ASON端到端業(yè)務(wù)提供的實(shí)現(xiàn)方案研究

2019-11-04 21:22:03

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供稿：網(wǎng)友

　　1. 前言
　　在自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）中，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)提供及恢復(fù)等主要功能將采用自動(dòng)控制的方式，盡量減少人工干預(yù)，將大大提高業(yè)務(wù)的傳遞速度，從而提高網(wǎng)絡(luò)效率和容量利用率。隨著自動(dòng)控制從核心網(wǎng)向城域網(wǎng)以及接入網(wǎng)的延伸，由于城域網(wǎng)和接入網(wǎng)中的連接更為頻繁，業(yè)務(wù)量波動(dòng)更大，自動(dòng)控制的優(yōu)勢將更加明顯。從用戶的角度來看，自動(dòng)控制能夠提高用戶請求和建立連接操作的水平，改善業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）。
　　
　　隨著自動(dòng)控制能力的加強(qiáng)，業(yè)務(wù)提供者更多地使用術(shù)語“端到端”來描述它們提供業(yè)務(wù)的能力。實(shí)際中，端到端不僅依靠于網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和延伸，還有賴于現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施和承載網(wǎng)所提供的功能。對于特定的業(yè)務(wù)提供者來說，端到端的業(yè)務(wù)提供意味著業(yè)務(wù)需要跨越多個(gè)城域網(wǎng)和全國的骨干網(wǎng)，然后再提供給具體的用戶。而對另一個(gè)業(yè)務(wù)提供者來說，端到端的業(yè)務(wù)提供可能包括部分的城域網(wǎng)和接入網(wǎng)，僅需要跨越一個(gè)城域網(wǎng)即可提供到具體的用戶。隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，這種自動(dòng)控制的端到端業(yè)務(wù)提供方法將逐步擴(kuò)展到終端用戶，今后無論是商業(yè)用戶還是普通用戶，都將使用到自動(dòng)控制的端到端業(yè)務(wù)。因此，研究在ASON中如何實(shí)現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)的提供，是一件很有意義的工作。
　　
　　2. ASON層次結(jié)構(gòu)簡述
　　近年來，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量爆炸性增長，各種新型業(yè)務(wù)如視頻點(diǎn)播、帶寬租用、虛擬專用網(wǎng)(VPN)等不斷涌現(xiàn)。這為服務(wù)提供商帶來了廣闊的市場和全新的利潤增長點(diǎn)。但同時(shí)，也對傳送網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。：新業(yè)務(wù)的不可猜測性使得靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)資源配置方式與動(dòng)態(tài)的業(yè)務(wù)分布模式相適應(yīng)增加困難；密集波分復(fù)用(DWDM)的發(fā)展，使傳輸容量極大地提高，而光網(wǎng)絡(luò)的治理與控制若仍然采用傳統(tǒng)模式，就不能及時(shí)提供各類業(yè)務(wù)所需的帶寬。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)能夠自動(dòng)完成網(wǎng)絡(luò)連接，作為新型網(wǎng)絡(luò)它能夠解決這些問題。
　　
　　ASON以光傳送網(wǎng)(OTN)為基礎(chǔ)，是一種利用獨(dú)立的控制平面來實(shí)施動(dòng)態(tài)配置連接治理的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)只涉及客戶層信號(hào)的傳送、復(fù)用、交叉連接、監(jiān)控和生存性處理，通常不含交換，只具備較低的功能。因此，在傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)中引入動(dòng)態(tài)交換的概念不僅是幾十年來傳送網(wǎng)概念上的重大歷史性突破，也是傳送網(wǎng)技術(shù)的一次重要突破，使傳送網(wǎng)具備了自動(dòng)選路和治理的更高智能。而且，這類新型網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要特點(diǎn)是支持多種客戶信號(hào)，因此是與客戶和技術(shù)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　由于ASON不同于傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)。它在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加了一個(gè)新的控制平面，因此ASON網(wǎng)絡(luò)由3個(gè)平面組成。傳送平面由一系列的傳送實(shí)體組成，包括交叉連接單元和物理傳送鏈路。傳送平面負(fù)責(zé)為網(wǎng)絡(luò)用戶間數(shù)據(jù)傳輸提供所需的帶寬與連接。控制平面和治理平面通過指揮這些物理實(shí)體的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)需要的連接。此外傳送平面還可以用于提供控制平面和治理平面的通信通道。根據(jù)構(gòu)建傳送平面的基礎(chǔ)設(shè)施在網(wǎng)絡(luò)中的位置（骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)），所組建的傳送平面將有所不同。
　　
　　如前所述，傳送平面的發(fā)展增加了對資源治理自動(dòng)控制端到端業(yè)務(wù)的提供和恢復(fù)速度的需求。為此，人們引入了多種新的智能化功能，以便對網(wǎng)元提供更為有效的自動(dòng)控制。通常，這些操作以分布式的方式完成，具備自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源、路由、業(yè)務(wù)的提供和傳送平面失效的恢復(fù)等功能。我們知道，傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管能力有限，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí)已難堪重負(fù)，更不用說去執(zhí)行這些智能化的自動(dòng)控制功能。因而，人們從治理平面分離出一個(gè)獨(dú)立的控制平面。這里需要說明一點(diǎn)的是，雖然說傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能力不足，必須獨(dú)立出一個(gè)控制平面，但并不是說控制平面的出現(xiàn)將取代網(wǎng)管平面。控制平面是ASON區(qū)別于傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)的主要標(biāo)志，控制平面包括一系列實(shí)現(xiàn)路由選擇和信令等特定功能的組件，用于支持連接的建立和釋放等。控制平面可以獨(dú)立于治理平面指揮傳送平面完成連接的建立、釋放等功能，也可以在治理平面的作用下實(shí)現(xiàn)連接的控制。其基本功能包括提供呼叫控制、呼叫許可控制、連接治理、連接控制、連接許可控制，支持UNI/NNI接口及與其他網(wǎng)絡(luò)互連，支持與網(wǎng)管系統(tǒng)的聯(lián)系，支持多域環(huán)境中的連接治理，支持動(dòng)態(tài)帶寬分配，支持多種連接方式，支持呼叫控制和連接控制的分離等。
　　
　　治理平面與控制平面技術(shù)互為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的治理。ASON網(wǎng)絡(luò)的治理平面除了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)治理的基本功能外，還需要實(shí)現(xiàn)控制平面鏈路資源信息的治理，網(wǎng)絡(luò)地址配置和尋址，以及負(fù)責(zé)控制平面的控制策略制定和網(wǎng)絡(luò)整體協(xié)調(diào)等功能。實(shí)際中，絕大多數(shù)的治理平面功能由一個(gè)集中的運(yùn)營支撐系統(tǒng)（OSS）執(zhí)行，通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（DCN）直接接入到網(wǎng)元。
　　
　　治理平面和控制平面的通信通道可以采用嵌入在傳輸路由的數(shù)據(jù)通道例如使用傳送平面的開銷字節(jié)，也可以用DCN網(wǎng)絡(luò)提供。上述治理平面內(nèi)部的信息傳遞，用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(NNI)之間的信令信息傳遞都通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供實(shí)際支持。
　　
　　上述3個(gè)平面使用4個(gè)重要接口實(shí)現(xiàn)信息交互。4個(gè)接口為：連接控制接口(CCI)、網(wǎng)絡(luò)治理接口(NMI)、NNI和UNI，其中CCI連接控制平面和傳送平面，用于傳遞控制信息和同步傳送資源狀態(tài)信息；NMI包括治理平面和控制平面(NMI-A)之間的接口以及治理平面和傳送平面(NMI-T)之間的接口，分別實(shí)現(xiàn)治理平面對控制平面和傳送平面的治理；NNI包括內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接口(I-NNI)和外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(E-NNI)，用于實(shí)現(xiàn)控制平面內(nèi)部的信息交互；UNI是用戶網(wǎng)絡(luò)和核心傳送網(wǎng)絡(luò)之間的接口，實(shí)現(xiàn)客戶網(wǎng)絡(luò)和核心傳送網(wǎng)之間的信息交互。
　　
　　3. 端到端的光業(yè)務(wù)提供
　　在討論端到端的光業(yè)務(wù)提供情況前，首先需要看一下與控制平面的融合相關(guān)的問題。
　　
　　3.1控制平面融合問題
　　　

　　當(dāng)傳送平面中的網(wǎng)元由不同的制造商提供時(shí)，在增強(qiáng)現(xiàn)有治理平面和提供自動(dòng)化的跨多制造商的業(yè)務(wù)時(shí)，有三種可能性：
　　
　　1.運(yùn)營商相關(guān)的融合控制平面（圖1a）
　　
　　2.與運(yùn)營商無關(guān)的第三方統(tǒng)一控制平面（圖1b）
　　
　　3.基于標(biāo)準(zhǔn)的外部NNI，E-NNI（圖1b中虛線所示）
　　
　　在這幾種融合控制平面中，與現(xiàn)有運(yùn)營商控制平面的融合方案要比購買一個(gè)制造商控制平面涉及的范圍更廣，因?yàn)樾沦徺I的制造商控制平面與現(xiàn)有的運(yùn)營商控制平面間需要多種接口，增加了融合的復(fù)雜性。盡管這種方法在近期內(nèi)看起來成本較低，但隨著時(shí)間的推移，隨著商業(yè)需求變化，隨著一些新的業(yè)務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)的添加，會(huì)使成本變得越發(fā)昂貴。
　　
　　一種更好的方案是與建設(shè)與運(yùn)營商無關(guān)的第三方統(tǒng)一控制平面，此控制平面位于現(xiàn)有制造商的控制平面之上、運(yùn)營商的治理平面之下。此方案比維持動(dòng)態(tài)商業(yè)需求的花費(fèi)要少，因?yàn)樵谠摲桨钢薪y(tǒng)一控制平面軟件體系的設(shè)計(jì)費(fèi)用將轉(zhuǎn)嫁到第三方，而不是運(yùn)營商。
　　
　　相比之下，基于標(biāo)準(zhǔn)的不同制造商控制平面間的E-NNI是一種最優(yōu)的融合方案，因?yàn)镮TU-T和IETF都將E-NNI定義為不同制造商控制平面間的接口。然而，目前的接口協(xié)議只能適用于單個(gè)治理域，沒有考慮多制造商控制平面間所需的E-NNI。為此，OIF和IETF目前正在積極修改現(xiàn)有的協(xié)議，以便用于多個(gè)治理域。只有E-NNI的協(xié)議全部標(biāo)準(zhǔn)化之后，第三方的與運(yùn)營商無關(guān)的統(tǒng)一控制平面才可能成為一種最有吸引力的解決方案。
　　
　　接下來，我們再來看一下運(yùn)營商的治理平面和制造商的網(wǎng)元治理系統(tǒng)（EMS）之間的區(qū)別。通常，運(yùn)營商的治理平面包括所有的制造商具體的EMS，另外還包括運(yùn)營商具體的后臺(tái)支撐系統(tǒng)，由運(yùn)營商根據(jù)不同的商業(yè)需要來實(shí)現(xiàn)。假如城域網(wǎng)和核心網(wǎng)中配置了同一個(gè)制造商的傳送平面，有這些區(qū)別就意味著運(yùn)營商可以擁有針對城域網(wǎng)和核心網(wǎng)的兩個(gè)治理平面，但卻只有同一制造商的EMS。同樣，我們可以將其擴(kuò)展到多個(gè)運(yùn)營商的情況，即運(yùn)營商有不同的治理平面，但可能有同一個(gè)針對具體制造商傳送平面網(wǎng)元的EMS。
　　
　　將多個(gè)制造商的控制和治理系統(tǒng)與已有的運(yùn)營商治理平面進(jìn)行融合時(shí)，運(yùn)營商治理平面必須和以下元素進(jìn)行融合：
　　
　　1.多個(gè)制造商的EMS；
　　
　　2.多個(gè)制造商的控制平面；
　　
　　3.與運(yùn)營商無關(guān)的第三方統(tǒng)一控制平面。
　　一般來說，連接治理平面的三個(gè)接口（如圖2所示）不可能同時(shí)使用。如，統(tǒng)一NMI-C接口通常用于更新治理平面的端到端連接，這種連接由與運(yùn)營商無關(guān)的統(tǒng)一控制平面提供。假如治理平面關(guān)注于一個(gè)制造商域內(nèi)的更新的網(wǎng)絡(luò)資源的可用性和狀態(tài)，則它會(huì)利用普通NMI-C接口。NMI-T接口在治理平面被要求傳送（接收）消息到（從）傳送平面網(wǎng)元時(shí)才會(huì)被使用。多個(gè)接口（如NMI-T、NMI-C等）的使用一定程度上使得跨越多個(gè)制造商產(chǎn)品的統(tǒng)一控制平面的配置和使用更為復(fù)雜。然而，這些具體的接口可以在統(tǒng)一控制平面失效的情況下繼續(xù)使用，使得網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因?yàn)榻y(tǒng)一控制平面的失效而影響治理與控制平面間的通信。實(shí)際上，統(tǒng)一控制平面的引入主要是用來減少治理平面中分離的制造商EMS與每個(gè)制造商控制平面間的接口，從而減少統(tǒng)一控制平面和運(yùn)營商治理系統(tǒng)之間融合的復(fù)雜性。
　　　

　　3.2 端到端業(yè)務(wù)的提供
　　
　　在目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，與端到端光業(yè)務(wù)的提供相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)屬性主要有位置（locality）、粒度（granularity）和所有權(quán)（ownership），通過改變他們的組合可以確定出各種組網(wǎng)情況。
　　
　　其中，位置可分為地區(qū)性（regional）和全局性（national）兩種情況，地區(qū)性表示業(yè)務(wù)量保持在一個(gè)給定的區(qū)域，沒有跨越任何城域核心網(wǎng)。相反，全局性表示設(shè)定的端到端業(yè)務(wù)不是僅局限于在本地而是穿越了至少一個(gè)城域核心網(wǎng)。粒度屬性可分為單粒度（single-granularity）和多粒度（multi-granularity）兩種情況，在單粒度情況中，一個(gè)單子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)池（SNPP）中的單子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（SNP）被用來表示一個(gè)單層傳送平面的控制平面視圖。相反地，在多粒度情況下，SNPP中的多個(gè)SNP被用于表示多層傳送平面的控制平面視圖。所有權(quán)屬性同樣也可以分為單所有權(quán)（single ownership）和多所有權(quán)（multiple ownership）兩種情況，其中單所有權(quán)表示端到端光業(yè)務(wù)發(fā)生在同一運(yùn)營商范圍之內(nèi)，此時(shí)由單個(gè)治理平面來治理傳送平面網(wǎng)元，而多所有權(quán)情況則需要多個(gè)治理平面，多所有權(quán)情況通常在業(yè)務(wù)量滿足以下情況時(shí)發(fā)生：
　　
　　1.不同運(yùn)營商間的傳輸，無論是區(qū)域性的還是全局性的；
　　
　　2.穿越屬于同一業(yè)務(wù)提供商的城域核心網(wǎng)，但網(wǎng)絡(luò)由不同的商業(yè)組織進(jìn)行治理。
　　
　　這里，需要注重一點(diǎn)的是所有權(quán)與治理域的概念有所不同。單治理域是指由單個(gè)制造商的EMS（使用單一的策略）來治理傳送平面網(wǎng)元以提供端到端的業(yè)務(wù)，多治理域是指由采用多個(gè)制造商提供的EMS（有多套策略）來治理端到端的傳送平面資源。
　　
　　在端到端光業(yè)務(wù)為地區(qū)性情況下，位置（locality）屬性在是固定的，業(yè)務(wù)僅局限于一個(gè)給定的區(qū)域，不跨越任何城域核心網(wǎng)，但可以存在不同的粒度和所有權(quán)。假如是單粒度，則說明每個(gè)SNPP中的SNP代表了一個(gè)單傳輸層，假如是多粒度，則說明每個(gè)SNPP中的多個(gè)SNP代表了多個(gè)傳輸層。與此類似，單所有權(quán)表示只有一個(gè)治理平面，而多所有權(quán)則表示擁有多個(gè)治理平面。圖3描述了擁有多個(gè)治理域的區(qū)域性單層單所有權(quán)情況，并給出了其中所有可能的操作模式。
　　　

　　在端到端業(yè)務(wù)為全局情況時(shí)，端到端業(yè)務(wù)將穿越城域核心網(wǎng)。此時(shí)位置屬性不再固定，且可以存在著不同的粒度和所有權(quán)。與地區(qū)性情況不同，在全局情況下治理平面通常至少被分成了兩個(gè)部分，這是因?yàn)榈皆谝粋€(gè)運(yùn)營商內(nèi)城域網(wǎng)和核心網(wǎng)分別對應(yīng)著一個(gè)治理平面。這樣一來，在全局情況下，無論是單所有權(quán)還有多所有權(quán)都擁有多個(gè)治理平面。至于粒度屬性則是與地區(qū)性情況相同。圖4給出了全局情況下的所有操作模式。
　　　

　　表1對提供端到端的光業(yè)務(wù)時(shí)治理平面和控制平面所完成的功能作了一個(gè)總結(jié)。從位置屬性來看，無論是區(qū)域還是全局情況，治理平面都將負(fù)責(zé)提供服務(wù)器層，尤其是服務(wù)器層的連接是永久性連接而非交換式連接。相反，連接為交換式連接而非永久連接時(shí)，控制平面將負(fù)責(zé)提供客戶和服務(wù)器層。從粒度屬性來看，單粒度情況下服務(wù)器層和客戶層沒有區(qū)別，因?yàn)橐粋€(gè)SNPP只有一個(gè)SNP，而多粒度情況則有所不同。假如是一個(gè)多粒度情況下的恢復(fù)操作，客戶層和服務(wù)器層可能都是由治理平面提供，但服務(wù)器層只能由控制平面恢復(fù)。這樣做的一個(gè)原因是能夠?qū)τ捎诠饫w斷裂引起的多個(gè)永久客戶連接同時(shí)失效的恢復(fù)。
　　

　　4 結(jié)語
　　在單個(gè)運(yùn)營商內(nèi)和不同運(yùn)營商之間擴(kuò)展端到端的光業(yè)務(wù)是提供不同層次業(yè)務(wù)的要害所在，如提供有差別的專線業(yè)務(wù)和O-VPN業(yè)務(wù)。本文闡述了在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中提供端到端的光業(yè)務(wù)所面臨的機(jī)遇、問題和挑戰(zhàn)。從實(shí)際運(yùn)營的角度分析了控制平面融合的問題并提出了兩種端到端業(yè)務(wù)提供的方案。
　　
　　將統(tǒng)一控制平面方案和制造商治理及控制系統(tǒng)融合到現(xiàn)有運(yùn)營商的治理平面中存在許多困難。如何將現(xiàn)有治理平面的運(yùn)行模式改進(jìn)到一個(gè)針對端到端光業(yè)務(wù)提供的治理及控制平面的融合解決方案也有待更進(jìn)一步的研究。但正如本文所述，光的端到端業(yè)務(wù)的演進(jìn)目前只是剛剛開始，它的未來取決于ASON體系結(jié)構(gòu)中位置、粒度和所有權(quán)三者如何更好地實(shí)現(xiàn)平衡。進(jìn)入討論組討論。

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