自動交換光網(wǎng)絡

自動交換光網(wǎng)絡（ASON）1

概述

2

ASON的體系結構3

ASON的控制平面4

ASON的光傳送平面5

ASON的管理平面6ASON中的路由問題SDH

DWDM全光網(wǎng)絡巨大的傳輸帶寬增加網(wǎng)絡節(jié)點的吞吐容量1

概述對現(xiàn)有光網(wǎng)絡功能提出了新的、更高的要求。光網(wǎng)絡能夠?qū)崟r地、動態(tài)地調(diào)整網(wǎng)絡的邏輯拓撲結構,實現(xiàn)資源的最佳利用,以適應IP業(yè)務的自相似性、突發(fā)性和流向的不確定性等特點。光網(wǎng)絡能夠快速、高質(zhì)量地為用戶提供各種帶寬服務與應用,以滿足“波長批發(fā)”、“帶寬出租”及“光虛擬專用網(wǎng)(OVPN）等業(yè)務的需求。光網(wǎng)絡具有更如完善的保護和恢復功能、更強的互操作性和擴展性,以減少不斷增加的網(wǎng)絡運維費用等實質(zhì)是要賦予現(xiàn)有光網(wǎng)絡更多的智能,使其發(fā)展成為一個能夠完成自動交換功能的智能光網(wǎng)絡。因此自動交換光網(wǎng)絡(ASON)呼之即出,適應了市場的需求。自動交換光網(wǎng)絡具有諸多先進的技術、性能和非常好的網(wǎng)絡過渡解決方案,能增強網(wǎng)絡的適應能力,提供多種網(wǎng)絡業(yè)務,增強市場競爭能力,在業(yè)務收入得到最大化的同時,使每個可管理比特的成本達到最小化。ASON代表智能光網(wǎng)絡的主流方向，已獲得業(yè)界的普遍認同。ASON技術的引入可增強網(wǎng)絡業(yè)務的快速配置能力,提高業(yè)務的生存性,有效抵抗網(wǎng)絡多點故障,并能夠靈活提供不同的業(yè)務等級,滿足目前迅速發(fā)展的差異化服務的需要。同時,它還可以提供新的業(yè)務利潤增長點,如光虛擬專網(wǎng)、業(yè)務流量工程、三重播放、NGN固網(wǎng)優(yōu)化等高利潤值的業(yè)務。ASON的技術特點(1)完整的、標準化的GMPLS(通用多協(xié)議標記交換)協(xié)議族。信令:RSVP-TE,執(zhí)行業(yè)務的呼叫和連接管理;路由:OSPF-TE,構造網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)庫和執(zhí)行最優(yōu)路徑計算;鏈路管理:LMP,執(zhí)行控制通道管理和鄰居自動發(fā)現(xiàn)。(2)大容量多端口的光交叉連接設備,可以保證網(wǎng)絡的連通度和業(yè)務擴展性,以實現(xiàn)快速保護和恢復。即光纜連接增加或業(yè)務容量、端口增加時,設備應保證平滑升級。(3)強大的業(yè)務網(wǎng)絡規(guī)劃和設計能力。ASON網(wǎng)絡基本以MESH網(wǎng)絡結構為主。(4)電路建立和恢復能力。為充分利用網(wǎng)絡資源,并使得網(wǎng)絡運轉(zhuǎn)更為明晰,建立電路時應可以指定必須包含的網(wǎng)絡資源,包括節(jié)點、鏈路,以創(chuàng)建最優(yōu)的路徑,網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時,業(yè)務可以自動被恢復。

ASON網(wǎng)絡由控制平面、管理平面和傳送平面構成2自動交換光網(wǎng)絡（ASON）體系結構三個平面ASON的體系結構主要表現(xiàn)在具有ASON特色的3個平面、3個接口以及所支持的3種連接類型上。三個平面ITU-T的G.8080和G.807定義了一個與具體實現(xiàn)技術無關的ASON的體系結構,它包括3個獨立的平面,即控制平面(CP）、傳送平面(TP)和管理平面(MP),3個平面之間運行著一個傳輸路由、信令、鏈路資源管理以及網(wǎng)絡管理信息的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)(DCN),如圖所示?？刂破矫媸茿SON最具特色的核心部分,主要實現(xiàn)路由控制、連接及鏈路資源管理、協(xié)議處理以及其他的策略控制功能。ASON的智能主要由控制平面來實現(xiàn)。ASON傳送平面由一系列的傳送實體組成,它是業(yè)務傳送的通道,可提供信號端到端的單向或者雙向傳輸。ASON傳送網(wǎng)絡基于格網(wǎng)結構,也可構成環(huán)形網(wǎng)絡,光節(jié)點使用OXC、OADM、數(shù)字交叉連接設備(DXC)和分插復用器(ADM)等光交換設備。ASON的管理平面負責對傳送平面和控制平面進行管理。ASON的管理系統(tǒng)是一個集中管理與分布智能相結合、面向運營者的維護管理需求與面向用戶的動態(tài)服務需求相結合的綜合化的光網(wǎng)絡管理方案。三個接口3個平面通過3個接口實現(xiàn)信息的交互。如圖所示,控制平面和傳送平面之間的接口是連接控制接口(CCI),通過CCI交換從控制平面到傳送平面網(wǎng)元的交換控制指令,及從傳送網(wǎng)元到控制平面的資源狀態(tài)信息。網(wǎng)絡管理A接口(NMI-A)是管理平面和控制平面的接口,用以實現(xiàn)對控制平面的管理,主要是對信令、路由和鏈路資源等功能模塊迸行配置、監(jiān)視和管理。同時,控制平面發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)絡拓撲也通過NMI-A接口報告給網(wǎng)管。網(wǎng)絡管理T接口(NMI-T)是實現(xiàn)管理平面對傳送平面管理的接口,對傳送平面的管理包括基本的傳送平面網(wǎng)絡資源的配置,日常維護過程中的性能檢測和故障管理等等。

三種連接交換連接（SC）

是由控制平面的引入而出現(xiàn)的一種全新的動態(tài)連接方式。源端用戶發(fā)起呼叫請求，通過控制平面內(nèi)信令實體間信令交互建立起來的連接類型。交換連接實現(xiàn)了連接的自動化，且滿足快速、動態(tài)并符合流量工程的要求，這種類型的連接集中體現(xiàn)了自動交換光網(wǎng)絡（ASON）的本質(zhì)要求，是ASON連接實現(xiàn)的最終目標。永久連接（PC）一種由網(wǎng)管系統(tǒng)指配的連接類型。沿襲了傳統(tǒng)光網(wǎng)絡的連接建立形式，連接路徑由管理平面根據(jù)連接要求以及網(wǎng)絡資源利用情況預先計算，然后，沿著連接路徑通過網(wǎng)絡管理接口（NMI-T）向網(wǎng)元發(fā)送交叉連接命令進行統(tǒng)一指配，最終完成通路的建立過程。軟永久連接（SPC）

由管理平面和控制平面共同完成，是一種分段的混合連接方式。軟永久連接中用戶到網(wǎng)絡的部分由管理平面直接配置，而網(wǎng)絡部分的連接由控制平面完成。可以說軟永久連接是從永久連接到交換連接的一種過渡類型的連接方式。軟永久連接（SPC）

ASON的特點控制為主的工作方式。實現(xiàn)了分布式智能。能實現(xiàn)流量工程。面向新業(yè)務的應用。ASON控制平面ASON控制平面從功能上主要被分解為三大部分:發(fā)現(xiàn)機制、信令技術和路由技術。發(fā)現(xiàn)機制主要涉及到鄰居之間節(jié)點和鏈路的相互檢測,并且節(jié)點和鏈路的屬性應該被共享和協(xié)商,從而要求對網(wǎng)絡資源進行管理和配置(自動和手工);信令技術用于ASON的信令網(wǎng),用于呼叫的建立、拆除和維護,但是ASON的信令消息可以是帶內(nèi)傳送,也可以是帶外傳送,并且在控制平面發(fā)生故障時能快速地保護和恢復;由于ASON將網(wǎng)絡劃分為多個控制域,傳統(tǒng)的基于流量工程的域內(nèi)路由協(xié)議(OSPF-TE/IS-IS-TE)和域間路由協(xié)議(BGP)加以擴展得以應用,也出現(xiàn)了富有特色的ASON分級路由機制。控制平面的組成模塊和組件控制平面由獨立的或分布于網(wǎng)元設備中的多個控制節(jié)點組成,它們通過控制信道相互連接。控制平面可以分為路由模塊、信令模塊、資源管理模塊和自動發(fā)現(xiàn)模塊,每個模塊又含有一些功能組件控制平面的結構組件

呼叫控制器連接控制器路由控制器鏈路資源管理器協(xié)議控制器流量策略發(fā)現(xiàn)代理終端適配組件(1)路由模塊路由模塊由路由控制器(RC)和路由協(xié)議控制器(RoutingPC)功能組件構成,RC負責完成路由功能,為將要發(fā)起的連接建立選擇路由,同時它還負責網(wǎng)絡拓撲和資源利用等信息的分發(fā)。路由協(xié)議需實現(xiàn)的基本功能包括資源發(fā)現(xiàn)、狀態(tài)信息傳播和信道選擇。(2)信令模塊信令模塊由呼叫控制器(CallC)、連接控制器(CC)和信令協(xié)議控制器(SignalingPC)功能模塊組成,負責完成信令功能,分別實現(xiàn)ASON中分離的呼叫和連接處理兩個過程。信令模塊用于創(chuàng)建、維護、恢復和刪除光鏈路連接。(3)資源管理模塊資源管理模塊由鏈路資源管理器(LRM)和信令協(xié)議控制器組成,LRM負責完成資源管理功能,檢測網(wǎng)絡資源狀況,對鏈路的占用、狀態(tài)、告警等特性進行管理。(4)自動發(fā)現(xiàn)模塊自動發(fā)現(xiàn)模塊包括終端和適配組件(TAP)、發(fā)現(xiàn)代理組件(DA)和自動發(fā)現(xiàn)協(xié)議控制器。DA用于發(fā)現(xiàn)連接點到連接點(CP-CP)的關系,而TAP完成CP到子網(wǎng)點(SNP)的映射,負責完成鄰居的自動發(fā)現(xiàn)和業(yè)務的自動發(fā)現(xiàn)。除了上述的功能組件外,還有流量策略(TP)組件,負責檢查用戶連接是否滿足以前協(xié)商好的參數(shù)配置。光傳送平面光交叉連接節(jié)點結構光分插復用器SDH網(wǎng)絡WDM網(wǎng)絡電路層電路層通道層電通道層復用段層電復用段層再生段層光層物理層物理層光傳送網(wǎng)電路層電路層虛通道PDH通道層SDH通道層虛通道電復用段層電復用段層光信道層光復用段層光傳輸段層物理層WDM全光網(wǎng)的分層結構

節(jié)點結構OXC的主要功能：交叉連接和本地上下路

OXC的主要指標：通道性質(zhì)：支持波長通道、虛波長通道阻塞特性：絕對無阻塞、可重構、阻塞模塊性廣播/組播發(fā)送能力成本

5.4光濾波器與光波分復用器

在這一部分我們將介紹各種各樣的波長選擇技術，即光濾波技術。光濾波器在WDM系統(tǒng)中是一種重要元器件，與波分復用有著密切關系，常常用來構成各種各樣的波分復用器和解復用器。波分復用器和解復用器主要用在:

WDM終端

波長路由器

波長分插復用器(WavelengthAdd/DropMultiplexer,WADM)光濾波器的三種應用：

單純的濾波應用圖(a)

波分復用/解復用器中應用圖

(b)

波長路由器中應用圖

(c)。

(a)單純的濾波應用(b)波分復用器中應用(c)波長路由器中應用波長路由器是波長選路網(wǎng)絡(WavelengthRoutingNetwork)中的關鍵部件，其功能如圖(c)

它有兩個輸入端口和兩個輸出端口，每路輸入都載有一組λ1,λ2,λ3和λ4WDM信號。

1OXC的物理結構基于光開關和基于電交叉芯片的結構基于空間交換的OXC結構

a.基于空間光開關矩陣和波分復用/解復用器對的OXC結構

b.基于空間光開關矩陣和可調(diào)諧濾波器的OXC結構

基于波長交換的OXC結構

a.基于陣列波導光柵復用器的三級波長交換OXC結構

b.

完全基于波長交換的OXC結構

基于空間交換的OXC結構

a.基于空間光開關矩陣和波分復用/解復用器對的OXC結構

基于空間光開關矩陣和波分復

用/解復用器對的OXC結構圖(a)特點：具有MN2個交叉點；不支持虛波長通道；具有波長模塊性。圖(b)特點：具有M2N2交叉點；可以有端口指配；支持虛波長通道；既無波長模塊性，又無鏈路模塊性。b.基于空間光開關矩陣和可調(diào)諧濾波器的OXC結構

基于空間光開關矩陣和可調(diào)諧

濾波器的OXC結構圖(a)特點：具有MN2個交叉點；不支持虛波長通道；具有波長模塊性；具有廣播發(fā)送能力。圖(b)特點：支持虛波長通道；其它特性同(a)?；诓ㄩL交換的OXC結構不需要空間交換器件;支持虛波長通道；具有鏈路模塊性和波長模塊性；具有廣播發(fā)送能力。

2.OXC的發(fā)展的趨勢：多層次多粒度交換支持四種粒度的OXC結構

5管理平面智能光網(wǎng)絡管理平面的主要功能是提供客戶層和服務層的綜合網(wǎng)絡管理視圖,能夠?qū)崿F(xiàn)多區(qū)域、多技術、多層次網(wǎng)絡環(huán)境下的綜合網(wǎng)絡管理。網(wǎng)絡管理系統(tǒng)需要能夠接入到所有網(wǎng)元,實現(xiàn)對資源的監(jiān)測和配置。1特點傳統(tǒng)的光傳送網(wǎng)絡管理體系被基于傳送平面、控制平面和信令網(wǎng)絡的新型多層網(wǎng)絡管理結構所替代,構成了一個集成化管理與分布式智能相結合的、面向運營者的維護管理需求與面向客戶的動態(tài)服務需求相結合的綜合化光網(wǎng)絡管理方案。2管理平面體系結構在自動交換光網(wǎng)絡中,可以按照地域、廠商設備以及技術把網(wǎng)絡劃分成不同的管理區(qū)域。而每一個區(qū)域都須建立相應的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(NMS)進行網(wǎng)絡管理,是整個ASON網(wǎng)絡域間管理系統(tǒng)(INMS)的一部分。而ASON網(wǎng)絡管理體系結構(見圖)主要由以下4個管理層次構成。(1)最底層為網(wǎng)元管理層,由網(wǎng)元管理系統(tǒng)(EMS)管理不同的網(wǎng)絡設備。(2)在網(wǎng)元管理層之上為網(wǎng)絡管理層,網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(NMS)通過EMS完成對其管理的網(wǎng)絡內(nèi)部設備的管理。(3)在網(wǎng)絡管理層之上的構建一個域間網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(INMS),通過提供統(tǒng)一的CORBA接口,INMS可以完成和不同廠商、采用不同技術的管理系統(tǒng)之間的互操作,可以形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡管理。用戶或者網(wǎng)絡運營商可以通過圖形用戶界面(GUI)訪問網(wǎng)管(網(wǎng)絡管理)系統(tǒng),參與對整個網(wǎng)絡的管理。(4)在域間網(wǎng)絡管理系統(tǒng)之上,引入服務管理(SMS)。6ASON中的路由問題7.6.1路由功能結構ASON的路由功能主要由路由控制器(RC)、路由數(shù)據(jù)庫(RDB)、鏈路資源管理器(LRM)和協(xié)議控制器(PC)完成。路由功能組件關系圖（1）路由功能結構

RC主要作用是與對等端的RC交換路由信息,并通過對路由信息數(shù)據(jù)庫的操作來回復路由查詢(路徑選擇)信息;RDB負責存儲本地拓撲、網(wǎng)絡拓撲、可達性和其他通過路由信息交換獲得的信息;LRM負責向RC提供所有子網(wǎng)端點池(SNPP)鏈路信息,并將其控制的鏈路資源的任何狀態(tài)的改變情況告知RC;PC將路由的原語轉(zhuǎn)換成特定路由協(xié)議的協(xié)議消息,并處理用于路由的信息交換。ASON路由方式及接口考慮大規(guī)模ASON網(wǎng)絡在多域網(wǎng)絡環(huán)境中動態(tài)光通道的建立問題,ASON提出了3種路由模式

(1)層次路由模式

(2)源路由模式;(3)逐跳路由模式。1)層次路由模式ASON從水平方向來說,一般可以劃分成不同的路由域,每個路由域又可以分為不同的子網(wǎng),子網(wǎng)之間可以相互嵌套,一個大的子網(wǎng)(上層子網(wǎng))內(nèi)部可以包含若干小的子網(wǎng)(下層子網(wǎng)),形成層次的結構;連接請求首先到達最上層子網(wǎng)主節(jié)點,由它計算出在源和目的地節(jié)點之間的路徑所需要經(jīng)過的下一層子網(wǎng)和它們之間的鏈路連接,然后通知相關的下層子網(wǎng)主節(jié)點分別建立在自己子網(wǎng)內(nèi)部對應的連接,這樣,由上到下逐級子網(wǎng)進行分段的選路,最終得到整個連接的路由。層次路由（hierarchicalrouting）模式

2)源路由模式（sourcerouting）

與層次路由有許多相似之處,但在源路由模式中,連接過程是通過分布的節(jié)點中的CC和RC分段聯(lián)合完成的;由于一條連接可以經(jīng)過多個路由域,從源節(jié)點開始連接所經(jīng)過的每一個路由域，其入口節(jié)點(第1個節(jié)點)需要負責本路由域中的路由選擇,并負責判斷連接所需要經(jīng)過的下一個路由域的入口節(jié)點,這樣，逐個路由域進行選路,直到最終到達目的節(jié)點所在的路由域。3)逐跳路由（step-by-steprouting）模式

本模式中,節(jié)點進一步減少了路由的信息量,這也給跨越子網(wǎng)路徑的確定增加了限制條件；與源路由模式大致相同,不同之處在于路由的選擇是以節(jié)點為單位逐跳選擇的,與IP網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)方式類似,而源路由模式是以經(jīng)過的路由域為單位逐跳選擇的。

路由域的劃分網(wǎng)絡中路由域的劃分可以是基于管理權利限制的(不同的域由不同的管理者管理)，也可以是基于技術