传输网络拓扑结构划分浅析

光网络新空间OptiX光网络评估优化之传输网络拓扑结构划分浅析1.1 概述1.1.1 传输网络定量分析的复杂性传输网络是基于拓扑的网络，拓扑形态对网络本身产生决定性的影响，通常传输网络的拓扑结构都比较复杂，特别是大型网络或特大型网络，动辄上千个网元设备甚至几千个网元设备，网络承载的保护子网和业务局向也是异常复杂，因此对于此类大型传输网络的定性定量分析都是件比较棘手的事情。 图1 传输网拓扑示例在上图中主要说明网络拓扑形态的复杂性和业务局向的多样性导致对网络的定量分析变得相对困难。1.1.2 传输网络的层次关系传输网络从基本形态上大致可以分为层次型网络、平面型网络以及适应ASON组网的MESH结构网络，对于传统网络而言，主要是前面两种物理形态的网络。但从逻辑层面上来看，任何传输网络都满足接入汇聚交换的层次型结构，因为这是由通信网的基本特点决定的即交换局的数量肯定是远远少于接入局点的，业务必须要经过从接入到汇聚到交换的终结过程，因此从逻辑上讲传输网络或者说通信网络满足层次型的结构，虽然从物理形态上网络拓扑可能会是平面型组网。1.1.3 传输网络拓扑划分的意义如果从层次型网络的角度考虑，网络复杂的原因主要是因为接入层局点网元较多和业务局向的复杂，但接入层的业务最终都会汇聚到汇聚点，也就是说，如果将接入层的网络拓扑和业务都收缩到汇聚节点，对传输网的分析将变成对骨干节点和汇聚节点的分析，实际上由于骨干节点和汇聚节点的数量相对较少，对于变换后的网络分析将会变得容易得多，而且同时还能反映出网络在这个层面上的基本形态和业务分布，因此对传输网络的拓扑结构进行合理划分是进行网络定性定量分析的先决条件。 图2 接入层网络拓扑收缩变换1.2 传输网络拓扑结构划分1.2.1 拓扑划分思想对传输网络拓扑结构进行划分，其目的是使网络形态化繁为简，业务局向由复杂到清晰，具体来说，就是通过拓扑划分，使一定规模的拓扑网络收缩到自定义的拓扑节点，大大减少拓扑节点的数量，同时要求划分后的网络拓扑还能够真实反映出网络的业务分布和组网现状，基于以上考虑在进行拓扑划分时需要注意：n 拓扑节点的定义，自定义的拓扑节点不局限某一种形式，可以是网元、机房、子网、区域等，拓扑节点要具有代表意义，能够代表其对应的相应网络，拓扑节点的数量应该保持在一定的规模，太多不利于网络分析，太少又不能真实反映出网络的形态；n 拓扑结构的划分，拓扑结构的划分必须合理，划分后的拓扑结构能够反映出原来网络的实际情况和业务分布，不会对原来网络形态和业务分布造成分离和误解；n 拓扑划分并不局限于某一种固定形态，不同方式的划分具有不同的说明意义，只要划分过程是合理的，如基于机房的划分，子网的划分，区域的划分等都有不同的说明意义，所以在拓扑划分之前要确定好网络分析的内容和形式，这样才能确定后续拓扑划分的方式。总的来说，拓扑划分是灵活多样同时又兼有合理性的约束，需要满足一定的划分约束条件，才能保证划分结果的合理性。1.2.2 拓扑划分操作在对实际传输网络进行拓扑划分操作时，由于拓扑形态和保护子网以及子网层级关系在网管上都相对确定，在进行拓扑划分时需要提前进行综合考虑，做好划分前的各项准备工作，保证后续的划分合理，不会造成因为划分的不合理而造成对网络形态和业务分布的误解。因此在实际的拓扑划分操作时，需要注意以下原则：n 确定要进行分析的网络层次原则一：确定需要分析的网络层次，在不同的应用场合下，需要分析网络的层次不一样，对于关注网络宏观发展的需求来说，分析骨干和汇聚层的网络基本就能够说明问题；对于关注全局网络和微观细节的需求来说，则可能需要对包括接入层的网络都进行分析。不同层次的网络划分对最终拓扑的划分具有决定性的影响，如果需要分析的网络层次较低，则在拓扑划分时不能将接入层的网络全部收缩，这样就反映不了接入层网络的实际情况；如果需要分析的网络层次较高，则在拓扑划分时考虑太细不利于后续的网络分析，因此在进行拓扑划分之前，需要根据实际的网络分析需求确定需要划分的网络层次。 图3 不同的网络层次对应不同的划分骨干层、汇聚层、接入层n 确定划分的拓扑节点形态原则二：确定需要划分的网络拓扑节点形态，在前面论述中讲到拓扑节点是可以多样性的，不局限于某一种固定形式，如网元节点，保护子网，机房，区域，选取什么样的拓扑节点是与要进行什么样的网络分析相关的，比如是对机房进行分析还是对保护子网进行分析或者根据区域进行对比分析，不同拓扑节点的划分具有不同的说明意义。 图4 拓扑节点的划分示例机房、区域、子网上图中，根据不同的分析需求，可以确定不同拓扑节点划分，如机房划分，区域划分，子网划分，不同的划分方式具有各自的分析意义。一般来说，基于机房的划分和基于拓扑节点的划分应用较多，因为这两种划分方式比较具有代表意义，可以反映局点之间的业务分布和网络概况。n 确定划分的网络层级关系原则三：确定要划分网络的层级关系，在传输网管上保护子网的层级关系通常不规范，层级关系或者太深或者创建不规范，不利于后续的分析处理，需要在拓扑划分时进行综合考虑，使保护子网的层级关系简单清晰。对于一般性网络，建议划分后的层级关系在23层，最多不要超过3层，对于简单的网络，1层子网关系即可反映出网络的基本形态。所以在拓扑划分前，要基本确定网络的层级关系，同时在网管上进行调整，方便后续的子网划分。ID拓扑子网子网层级上层子网名称1环11环12环21环2.3环3 1环323通道环42环124通道环52环125通道环62环1n 对需要分析的完整保护子网形态的保留原则四：对于已经确定了网络层次、拓扑节点、子网层级关系后的网络拓扑，主要剩下了自定义的拓扑节点，在划分时，尽量保留保护子网的完整形态，也就是说此时保护子网的节点作为独立的拓扑节点，最好不要收缩到拓扑节点上，这样最后呈现的拓扑现状与原来网络形态基本保持一致，不会因为拓扑形态改变而引起误解。 图5 保护子网节点作为拓扑节点上图主要说明对于划分后的子网节点应该作为独立的拓扑节点来对待，不能再进一步划分。n 对需要分析的网络拓扑的业务形态的保留原则五：对需要分析的网络拓扑的业务形态的保留，网络分析的最终目标都是对网络承载业务流量进行分析，在进行拓扑划分操作后，简化的只是网络拓扑本身，不应该对原来网络业务分布造成改变，也就是说拓扑划分操作后业务分布应该和原来保持一致，这就要求在拓扑节点选取和拓扑划分的时候需要考虑清楚，对具有独立业务形态分布的节点不能随意进行拓扑收缩。 图6 不合理的拓扑划分对业务分布的改变A-B收缩改变业务分布n 完整的拓扑划分过程：1、 确定需要分析的网络内容，如对接入层的网络是否分析，对骨干汇聚层的网络是否分析，还是全网都进行分析；在确定的过程中需要参考网络的实际大小，如果网络较大，尽量不考虑接入层的网络，网络较小，可以适当考虑接入层的网络，当然也可以对部分具体网络进行部分区域的拆分分析，尽量使拓扑划分后的拓扑节点数量不要太多，也不要过少，能够刚好适合进行网络分析。2、 根据前面确定的网络分析内容，来确定拓扑节点和保护子网的层级关系，确定了拓扑节点和保护子网的层级关系，网络的基本拓扑形态就大致确定了。3、 进行拓扑划分和节点收缩，在进行划分的过程中，要特别注意划分原则，如对完整保护子网形态的保留，对网络业务分布的保留，要做到划分后的拓扑形态具备原有网络的代表意义。至此，网络的拓扑划分基本完成，此时可以对划分后的拓扑进行检查，检查拓扑节点数量是否合适，是否具备较好的网络分析价值，是否有利于后续的网络的分析。1.2.3 拓扑划分结果应用进行网络拓扑划分的目的主要是对原来复杂的网络拓扑和业务分布进行简化和提炼，按照特定的分析目的转换为合适的拓扑划分，方便进行后续的网络分析。利用网络拓扑划分，能够实现的网络分析包括但不限于以下内容：n 基于机房的分析项目1、 局点的业务分布2、 局向的业务流量分析3、 局点的分类n 基于子网/区域的分析项目1、 区域的业务分布2、 区域的流量分析n 基于节点的分析项目1、 节点的业务分布2、 节点的流量分析3、 节点结构安全性分析4、 节点的分类通过拓扑划分能够实现的网络分析形式多样，关键是在划分的过程中要灵活使用，有目的有选择性根据分析要求进行合理的拓扑划分，最终获得合理的有价值的分析结果。