ASON網(wǎng)絡(luò)的路由方案設(shè)計(jì)及仿真

高書(shū)強(qiáng) 李海濤

（鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院，河南鄭州 450052）

1 仿真軟件的介紹

在此次仿真中，我們選用OPNET Modeler進(jìn)行仿真。下面就對(duì)這個(gè)軟件做一些簡(jiǎn)要的介紹。

1.1 概述

Modeler提供了一個(gè)協(xié)議開(kāi)發(fā)和器件、網(wǎng)絡(luò)模型的開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的仿真。為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、降低成本、縮短投放市場(chǎng)的時(shí)間等提供了方便。我把Modeler開(kāi)發(fā)分為三種：一是上層開(kāi)發(fā)，利用內(nèi)部已有模型搭建符合要求的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)配置外部屬性改變網(wǎng)絡(luò)特性，通過(guò)設(shè)置不同的統(tǒng)計(jì)量，了解網(wǎng)絡(luò)各個(gè)方面性能。二是底層開(kāi)發(fā)，通過(guò)編程的方式，利用Modeler內(nèi)部機(jī)制，開(kāi)發(fā)出靈活性更強(qiáng)的模型。三是二者結(jié)合，既利用內(nèi)部模型函數(shù)又自己編制程序，這可以省去很大的工作量，減短開(kāi)發(fā)周期。

1.2 Modeler仿真的層次結(jié)構(gòu)

Modeler仿真以project為單位，一般一個(gè)project完成一項(xiàng)仿真任務(wù)。而一個(gè)Project是一系列網(wǎng)絡(luò)實(shí)例（scenario）的集合，而每一個(gè)實(shí)例研究網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一個(gè)方面，如不同的scenario可能是采用的協(xié)議不同、統(tǒng)計(jì)方向不同、拓?fù)洳煌鹊?。一個(gè)Project 至少有一個(gè)scenario。

Modeler仿真，是一個(gè)分層構(gòu)建的過(guò)程，從底往上，像蓋房子一 樣。Link、 packet、Ici，etc.—process—node—network。一個(gè)可以有一個(gè)或幾個(gè)network 。

2 ASON節(jié)點(diǎn)模塊的設(shè)計(jì)

在這里，由于ASON的節(jié)點(diǎn)主要由3個(gè)模塊來(lái)構(gòu)成，所以主要由ASON的RC（路由模塊），CC（信令模塊）和LRM（鏈路資源管理）所構(gòu)成。具體連接圖沿用ASON仿真組上一次的設(shè)計(jì)，在這里面要能夠提供業(yè)務(wù)發(fā)生器的部分，以在節(jié)點(diǎn)的外部接口可以直接設(shè)置業(yè)務(wù)的屬性，以便以后不同網(wǎng)絡(luò)狀況的的輸出比較。

這里lrm資源管理、自動(dòng)資源發(fā)現(xiàn)、故障定位和恢復(fù)，CC分發(fā)信令來(lái)實(shí)現(xiàn)控制平面對(duì)傳送面的控制信息，他們和RC模塊構(gòu)成了對(duì)ASON控制平面的作用的執(zhí)行，而在仿真中由于要依賴IP網(wǎng)組建ASON的控制平面，信令和LSA要通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸，這里的ip_encap和ip模塊就是完成數(shù)據(jù)包的封裝和IP傳送功能，CPU的作用是主要是協(xié)調(diào)各個(gè)模塊，分配仿真資源。

2.1 仿真所用的拓?fù)浣榻B

為保證仿真的真實(shí)性，此次仿真所用的是NSFNET，共有16個(gè)節(jié)點(diǎn)，研究對(duì)象的粒度為波長(zhǎng)極。下圖為NSFNET拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這次仿真主要采用的是靜態(tài)拓?fù)漭斎搿?/p>

2.2 仿真統(tǒng)計(jì)如圖所示

仿真時(shí)間為1小時(shí)，計(jì)算歷時(shí)6分56秒，仿真事件9152462件，平均每秒21963件，仿真結(jié)束未發(fā)生錯(cuò)誤。

仿真中的完成一次Flooding所傳送控制信息的平均開(kāi)銷（AOF）如下圖：

從上圖可以看出，在仿真開(kāi)始的約10分鐘，flooding的開(kāi)銷很大，每次 1Mbit，過(guò)后慢慢趨于平靜，約沒(méi)次平均5500bit，造成這種的原因應(yīng)該是在仿真開(kāi)始之初的一段時(shí)間里，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀況和初始化還沒(méi)有完全穩(wěn)定下來(lái)，所以造成那在這段時(shí)間里由于網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的拓?fù)湮赐?，并且此時(shí)真正的業(yè)務(wù)還沒(méi)有完全建立起來(lái)，網(wǎng)絡(luò)中有大量的控制面的信息需要交互，這就造成了LSA的收發(fā)的成功率，于是節(jié)點(diǎn)RC就需要重復(fù)發(fā)送LSA以確保所有節(jié)點(diǎn)之間的鏈路狀態(tài)的同步，從而造成了此時(shí)的每次flooding的開(kāi)銷比較大，一旦網(wǎng)絡(luò)狀況穩(wěn)定下來(lái)以后，業(yè)務(wù)開(kāi)始建立，此時(shí)的控制平面的改變較少，并僅僅在鏈路狀況改變的情況下才flooding其相應(yīng)的LSA，控制平面需要的帶寬較少，比較不容易引起擁塞，從而flooding的開(kāi)銷會(huì)比較穩(wěn)定。

完成一次Flooding的平均時(shí)間（ATF）的顯示圖表如下：

為了比較方便，我們把flooding的平均時(shí)間設(shè)定為本地變量，這里我們將選取4個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)輸出結(jié)果分析：

這里我們可以看出，由于在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置不同，在結(jié)果中每次flooding所需要的時(shí)間也不盡相同，當(dāng)還是大致的都在0.3秒到0.5秒之間的一個(gè)值收斂，這里也出現(xiàn)了在仿真開(kāi)始之初的不穩(wěn)定情況，和上面的關(guān)于flooding的開(kāi)銷的分析相似，還有一點(diǎn)要注意的是在仿真中仿真的時(shí)間是1小時(shí)，但是在這里有些節(jié)點(diǎn)的存在flooding的時(shí)間卻只有10分鐘左右，這個(gè)原因有幾種可能：

1.前面已經(jīng)講過(guò)，由于在ASON控制平面中，仿真的時(shí)間較短，可能在信令系統(tǒng)接收到業(yè)務(wù)的請(qǐng)求并建立業(yè)務(wù)以后，業(yè)務(wù)的持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，就可能引起在業(yè)務(wù)建立以后的較長(zhǎng)一段時(shí)間里沒(méi)有新的業(yè)務(wù)。

2.在此，由于RWA算法還未成功移植，在這里就表明鏈路的狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化，所以就沒(méi)有LSA信息的分發(fā)。

3.程序故障，可能是RC，CC，LRM模塊之間的交流存在一些問(wèn)題。

4.網(wǎng)絡(luò)資源的配置問(wèn)題。

仿真時(shí)間也為1小時(shí)，計(jì)算歷時(shí)10分31秒，仿真事件6735658件，平均每秒10661件，仿真結(jié)束未發(fā)生錯(cuò)誤。在這里，業(yè)務(wù)量大約是上次仿真的一半，其結(jié)果如下：

仿真中的完成一次Flooding所傳送控制信息的平均開(kāi)銷（AOF）如下圖：

在比較中，我們可以看出，在業(yè)務(wù)量比較小的情況下，平均網(wǎng)絡(luò)收斂的時(shí)間變短，平均每次flooding的開(kāi)銷也在7500bit/次。說(shuō)明當(dāng)網(wǎng)絡(luò)比較穩(wěn)定的情況下，每次flooding的開(kāi)銷大致相等。在業(yè)務(wù)量比較小的時(shí)候，鏈路的變化也比較少，平均每段時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的鏈路狀態(tài)改變也比較少，所以產(chǎn)生的LSA也相對(duì)較少。

完成一次Flooding的平均時(shí)間（ATF）的顯示圖表如下：

這次我們的設(shè)置中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生的業(yè)務(wù)強(qiáng)度也不一樣，在圖中我們可以看出，業(yè)務(wù)量最大的節(jié)點(diǎn)3中，大概在10幾秒以后就不再有要flooding的廣播數(shù)據(jù)包產(chǎn)生，我們可以并且可以看出他flooding的時(shí)間要比別的節(jié)點(diǎn)好，說(shuō)明它在網(wǎng)絡(luò)中的位置比較好，所屬鏈路的鏈路狀況比較好，這在也第一次的仿真結(jié)果比較中我們可以看出，平均每次flooding所需要的時(shí)間大致相當(dāng)，這說(shuō)明了基本上平均每次flooding所需要的時(shí)間是與控制平面的拓?fù)溆嘘P(guān)系。在這次的仿真結(jié)果中我們看得出，節(jié)點(diǎn)有鏈路狀態(tài)變化的時(shí)間雖然也沒(méi)有到完全仿真時(shí)間，但是比起是一次來(lái)說(shuō)已經(jīng)提高很多，并且業(yè)務(wù)量最大的節(jié)點(diǎn)三也是最先產(chǎn)生鏈路狀態(tài)無(wú)變化（這里的變化值得是相對(duì)的變化，比如說(shuō)所用信道帶寬占總帶寬的權(quán)值），就是說(shuō)明在上次分析的原因中，所講的第二中情況，即網(wǎng)絡(luò)的帶寬在業(yè)務(wù)發(fā)起的一段時(shí)間后會(huì)達(dá)到一個(gè)相對(duì)大的值，這個(gè)時(shí)候相對(duì)所占帶寬的權(quán)值就沒(méi)有變化，造成了一段時(shí)間后就沒(méi)有新的鏈路狀態(tài)相對(duì)變化。當(dāng)然這里也不能完全排除其他的情況，所以還是需要進(jìn)一步的比較分析，說(shuō)明。并且在不同的業(yè)務(wù)發(fā)生強(qiáng)度，業(yè)務(wù)持續(xù)時(shí)間，業(yè)務(wù)量的情況下做相應(yīng)的比較分析。

此次仿真還未解決的問(wèn)題：

1.在仿真中對(duì)于過(guò)期的LSA確認(rèn)（所需確認(rèn)的LSA鏈路狀態(tài)已經(jīng)重新改變，所屬sequence number也已經(jīng)更新），在本次的仿真中所做的處理是直接釋放，這些信息還是否需要保存仍然需要繼續(xù)研究。

2.在本次中，所用的路由算法應(yīng)采用RWA算法，但是由于項(xiàng)目組的原因并未實(shí)現(xiàn)，仍然沿用老的鏈路權(quán)值計(jì)算方法。

3.在于CC的交流中，CC模塊也是所用的老的模塊，新的資源預(yù)留的模塊還未完成，沒(méi)有辦法比較在資源預(yù)留情況下所用算法的優(yōu)劣。由于采用的老的算法在給CC顯式路由時(shí)以查算好路由表的方法，在OPNET仿真中，其返回時(shí)間約為0，所以沒(méi)法統(tǒng)計(jì)平均的路由計(jì)算時(shí)間。

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