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1、自动交换光网络的体系架构和演进路线 韦乐平摘要：自动交换光网络的出现是传送网概念的重大历史性突破，本文首先介绍这种新型传送体制的基本概念和发展，然后介绍其标准化框架和进展，接下来简要介绍其控制面的功能要求，信令及相关接口，选路和信令网，控制面结构，网络性能要求等总体问题的规范和考虑，最后论述IP层与光层的融合以及两种基本网络演进结构的特点。关键词：光网络 智能光网络 自动交换光网络一、自动交换光网络的基本概念和发展近几年来，随着IP业务的快速增长，对网络带宽的需求不仅变得越来越大，而且由于IP业务量本身的不确定性和不可预见性，对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。传统的主要靠人工配置网络连接的
2、原始方法耗时费力易出错，不仅难以适应现代网络和新业务提供拓展的需要，也难以适应市场竞争的需要。一种能够自动完成网络连接的新型网络概念自动交换传送网（ITU-T SG13命名为ASTN，主要从高层描述）或自动交换光网络（ITU-T SG15命名为ASON，主要从更详细的结构描述）应运而生。这是一种利用独立的ASTN/ASON控制面通过各种传送网（包括SDH或OTN）来实施自动连接管理的网络，这种具有独立控制面的光网络又称为智能光传送网，简称智能光网络。 在网络中引入ASTN/ASON的主要好处有：允许将网络资源动态地分配给路由，缩短了业务层升级扩容时间，明显增加业务层节点的业务量负荷；具有可扩展
3、的信令能力集；快速的业务提供和拓展；降低维护管理运营费用；光层的快速业务恢复能力；减少了用于新技术配置管理的运行支持系统软件的需要，只需维护一个动态数据库，也减少了人工出错机会；还可以引入新的业务类型，诸如按需带宽业务、波长批发、波长出租、分级的带宽业务、动态波长分配租用业务、带宽交易、光拨号业务、动态路由分配、光层虚拟专用网(VPN)等，使传统的传送网向业务网方向演进。自动交换光网络将成为未来传送网发展的重要方向和市场机遇。二、自动交换光网络的标准化框架和进展目前涉及自动交换光网络标准工作的国际标准组织和准标准组织有国际电信联盟电信标准部(ITU-T),光互联论坛(OIF)和互联网工程任务组
4、(IETF)，每一个组织都有自己的一套结构原理和要求，并由此开发控制面机制。ITU-T作为唯一的全球电信标准的权威制定组织，正在全力推进这一重要领域的标准化进程。ITU-T采用的是传统的从上往下设计方法，主要负责网络体系结构、网络性能和设备功能要求以及物理层规范等，已经完成了一系列标准。IETF则重在规范具体协议和信令，正在利用现有信令协议的扩展和修改来开发ASON控制面，包括RSVP-TE和CR-LDP，倾向前者。起初，IETF的信令要求主要基于对等模型，即全平面结构，无明确的UNI和NNI概念，近来也覆盖客户-服务者关系，即重叠网模型，但基本倾向和内核仍然是对等模型。OIF的位置处于两者之
5、间，其规范试图结合两者，但更多地基于结构式方法，即重叠网模型，从ASTN/ASON控制面的结构原理和要求开始，主要规范UNI和NNI，目前已经完成UNI 1.0版本并演示了多厂家的互操作性，正在开发2.0版本，计划增强接口功能，NNI的规范工作也有进展。从理论上三者的工作领域没有冲突，但实际上由于技术、文化和政治的差异，导致具体问题上的冲突，特别是ITU-T和IETF之间还有不少冲突的地方，正在协调解决。下面主要介绍ITU-T的标准工作状态。 目前，ITU有关自动交换光网络的建议分为五类，即网络结构、传送面、管理面、数据通信网和控制面，四个功能平面间的关系如图1所示，其中传送面负责提供用户信息
6、的传送手段；管理面负责监视传送面上所传业务的性能以及传送面本身功能的管理；控制面负责各种交换连接的建立、重配置或修改以及实施恢复功能，由传送网承载；数据通信网负责传送管理面和控制面的消息。在传统传送网中，网络仅仅由传送面、管理面和数据通信网组成，而自动交换光网络除了上述三部分外，还多了一个控制面。 ITU有关自动交换光网络的建议，共有五类，其内容为：- 网络结构：G.871定义了光传送网建议框架结构，G.872定义了光传送网结构；- 传送面：G.709定义了光网络的网络节点接口，包括帧结构和开销规定，自动交换光网络 控制面传统传送网数据通信网DCN管理面 传送面图1 传统传送网和自动交换光网络
7、G.959.1定义了光网络域间物理接口，G.693定义了光网络的局内物理接口，G.798定义了传输网络设备功能描述，G.8251定义了OTN NNI的抖动和漂移要求，G.7041定义了通用组帧规程，G.7042定义了虚级联信号的自动链路容量调整方案，G.664定义了光传送网安全要求；- 管理面：G.874定义了OTN网元的管理，G.8741定义了光传送网网元信息模型，G.7710定义了公用设备管理功能；- 控制面：G.8070定义了自动交换传送网总体要求，G.8080定义了自动交换光网络结构，G.7713定义了协议独立的分布式呼叫和连接管理信令，G.7713.1定义了基于PNNI 的DCM 信
8、令，G.7713.2定义了使用GMPLS RSVP-TE.的DCM 信令，G.7713.3定义了使用GMPLS CR-LDP的DCM信令，G.7714定义了ASTN/ASON中的自动发现技术，G.7715定义了在ASON 网络中建立SC和SPC 连接选路功能的结构和要求，G.7716 定义ASON链路管理；- 数据通信网：G.7712定义了数据通信网的体系结构与规范。IETF方面有关自动交换光网络的工作分布在几个工作组，但主要进展集中在GMPLS工作组，已经达到建议标准阶段和作为信息目的的文件有：RFC3471定义了GMPLS信令的功能描述, RFC3472定义了GMPLS信令的CR-LDP扩
9、展功能要求, RFC3473定义了GMPLS信令的RSVP-TE扩展功能要求, RFC3474定义了GMPLS信令的RSVP-TE用于ASON的使用和扩展功能要求, RFC3475定义了GMPLS信令的CR-LDP用于ASON的使用和扩展功能要求, RFC3476定义了LDP, RSVP, RSVP-TE用于光UNI信令的扩展功能要求, RFC3477定义了在RSVP-TE中信令的无编号链路要求。三、控制面功能要求1控制面基本功能和功能结构ASTN/ASON控制面的基本功能有：呼叫控制、呼叫许可控制、连接管理、连接控制、连接许可控制、支持UNI与网管系统的联系、多归属环境中的连接管理、支持路由
10、分集连接的连接管理和补充业务的支持等。 ASON控制面的主要目的可以重点归纳为：- 简化在传送网内的快速和有效的连接指配以支持交换连接和软永久交换连接；- 支持对已建立呼叫的连接的重配置或修改；- 实施恢复功能。总的看，一个设计良好的控制面结构应该使业务提供者在提供快速和可靠呼叫建立的同时，能有效控制网络。控制面原则上能适用于不同技术（例如SDH和OTN），不同业务需要和不同的功能分布，同时可以将控制面划分为不同的元件，允许厂家和业务提供者决定这些元件的具体位置，也允许业务提供者决定这些元件的安全和策略控制。2呼叫控制和连接控制 在ASTN/ASON中，呼叫控制和连接控制可以分开处理，这样作的
11、好处是可以减少中间连接控制节点过多的呼叫控制信息，去掉解码和解释全部消息及其参数的沉重负担。于是呼叫控制可以仅仅在网络的入口（例如UNI）或域间网关处(例如E-NNI)提供，中间节点只需提供必要的规程来支持交换连接即可。3. 连接控制和连接类型 在ASTN/ASON中，目前定义有以下三种连接类型： (1) 指配型：即将沿通道的每一个网元都按需要配置从而建立端到端连接。指配过程由网管系统或人工干预来完成。这种连接类型又称为永久连接(PC)或硬永久连接； (2)信令型：即由控制面的通信终端点直接按需利用以信令消息形式实现的动态协议消息交换所建立的连接。这类连接称为交换连接(SC)，涉及控制面内信令
12、元件间动态交换信令信息，需要有统一的标准网络命名和寻址方案以及控制面协议，是一种实时的传送交换连接过程； (3)混合型：这种连接形式由网络提供在网络边缘的永久连接，而利用网络内部的交换连接在网络边缘的永久连接之间提供端到端的连接。连接是通过网络产生的选路和信令协议来建立的。建立这样的连接取决于NNI，不能由用户建立，因此指配过程只是在边缘连接才需要。这类连接看似介于交换连接和永久连接之间，称为软永久连接(SPC)。四、信令及相关接口 通过网络控制面的所有实体通信都需要有信令，而接口代表了控制面实体间的逻辑关系并且由跨越这些实体间的信息流来规定，这种逻辑关系允许灵活地将这些实体按分布式部署以便支
13、持不同的设备实施和网络结构。1. 用户网络接口(UNI)指用户和网络间的接口，是有效沟通两者的桥梁，必须有明确规范。该接口需要规范的主要内容有每个用户端点的连接建立请求速率、连接请求参数、光通路端点的寻址方案、光通路客户的命名方案、保护要求的规定、安全参数和响应时间等。从功能角度看，跨越UNI参考点的信息流应该至少支持呼叫控制、资源发现、连接控制和连接选择等四项基本功能，通常不支持选路功能。此外，象呼叫安全和认证，增强的号码业务等功能也可以加到这个接口参考点上。2. 外部网络节点接口(E-NNI)指属于不同管理域且无信任关系的控制面实体间的双向信令接口。有了标准化接口就可以将ASTN/ASON
14、进一步划分为多个子网，而每个子网可以独立管理而仍然能跨过多个管理域建立端到端连接，这对于复杂的网络环境下实施ASTN/ASON十分必要。从功能角度看，跨越E-NNI参考点的信息流应该至少支持呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择和连接选路等五项基本功能。3. 内部网络节点接口(I-NNI) 指属于同一管理域或多个具有信任关系的管理域的控制面实体间的双向信令接口。该接口需要重点规范的是信令与选路，此外，还需要有一种手段允许信令为特定的正在建立的连接进行选路，这将涉及选路信息交换协议。其次，还需要能为路由选择提供可用的初步拓朴概况。从功能角度看，跨越I-NNI参考点的信息流应该至少支持资源发现、连
15、接控制、连接选择和连接选路等四项基本功能。 五、选路 选路属于控制面功能，主要用来为跨越一个或多个运营网络的连接的建立选择通道，因此需要全面掌握传送面的拓扑和链路状态的信息。按照ASTN/ASON的设计思路，控制面功能应该能自动发现交换机之间的拓扑(链路和链路连接)，发现的个别链路连接信息应该汇集进链路信息并按需分配以支持选路功能。六、信令网 信令网借助在用户与网络之间以及不同网络实体之间传递与业务相关信息的方式来支持控制面。从现有网络情况看，信令主要是由客户层网络携带的，即ASTN/ASON信令网也应该基于共路信令，允许网络运营者开发分离的信令网。共路信令方式的主要优点是具有很高的扩展性，信令链路的规模可以在经济上最佳化，可以实现高度的弹性以及信令消息栈的扩展比较容易等。 七、控制面结构1概述 ASON的控制面结构应该具备以下特征： 能支持不同的传送基础设施，诸如SDH传送网和光传送网； 控制结构独立于所选用的特定连接控制协议； 无论控制面怎样细分成域和选路区以及传送资源怎样细分成子网，控制结构均可适用； 无论连接控制的实施方法是全分布结构还是集中控制结构，控制结构均可适用。 2结构元件 按照所需的功能，元件可以有不同的结合方式，而每一个元件是按其在参考结构中的主要功能来描述的。在ASON中主要有5种结构元件
