1. 前言
目前美国正在进行着光波长容量调整技术试验工程，它的中心含义就是把经由光交叉连接设备上的两个路由器间的链路层链路进行调整，让其流出、流入的数据流依据应用实际的话务量大小，自行对波长线路进行调整，达到平衡话务量的目的，以满足光IP网的发展需求,藉以提高网络的方便性和经济性，为IPTV大发展奠定基础,目前美国正在进行这方面的工程试验，下面将对其进行介绍。
2. 美国试验线路网介绍
美国试验线路网见图一
芝加哥到圣地亚哥市之间，一个波长线路上承载的信息量是10Gbit/s,现在要在此基础上，依据话务量变化，自动增加一个波长线路,使承载的信息量加大一倍,或者依据话务量需要自动再把这个增加的波长削除掉。笫一个波长线路它们称作National Lambda Rail,第二波长线路它们称作TeraGrid。
试验网络线路由芝加哥开始，途经西雅图市、洛杉矶市，最终到达圣地亚哥市。在芝加哥市安装了2台光交叉机和1台L2/L3设备，在圣地亚哥市安装了1台光交叉机和1台L2/L3设备，上述3台光交叉机构成三角形配置；L2/L3设备到SAGE发信侧(SAGE Tx)间，以及L2/L3设备到SAGE受信侧(SAGE Rx)间分别用2条Gigabit Ethernet(GbE)链路连接起来，同用以传输GMPLS/OUNI(Optical User Network Interface-光用户网络接口)的控制信号网络，共同组成试验线路网（SAGE下面有详细介绍）。
试验用的光交叉机是由8×8平面光波回路型光开关组成的开关单元、具备10GbE接口的接口单元和具备有GMPLS功能的光交叉机控制系统(NE-Mgr)组成，同时光交叉机还配有架前终端。具有GMPLS功能的光交叉机控制系统（NE-Mgr）利用GSMP（GenericSwitch Management Protocol-通用转换管理协议），控制光开关进行波长交叉连接，进而NE-Mgr与控制服务器一起，利用GMPLS/OUNI，去对波长线路进行控制。本试验中的控制服务器，每4秒就会对网中话务量进行一次测试，当第1条波长线路上的信息量超过800Mbit/s时，第2条波长线路就会被启动；反之，当第1条波长线路与第2条波长线路上的信息量少于350Mbit/s的情况下，第2条波长线路就会被撤除掉。
试验网络设备构成见图二。
试验中搭建了可伸缩自适应图形环境(SAGE:Scalable Adaptive Graphics Environment),以试验高清晰度IPTV的传输效果，SAGE的构成见图三。
空闲空间管理器收到用户接收图像的指令后,就对图像发送侧的图像发送单元和图像接收侧的图像接收器单元间流通的图像进行控制，并把图像接收单元接收到的图像在显示器（大屏幕）指定的范围内显示出来，可逼真地观看到图像质量状况，以利于指导工程试验。
3. 试验结果
现以波长线路增加情况进行说明，根据图像信息流的话务量大小，当要去确定第二条波长线路添加的时候，所需时间长短与IP包损失的关系,如图四所示。
从图中可见,经过6秒之后,包损失（话务量溢出状况）迅速增大,SAGE系统上显示的图像质量迅速变差,但是经过10秒以后,控制服务器下达了启动第二条波长线路的指令，随即L2/L3设备变更了设备配置,图像质量就恢复到原定水平,包丢失迅速变小，从下达启动第二条波长线路指令到启动成功,仅需数秒时间;反之,波长线路的撤除也是如此。依据网络中话务量大小、靠系统自身的作用而完成波长线路的添减,这就是波长自律技术,本次试验充分证明了该技术的成功,这为今后IPTV大发展奠定了基础。
4. 光IP网中的资源预留技术
由多种类的应用以及公众网的构成状况，假若它能够适应应用和用户的需求的话，这个网络不但能降低通信费，而且还是个方便的网络，这是人们长期追求的目标，在这种情况下，GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching)技术----通用多协议标签交换就应运而生。GMPLS技术是对于由多种多样的通信设备所构成的开放式7层结构点对点的波长线路地设定和消除的一种应用技术；另一方面来说，它也是由对用户应用波长线路进行资源预留管理，并依据预留利用状况而去对波长线路进行控制的技术。
最近，人们按照上述要求，开始进行IP由全光网络承载的试验，试验框图如图五所示。
从图五可见，IP由全光网络承载主要有以下设备承担：即光交叉连接设备、路由器等L2/L3(链路层/网络层)设备以及一些控制管理设备等。在这里，网络资源管理系统，依据应用地需求，由超级程序机得到的波长预留通知而对波长进行预留工作，进而同光交叉连接设备和具备GMPLS技术的L2/L3设备联合实现对波长地设定和消除工作；超级程序机同网络资源管理系统和计算机资源管理系统一起工作，根据用户的要求，对波长和计算机地需求进行预留，这次美国的试验工程并没有完全采用上述技术，而是采用了效果更好的技术，即波长容量调整技术，下面将对美国采用的技术作重点说明。
5. 网络控制技术最新动向
用户在实际使用之前就能够确切地估计到通信状况、特别是话务量状况和容许时延等技术指标，那是非常困难的，因此像上述的那样对波长作确切地预留是非常不容易办到的。另一方面，从应用自身来看，对实际通信状况进行监视，并根据监视结果对预留波长进行调整，从应用角度来看，应用它不具备网络控制机能。因此我们需要的是，通过对实用中的通信状况地监视，让网络自身具备适当的波长需求判断能力，并以此进行波长调整，这就是当今网络控制技术的发展目标，即波长容量自律调整技术。
6. 波长容量自律调整技术流程
波长容量自律调整流程见图六。
正像图六所示那样，当IP由全光网络承载时，L2/L3设备通过与对端L2/L3设备间的实际话务量地监视，依据对话务量的平衡而由网络自身去进行波长容量地增加与减少，这就是波长容量调整技术，依据本技术，能够作到网络中实际运行的波长数量最小，使网络达到最经济化。
具备波长容量调整技术功能的控制服务器，要同每个L2/L3设备相连，用SNMP（Simple Network Monitoring Protocol）(简易网络监视协议)和远程登录相配合而同L2/L3设备联合完成控制工作,详见上图二。
从图六可知，波长容量调整主要有两个程序，即程序一,它主要由网络中的
计算机控制系统完成,可分3个动作过程。第一步,对网络中运行的话务量(在既设波长上流通的话务量)进行监视，在信号两端的控制服务器由L2/L3设备上取得依据SNMP协议监测到的话务量信息；第二步，信号两端的控制服务器对第一步得到的话务量去和内部预先设定的门限值进行比对，并基于比对结果对波长的增减作出判断，两端的控制服务器相互交换判断结果信息，最终控制服务器作出波长增减地判断；第三步，两端的控制服务器对增加对象与减少对象的接口状态进行检索，并交换检索结果信息而最终由两端控制服务器确定所选接口。在第二步中得出维持现状的情况下或者在第三步中要增加波长但没有能用的接口的情况下，都要返回到第一步；
由第四步开始，转入程序二。程序二共有四步，即当波长容量需要增加时，进入第四步，控制服务器使用GMPLS协议而同光交叉机联合行动，它们交换波长设定信息而进行增加；第五步，在信号两端的控制服务器使用远程登录而让L2/L3设备记录第四步结果信息，并起动增设对象的接口，进而把既存的波长与增设的波长依据IEEE802.3ad集合在一起(把多个以太网链路集合成一个假想的以太网链路)，并把集合到假想链路上的话务量进行负荷分担，而对L2/L3设备配置进行变更;当波长容量需要进行削减时，进入到第六步，在信号两端的控制服务器从假想链路上把要削减的波长放开，同时对L2/L3设备配置进行变更,并停止相应的接口工作;第七步,控制服务器使用GMPLS协议同光交叉机联合工作，经过交换波长削减信息而对波长进行削减。
7. 结束语
美国这次试验工程取得成功，意义重大。我们知道IP是今后发展的方向,但是IP网的设计原则是尽力而为,这对质量要求严格的业务就很难胜任,因此人们想出用资源预留协议去解决这个问题,但是IP网应用的话务量状况很难预估,这就使资源预留协议在执行中遇到很多问题,而美国采用波长自律技术,就比较好地解决了这个问题;
IP是今后发展方向,而光IP网的出现,就适应了这种需求。美国这次试验工程采用了IEEE802.3ad协议,以太网接口成为主流,以改过去以SDH接口为主的状况,全面满足IP发展地需要,这对IPTV和下一代网络的发展都是很重要的事情,美国的试验已引起世界业界的广泛关注。
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