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1、第8章 智能光网络,8.1,8.2,8.1 光网络的概念,一般来说，在光网络上所采用的组网设备大致分为两类：光网络节点和网络接入设备。光网络节点是用户终端与光网络的接口界面。常使用的设备有OADM和OXC。在图8-1中给出的是一种基于WDM光互联网技术的多波长光网络总体结构图。,图8-1 基于WDM光互联网技术的多波长光网络总体结构示意图,8.2 智能光网络,8.2.1 智能光网络的概念、特点及功能 智能光网络也称自动交换光网络（ASON）。它是一种具有灵活性、高可扩展性的，能够在光层上按用户请求自动进行光路连接的光网络基础设施。它不仅能够为客户提供更快、更灵活的组网方式和对新业务的支持能力，
2、还能够提供多厂家、多运营商的互操作环境和网络保护与智能管理能力，所有这些能力都是利用控制平面来完成的。,ASON包括传送平面、控制平面和管理平面。控制平面是ASON的核心。ASON具有以下特点: 实现光层的动态业务分配。 具有端到端的网络监控保护、恢复能力。 具有分布式处理能力。,ASON应具有以下功能： 能够为用户提供波长批发、波长出租、带宽运营、光VPN、光拨号、基于SLA(服务品质协议)的业务和按使用量计费业务。 能够通过传送网络（如网状网、环形或点到点保护功能），也可通过ASON的控制平台（如动态路由选择）来保证其生存性。 对所进入的业务进行优先级管理、流量控制与管理、路由选择和链路管
3、理。 应拥有用于建立连接的信令机制、发现机制（包括邻居发现、拓扑发现和业务发现）和业务检索及命名转换机制。,8.2.2 ASON的网络体系结构,1. ASON的网络体系结构 ASON是一种具有智能的光网络，其体系结构应满足自动交换传送网络（ASTN）对光传送网的要求。从功能上进行划分，ASON是由控制平面、管理平面和传送平面构成，如图8-2所示。,图8-2智能光网络中各平面之间的逻辑关系,控制平面为完成交换式连接（SC）和软永久（SPC）连接提供所需的信令和路由功能。传送平面负责实现用户数据的传输功能。而管理平面则负责管理控制平面和传送平面。正是在这三个平面的共同支持下，使ASON具有对光层业
4、务进行自动交换的能力。,ASON定义了几个逻辑接口，包括UNI用户网络接口、内部网络节点接口（INNI）、外部网络节点接口（ENNI）、CCI连接控制接口、NMI网络管理接口和物理接口（PI），它们在ASON网络中的位置如图82所示。UNI是用户网络与ASON网络之间的接口，用户设备通过该接口动态地请求获取、撤销、修改具有一定特性的光带宽连接资源，资源的多样性要求光层接口也具有多样性的特点，并能支持多种类型的网元，包括自动交换网元。,E-NNI是ASON网络中不同管理域之间的外部节点接口，E-NNI上交互的信息包含网络可达性、网络地址概要、认证信息和策略功能信息等，而不是完整的网络拓扑/路由信
5、息。I-NNI则是指ASON网络中同一管理域中的内部双向信令节点接口，它负责提供连接建立与控制功能。E-NNI与I-NNI的区别在于E-NNI可以使用在同一运营商的不同I-NNI区域的边界处，也可以使用在不同运营商网络的边界处；而I-NNI是用于同一厂商设备组成的子网内部，因此大部分厂家实现的NNI接口都是I-NNI接口。E-NNI与I-NNI的另一个区别是路由协议。,ASON三大平面之间分别通过连接控制CCI接口、NMIA接口和NMIB接口实现信息的交互。控制平面是ASON的核心，它能支持交换连接和软永久连接。ASON是在其信令网络的控制下，在传送网中实现用户信号的端到端的连接。,2. AS
6、ON与SDH，OTN（光传输网）的关系 ASON由传送平面、控制平面和管理平面三部分构成。传送平面由传送网网元组成，它们是实现交换、建立/拆除连接和传送功能的物理平面。控制平面的引入是ASON有别于传统光传送网的根本点。控制平面是由一系列用于实时控制的信令和协议组成，从而使ASON具有连接建立/拆除控制及监控、维护等功能。,图8-3 ASON和SDH，OTN的关系,引入控制平面和用于对控制平面和传送平面进行管理的管理平面。三者缺一不可,8.2.3 ASON控制平面及其核心技术,1.引入控制平面的原因 在IP over WDM中，它是将IP和光传送层分别由不同的层面控制。准确地说，IP层是由控制
7、面来控制，而光传送层则仅仅受管理面控制，可见IP选路与光域选路是分别进行的。此时路由器并不了解光域的拓扑结构，这种方式称为重叠模型（Overlay Model）。,当该网络出现故障时，如果仅依靠IP层进行恢复，其费时过多；若利用光传送层进行恢复，虽然恢复时间较快，但网络要求提供必要的保护通道，可见要求预留较多的网络资源。为了能够充分利用网络资源，人们提出将IP层与光传送层置于同一控制平面下管辖的思路，这样从传送平面来看，IP层与光传送层仍保持上下关系，既IP层为光传JP2送层提供服务内容，光传送层为IP层提供服务支持。而从控制平面来看，IP层设备又与光传送层的设备处于同等地位，即处于对等的关系
8、。我们称这种方式为对等模型（Peer Model）。,2. ASON控制平面的功能结构 （1）控制平面的基本功能 （2）ASON控制平面的结构 ASON控制平面实际上就是一个能对下层传送网进行控制的IP网络，如图82所示，控制平面可以分为若干个管理域，每个管理域可以进一步划分为多个子域（也包括一个管理域只包括一个子域的情况），每个子域又包含了多个子网。,图8-4 ASON控制平面的功能结构图,图8-5 两种不同SNPP链路,3. ASON控制平面中的核心技术 利用通用多协议标签交换（GMPLS）技术来实现的。因此首先介绍GMPLS。 （1）GMPLS 尽管GMPLS是在MPLS的基础上发展起来
9、的。但它们的应用环境不同，GMPLS主要应用于控制平面中，而MPLS则适用于数据平面之中。,MPLS是为分组交换网络设计的。在MPLS网络中能够提供传统网络所不能提供的流量工程和更强的传送能力。为了能够统一光控制平面，实现光网络的智能化，因而GMPLS在MPLS流量工程的基础上进行了相应的扩展和加强，使包交换设备（例如路由器、交换机）、时域交换设备（如SDH ADM）、波长交换设备和光交换设备能够在一个基于IP通用控制平面的控制下，使处于各层的交换机能够在相同信令支配下完成对用户平面的控制。 值得说明的是GMPLS是一套协议而不是一个协议，它是IETF关于MPLS用于IP网络流量工程相关工作的
10、扩展。,（2）基于GMPLS的信令协议 在光网络中引入控制平面，在控制平面中的路由和信令控制下完成自动交换连接功能，具体地说就是一条能够完成快速的、端到端恢复功能的和通过灵活光网络的光通道。要完成上述操作的途径就是使用路由技术和信令协议。,图8-6 CR-LDP LSP建立过程,图8-7 RSVP LSP建立过程,（3）基于GMPLS的路由协议,图8-8 路由功能结构的示意图,图8-9 一个路由域分级举例,（4）ASON的链路管理机制 当通过UNI接口，网络控制器收到来自用户网络的一个用户呼叫请求信息时，首先判断该用户的呼叫请求及其呼叫参数是否符合双方预先的约定。如果符合，则接纳该用户的呼叫，
11、并将该呼叫请求消息发送给相应被叫方的呼叫控制器，被叫方的呼叫控制器可以接纳，也可以拒绝此次呼叫。,一旦被叫方接纳此次呼叫，便向ASON中的网络呼叫控制器发送接纳该呼叫的确认消息。网络呼叫控制器在得到该确认消息后，将向连接控制器发送连接请求消息。连接控制器在接收到该消息后，将判断现在的网络拓扑和资源是否能建立这样一个连接。如果无空闲资源则返回一个阻塞信息，否则将向路由控制器发出连接请求。路由控制器所接收的路由信息中仅包括链路信息，而没有特定的SNP（子网节点）链路连接（或波长分配）信息。,图8-10 链路管理各进程间的关系,图8-11 节点间的链路管理,4. 下一代网络（NGN）中的ASON （
12、1）下一代网络的概念、结构及其特点 下一代网络（Next Generation Network，NGN）是一个松散的概念。这是因为处于不同的领域对下一代网络的表述不同，如果从计算机网络来看，这一代网络是以IPv4为基础的网络，而下一代网络则是以高带宽的IPv6为基础的下一代互联网（NGI）。如果从传输网络来看，这一代网络是指以TDM为基础的SDH和WDM技术为代表的传输网络，而下一代网络是以ASON和GFP（通用帧协议）为基础的网络。如果从移动网络来看，这一代网络是以GSM为代表的网络，下一代网络将是以3G（第三代移动通信）为代表的网络。,下一代网络应具有以下特点： 提供包括话音、数据和多媒体
13、等综合多种业务的网络 采用分布式网络体系结构，将业务控制与承载通路完全分开 提供交互式多媒体业务和开放式的业务编程接口 实现多种传输层技术的无缝连接和控制,图8-12 下一代网络体系结构,NGN采用分层结构，如图8-12所示。可见它采用四层结构，分别为边缘接入层、核心传送层、控制层和业务应用层,边缘接入层是指用户设备与网络之间的网络。在这层网络中包括各种网关（如中继网关TG、接入网关AG、多媒体服务接入网关MSAG、无线网络WAG等）和IP终端设备（如IP PBX，IP Phone，PC，NAS（网络存储服务器）等）。 核心传送层是指能够提供一个高可靠性、QoS保证和大容量的综合传送平台。,控
14、制层采用软交换技术实现端到端的呼叫控制、对底层自动交换传送网的控制、信令处理、接入协议适配、业务接口提供、互连互通和提供应用支持系统等功能。它是下一代网络的核心。 业务应用层在呼叫建立的基础上提供新业务生成和提供功能，,（2）ASON在下一代网络中的应用,图8-13 下一代网络功能结构, IP over DWDM光网络的结构及工作过程 IP over DWDM光网络的结构如图8-14所示。从图中可以看出，IP over DWDM光网络包含多个光交叉连接节点（OXC），这些光交叉连接节点经光纤互联构成网状网。每个OXC包含多个输入、输出端口，在OXC中数据交换是在光域中完成的，并无需经过光电转换
15、操作。LSR是电的标签交换路由器，它直接与OXC相连，并通过该OXC实现对光网络JP+1资源的管理、光网络的配置、路由的寻址以及拓扑结构的发现等功能。利用这些功能便可以建立一条从源端的输入端口，经过若干中间节点到达目的端的输出端口之间的光链路，如图8-14所示。,图8-14 IP over DWDM 光网络结构,图8-15 一条光链路建立过程的示意图, 路由波长分配策略 路由波长分配（Routing and Wavelength Assignment，RWA）策略是指在光链路建立之前，根据资源信息和拓扑结构来分配源节点与目的节点之间的波长和路由。它是影响网络性能的一个重要因素。 迂回路由算法是
16、指在源节点与目的节点之间预先分配一些路径。 自适应路由算法也称为链路状态路由算法,8.3 全光网,8.3.1全光网的概念、结构及其特点,8.3.1 全光网的概念、结构及其特点,全光网是指网络中用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即端到端保持全光路，中间没有光电转换器。 全光网应具有透明性、可扩展性、可重构性和可靠性的特点： 透明性： 可扩展性 可重构性 可靠性：,全光网也采用分层结构，它分为光网络层和电网络层。光网络层是指光链路相连的部分。光网络层直接与宽带网络用户接口和局域网相连。光网络层的拓扑结构可以采用环形、星形和网孔形。交换方式可以采用空分时分或波分光交换方式。,利用波长复用的全光网采用了三级结构的光网络 0级是由若干局域网构成 1级网络是由许多城域网构成 2级网络是全国或国际骨干网,8.3.2 全光网中的关键技术,1.光交换技术 （1）空分光交换 空分光交换是由开关矩阵实现的，而开关矩阵节点可由机械、电或光来进行控制，实现任一输入信道与任一输出信道之间按要求建立的物理通道的连接，完成信息交换，如图8-16所示。
