CN108989916B - 面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法,在承载量子秘钥分发的光接入组成的配用电通信网中，通过引入软件定义组网技术提出了面向跨域保护的泛在光接入网集中式控制功能架构，进一步设计了跨域保护功能模块，扩展了相应协议。然后，在该架构基础上设计了全局评估策略，通过整合全网泛在接入资源与光汇聚层资源来为保护链路的资源分配做决策。最后，设计了实现跨域保护的交互流程。与传统接入网络相比，可以实现更健壮的网络形态并提供有效的业务保护服务与网络性能。
Description
技术领域
本发明涉及配电通信网生存性技术领域，特别涉及一种面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法。
背景技术
量子密钥在配电业务中的应用模式，如图1，其中，空心箭头路径为量子密钥分发通道，无端曲线路径为业务通信信道，两端空心圆虚线路径为量子密钥协商生成通道。
在地市主站侧，根据所采用的传输通道量子加密方案或终端业务量子加密方案的不同，量子密钥在主站侧存储的位置为安全接入网关或加密认证装置；在配电终端侧，根据业务终端实际情况，可选择外接或内置终端加密模块。
量子密钥在配电业务场景的部署方式主要包括三类。
1)变电站部署方式。接入网关、加密认证装置与配电自动化业务***一起，部署在地市主站。量子密钥管理设备部署在变电站，用于保存与主站协商生成的量子密钥。量子密钥移动存储设备从变电站量子密钥管理设备处拷取量子密钥，然后依次将密钥输出到各配电业务终端。
2)配电工区部署应用方式。汇聚侧安全加密设备部署方式与变电站部署模式相同，量子密钥管理设备部署在配电工区的开闭所或环网柜中，各配电业务终端通过量子密钥移动存储设备，从量子密钥管理设备中获取量子密钥，用于业务数据加密。
3)配电终端直连部署应用方式。与上述两类应用模式不同，该模式不部署量子密钥管理设备，量子密钥直接注入到配电终端中用于业务加密通信，用于关键配电业务终端的加密通信。
支撑量子密钥的配电通信网是为了实现配电内配电设施的远程控制而设立的通信网络，其实生存性关乎电力用户的电力供应，与人们日程生产生活息息相关，严重的生存性问题将造成电力用户严重的损失。一般配电通信网包括两个网络部分，分别为接入部分和汇聚部分。接入层存在无线接入网、无源光网络(PON)以及工业以太网多种泛在接入形式网络，而在汇聚层则为环形光汇聚网络。在接入层，各种泛在接入网络的设计初衷仅考虑了用户的接入问题，对于网络生存性缺乏考虑或考虑不足，其网络架构均十分简单，如无源光网络的一般结构仅为简单的树形网络，用户仅由单条光纤链路连接。而在配电通信网网络规模逐渐扩大、业务生存性需求增大的当今网络场景下，传统的各种泛在接入网络架构因其健壮性的限制因素已无法为业务提供必要的生存性保障，高生存性的配电通信网络体系架构已成为接入网发展的必然趋势。而拆除现有的泛在接入网络，并部署新的高生存性架构的泛在接入网络将耗费大量的资金成本与时间成本，如何在现有的配电通信网架构基础上，实现现有配电通信网向高生存性的配电通信网架构的平滑演进是提升配电通信网生存性的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种能提升配电通信网生存性的面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法。
一种面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法，包括：设立配电通信网统一控制架构，所述的配电通信网统一控制架构分为两个平面，数据平面与控制平面；
数据平面包括光传输***和接入网***，光传输***为光汇聚环形网络，接入网***为无线多跳网络与PON网络两层物理部署叠加的泛在接入网络，汇聚环形网络包括支持OpenFlow的波长选择开关和支持OpenFlow的核心路由器，接入网***中的无线多跳网络包括通过光纤连接到OF-WSS的支持OpenFlow的宏基站，以及通过无线实现相互通信的支持OpenFlow的微基站，PON网络中则为一个典型的PON架构，包括支持OpenFlow的OLT、分光器与支持OpenFlow的ONU，通过光纤相连接形成树形网络结构，其中OF-OLT通过光纤连接到OF-WSS，同时在数据平面中存在支持OpenFlow的多功能泛在接入网络设备，一个OF-UAD相当于一对互联的微基站与OF-ONU，实现无线网络PON网络间通信互联。
控制平面由互联的多个控制器组成，包括分别对应PON、无线网络与光网络的PON控制器PC、无线控制器RC与光控制器OC，控制器之间通过无线PON控制器接口RPI、无线光控制器接口ROI和光PON控制器接口OPI相互连接，交互、共享网络信息，实现网络集中化控制，控制平面对数据平面设备的控制可以通过OpenFlow协议来实现软件定义化控制。
配电通信网统一控制架构的优势在于可以通过多域网络融合互联来实现CDP(面向量子保护通信业务)，当需要生存性保障的业务到达网络节点时，不仅可以在原有网络上实现网络的业务保护，还可以利用OF-UAD实现网络跨域寻找保护路径，进而实现CDP。如图2所示的两条业务路径即为无线网络业务的主路径与利用PON网络的保护业务路径。相对于正常单层网络业务保护，CDP功能可以为业务的保护路径提供更多的可选资源，能有效提升网络的生存性，为用户提供更高生存性的网络服务
无线控制器RC：无线控制器主要负责控制无线网络层，并通过控制器间交互接口与其他控制器实现交互协作，完成CDP机制的控制，其包括有：增强的OpenFlow模块、跨域保护交互代理及无线频谱控制与监视器：
所述的增强的OpenFlow模块：当收到无线基站接口被占用的状态信息时，此模块被用来发送流表修改信息以升级无线基站的控制接口，实现无线资源调配。
所述的跨域保护交互代理：通过ROI接口与RPI接口实现与OC和PC的信息交互，此模块主要用来共享网络资源及状态信息，处理或发送CDP请求，以支持CDP机制。
所述的无线频谱控制与监视器：主要负责通过OpenFlow协议来编译管理无线层网络状态，控制无线传输业务的中继转发，监视整合无线业务与无线资源占用状态并将其提供给CDP交互代理。
所述的光控制器OC：光控制器主要负责光传输网络的控制，并作为核心控制器为CDP机制执行必要的计算与资源分配过程，主要包括以下模块：增强的OpenFlow模块、流控制与监视器、数据库管理、跨域保护交互代理及CDP机制。
所述的增强的OpenFlow模块：利用扩展的OpenFlow协议与底层可编程设备交互，此模块被用来发送流表修改信息以升级底层光网络设备的控制接口，实现光传输网络的软件定义控制。
所述的流控制与监视器：主要负责通过OpenFlow协议来监视并编译管理底层光传输网络设备状态，根据资源分配结果为底层数据传输配置各个OF-WSS流表。
所述的数据库管理：保存网络实时状态信息与资源占用信息，并在光连接建立后保存光连接信息。
所述的跨域保护交互代理：与RC和PC交互，共享各层网络资源信息与状态，生成CDP请求，并将相关信息提供给CDP机制模块，以支持CDP资源的合理有效分配。
所述的CDP机制：包括三个子模块，分别为路经计算单元(Path ComputationElement，PCE)、保护策略以及全局评估策略，PCE为CDP机制计算保护路径，保护策略中有各种业务保护策略，而全局评估策略则可以通过评估全网状况来决定是否调用CDP策略并分配保护资源。
所述的PON控制器PC：PON控制器主要负责监视PON网络中资源状态，与其他控制器交互，共同支持CDP机制，主要包括以下模块：增强的OpenFlow模块、跨域保护交互代理及PON控制与监视器：
所述的增强的OpenFlow模块：当收到OF-ONU或OF-OLT接口被占用的状态信息时，此模块被用来发送流表修改信息以升级设备的控制接口，实现PON网络中的DBA。
所述的跨域保护交互代理：通过OPI接口与RPI接口实现与OC和RC的信息交互，主要用来共享网络资源及状态信息，处理或发送CDP请求，以支持CDP机制。
所述的PON控制与监视器：主要负责通过OpenFlow协议来编译管理PON层网络的状态，控制OF-ONU与OF-OLT的上下行传输，监视整合PON网络接入业务及网络状态并将其提供给CDP交互代理。
所述的OpenFlow协议主要包括规则、行为以及状态，其中规则包含了网络中的各种特征，包括输入/输出接口、光网络特征、PON特征以及无线网络特征；光网络特征包括中心波长、信道空间；PON特征包括ONU、时隙以及带宽；而无线特征包括无线频率与接口限制；行为包含了网络中的全部可执行网络行为，包括交换、填加、拆除、中继(REPEAT)、卸载、装载、上传、下传以及删除，将行为与规则按特定顺序组合，以实现网络中全部操作行为，状态则用于监视底层设备流状态为控制策略提供必要的数据信息。
本发明还对业务保护路径资源的分配情况提出了一种全局评估策略，为保护资源的合理分配提供有效的指导，
业务保护路径资源的分配全局评估具体为：在OC服务器中利用OC收集的全网资源情况以及RC为业务分配的主路径信息，可以在全局范围内，用ksp路由算法找到路径最短且不和主路径有重复链路的k条备选链路，然后在无线网络层单层再次利用ksp路由算法找到路径最短且不和主路径有重复链路的k条备选无线链路，由此得到2k条备选路径；
在每条路径中分别找到不同域网络的路径段，进而计算路径资源函数值。无线层、PON层以及光汇聚层的网络传输函数分别如公式(1)、(2)和(3)所示，
其中，Wn表示无线网络中路径上节点的流量权重，Hrp表示无线网络中路径的跳数。由于PON网络中全部ONU共享带宽资源，因此，经过PON的流权重仅仅与PON中总负载有关，所以Wm表示所经过PON中第m个节点的业务缓存量权重，NO表示所经过PON中ONU的数量，不经过ONU则为0。Wl表示光传输网络中路径上光纤链路的流量权重，Hop表示光传输网络中路径上的跳数，
由此可以得到路径的资源函数如公式4所示：
其中，α、β、γ、δrp、δpo、δro分别表示无线、PON、光传输链路与无线-PON、PON-光、无线-光转换的相对比例权重。而ε(rp)、ε(po)、ε(ro)则分别表示无线-PON、PON-光、无线-光转换阶跃函数，若进行了上述转换则取值为1，没有经历上述转换取值为0；
由上述公式可以进一步得到全局资源优化因子η，可以由公式(5)计算得到：
η值最小的路径即为全局最优路径，如果最优路径属于全局最短k条路径则为CDP，如果属于无线层网络最短k条路径，则不需要进行CDP。
综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：
本发明公开了一种面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法方法。在承载量子秘钥分发的光接入组成的配用电通信网中，通过引入软件定义组网技术提出了面向跨域保护的泛在光接入网集中式控制功能架构，进一步设计了跨域保护功能模块，扩展了相应协议。然后，在该架构基础上设计了全局评估策略，通过整合全网泛在接入资源与光汇聚层资源来为保护链路的资源分配做决策。最后，设计了实现跨域保护的交互流程。与传统接入网络相比，可以实现更健壮的网络形态并提供有效的业务保护服务与网络性能。
附图说明
图1是现有技术的承载量子秘钥分发的配电通信网示意图。
图2是本发明的面向CDP的配电通信网统一控制架构的结构示意图。
图3是本发明的控制器功能架构扩展与接口图。
图4是本发明的OpenFlow协议扩展图。
图5是本发明的实现CDP的交互流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。
实施例1
一种面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法，包括：设立配电通信网统一控制架构，所述的配电通信网统一控制架构分为两个平面，数据平面与控制平面，数据平面包括光传输***和接入网***，光传输***主要为光汇聚环形网络，接入网***主要考虑无线多跳网络与PON网络两层物理部署叠加的泛在接入网络。光传输***主要由一个汇聚环形网络构成，包括支持OpenFlow的波长选择开关(OpenFlow-enabled WSS，OF-WSS)和支持OpenFlow的核心路由器(OpenFlow-enabled Core Router，OF-CR)。接入网***中的无线多跳网络包括通过光纤连接到OF-WSS的支持OpenFlow的宏基站(OpenFlow-enabled Macro eNB，OF-macro eNB)，以及通过无线实现相互通信的支持OpenFlow的微基站(OpenFlow-enabled Micro eNB，OF-micro eNB)。而在PON网络中则为一个典型的PON架构，包括支持OpenFlow的OLT(OpenFlow-enabled OLT，OF-OLT)、分光器与支持OpenFlow的ONU(OpenFlow-enabled ONU，OF-ONU)，通过光纤相连接形成树形网络结构，其中OF-OLT通过光纤连接到OF-WSS。同时在数据平面中存在支持OpenFlow的多功能泛在接入网络设备(OpenFlow-enabled Ubiquitous Access Network Device，OF-UAD)，一个OF-UAD相当于一对互联的微基站与OF-ONU。可以实现无线网络PON网络间通信互联。
控制平面由互联的多个控制器组成，包括分别对应PON、无线网络与光网络的PON控制器(PON Controller，PC)、无线控制器(Radio Controller，RC)与光控制器(OpticalController，OC)，控制器之间通过无线PON控制器接口(Radio and PON ControllerInterface，RPI)、无线光控制器接口(Radio Optical Interface，ROI)和光PON控制器接口(Optical and PON Controller Interface，OPI)相互连接，可以交互、共享网络信息，实现网络集中化控制。控制平面对数据平面设备的控制则可以通过OpenFlow协议来实现软件定义化控制。
为了实现上述架构，并为用户提供高生存性的CDP服务，需要对PC、RC和OC的功能架构进行扩展，如图3所示。
(1)无线控制器
无线控制器主要负责控制无线网络层，并通过控制器间交互接口与其他控制器实现交互协作，完成CDP机制的控制。相关功能模块描述如下：
增强的OpenFlow模块：当收到无线基站接口被占用的状态信息时，此模块被用来发送流表修改信息以升级无线基站的控制接口，实现无线资源调配。
跨域保护交互代理：通过ROI接口与RPI接口实现与OC和PC的信息交互，此模块主要用来共享网络资源及状态信息，处理或发送CDP请求，以支持CDP机制。
无线频谱控制与监视器：主要负责通过OpenFlow协议来编译管理无线层网络状态，控制无线传输业务的中继转发，监视整合无线业务与无线资源占用状态并将其提供给CDP交互代理。
(2)光控制器
光控制器主要负责光传输网络的控制，并作为核心控制器为CDP机制执行必要的计算与资源分配过程，主要包括以下模块：
增强的OpenFlow模块：利用扩展的OpenFlow协议与底层可编程设备交互，此模块被用来发送流表修改信息以升级底层光网络设备的控制接口，实现光传输网络的软件定义控制。
流控制与监视器：主要负责通过OpenFlow协议来监视并编译管理底层光传输网络设备状态，根据资源分配结果为底层数据传输配置各个OF-WSS流表。
数据库管理：保存网络实时状态信息与资源占用信息，并在光连接建立后保存光连接信息。
跨域保护交互代理：与RC和PC交互，共享各层网络资源信息与状态，生成CDP请求，并将相关信息提供给CDP机制模块，以支持CDP资源的合理有效分配。
CDP机制：包括三个子模块，分别为路经计算单元(Path Computation Element，PCE)、保护策略以及全局评估策略。PCE为CDP机制计算保护路径，保护策略中有各种业务保护策略，而全局评估策略则可以通过评估全网状况来决定是否调用CDP策略并分配保护资源。
(3)PON控制器
PON控制器主要负责监视PON网络中资源状态，与其他控制器交互，共同支持CDP机制，主要包括以下模块：
增强的OpenFlow模块：当收到OF-ONU或OF-OLT接口被占用的状态信息时，此模块被用来发送流表修改信息以升级设备的控制接口，实现PON网络中的DBA。
跨域保护交互代理：通过OPI接口与RPI接口实现与OC和RC的信息交互，主要用来共享网络资源及状态信息，处理或发送CDP请求，以支持CDP机制。
PON控制与监视器：主要负责通过OpenFlow协议来编译管理PON层网络的状态，控制OF-ONU与OF-OLT的上下行传输，监视整合PON网络接入业务及网络状态并将其提供给CDP交互代理。
OpenFlow协议主要包括规则(Rule)、行为(Action)以及状态(Stats)。其中规则包含了网络中的各种特征，包括输入/输出接口(In/Out Port)、光网络特征、PON特征以及无线网络特征，光网络特征包括中心波长(central wavelength)、信道空间(channelspacing)，PON特征包括ONU、时隙(Time Slot)以及带宽(Bandwidth)，而无线特征包括无线频率(RF frequency)与接口限制(Port constraints)。行为包含了网络中的全部可执行网络行为，包括交换(SWITCH)、填加(ADD)、拆除(DROP)、中继(REPEAT)、卸载(OFFLOAD)、装载(ONLOAD)、上传(UP)、下传(DOWN)以及删除(DELETE)，将行为与规则按特定顺序组合，可以实现网络中全部操作行为。状态则用于监视底层设备流状态为控制策略提供必要的数据信息。
图5为实现CDP的控制器及其底层设备交互流程。所提架构中PC、RC以及OC按一定周期分别向对应的底层设备发送监视请求，底层设备在接收到监视请求后将自身状态回复给控制器，控制器收集全部底层设备状态信息后更新自身数据库。除此之外，OC作为CDP的中心控制器定期向RC和PC发送监视请求与光网络的状态信息，RC和PC收到请求后返回全部设备状态信息，由此，OC、RC和PC均掌握网络中全部设备的状态信息。
当有高生存性需求的业务到达时，这里以无线网络业务为例，微基站向RC发出业务请求，RC首先根据无线网络状态信息计算出主路径以及其占用资源，接着向OC发出保护资源分配请求，OC在收到请求后，执行全局评估策略在全局范围内寻找合理有效的业务保护路径，在得到需求保护路径后，分别向PC和RC发送CDP请求来申请所分配的资源，PC和RC根据请求为业务配置资源，并返回确认信息，在收到PC和RC的返回确认信息后，OC根据分配信息向底层OF-WSS发送流模式信息，为保护路径配置光传输网络路径。OF-WSS配置好光路后向OC发送建路成功信息，最后OC向RC发送分配响应信息，然后RC开始按照安全策略在分配好的主路径与保护路径上利用所分配资源进行相应的流传输。全部的交互信息对应的信息类型如图5右上所示，所提交互流程可以最大化帧结构的重复利用，有效减小信息交互的复杂度。
本实施例未述部分与现有技术相同。
实施例2
本发明还对业务保护路径资源的分配情况提出了一种全局评估策略，可以为保护资源的合理分配提供有效的指导。
在OC服务器中利用OC收集的全网资源情况以及RC为业务分配的主路径信息，可以在全局范围内，用ksp路由算法找到路径最短且不和主路径有重复链路的k条备选链路。然后在无线网络层单层再次利用ksp路由算法找到路径最短且不和主路径有重复链路的k条备选无线链路，由此得到2k条备选路径。
在每条路径中分别找到不同域网络的路径段，进而计算路径资源函数值。无线层、PON层以及光汇聚层的网络传输函数分别如公式(1)、(2)和(3)所示。
其中，Wn表示无线网络中路径上节点的流量权重，Hrp表示无线网络中路径的跳数。由于PON网络中全部ONU共享带宽资源，因此，经过PON的流权重仅仅与PON中总负载有关，所以Wm表示所经过PON中第m个节点的业务缓存量权重，NO表示所经过PON中ONU的数量，不经过ONU则为0。Wl表示光传输网络中路径上光纤链路的流量权重，Hop表示光传输网络中路径上的跳数。
由此可以得到路径的资源函数如公式4所示：
其中，α、β、γ、δrp、δpo、δro分别表示无线、PON、光传输链路与无线-PON、PON-光、无线-光转换的相对比例权重。而ε(rp)、ε(po)、ε(ro)则分别表示无线-PON、PON-光、无线-光转换阶跃函数，若进行了上述转换则取值为1，没有经历上述转换取值为0。
由上述公式可以进一步得到全局资源优化因子η，可以由公式(5)计算得到：
η值最小的路径即为全局最优路径，如果最优路径属于全局最短k条路径则为CDP，如果属于无线层网络最短k条路径，则不需要进行CDP。
本实施例未述部分与实施例1相同。
Claims (3)
1.一种面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法，其特征在于：包括设立配电通信网统一控制架构，所述的配电通信网统一控制架构分为两个平面，数据平面与控制平面；
数据平面包括光传输***和接入网***，光传输***为光汇聚环形网络，接入网***为无线多跳网络与PON网络两层物理部署叠加的泛在接入网络层，汇聚环形网络层包括支持OpenFlow的波长选择开关和支持OpenFlow的核心路由器，接入网***中的无线多跳网络层包括通过光纤连接到OF-WSS的支持OpenFlow的宏基站，以及通过无线实现相互通信的支持OpenFlow的微基站，PON网络层则为一个典型的PON架构，包括支持OpenFlow的OLT、分光器与支持OpenFlow的ONU，通过光纤相连接形成树形网络结构，其中OF-OLT为支持OpenFlow的OLT通过光纤连接到OF-WSS，OF-WSS为支持OpenFlow的波长选择开关，同时在数据平面中存在支持OpenFlow的多功能泛在接入网络设备的OF-UAD，一个OF-UAD相当于一对互联的微基站与OF-ONU，实现无线网络PON网络层间通信互联，OF-ONU为支持OpenFlow的ONU；
控制平面由互联的多个控制器组成，包括分别对应PON网络层、无线网络层与光网络层的PON控制器PC、无线控制器RC与光控制器OC，控制器之间通过无线PON控制器接口RPI、无线光控制器接口ROI和光PON控制器接口OPI相互连接，交互、共享网络信息，实现网络集中化控制，控制平面对数据平面设备的控制通过OpenFlow协议来实现软件定义化控制；
(1)所述的无线控制器主要负责控制无线网络层，并通过控制器间交互接口与其他控制器实现交互协作，完成CDP机制模块的控制，其包括有：增强的OpenFlow模块、跨域保护交互代理模块及无线频谱控制与监视器：
所述的增强的OpenFlow模块：当收到无线基站接口被占用的状态信息时，此模块被用来发送流表修改信息以升级无线基站的控制接口，实现无线资源调配；
所述的跨域保护交互代理模块：通过ROI接口与RPI接口实现与OC和PC的信息交互，此模块主要用来共享网络资源及状态信息，处理或发送CDP请求，以支持CDP机制模块；
所述的无线频谱控制与监视器：主要负责通过OpenFlow协议来编译管理无线层网络状态，控制无线传输业务的中继转发，监视整合无线业务与无线资源占用状态并将其提供给CDP交互代理；
(2)所述的光控制器主要负责光传输网络的控制，并作为核心控制器为CDP机制模块执行必要的计算与资源分配过程，主要包括以下模块：增强的OpenFlow模块、流控制与监视器、数据库管理模块、跨域保护交互代理模块及CDP机制模块；
所述的增强的OpenFlow模块：利用扩展的OpenFlow协议与底层可编程设备交互，此模块被用来发送流表修改信息以升级底层光网络设备的控制接口，实现光传输网络的软件定义控制；
所述的流控制与监视器：主要负责通过OpenFlow协议来监视并编译管理底层光传输网络设备状态，根据资源分配结果为底层数据传输配置各个OF-WSS流表；
所述的数据库管理模块：保存网络实时状态信息与资源占用信息，并在光连接建立后保存光连接信息；
所述的跨域保护交互代理模块：与RC和PC交互，共享各层网络资源信息与状态，生成CDP请求，并将相关信息提供给CDP机制模块，以支持CDP资源的合理有效分配；
所述的CDP机制模块：包括三个子模块，分别为路经计算单元模块即Path ComputationElement，PCE、保护策略模块以及全局评估策略模块，PCE为CDP机制模块计算保护路径，保护策略模块中有各种业务保护策略，而全局评估策略模块则可以通过评估全网状况来决定是否调用CDP策略并分配保护资源；
(3)所述的PON控制器PC主要负责监视PON网络模块中资源状态，与其他控制器交互，共同支持CDP机制模块，主要包括以下模块：增强的OpenFlow模块、跨域保护交互代理模块及PON控制与监视器模块；
所述的增强的OpenFlow模块：当收到OF-ONU或OF-OLT接口被占用的状态信息时，此模块被用来发送流表修改信息以升级设备的控制接口，实现PON网络模块中的DBA；
所述的跨域保护交互代理模块：通过OPI接口与RPI接口实现与OC和RC的信息交互，主要用来共享网络资源及状态信息，处理或发送CDP请求，以支持CDP机制模块；
所述的PON控制与监视器：主要负责通过OpenFlow协议来编译管理PON层网络的状态，控制OF-ONU与OF-OLT的上下行传输，监视整合PON网络模块接入业务及网络状态并将其提供给CDP机制模块交互代理。
2.根据权利要求1所述的面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法，其特征在于：所述的OpenFlow协议主要包括规则、行为以及状态，其中规则包含了网络中的各种特征，包括输入/输出接口、光网络特征、PON特征以及无线网络特征；光网络特征包括中心波长、信道空间；PON特征包括ONU、时隙以及带宽；而无线特征包括无线频率与接口限制；行为包含了网络中的全部可执行网络行为，包括交换、填加、拆除、中继(REPEAT)、卸载、装载、上传、下传以及删除，将行为与规则按特定顺序组合，以实现网络中全部操作行为，状态则用于监视底层设备流状态为控制策略提供必要的数据信息。
3.根据权利要求1所述的面向量子保护通信业务的配电通信网跨域保护组网方法，其特征在于：业务保护路径资源的分配全局评估具体为：在OC服务器中利用OC收集的全网资源情况以及RC为业务分配的主路径信息，可以在全局范围内，用ksp路由算法找到路径最短且不和主路径有重复链路的k条备选链路，然后在无线网络层单层再次利用ksp路由算法找到路径最短且不和主路径有重复链路的k条备选无线链路，由此得到2k条备选路径；
在每条路径中分别找到不同域网络的路径段，进而计算路径资源函数值，无线层、PON层以及光汇聚层的网络传输函数分别如公式(1)、(2)和(3)所示，
其中，Wn表示无线网络中路径上节点的流量权重，Hrp表示无线网络中路径的跳数，由于PON网络中全部ONU共享带宽资源，因此，经过PON的流权重仅仅与PON中总负载有关，所以Wm表示所经过PON中第m个节点的业务缓存量权重，NO表示所经过PON中ONU的数量，不经过ONU则为0,Wl表示光传输网络中路径上光纤链路的流量权重，Hop表示光传输网络中路径上的跳数，
由此可以得到路径的资源函数如公式4所示：
其中，α、β、γ、δrp、δpo、δro分别表示无线、PON、光传输链路与无线-PON、PON-光、无线-光转换的相对比例权重，而ε(rp)、ε(po)、ε(ro)则分别表示无线-PON、PON-光、无线-光转换阶跃函数，若进行了上述转换则取值为1，没有经历上述转换取值为0；
由上述公式可以进一步得到全局资源优化因子η，可以由公式(5)计算得到：
η值最小的路径即为全局最优路径，如果最优路径属于全局最短k条路径则为CDP，如果属于无线层网络最短k条路径，则不需要进行CDP。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN104301813A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-01-21 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 以太无源光网络***及配置方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9787558B2 (en) * | 2014-10-17 | 2017-10-10 | International Business Machines Corporation | Identifying configuration inconsistency in edge-based software defined networks (SDN) |
| CN104301813A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-01-21 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 以太无源光网络***及配置方法 |
| CN107294875A (zh) * | 2016-03-31 | 2017-10-24 | 中卫大河云联网络技术有限公司 | 用于sdn网络的带外控制***、及控制面通信方法 |
| CN106230512A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-12-14 | 国网信息通信产业集团有限公司 | 一种电力泛在光接入组网*** |
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| 《SDN技术在电力通信接入网中的应用设计》;赵宏昊; 孟凡博; 吴桐;《科技经济导刊》;20161010;全文 * |
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