业务的接纳能力及动态性能提出了更高的要求。另一方面，高速光开关、光交叉连接(OXC)和光分插复用设备(OADM)等光交换设备的发展和完善，使得在光层实现大容量波长交换和波长信号上/下路成为可能，奠定了光组网的技术基础。
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，而成为研究人员关注的重要内容。本文以光网络动态特性和可扩展性分析和研究为切入点，探讨了光网络动态性能和可扩展性的内在联系，为新一代光网络的研究提供技术参考。
1 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的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，在发生故障时自动的进行业务恢复工作3个主要方面。如图1所示。
在动态光网络的研究中，自动交换光网络[3](ASON)具有代表性。ASON的体系结构已经由国际电信联盟(ITU)制订了详细的标准体系。与此同时，由IETF提出了以广义标签交换[4](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。其体系结构如图2，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。控制平面和传送平面中的层网络分别是指在控制平面上的分层网络和传送平面上的分层网络。
