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1、自动交换光网络自动交换光网络自动交换光网络自动交换光网络ASON：Automatic switch optical network第第10章章 自动交换光网络(ASON)是一种光传送网络的组网新技术，是构建下一代光网络的核心技术之一，目前已经成为“智能光网络”的代名词。 ASON直接在光纤网络上引入了以IP为核心的智能控制技术，被誉为是传送网概念的重大突破，代表了光通信网络技术新的发展阶段和未来的演进方向。10.1.1 ASON概述概述由来：在2000年3月日本召开的会议上，由国际电信联盟标准化部门(ITU-T)的Q19/13研究组正式提出的，并由此形成了G. ason的建议草案。 定义：通过
2、能提供自动发现和动态连接建立功能的分布式(或部分分布式)控制平面，在OTN或SDH网络之上，实现动态的、基于信令和策略驱动控制的一种网络。10.1.1 ASON概述概述 ASON的特性在于，从传统的传输节点设备和管理系统中抽象分离出了控制平面，首次在传输网络中引入了信令的概念，同时将数据网和传输网管理的优点融合在一起，进而实现了实时动态网络管理。10.1.1 ASON概述概述ASONASON的特点的特点的特点的特点控制为主的控制为主的控制为主的控制为主的工作方式工作方式工作方式工作方式1 1分布式分布式分布式分布式智能智能智能智能2 2多层统一多层统一多层统一多层统一与协调与协调与协调与协调3
3、 3面向业务面向业务面向业务面向业务4 4自动控制取代管理成为ASON最主要的工作方式，处理速度快、实时化，与数据业务相适应。1）采用分布式动态方式建立连接，各节点自主执行信令、路由和资源分配；2）ASON设备可自动发现物理上、逻辑上与之有关系的网元。网络层次细化为多种粒度，但多层的控制却是统一的，通过公共的控制平面来协调各层的工作，可帮助ASON实现自动化的功能。 ASON业务提供能力强大，业务种类丰富，能在光层直接实现动态业务分配，可根据业务需要提供带宽，也可根据客户信号的业务等级获得所需要的保护等级。10.1.1 ASON概述概述 ASON的优势的优势1超宽带业务和非标超宽带业务和非标准
4、带宽业务准带宽业务 超宽带业务可以提供大于光波的宽度，非标准的带宽业务可使IP映射到合适的SDH的带宽，提高SDH网络的带宽利用率。3动态虚拟环配置和端动态虚拟环配置和端到端电路配置业务到端电路配置业务 电路和交换保护环的动态调整，提供根据用户的流量大小、方向动态调整的功能，以适应数据业务的流量动态变化，改善拥塞情况，提高数据网络的QoS。2按需带宽业务按需带宽业务 根据用户SLA要求，通过“点击”方式方便的使用户配置自己的带宽、持续时间和保护恢复等级等。4虚拟光网络业务虚拟光网络业务 虚拟光网络可以使客户充分利用全配置的光网络，并且不需要额外的通信花销。 10.1.2 ASON体系结构体系结
5、构 与传统光传送网相比， ASON突破性地引入了更加智能化的控制平面，从而使光网络能够在信令的控制下完成网络连接的自动建立、资源的自动发现等过程。 ASON体系结构主要表现在具有ASON特色的3个平面、3个接口以及所支持的3种连接类型上。10.1.2 ASON体系结构体系结构ASON体系结构体系结构永久连接永久连接(PC)软永久连接软永久连接(SPC)交换连接交换连接(SC)连接控制接口连接控制接口(CCI)网络管理网络管理A接口接口 (NMI-A)网络管理网络管理T接口接口 (NMI-T)控制平面控制平面(CP)管理平面管理平面(MP)传递平面传递平面(TP)图图10.1 自动交换光网络自动
6、交换光网络(ASON)体系结构体系结构10.1.2 ASON10.1.2 ASON体系结构体系结构体系结构体系结构整个网络包括3个平面，即控制平面、管理平面以及传送平面，通过数据通信网（DCN）联系着3大平面，DCN是负责实现控制信令消息和管理信息传送的信令网络。10.1.2 ASON体系结构体系结构 与与现现有有光光网网络络相相比比，ASON增增加加了了控控制制平平面面，通通过过使使用用接接口口、协协议议和和信信令令系系统统，可可动动态态地地交交换换光光网网络络的的拓拓扑扑信信息息、路路由由信信息息和和其其他他控控制制信信息息，实实现现了了光光通通道的动态建立和拆除，以及网络资源的动态分配。
7、道的动态建立和拆除，以及网络资源的动态分配。 ASON的的另另一一重重要要特特征征是是管管理理功功能能的的分分布布化化和和智智能能化化，基基于于传传送送平平面面、控控制制平平面面和和信信令令网网络络的的新新型型多多层层面面管管理理结结构构取取代代了了传传统统的的光光传传送送网网管管理理体体系系，构构成成了了一一种种集集中中管管理理与与分分布布智智能能相相结结合合、面面向向运运营营者者的的维维护护管管理理需需求求与与面面向向用用户户的的动动态态服服务务需需求求相相结结合合的的综综合合化的光网络管理方案。化的光网络管理方案。图图10.2 管理管理/控制和传送资源的关系控制和传送资源的关系 最下面的
8、部分是物理传送资源，表示真正的物理设备。这些实物在ITU-T的标准G . 805中被称为原子功能。被管理对象(MO)表示管理系统看到的设备映射。MO通过设备内部的管理信息(MI)参考点来实现和设备中标准功能模块之间的交互。10.1.2 ASON10.1.2 ASON体系结构体系结构体系结构体系结构ASON的的3个接口个接口 ASON网络的接口是网络中不同的功能实体之间的连接网络的接口是网络中不同的功能实体之间的连接渠道，它规范化了两者之间的通信规则。在渠道，它规范化了两者之间的通信规则。在ASON网络体系网络体系结构中，控制平面和传送平面之间通过连接控制接口结构中，控制平面和传送平面之间通过连
9、接控制接口(CCI)相连，而管理平面则通过网络管理接口相连，而管理平面则通过网络管理接口A（NMI-A）和网络）和网络管理接口管理接口T（NMI-T）分别与控制平面及传送平面相连。）分别与控制平面及传送平面相连。3个个平面通过平面通过3个接口实现信息的交互。个接口实现信息的交互。10.1.2 ASON10.1.2 ASON体系结构体系结构体系结构体系结构ASON的的3种连接种连接 ASON网络体系结构是一种客户网络体系结构是一种客户/服务器关系结构（即重叠网络模服务器关系结构（即重叠网络模型），其显著特点是客户网络和提供商网络之间有着很明显的边界，型），其显著特点是客户网络和提供商网络之间有着
10、很明显的边界，它们之间不需要共享拓扑信息。客户方通过向网络提供方发送连接它们之间不需要共享拓扑信息。客户方通过向网络提供方发送连接请求，可在网络中动态地建立一条业务通道。请求，可在网络中动态地建立一条业务通道。 在在ASON网络中，根据不同的连接需求以及连接请求对象的不同，网络中，根据不同的连接需求以及连接请求对象的不同，提供了提供了3种类型的连接：种类型的连接：永久连接（PC，Permanent Connection）软永久连接（SPC，Soft Permanent Connection交换连接（SC，Switched Connection）10.1.2 ASON10.1.2 ASON体系结
11、构体系结构体系结构体系结构 图图10.3 ASON中的永久连接中的永久连接10.1.2 ASON10.1.2 ASON体系结构体系结构体系结构体系结构永久连接(PC)沿袭了传统光网络中的连接建立形式，其路径由管理平面根据连接请求以及网络资源利用情况预先计算，然后管理平面沿着计算好的连接路径进行统一指配，最终完成通路的建立。在这种方式下，ASON网络能很好的兼容传统光网络，实现两者的互联。 图图10.4 ASON中的软永久连接中的软永久连接10.1.2 ASON10.1.2 ASON体系结构体系结构体系结构体系结构软永久连接(SPC)的建立是由管理平面和控制平面共同完成。这种连接的建立方式介于P
12、C和SC之间，它是一种分段的混合连接方式。在SPC中，用户到网络的部分由管理平面直接配置，而网络部分的连接通过管理平面向控制平面发起请求，然后由控制平面完成。图图10.5 ASON中的交换连接中的交换连接 10.1.2 ASON10.1.2 ASON体系结构体系结构体系结构体系结构交换连接(SC)是一种由于控制平面的引入而出现的全新的动态连接方式。SC的请求由终端用户向控制平面发起，在控制平面内通过信令和路由消息的动态交互，在连接终端点AB之间计算出一条可用的通道，最终通过控制平面与传送网元的交互完成连接的建立过程。 ASONASON网络网络网络网络结构选择考结构选择考结构选择考结构选择考虑的
13、因素虑的因素虑的因素虑的因素1光传送网的现网结构和规模光传送网的现网结构和规模光传送网的现网结构和规模光传送网的现网结构和规模2光传送网的规划建设、运行维护体制光传送网的规划建设、运行维护体制光传送网的规划建设、运行维护体制光传送网的规划建设、运行维护体制3业务网的结构和业务需求业务网的结构和业务需求业务网的结构和业务需求业务网的结构和业务需求5ASONASON多域技术的成熟性多域技术的成熟性多域技术的成熟性多域技术的成熟性4网络安全性和多厂商竞争性网络安全性和多厂商竞争性网络安全性和多厂商竞争性网络安全性和多厂商竞争性10.1.3 ASON10.1.3 ASON网络结构网络结构网络结构网络结
14、构 根据以上各种因素的不同，ASON网络结构可以采用不同的分层结构和组网方案，主要考虑网络分层、网络分域以及单平面和双平面等几个方面的因素。10.1.3 ASON10.1.3 ASON网络结构网络结构网络结构网络结构 1. ASON网络分层网络分层 网络分层结构主要涉及省际、省内、本地光传送网的组织结构和网络扁平化。针对运营商现有的三层网络结构和未来网络扁平化的发展趋势，目前ASON网络可采用三层组网的模式，即和现有运营商的网络分层保持一致，如图所示。10.1.3 ASON10.1.3 ASON网络结构网络结构网络结构网络结构图图10.6 ASON网络结构网络结构 ASON网络分为3个层面，即
15、ASON省际干线传输网、ASON省内干线传输网和ASON本地传输网络。各层网络独立组织控制域，网络之间通过E-NNI(外部网络节点接口) 互连，以实现跨层的端到端调度。省省际际ASON网除了包括现有的省会节点外，还可以将国际出口节点、省内网的第二出口点、业务需求较大的部分沿海发达城市纳入，进行统一的调度管理。省省内内ASON传送网覆盖各省内的主干节点，采用网状网和单控制域结构，为省内主要城市间提供传输电路，连接各本地ASON网络。本本地地/城城域域光传送网建设ASON网络，应根据城市或地区的规模及业务发展的情况。现阶段主要应用在特大型或者大型城市的城域核心层网络，以网状网结构为主，初期也可采用
16、环网结构。 2. ASON网络分域网络分域 ASON通过引入控制域的概念，可以允许运营商根据多种策略来构建ASON网络，使网络具备了良好的规模性和可扩展性。根据ASON网络的分层结构，可以对各层面ASON网络划分控制域。多个控制域之间通过E-NNI(外部网络节点接口)进行互联，实现跨ASON域的端到端资源管理。 目前E-NNI标准化情况尚不成熟，只能实现跨域的业务调度，但不能实现跨域的保护恢复，目前可行的跨域保护方式主要是静态的1+1 复用段保护。10.1.3 ASON10.1.3 ASON网络结构网络结构网络结构网络结构 智能光传送网节点是构建新一代信息网络基础设施的核心设备，应在组网应用中
17、体现动态、灵活、高效的特点，具有良好的可扩展性和可靠性。针对不同的智能化发展方向和应用场合，智能光节点设备的总体需求不同。10.1.4 ASON10.1.4 ASON智能光传送节点技术智能光传送节点技术智能光传送节点技术智能光传送节点技术面向广域网络的智能光传送节点设备应满足如下需求：面向广域网络的智能光传送节点设备应满足如下需求： 大容量、无阻塞的交叉连接结构，突破现有光传输系统在交换容量和端口数目上的限制，能够实现快速的、远距离的端到端的连接提供，满足带宽网络业务需求。10.1.4 ASON10.1.4 ASON智能光传送节点技术智能光传送节点技术智能光传送节点技术智能光传送节点技术面向城
18、域网络的智能光传送节点应满足如下需求：面向城域网络的智能光传送节点应满足如下需求：面向城域网络的智能光传送节点应满足如下需求：面向城域网络的智能光传送节点应满足如下需求： 多粒度、多业务类型的接入能力，支持动态灵活的接口操作；多粒度、多业务类型的接入能力，支持动态灵活的接口操作；强大的业务整合能力，实现业务从网络边界向网络核心的汇聚。强大的业务整合能力，实现业务从网络边界向网络核心的汇聚。10.1.4 ASON10.1.4 ASON智能光传送节点技术智能光传送节点技术智能光传送节点技术智能光传送节点技术光交换结构的基本类型：光交换结构的基本类型：光交换结构的基本类型：光交换结构的基本类型： 波
19、长选路型、广播与选择型和空分型波长选路型、广播与选择型和空分型波长选路型、广播与选择型和空分型波长选路型、广播与选择型和空分型光交换技术：光交换技术：光交换技术：光交换技术： 不经过任何光不经过任何光/电转换，在光域直接将输入光信号交换到电转换，在光域直接将输入光信号交换到 不同不同的输出端的技术。分为：光路光交换和分组光交换，前者可利用的输出端的技术。分为：光路光交换和分组光交换，前者可利用光分插复用器、光交叉连接等设备实现，后者对光部件的性能要光分插复用器、光交叉连接等设备实现，后者对光部件的性能要求更高，目前采用电控光交换来实现。求更高，目前采用电控光交换来实现。1. 1. 光交换节点结
20、构光交换节点结构光交换节点结构光交换节点结构10.1.4 ASON10.1.4 ASON智能光传送节点技术智能光传送节点技术智能光传送节点技术智能光传送节点技术 多粒度交换技术结合了空分、波分以及时分等多种交换方式，多粒度交换技术结合了空分、波分以及时分等多种交换方式，将能够提供从分组、帧（信元）、时隙、波长、波带以及光纤等将能够提供从分组、帧（信元）、时隙、波长、波带以及光纤等多种带宽粒度的交换。具有以下突出优点：多种带宽粒度的交换。具有以下突出优点： 2. 2. 多粒度光交换技术多粒度光交换技术多粒度光交换技术多粒度光交换技术1简化节点结构和控制系统，降低成本简化节点结构和控制系统，降低成
21、本简化节点结构和控制系统，降低成本简化节点结构和控制系统，降低成本2支持流量工程和业务疏导，有效提高资源利用率支持流量工程和业务疏导，有效提高资源利用率支持流量工程和业务疏导，有效提高资源利用率支持流量工程和业务疏导，有效提高资源利用率3可实现业务的快速恢复可实现业务的快速恢复可实现业务的快速恢复可实现业务的快速恢复4可根据业务需求动态分配带宽可根据业务需求动态分配带宽可根据业务需求动态分配带宽可根据业务需求动态分配带宽5可支持新的业务类型，如按需带宽业务和光层虚拟专用网可支持新的业务类型，如按需带宽业务和光层虚拟专用网可支持新的业务类型，如按需带宽业务和光层虚拟专用网可支持新的业务类型，如按
22、需带宽业务和光层虚拟专用网10.1.4 ASON智能光传送节点技术智能光传送节点技术图图10.7 多粒度光交换节点功能模型多粒度光交换节点功能模型 多多粒粒度度光光交交换换节节点点完完成成对对光光纤纤端端口口级级、不不同同光光纤纤中中双双向向任任意意光光波波带带级级、波波长长级级、数数字字VC(VC(虚虚容容器器)级级等等不不同同颗颗粒粒度度带带宽宽光光信信号号的的交交叉叉连连接接和和智能控制功能的实现。多粒度光交换节点的功能模型如下图所示。智能控制功能的实现。多粒度光交换节点的功能模型如下图所示。物理适配层：物理适配层：对输入输出光信号放大、链路级功率调整光纤交叉连接层：光纤交叉连接层：完成
23、光纤级的交叉连接光纤适配层：光纤适配层：将多波长信号分割为若干波带，对波带信号进行功率管理波带交叉连接层：波带交叉连接层：成以波带为单位的交叉连接波带适配层：波带适配层：将波带信号解复用，并逐个波长进行功率平衡及复用波长交叉连接层：波长交叉连接层：完成波长通道级的交叉连接、分插复用、保护恢复波长适配层：波长适配层：完成DWDM要求的特定波长生成，支持虚波长通道的波 长变换以及电再生处理VC交叉连接层：交叉连接层：进行VC粒度的容量交叉和业务梳理11）ASONASON路由功能结构路由功能结构路由功能结构路由功能结构1. ASON1. ASON中的路由技术中的路由技术中的路由技术中的路由技术10.
24、1.5 ASON10.1.5 ASON路由与生存性技术路由与生存性技术路由与生存性技术路由与生存性技术图图10.8 ASON路由功能组件关系图路由功能组件关系图RC：主要用于处理路由的 抽象信息 PC：依据信息经过的参考 点(如E-NNI，I-NNI) 来处理与协议相关的 信息，并将路由原语 传递给RC 10.1.5 ASON路由与生存性技术路由与生存性技术针对多域网络环境中动态光通道的建立，提出了3种路由模式:1层次路由模式层次路由模式：子网层次的每一级主节点负责本级子网的选路，每级主节点之间按照层次结构的关系相互作用来选择路由。3逐跳路由模式：逐跳路由模式：与源路由模式大致相同，区别在于在
25、逐跳路由方式下，路由的选择是以节点为单位逐跳选择路径的。2源路由模式源路由模式：从源节点开始，连接每经过一个路由域，其入口节点负责本路由域中的路由选择，并负责判断连接所需进入的下一个路由域的入口节点，这样逐个路由域进行选路，直到最终到达目的节点所在的路由域。22）三种路由模式）三种路由模式）三种路由模式）三种路由模式10.1.5 ASON路由与生存性技术路由与生存性技术 动态路由的实现是基于GMPLS约束的路由模型，如图所示，通过使用GMPLS控制平台的不同模块显式了光通道路由和信令过程。33）动态路由的实现）动态路由的实现）动态路由的实现）动态路由的实现图图10.9 ASON智能光网络中的路
26、由模型智能光网络中的路由模型11）ASONASON的生存性特点的生存性特点的生存性特点的生存性特点2. ASON2. ASON中的生存性技术中的生存性技术中的生存性技术中的生存性技术10.1.5 ASON10.1.5 ASON路由与生存性技术路由与生存性技术路由与生存性技术路由与生存性技术主要体现在控制平面的引入，在于具有智能控制功能的通用所协议标签交换(GMPLS)协议族的使用，特别是对于保护、恢复机制在信令、路由和资源管理等方面的支持。智能化智能化智能化智能化多样化多样化多样化多样化体现在ASON格状网络结构对于多种保护、恢复方式的支持，适合于多种生存性机制的实现。22）ASONASON中
27、的保护中的保护中的保护中的保护/恢复恢复恢复恢复10.1.5 ASON10.1.5 ASON路由与生存性技术路由与生存性技术路由与生存性技术路由与生存性技术 保护是指利用空闲的容量来提高连接有效性的一种生存性措施。ASON控制平面的保护发生在控制平面保护域内的源节点连接控制器和目的节点连接控制器之间。 保护保护保护保护恢复恢复恢复恢复 恢复是指使用空闲容量通过改变路由来对故障连接进行恢复。控制平面的恢复与重路由域相关。重路由域是指一群呼叫和连接控制器的集合，这些控制器对基于域的重路由共同进行控制。 ASON中的生存性机制同样分为保护和恢复两种。10.1.6 ASON演进策略演进策略第一阶段第一
28、阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段集中式网络集中式网络集中式网络集中式网络管理系统和管理系统和管理系统和管理系统和部分网络的部分网络的部分网络的部分网络的控制平面相控制平面相控制平面相控制平面相结合结合结合结合利于标准利于标准利于标准利于标准接口实现接口实现接口实现接口实现完全控制完全控制完全控制完全控制平面的连平面的连平面的连平面的连接调度接调度接调度接调度利用统一利用统一利用统一利用统一的控制平的控制平的控制平的控制平面实现分面实现分面实现分面实现分布式智能布式智能布式智能布式智能图图10.10 ASON演进阶段一演进阶段一10.1.6 ASON10.1.6 ASON演进策略演进策略演进策略演进策略图图10.11 ASON演进阶段二演进阶段二图图10.12 ASON演进阶段三演进阶段三思考与练习思考与练习1. ASON有哪些技术特点和优势？有哪些技术特点和优势？2. 简要说明简要说明ASON的体系结构和网络结构。的体系结构和网络结构。3. ASON中的多粒度交换技术有哪些优点？中的多粒度交换技术有哪些优点？ 并简要说明多粒度交换节点的功能模型。并简要说明多粒度交换节点的功能模型。4. 简要说明简要说明ASON的路由与生存性技术。的路由与生存性技术。5. GMPLS有哪些关键技术？有哪些关键技术？
