智能光网络白皮书

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1、智能光网络白皮书IDocument number: BGCG-0857-BTDO-0089-2022智能光网络技术白皮书目录第1章智能光网络的背景1.1 智能光网络的起源传统 SDH 光网络主要为语音业务而设计，如错误!未找到引用源。，其拓扑结构以线形和环形为主，业务配置时，需要逐环、逐点配置业务路径及时隙，难以实时管理，网络拓扑的变化不能实时反映到网管。虽然在这些拓扑结构下实现的保护方式有着快速倒换的优点，但其网络扩展性差，并且带宽利用率较低（由于环网保护需要预留一半带宽）。 随着网络规模越来越大，网络结构的日渐复杂，管理、维护的压力也越来越大，这种配置业务的方式风险较高；同时，由于业务从申

2、请到真正开通，都是人工进行，尤其当牵涉到多厂家的设备互连时，需要人工协调，效率很低，通常需要花费几周甚至几个月的时间。人们希望借助新技术，实现业务的动态申请、选路、业务自动建立，从而简化网络 的业务管理，降低运营成本。这样智能光网络就应运而生。10G10G2.5G o 155/622图1_1传统网络结构图在传统的光网络中引入动态交换的概念不仅是十几年来传送 网概念的重大历史性突破，也是传送技术的一次重要突破。总的 看来，在光网络中引入智能特性的主要好处有：灵活、安全的Mesh组网网络资源、拓扑自动发现缩短业务建立时间，带宽的动态申请和释放网络负载自动均衡和优化提供差异化的业务服务（SLA）简化

3、网络管理最终实现不同网络，不同厂家互连、互通提供新的增值业务：按需带宽、带宽出租、批发、贸易、 光虚拟专用网（0VPN）、业务等级协定（SLA）等，使传 统的传送网向业务网演进1.2智能光网络的成本分析对于传统传输网络来讲，运营者面对着如下的问题：网络缺少实时的业务供给能力，业务配置时间过长，主要原因是人工操作，所需时间按月/天计算传统网络占用大量的保护带宽，导致带宽利用率过低缺少恢复和路由选择功能，适应力不强不能提供可个性化的多项服务以供选择所损失的利润业务配置时间较长导致利润损失不能按照服务水平协议满足客户的要求发展智能光网络对于运营商的机会在于：智能光网络网元集成了 MSTP和DXC设备

4、的功能，简化了网络结构，降低了投资费用提高了网络资源的利用率智能光网络使服务供应商能够低成本的在光网络中提供个性化光通信服务分布式智能使光网络提供自动化的快速的点对点配置能力，增强了运营商快速提供优质服务的能力，降低了网络的操作费用，使之成为有效运行、能够赢利的网络MESH网络具有良好的可扩展性1.3传统网元和智能网元的比较在智能光网络中网元和非智能光网络中网元相比不同之处在于：对信令通道的支持 在智能光网络中，需要通过带内DCC或带外的DCN网络传递路由 和信令信息。通过光纤或网线物理通道承载这些信息。CPU、内存等的支持和非智能网元相比，智能网元在保留原有处理任务的基础上，增 加了对智能协

5、议的处理，这意味着智能网元需要更好的配置，如 更快的CPU，更大容量的内存等。传统网元和智能网元之间对比参考错误!未找到引用源。二匸粵第:井怜的网尸自會能忖r e口以兀图1-2非智能网元与智能网元比较第2章智能光网络相关标准众多的国际标准化组织和机构都在积极参与智能光网相应体系结构和协议的研究与制定工作。主要的组织有：OIF （光互联网论 坛）、IETF （因特网工程任务组）、ITU-T （国际电信联盟-电信标准 部）。这些标准化组织之间各有侧重和专长，通过合作共同解决光网 络控制平面标准化的问题，下面对这三家组织的工作情况作一些介 绍。2.1 ITU-T （国际电信联盟-电信标准部）作为国际

6、电信标准的制定组织，ITU-T多年来致力于自动交换光 网络（ASON）的研究。其相应协议已统一在（ASTN）/（ASON）系列协议 族中。详细的标准文档包括、 、等。华为公司同时参与了光网络标准建立工作。ITUT-T制定的标准结构图参考下图。总体需求框架结构PNNIRSVP-TE CR-LDP SDH/OTN自动发现G.7714.1ITU-T系列标准2.2 IETF （因特网工程任务组）IETF以往的工作主要是TCP/IP的标准化协议，目前其在智能光 网络方面的工作主要集中在研究改进现有协议，从而使之能进一步 拓展到光传输网络上。该组织提出的GMPLS协议拓展了传统的MPLS，可以支持多种类型

7、的交换，如TDM（例如SDH时分交换）、波长 和空间交换（端口交换、光纤交换等）。IETF研究的智能光网络主要协议包括：信令协议（GMPLS- RSVP -TE/CR-LDP）路由协议（GMPLS- OSPF -TE/IS-IS）链路管理协议（LMP）IETF制定的协议结构图参考下图。IETF GMPLS协议族2.3 OIF （光互联网论坛）OIF成立于1998年，其将主要工作致力于制定网间信令，例如 O-UNI/O-NNI接口协议。并在2001组织完成了多厂家的互操作性测 试。0IF某种意义上说是ITU-T和IETF的“黏合剂”，应用 IETF的协议基础来解决ITU-T关键接口的互通问题。目

8、前，该组 织正在从事OIF-UNI和E-NNI协议的标准化工作。0IF制定的接口协议结构图参考下图。UNI需求E-NNI需求UNI 2.0基于基于ISIS的OSPF-TE的层次路由层次路由图2-1 OIF UNI 和 E-NNI（DDRP）华为公司在开发智能光网络设备过程中，及时跟踪国际组织标准，满足如下图所示的标准及建议。Recommendation and Framework of HUAWEI ASON ConformingHUAWEI Conforming the interoperability Protocol: UNI1.0OIFHUAWEI Conforming GMPLSPr

9、otocol: RSVP-TE、LMP、OSPF-TEHUAWEI Conformingnetwork architecture andrequirements of ASONDefinedIETF: Internet Engineering Task Force OIF: Optical Internetworking Forum ITU: International Telecommunication Union 图2-2华为ASON设备采用的标准建议第3章智能光网络的技术介绍3.1路由协议在介绍路由协议之前先说明与此紧密相连的概念：Control Domain (控制域)在协议中控制域(

10、Control domain)概念是基于ITU建议 中域概 念，运营商的网络被分割为多个子网，我们称之为“域”。即控制 域为网络分割为子网，可以提高网络的可扩展性和避免域间控制信 息的风暴。网络分割的可能理由：管理边界基于安全或可靠性方面而进行的网络分割不同域内系统的技术差异3.1.1域间路由1. BGP (Border Gat eWay Pro tocol)：边界网关协议BGP属于外部网关协议，完成域间路由计算的协议。该协议对于网络的拓扑结构无限制，使用TCP作为传输协议，只对增量路由进 行发送，而非周期性的广播所有路由信息；路由信息记录了它经过 的自治系统，是一种向量路由，保证无环路。该协

11、议一般可用于不 同运营商之间的网络连接2. DDRP （Domain-To-Domain Routing Protocol）：域到域路由协议DDRP 被设计用于单个运营商光网络中的不同控制域之间的拓 扑、资源状态和可达信息交换。该协议不定义控制域内的节点-节点 路由协议，也不规定域内使用任何特定的路由协议，是基于链路状 态的路由协议。DDRP是基于OSPF协议的子集，如启动邻接、同步和分布链路 状态数据库；OSPF协议不涉及的光网络内域间互连信息的传递则被 扩展支持。DDRP不关心IP路由并假设支持控制域间的消息传送的 IP 通信基础已经在位。3.1.2 域内路由1. OSPF （开放最短路径

12、优先协议开放最短路径优先协议（OSPF）是由网间工程任务组织（IETF） 的内部网关协议（IGP）工作组为IP网络而开发的一种路由协议。 OSPF是在80年代中期创立的，当时RIP已不能适应大规模、异构的 网络。顾名思义，OSPF有两个主要特征：第一是它的开放性，OSPF 协议是面向大众的，其协议规范由RFC （Request for Comments） 1247规定；第二个特性是它是基于SPF算法的协议，SPF算法又称为 Dijkstra 算法。OSPF要求每个路由器将链路状态通告LSA（Link StatusAdvertisement）发送到相同层次域内的所有其他路由器。采用OSPF 协议

13、的路由器首先必须接收有关的链路状态信息，并通过累加链路 状态信息，利用SPF算法计算到达每个节点的最短路径。3.2 信令协议3.2.1 RSVP-TERSVP是基于IP协议的资源预留协议。用户通过RSVP协议向网 络请求满足特殊服务质量要求的缓存和带宽；中间结点利用RSVP协 议在数据传输通路上建立起资源预留并维护该通路，以实现相应的 服务质量。存在两种基本的RSVP消息类型：PATH和RESV。节点通过发送 一条指向目的端的PATH消息来发起一个连接建立请求。在对收到的 PATH消息响应时，目的节点向上游连接源节点发送一条预留请求 （RESV）消息。RESV消息在源和目的UNI的每个节点创建

14、“预留状 态”。当源用户节点收到此连接的 RESV 消息时连接就被建立了。PATH 和 RESV 状态可以被 PATHTEAR 和 RESVTEAR 消息显式地删 除。PATHTEAR消息从源端发给目的端，同时删除连接相关的PATH和 RESV状态。RESVTEAR消息从目的端发向源端，只能删除相关的RESV 状态。3.2.2 CR-LDPCR-LDP信令是基于现有标准的LDP信令，用于建立和维护可保 证QoS业务的连接。CR-LDP通过一套简单有效的硬状态控制与消息 机制灵活预留网络资源、建立支持包括分类业务的受限连接。为符合 面向全国的流量工程要求，该连接采用约束路由机制，可提供严格/松散

15、的显式路由、建立/保持优先级、路径挤占、重新优化路径等多种功能。由于信令基于可靠的 TCP 传输机制，因而可以确保快速响应节点故障，使网管人员能尽快分析排除故障。3.3 LMP 协议LMP （链路管理协议）由IETF组织制定。它的功能包括：邻居发现：通过DCC开销和J0字节发现、校验邻居数据链路链路参数交互：在相邻节点之间交互链路参数 控制通道管理：监控相邻节点之间的控制通道是否正常 链路故障定位：当网元拓扑连接发生故障时，定位故障发生的 地方3.4 华为公司ASON实现方案ASON 设备的实现方式中，一般分为分布式和集中式两种。集中 式是一种较老的方式，其可靠性和性能方面不如分布式ASON。分布 式ASON是业界的主流发展方向。华为公司开发的ASON设备采用先进 的分布式方案，其主要的优点包括：更高的可靠性，更好的业务恢复 性能，同时分布式方案系统是今后ASON网络互联互通的基础，只有 采用分布式ASON才能保证以后不同厂家设备或不同运营商之间设备良好的互联、互通。集中式和分布式ASON的比较参考