ASON控制平面的優(yōu)勢(shì)、基本結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)智能光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1、引言

從80年代光纖通信技術(shù)商用化以來(lái)，傳輸體制經(jīng)歷了準(zhǔn)同步數(shù)字體制（PDH）到同步數(shù)字體制（SDH）的過(guò)渡；復(fù)用技術(shù)從電域的時(shí)分復(fù)用（TDM）向光域波時(shí)的分復(fù)用（WDM）的過(guò)渡，伴隨著IP與SDH，WDM及光傳送技術(shù)的融合，提出了光分組交換（Optical Packet Switch，簡(jiǎn)稱0PS）和光突發(fā)交換（Optical Burst Switching，簡(jiǎn)稱OBS）技術(shù)，所有這些都有力促進(jìn)傳送網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展。但是，傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)技術(shù)存在諸多棘手問(wèn)題，將成為從傳統(tǒng)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)分離業(yè)務(wù)向未來(lái)語(yǔ)音、高速數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)圖像業(yè)務(wù)融合方向發(fā)展的攔路虎。

為了順應(yīng)未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)支撐能力和豐富性的高要求，在2000年3月國(guó)際電信聯(lián)盟提出了自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（Automatically Switched 0ptical Network，簡(jiǎn)稱ASON）的概念，其基本設(shè)想是在光傳送網(wǎng)中引入智能控制平面（ControlPlane，簡(jiǎn)稱CP）。通過(guò)控制平面，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)呼叫連接管理和網(wǎng)絡(luò)資源的按需分配，使光網(wǎng)絡(luò)具有智能化，成為推動(dòng)下一代光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新型網(wǎng)絡(luò)體系。

2、ASON的控制平面結(jié)構(gòu)

2．1 ASON的基本概念

ASON可以定義為一種基于SDH傳送網(wǎng)和光傳送網(wǎng)，通過(guò)分布式或部分分布式控制平面自動(dòng)實(shí)現(xiàn)配置連接管理的光網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)包括傳送平面、管理平面及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。其中，傳送平面既可提供用戶信息的雙向或單向傳送，也可提供一些輔助控制和網(wǎng)絡(luò)管理信息的傳輸；管理平面用以完成傳送平面及整個(gè)系統(tǒng)的管理；數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可完成傳送平面、管理平面內(nèi)部及它們之間管理信息和控制信息的傳送。在ASON中，引入了獨(dú)有的控制平面技術(shù)，用以完成傳送平面呼叫控制和連接控制。

2．2 控制平面的優(yōu)勢(shì)與基本結(jié)構(gòu)

2．2．1 引入控制平面的優(yōu)勢(shì)

ASON中最具特色的就是控制平面，它賦予ASON的智能性和生命力。歸納起來(lái)，控制平面技術(shù)為ASON帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)有：①能夠?qū)崿F(xiàn)流量工程的要求；②控制平面協(xié)議代替通用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，并且可使用于不同的傳送技術(shù)；③信令具有可擴(kuò)展性，能實(shí)現(xiàn)在多廠商環(huán)境下的連接控制，能根據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)使用情況，動(dòng)態(tài)地進(jìn)行故障排除；④具有快速服務(wù)支配功能，能夠自動(dòng)建立、維護(hù)、釋放連接及網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)與恢復(fù)；⑤支持各種新的業(yè)務(wù)類型，如相關(guān)用戶組和虛擬專網(wǎng)等；⑥減少服務(wù)提供商為新技術(shù)開發(fā)維護(hù)系統(tǒng)軟件的需要。

2．2．2 控制平面的構(gòu)成

控制平面由獨(dú)立或分布于網(wǎng)元設(shè)備中通過(guò)信令通道連接在一起的多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，如圖1所示。通過(guò)用戶一網(wǎng)絡(luò)接口（User-Network Interface，簡(jiǎn)稱UNI），實(shí)現(xiàn)用戶終端與ASON的連接；通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)一網(wǎng)絡(luò)接口（Extemal Network-to-Network Interface，簡(jiǎn)稱E—NNI），實(shí)現(xiàn)ASON子網(wǎng)之間的互連；通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)一網(wǎng)絡(luò)接口（Intemal Network-to-Network Interface，簡(jiǎn)稱I—NNI），實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)部ASON網(wǎng)元的互連。

3、控制平面的核心技術(shù)

在控制平面中，涉及的核心技術(shù)主要包括網(wǎng)絡(luò)接口、功能模塊及信令協(xié)議3部分。

3．1 控制平面網(wǎng)絡(luò)接口

ASON中可能包括多種廠商設(shè)備及多種不同技術(shù)設(shè)備。根據(jù)技術(shù)或廠商設(shè)備的不同，可將ASON劃分成不同的自治區(qū)域。根據(jù)位置、功能的不同，ITU—T在控制平面內(nèi)部定義了兩種邏輯接口，即用戶一網(wǎng)絡(luò)接口UNI和網(wǎng)絡(luò)一網(wǎng)絡(luò)接口NNI（含E—NNI和I—NNI）。UNI和NNI是實(shí)現(xiàn)ASON的關(guān)鍵，也是ASON區(qū)別于現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要特征。

光互聯(lián)論壇（Optieal Internetworking Forum，簡(jiǎn)稱OIF）對(duì)UNI進(jìn)行了規(guī)范，分別推出了UNIl．0標(biāo)準(zhǔn)和UNI2．0標(biāo)準(zhǔn)。此后，OFI又著手規(guī)范NNI。目前將推出E—NNIl．0標(biāo)準(zhǔn)，這將加快全球光網(wǎng)絡(luò)互通操作的實(shí)現(xiàn)。

3．1．1 用戶一網(wǎng)絡(luò)接口

UNI定義了包括IP路由器、ATM交換機(jī)及SDH交叉連接設(shè)備等用戶與OXC和OADM的ASON設(shè)備的接口協(xié)議。對(duì)于用戶而言，用戶側(cè)接口稱為用戶側(cè)用戶一網(wǎng)絡(luò)接口（User-Network Interface for Client，簡(jiǎn)稱UNI—C）；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)側(cè)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口稱為網(wǎng)絡(luò)側(cè)用戶一網(wǎng)絡(luò)接口（User—Network Interrace for Network，簡(jiǎn)稱UNI—N）。

用戶設(shè)備通過(guò)該接口動(dòng)態(tài)請(qǐng)求獲取、撤消及修改有一定特性的光帶寬連接資源，可以支持多種網(wǎng)元類型。支持自動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)鄰居發(fā)現(xiàn)等網(wǎng)絡(luò)功能。具體支持包括接入用戶請(qǐng)求，即呼叫控制、資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇及呼叫的安全管理和認(rèn)證管理等功能。在UNI中，傳送的信息流包括終端點(diǎn)的名稱和地址、認(rèn)證和連接接納控制以及連接服務(wù)消息。

3．1．2 網(wǎng)絡(luò)一網(wǎng)絡(luò)接口

NNI是光網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)之間的接口，主要解決不同供應(yīng)商光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)互通問(wèn)題。在由多個(gè)自治網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)光路的建立、維護(hù)及釋放等功能。

I—NNI是一個(gè)自治域內(nèi)或有信任關(guān)系的多個(gè)自治域、控制實(shí)體之間的雙向信令接口。I—NNI支持資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇及連接路由等功能。在接口中，傳送的信息流包括拓?fù)洌酚尚畔?、連接服務(wù)信息及控制網(wǎng)絡(luò)資源信息。

E—NNI是不同自治域或提供商網(wǎng)絡(luò)中控制實(shí)體之間的雙向信令接口。E—NNI用于實(shí)現(xiàn)跨域連接的建立，支持呼叫控制、資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇和連接路由。接口中的信息流包括可達(dá)網(wǎng)絡(luò)地址信息、認(rèn)證和連接接納信息及連接服務(wù)信息。

3．2 控制平面控制節(jié)點(diǎn)功能

在ITU-T建議中，控制平面節(jié)點(diǎn)的核心功能主要由連接控制器、路由控制器、鏈路資源管理器、流量策略、呼叫控制器、協(xié)議控制器、發(fā)現(xiàn)代理及終端適配器等8類組件構(gòu)成。圖2中省略了發(fā)現(xiàn)代理和終端適配器兩個(gè)組件模塊的標(biāo)注。圖2中的呼叫控制器和連接控制器用于完成信令功能，實(shí)現(xiàn)ASON中的分離呼叫和連接處理兩個(gè)過(guò)程；路由控制器用于完成路由功能，為連接控制器將要發(fā)起的連接建立選擇路由，同時(shí)還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唾Y源利用等信息的分發(fā)；鏈路資源管理器用于完成資源管理功能，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)資源狀況，管理鏈路占用、狀態(tài)及告警等性能；協(xié)議控制器用于完成消息的分類收集和分發(fā)，負(fù)責(zé)將通過(guò)接口的消息正確送往處理模塊；流量策略負(fù)責(zé)檢查用戶連接是否滿足已協(xié)商好的參數(shù)配置；發(fā)現(xiàn)代理和終端適配器用于完成自動(dòng)發(fā)現(xiàn)功能。

3．3 控制平面的信令協(xié)議

控制平面的信令協(xié)議包括路由協(xié)議、信令協(xié)議及鏈路資源管理協(xié)議3部分。在ASON中，使用由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（Intemet Engineering Task Force，簡(jiǎn)稱IETF）提出GMPLS的協(xié)議框架，在該協(xié)議框架中，不同的協(xié)議功能由所對(duì)應(yīng)不同協(xié)議模塊完成，分別為路由協(xié)議、信令協(xié)議及鏈路管理協(xié)議等模塊。

（1）路由協(xié)議 互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出的路由協(xié)議包括開放最短路徑優(yōu)先一流量工程和媒介系統(tǒng)一媒介系統(tǒng)一流量工程（Intermediary System一Intermediary System一Traffic Engineering，簡(jiǎn)稱IS—IS—TE）兩個(gè)協(xié)議。路由協(xié)議基本功能包括資源發(fā)現(xiàn)、狀態(tài)信息傳播及信道選擇。路由協(xié)議模塊由路由表管理器、通道計(jì)算、開放最短路徑優(yōu)先一流量工程及鏈路狀態(tài)通告一數(shù)據(jù)庫(kù)（Link State Advertisement一Database，簡(jiǎn)稱LSA—DB）構(gòu)成。因?yàn)閭魉推矫婧涂刂破矫娴耐負(fù)洳恍枰耆嗤?，所以路由協(xié)議需要負(fù)責(zé)廣播它們的拓?fù)洌沟妹總€(gè)節(jié)點(diǎn)都能保持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟晥D的一致性。傳送平面拓?fù)溆糜谶B接建立時(shí)的路徑選擇，而控制平面拓?fù)鋭t用于構(gòu)建IP控制消息的路由表。

（2）信令協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出了兩種改進(jìn)的信令協(xié)議，即資源預(yù)定協(xié)議一流量工程和基于約束的路徑標(biāo)簽分布協(xié)議（Constraint一Based Routed Iatbel Distribution Protocol，簡(jiǎn)稱CR—LDP）。信令協(xié)議模塊主要包括開發(fā)最短路徑優(yōu)先一流量工程，用于創(chuàng)建、維護(hù)、恢復(fù)和釋放光鏈路連接。信令包含地址和命名、信令的過(guò)程、信令類型、信令的具體內(nèi)容及其安全性等方面。

（3）鏈路管理協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出了鏈路管理協(xié)議。鏈路管理協(xié)議模塊的主要功能是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路資源信息，為連接的建立提供資源保證。

4 、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)引入控制平面完成了路由自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、呼叫連接管理、保護(hù)恢復(fù)等功能，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)呼叫連接管理和網(wǎng)絡(luò)資源的按需分配，使得光網(wǎng)絡(luò)具有智能化功能。為了實(shí)現(xiàn)智能光網(wǎng)絡(luò)，必須關(guān)注控制平面網(wǎng)絡(luò)接口、功能模塊及信令協(xié)議等核心技術(shù)的完善與發(fā)展。

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