自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)ASON總體結(jié)構(gòu)與進(jìn)展

2019-11-03 10:18:50

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供稿：網(wǎng)友

北京郵電大學(xué)光通信中心龔涌濤

北京廣播學(xué)院信息工程學(xué)院劉開(kāi)賢　　當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)資訊爆炸的網(wǎng)絡(luò)，隨著數(shù)據(jù)服務(wù)量的激增，這種發(fā)展在帶來(lái)巨大成效的同時(shí)也給現(xiàn)實(shí)中的傳送網(wǎng)帶來(lái)了沉重的壓力，這種壓力給傳統(tǒng)傳送網(wǎng)絡(luò)提出了明確的革新和發(fā)展的要求。實(shí)際需求迫使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向下一代能支持多信道、高容量、可配置、智能型的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。在這種演進(jìn)過(guò)程中，點(diǎn)到點(diǎn)的WDM系統(tǒng)邁出了解決問(wèn)題的第一步。在具備了WDM能力之后，光傳送網(wǎng)絡(luò)第一次擁有了在光層直接交叉組網(wǎng)的能力。而現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展可謂是一日千里，各種新技術(shù)紛至沓來(lái)，這些新技術(shù)使得我們?cè)谠O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)全新傳送網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候具備前所未有的能力和空間，在網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)實(shí)需求和新興技術(shù)的雙重推動(dòng)下，自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)，也即是ASON網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)就成為大勢(shì)所趨，順理成章了。　　ASON網(wǎng)絡(luò)之所以是自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)，就在于它本身具備的智能性，這種智能性體現(xiàn)在ASON網(wǎng)絡(luò)第一次在光網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)了光信道建立的智能性。也即是ASON網(wǎng)絡(luò)在不需要人為管理和控制的作用下，可以依據(jù)控制面的功能，按用戶的請(qǐng)求來(lái)建立一條符合用戶需求的光信道。這一前所未有的革命性進(jìn)步為光網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了質(zhì)的飛躍。而ASON網(wǎng)絡(luò)之所以具備這種智能，究其原因是在于它首次引入了光網(wǎng)絡(luò)中的控制面（Control Plane）。本文的目的就是對(duì)ASON光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行總體分析，然后再對(duì)ASON網(wǎng)絡(luò)控制面重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步探討。

　　一、ASON網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)

　　1． ASON網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)

　　在ASON網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)中，層次模型關(guān)系是一個(gè)非常重要的方面。因?yàn)閺膶?shí)現(xiàn)目的講，ASON網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的目的是為了實(shí)現(xiàn)大范圍全局性整體網(wǎng)絡(luò)，因此ASON網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上采用了層次性的可劃分為多個(gè)域的概念性結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以允許設(shè)計(jì)者根據(jù)多種具體條件限制和策略要求來(lái)構(gòu)建一個(gè)ASON網(wǎng)絡(luò)。在不同域之間的互作用是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)抽象接口來(lái)完成的，而把一個(gè)抽象接口映射到具體協(xié)議中就可以實(shí)現(xiàn)物理接口，并且多個(gè)抽象接口可以同時(shí)復(fù)用在一個(gè)物理接口上。

　　通過(guò)引入域的概念，使ASON網(wǎng)絡(luò)具備了良好的規(guī)模性和可擴(kuò)展性，這保證了將來(lái)網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)升級(jí)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口的引入，使多廠商設(shè)備的互聯(lián)互通成為可能。因此，標(biāo)準(zhǔn)的接口就成為ASON網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)非常關(guān)鍵的方面。另外通過(guò)E-NNI，I-NNI的引入，使得ASON具備良好的層次性結(jié)構(gòu)；通過(guò)E-NNI接口來(lái)傳遞網(wǎng)絡(luò)消息，可以滿足不同域之間的消息互通的要求；通過(guò)對(duì)外引入I-NNI，就能屏蔽了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的具體消息，保證了網(wǎng)絡(luò)安全性需求，而標(biāo)準(zhǔn)的UNI接口的引入，使得用戶具備統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)接入方式。

　　2. ASON的功能性結(jié)構(gòu)

　　從ASON功能層面上來(lái)講，ASON可被視為是由三大平面，即控制平面，管理平面和傳送平面所組成的。同傳統(tǒng)的光傳送網(wǎng)相比較，一個(gè)明顯的不同就是控制平面的引入，這一平面的引入給整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了前所未有的變化。我們可以用圖2來(lái)表示三個(gè)平面之間的關(guān)系。

　　從圖2中我們可以看出，三個(gè)平面分別完成不同的功能。同傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)類似，傳送層仍然負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的傳送，但這時(shí)傳送層的動(dòng)作卻是在管理面和控制面的作用之下進(jìn)行的。控制面和管理面都能對(duì)傳送層的資源進(jìn)行操作。這些操作動(dòng)作是通過(guò)傳送面與控制面和管理面之間的接口來(lái)完成的。同時(shí)管理面在結(jié)構(gòu)中是作為高層管理者的作用出現(xiàn)的，在管理面中存在著三個(gè)管理器，分別是控制面管理器、傳送面管理器和資源管理器，這三個(gè)管理器是實(shí)現(xiàn)管理面同其它平面之間實(shí)現(xiàn)管理功能的代理。此外，從圖中還可以看出，在控制面和其它層面之間也存在著不同的接口，通過(guò)這些接口，可以實(shí)現(xiàn)同管理面之間功能的協(xié)調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳送面資源的管理動(dòng)作。

　　二、 ASON網(wǎng)絡(luò)中控制面問(wèn)題分析

　　1．控制面引入的原因

　　正如前面所論述到的，ASON網(wǎng)絡(luò)之所以成為智能光網(wǎng)絡(luò)的原因就在于它能應(yīng)客戶的需求來(lái)動(dòng)態(tài)分配光通道。而這一能力的實(shí)現(xiàn)是依賴于ASON網(wǎng)絡(luò)中交換式連接（Switched Connection）概念的引入。在ASON中，連接不再是全部由管理控制實(shí)現(xiàn)的一成不變的固定連接了。這里，連接被分為三種類型：它們分別是交換式連接，永久連接（PRovisioned Connection）和軟永久性（Soft-permanent Connection）連接。這三種連接的不同之處就在于對(duì)連接建立起主控作用的部件不同：永久性連接的發(fā)起和維護(hù)都是由管理面來(lái)完成的，并且傳送面中為具體業(yè)務(wù)建立通道的路由消息和信令消息都是由管理面發(fā)出的，控制面在永久性連接中并不起作用；而同永久性連接相反的是交換式連接，這種連接的發(fā)起和維護(hù)都是由控制面來(lái)完成的，控制面通過(guò)UNI接口接收到用戶方面?zhèn)鱽?lái)的請(qǐng)求，在經(jīng)過(guò)控制面的處理過(guò)后在傳送面中為這個(gè)客戶請(qǐng)求提供一條具體的可滿足用戶需求的光通道，并且把結(jié)果報(bào)告給管理面。管理面在這種連接的建立過(guò)程中并不直接起作用，它只是接收從控制面?zhèn)鱽?lái)的連接建立的消息；而介于上面兩種連接之間的是軟永久性連接，這種連接的建立、拆除請(qǐng)求也是由管理面發(fā)出的，但是對(duì)傳送面中具體資源的配置和動(dòng)作卻是由控制面發(fā)出的指令來(lái)完成的。

　　從上面分析中可以看出，交換式連接的引入是使ASON網(wǎng)絡(luò)成為真正的交換式智能網(wǎng)絡(luò)的核心所在。正是由于有了交換式連接的引入，才有了應(yīng)用戶要求來(lái)產(chǎn)生恰當(dāng)光通道的能力。而這種能力的具備是同ASON網(wǎng)絡(luò)中控制面的作用息息相關(guān)的。可以說(shuō)沒(méi)有控制面的引入，ASON網(wǎng)絡(luò)就失去了智能的靈魂，就不具備了自動(dòng)交換的能力。因此，很有必要對(duì)ASON網(wǎng)絡(luò)中的控制面進(jìn)行詳細(xì)研究。

　　2．在ASON控制面問(wèn)題中起主要作用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織

　　在具體分析ASON控制面問(wèn)題之前，有必要先來(lái)看看在這個(gè)問(wèn)題上國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織是怎樣考慮的，他們各自負(fù)責(zé)哪些方面的工作，考慮的問(wèn)題都有哪些側(cè)重和不同。這對(duì)于研究工作的開(kāi)展和深入很有意義。

　　現(xiàn)在，在ASON控制面問(wèn)題討論中，主要有ITU-T，ASNI，IETF和OIF等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。其中ITU-T主要集中于網(wǎng)絡(luò)框架體系結(jié)構(gòu)、總體需求、以及控制面的特性方面的建議。IETF則主要集中于為支持ip控制信道而進(jìn)行的IP方面的擴(kuò)展。OIF則把注意力放到了UNI和NNI的具體實(shí)現(xiàn)方面。

　　在我國(guó)現(xiàn)實(shí)工作中，主要依據(jù)的還是ITU-T的相關(guān)建議，同時(shí)兼顧IETF和OIF的相關(guān)文檔。這一方面是有歷史原因，另外一方面是因?yàn)镮TU-T是一個(gè)官方機(jī)構(gòu)，而IETF和OIF則是多廠家的比較松散的聯(lián)盟，因此ITU-T的建議對(duì)于我國(guó)有更重要的參考價(jià)值。

　　3．控制面結(jié)構(gòu)和相關(guān)問(wèn)題

　　ASON網(wǎng)絡(luò)的控制面就其實(shí)質(zhì)而言，是一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō)ASON控制面是一個(gè)能實(shí)現(xiàn)對(duì)下層傳送網(wǎng)進(jìn)行控制的IP網(wǎng)。因此，它的結(jié)構(gòu)符合標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)。從層次模型的觀點(diǎn)它可以分為多個(gè)管理域，一個(gè)管理域內(nèi)可以根據(jù)不同原因被劃分為多個(gè)子域（當(dāng)然一個(gè)管理域也可以是只有單一子域的管理域），每個(gè)子域內(nèi)可以包含多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。不同的管理域之間以及同一個(gè)管理域的不同子域之間通過(guò)E-NNI來(lái)交流信息，而同一個(gè)子域內(nèi)的不同子網(wǎng)絡(luò)之間是通過(guò)I-NNI來(lái)交流信息的。客戶和控制網(wǎng)絡(luò)之間則是通過(guò)客戶網(wǎng)絡(luò)接口UNI來(lái)進(jìn)行信息交流。

　　4．控制面主要問(wèn)題分析

　　為實(shí)現(xiàn)ASON網(wǎng)絡(luò)的控制平面功能，僅僅知道控制面的接口機(jī)構(gòu)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析后，發(fā)現(xiàn)在ASON控制面設(shè)計(jì)中存在很多問(wèn)題遠(yuǎn)未解決。這些問(wèn)題主要集中在下面幾個(gè)方面：

　　（1）結(jié)構(gòu)和整體需求問(wèn)題分析

　　對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)而言，它的整體結(jié)構(gòu)和需求方面的分析可謂是整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)中的至關(guān)重要的一環(huán)。結(jié)構(gòu)的分析直接關(guān)系到具體的設(shè)計(jì)問(wèn)題、呼叫控制問(wèn)題、鏈路管理問(wèn)題、DCN網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)管理問(wèn)題等等。因此，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)和需求的分析一直是標(biāo)準(zhǔn)化組織在這方面的重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題，也是提出建議最早，相對(duì)比較完整的一個(gè)方面。在這其中，ITU制定/修訂了三個(gè)綱領(lǐng)性文件，它們分別是G.astn協(xié)議，G.872協(xié)議（修訂版）以及G.ason協(xié)議。

　　G.astn協(xié)議是完成時(shí)間最早的一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)框架性協(xié)議。早在2001年6月就在ITU大會(huì)上得以通過(guò)。這個(gè)協(xié)議的主要目的在于制定自動(dòng)傳送網(wǎng)絡(luò)（ASTN：Automatic Switch Transport Network）的控制層面標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。G.astn協(xié)議明確指出這個(gè)協(xié)議就是作為解決自動(dòng)傳送網(wǎng)絡(luò)對(duì)于控制面的網(wǎng)絡(luò)級(jí)需求問(wèn)題的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)被做為制定自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和模板。在G.astn協(xié)議中主要分析和提出了關(guān)于控制層面的問(wèn)題，并且對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，這些分析包括：定義了UNI和NNI接口（參考點(diǎn)）；提出了所支持的連接類型（交換連接和永久連接）；提出了對(duì)名稱和地址的總體要求；提出了對(duì)于拓?fù)涞挠蛞晥D問(wèn)題。

　　ITU在完成了G.astn協(xié)議之后，緊接著的一個(gè)動(dòng)作就是根據(jù)G.astn協(xié)議的概念來(lái)對(duì)原來(lái)的G.872協(xié)議進(jìn)行了更改。這個(gè)修改后的G.872協(xié)議協(xié)議在2001年11月得到了通過(guò)。在G.872協(xié)議中主要的修改包括下面幾個(gè)方面：新增加了對(duì)ODU復(fù)用的TDM結(jié)構(gòu)；ODU的反轉(zhuǎn)復(fù)用結(jié)構(gòu)；新增了由G.709修改版支持的新增特性。

　　在有了前面兩個(gè)協(xié)議的基礎(chǔ)之上，ITU又針對(duì)光網(wǎng)絡(luò)制定了另外一個(gè)更加重要的建議，這就是關(guān)于自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)控制層面的核心建議G.ason建議。在這個(gè)協(xié)議中主要進(jìn)展包括：為呼叫和連接提出了規(guī)范的定義，并且為將來(lái)的更加具體的建議打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。突出了本協(xié)議的應(yīng)用是同具體的傳送技術(shù)無(wú)關(guān)的；ASON網(wǎng)絡(luò)控制面的具體結(jié)構(gòu)和應(yīng)用應(yīng)該是同下層傳送協(xié)議無(wú)關(guān)的。它應(yīng)該兼容現(xiàn)有的光網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)，不應(yīng)該因下層傳送技術(shù)的不同而導(dǎo)致上層控制層面的不同。這種協(xié)議無(wú)關(guān)性是通過(guò)對(duì)具備協(xié)議無(wú)關(guān)性的部分和具備協(xié)議相關(guān)性的部分進(jìn)行嚴(yán)格的區(qū)分來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　（2）呼叫和連接管理問(wèn)題

　　在有了上面提到的光網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)和需求協(xié)議之后，下面一個(gè)順理成章的問(wèn)題就是怎樣對(duì)呼叫和連接進(jìn)行管理的問(wèn)題了。之所以提出這個(gè)問(wèn)題是因?yàn)锳SON的本質(zhì)特點(diǎn)就是具備按需提供連接的功能。而呼叫同連接又是兩個(gè)密不可分的概念，因此就很有必要對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析了。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，三大標(biāo)準(zhǔn)化組織都進(jìn)行了大量的工作，得出了各自的進(jìn)展，簡(jiǎn)述如下：

　　ITU對(duì)這個(gè)問(wèn)題的成果是提出了G.sig協(xié)議，對(duì)域內(nèi)和域間信令問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)討論，對(duì)把G.sig協(xié)議映射為具體的應(yīng)用協(xié)議提出了可能的解決方案。

　　OIF對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的考慮是得出了OIF UNI 1.0文檔以及進(jìn)一步提出了OIF UNI 2.0作為工作組計(jì)劃。OIF把它的主要精力集中在了UNI方面，這涉及到了信令、命名、地址、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)等等方面。并且在OIF的工作中還采用了很多IETF的成果（諸如利用了GMPLS的很多相關(guān)內(nèi)容）。

　　IETF對(duì)于這方面的主要工作集中在GMPLS協(xié)議方面。從本質(zhì)上而言，GMPLS和ASON是兩個(gè)方面并不是非常一致的兩個(gè)問(wèn)題。但是這兩個(gè)問(wèn)題又有很多可以相互借鑒的地方。現(xiàn)在提出的解決ASON網(wǎng)絡(luò)中很多問(wèn)題的方法（諸如信令和路由）都可以參考GMPLS中的思想。但是由于他們二者本身有很大的不同，另外還因?yàn)镚MPLS本身也是一個(gè)正在快速發(fā)展的非常新興的技術(shù)，所以這兩方面結(jié)合的問(wèn)題還有待進(jìn)一步仔細(xì)考慮。

　　（3）自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和鏈路管理問(wèn)題

　　自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和鏈路管理問(wèn)題也是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。這一問(wèn)題的重要性因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)程度的復(fù)雜和可使用波長(zhǎng)數(shù)的增加而變得更為重要了。在這兩個(gè)方面中，ITU主要把精力集中在自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的方面，而IETF則提出了一整套鏈路管理協(xié)議（Link Management Protocol），OIF則把注意力集中在了應(yīng)用LMP來(lái)解決UNI的方面。

　　ITU提出了兩個(gè)建議G.ndisc和G.sdidc來(lái)解決自動(dòng)鄰居發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)服務(wù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。自動(dòng)鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議是要解決光網(wǎng)絡(luò)中對(duì)新增節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)以及處理問(wèn)題，而自動(dòng)服務(wù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是要解決對(duì)新發(fā)現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)的服務(wù)功能的確認(rèn)問(wèn)題。

　　IETF提出鏈路管理協(xié)議LMP的目的不僅僅在于要解決具體的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，除此之外LMP還要求解決下面的這些問(wèn)題：

　　◎故障隔離定位以及控制信道維護(hù)的問(wèn)題；

　　◎控制層面中對(duì)于下層傳送平面中平行鏈路的管理問(wèn)題；

　　◎WDM中特有的XC-OLS應(yīng)用問(wèn)題。

　　OIF則借用了IETF定義的LMP來(lái)具體解決NUI中的問(wèn)題，在OIF中，它不僅采用了LMP，并且還對(duì)LMP進(jìn)行了擴(kuò)展以便完成UNI的功能。

　　（4） DCN網(wǎng)絡(luò)方面的問(wèn)題

　　DCN網(wǎng)絡(luò)方面的問(wèn)題主要是由ITU來(lái)考慮的。在ITU中，給出了G.dcn建議來(lái)解決這一問(wèn)題。這個(gè)建議的主要內(nèi)容是對(duì)為在DCN網(wǎng)絡(luò)中承載IP業(yè)務(wù)提出一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這具體包括：

　　◎在SONET/SDH中使用的IP和OSI堆棧結(jié)構(gòu)；

　　◎在DCN中使用的IP路由協(xié)議（Integrated-ISIS）；

　　◎IP和OSI之間和互操作問(wèn)題；

　　◎IP和OSI之間相互的封裝和建立隧道過(guò)程。

摘自《通信世界》

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