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一.1智能光网络介绍
一.1.1智能光网络产生
传统SDH/SONET网络运营过程中暴露出如下不足:
●网络缺少实时的业务供给能力,业务配置时间过长,原因是配置操作和业务提供由人工完成,所需时间按天计算
●网络主要针对语音业务设计,采用固定的业务颗粒,其保护方式(线性或环形)也是静态的,必须在网络规划和电路分配期间对其进行确定,因而限制了网络的灵活性以及处理计划外变动的能力
●由于环网需要预留50%的保护带宽,导致网络的带宽利用率低
●业务质量单一,无法实现差异化服务
●网管层次多,不同厂家设备网管不统一
●拓扑多为环,跨环节点成为业务调度的瓶颈
Internet网络用户数和业务量的爆炸式增长和新型增值业务服务类型的不断涌现,形成了市场驱动力,使得原本面向语音业务设计的传输网络不能很好地满足新业务的发展需求,数据业务流量的不确定性、突发性和发展趋势对传输网络的静态配置模式和可扩展性都提出了挑战。
用户需求和业务类型的变化和光子技术的进步,给光网络提出了新的需求,新一带光网络必须具有开放性、灵活性、可扩展性、支持多业务能力以及更加简单有效的网络控制和管理能力。
因而,向以数据业务为中心的转变必须从网络设计、网络控制和网络管理的基本原理上对传统的电信网络结构进行全面彻底的调整和修改,从而形成新一带光传送网络结构。
ASON(AutomaticSwitchedOpticalNetwork,智能光网络)技术正是在上述需求背景下产生,其基本思想是在光传送网络中引入控制平面以实现网络资源的实时按需分配,从而实现光网络的智能化,采用自动光网络技术之后,传统的多层复杂网络结构可变得简单和扁平化,光网络开始直接承载业务,满足用户对资源动态分配和高效保护恢复能力的需求,ASON的概念和思想可以扩展并应用于不同的传送网络技术,具有普遍适应性。
一.1.2智能光网络特征
与传统的传送网络相比,智能光网络的一个主要特征是引入了一个相对独立的控制平面,通过控制平面,从而使整个光网络具有提供动态连接的能力,包括路由和信令处理、自动发现、连接控制、保护恢复,并且支持多种类型的新业务,可根据实际的需求对带宽进行实时分配,以实现光通道中的流量工程,有利于更迅速地引入各种新的增值业务。
一.1.2.1智能光网络的技术特色
智能光网络具有以下特点:
●多业务智能化平台,一套设备即可代替原有多套设备,网络清晰
●大容量、多粒度的交换实现灵活调度
●Mesh网络具有非常好的扩展性
●带宽的动态分配,较好地提高带宽利用率
●基于分布式信令请求快速灵活的开通业务
●提供业务端到端的保护和恢复
●网络负载的自动均衡和优化
●提供业务SLA,实现差异化服务
●简化了网络管理,最终实现不同网络的统一网管
一.1.2.2智能光网络的应用特色
1.减少费用支出
网络成本,主要包括:
投资费用、实际的运营维护操作管理费用、各种机会成本例如网络不能满负荷运转的成本,不能提供个性化服务损失的利润,服务提供给用户时间长损失的利润,升级网络成本,叠加建网牺牲灵活性成本等。
智能光网络技术能同时达到低成本运作和提供先进的光通信服务,帮助运营商在激烈的市场竞争中占据领先地位,赚取更多利润。
2.提供区分服务
智能光网络除了减少网络整体费用,还可以提供更有竞争力的区分服务,非区分服务导致低利润空间,智能光网络以满足客户要求和提高客户满意程度为主要目标,区分服务不仅式网络服务的类型和价格,又是网络生命周期中重要的服务支持。
3.创新光服务
智能光网络通过灵活的虚级联方式可以提供非标准的带宽服务,使IP业务流映射到合适的SDH/SONET带宽,提高带宽利用率。
动态的端到端业务配置,可根据用户需求提供服务,可根据流量变化动态调整带宽,提供按需带宽服务(BOD)。
4.虚拟光网络
客户在电信解决方案和服务提供商上有多种选择,并且客户不想承担拥有私有网络的花销,希望得到灵活性的服务。
面对这种需求,智能光网络通过虚拟光网络(VPV)的方式提供,用户可以像对自己的网络一样进行配置、监视和管理,为运营商提供新的获利机会。
一.1.2.3安全性和可靠性
由于传送网络是电信网络的基础设施,因此对ASON网络需要实施严格的安全措施。
ASON网络的安全性由四部分组成:
传送平面的安全性、控制平面的安全性、管理平面安全性以及SCN的安全性。
传送平面应提供足够的安全机制以保证数据的保密性和完整性;
控制平面的安全是指对控制平面信息流的保护,主要目的是用于保护在不同管理域之间控制信息的交互;
管理平面的安全性包括能够划分不同权限的用户等级,禁止低权限用户使用高权限的管理操作功能,建立登录日志和操作日志并对其进行管理等;
ASON控制平面通过SCN进行连接建立和信息交互,SCN必须保证传送网免受攻击,避免非授权用户非法使用网络资源,并确保SCN自身的安全性,同时,SCN网络还应保证仅让那些允许在两个管理域之间传送的消息(如E-NNI消息和UNI消息)通过域间的接口,而禁止那些不能在两个管理域间传送的消息(如I-NNI消息)通过域间的接口。
可靠性指的是在自动交换光网络出现失效的情况下,能够继续工作的能力。
ASON网络的失效可以分为传送平面的失效和控制平面的失效。
为了提供增强的光网络业务,在传送平面和控制平面中都需要提供可靠性机制。
传送平面采用保护和恢复机制来保证网络可靠性。
控制平面的可靠性会受到信令网络连接失效或软件失效(例如信令、拓扑和资源发现模块)的影响。
目前关于控制平面的可靠性方面已经进行标准化工作,ITU-T在其数据传输网的标准G.7712中谈到了采用基于MPLS协议框架来保证信令网的可靠性问题,G.7713则讨论了在控制平面发生故障后恢复过程的一些处理流程。
而在具体实现时,由于智能光网络控制平面的协议基本上走的都是IP包,因此如何控制IP包的丢包率问题也是保证控制平面可靠性的一个关键。
一.2智能光网络优势
与现有的光传输网技术相比,智能光网络具有以下优势和特点:
●在光网络层实现动态业务分配,缩短了业务提供时间,提高了网络资源的利用率,可根据业务需要提供带宽,是面向业务的网络
●具有端对端网络监控保护、恢复能力,使网络变得更可靠、更安全
●实现了实时的流量工程控制,网络可根据客户层的业务需求,实时动态地调整网络的逻辑拓扑,以避免拥塞,实现了网络资源的最佳配置
●可根据客户的业务等级(SLA)来决定所需要的保护等级
●发现机制;
包括邻居发现、拓扑发现和业务发现
●良好的生存性,它可以通过传输网实现(如格形、环形或点到点保护),也可以通过智能光网络的控制平面实现(如动态路由选择)
●为用户提供波长批发、波长出租、带宽运营、按使用量付费、OVPN、光拨号、基于SLA的业务等
第二章智能光网络标准
介绍智能光网络相关标准及进展。
ASON是在2000年3月的ITU-TSG13会议上正式提出并开始规范的。
它的诞生是为了适应光传送网在发展过程中对智能化和自动化的迫切需求。
在ITU的2001年到2007年的研究周期内,ASON的研究由ITU-TSG15承担。
目前涉及ASON标准化工作的组织有ITU-T、OIF、IETF等。
目前全世界范围内,主要有三个标准化组织在进行智能光网络的标准化工作:
国际电信联盟标准部(ITU-T)、互联网工程任务组(IETF)和光互联论坛(OIF),它们均为智能光网络的发展和实现做出了巨大的贡献。
为实现智能光网络并实现设备互联,OIF和IETF都在2000年前就启动了智能光网络的标准协议研究。
ITU-T于2000年开始制定系列标准协议,并首次使用术语“ASON(自动交换光网络)”来阐述智能光网络。
紧接着,OIF和IETF也开始在智能光网络的相关标准协议中使用ASON这个术语。
二.1ITU-T(国际电信联盟)
ITU-T作为唯一的全球电信标准的权威制定组织,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、设备功能要求以及物理层规范等,已经完成智能光网络的系列标准。
作为国际通信行业的主要标准化组织,ITU-T从面向SDH和OTN的系统需求和体系结构入手,逐步制定了如图1所描述的标准体系,并且还在不断地完善和发展。
图1
下面分别介绍各标准涉及的范围:
总体需求和体系结构
●G.807:
自动交换传送网(ASTN)需求:
本建议描述了对ASTN控制平面的网络级需求,这包括为跨越传送网建立连接和释放连接需要提供的一套控制功能。
该建议认为传送网应支持多个客户,并且ASTN技术独立于客户技术。
满足本建议要求的ASTN体系结构,以及用特定传送技术实现ASTN的技术细节将放在其它建议中。
●G.8080:
自动交换光网络(ASON)体系结构:
该建议规定了面向SDH和OTN的ASTN的体系结构和需求。
它主要描述了:
为了提供连接的建立、维护、释放,而操作传送网资源的控制平面构件。
该建议考虑了呼叫控制过程和连接控制过程的分离,也考虑了路由和信令的分离。
该建议符合G.807给出的ASTN功能需求。
另外,该建议还描述了控制平面、管理平面、传送平面的相互作用。
连接控制
●G.7713:
分布式呼叫与连接管理(DCM):
该建议针对UNI和NNI的分布式呼叫和连接管理提出了需求,这些需求确定了完成呼叫操作和连接操作而需跨越接口的信息交互过程。
●G.7713.1:
分布式呼叫与连接管理(DCM)的PNNI实现:
G.7713.1提供基于PNNI/Q.2931(NO.2数字用户信令系统—用于基本呼叫/连接控制的用户网络接口第3层规范)的呼叫和连接管理的协议规范,它满足建议G.7713的要求,在功能上与其他G.7713.x建议类似。
该建议主要包括消息功能的定义和内容、一般消息的格式和信元编码、呼叫/连接控制程序等。
●G.7713.2:
分布式呼叫与连接管理(DCM)的RSVP-TE实现:
G.7713.2(利用GMPLSRSVP-TE的DCM信令机理)提供基于GMPLSRSVP-TE的呼叫和连接管理的协议规范,该信令协议可用于UNI、I-NNI和E-NNI,它满足建议G.7713的要求,在功能上与其他G.7713.x建议类似。
该信令协议用于呼叫控制器、连接控制器间的通信,主要内容包括消息规范、属性规范和信号流图等。
●G.7713.3:
分布式呼叫与连接管理(DCM)的CR-LDP实现:
G.7713.3(利用GMPLSCR-LDP的分布式呼叫和连接管理)规定了基于GMPLSCR-LDP的呼叫和连接管理的信令机理和协议,该信令协议可用于UNI、I-NNI和E-NNI,提供与ASTN和ASON有关的自动呼叫和连接操作,其主要内容包括CR-LDP消息、属性和信号流图等。
它满足建议G.7713的要求,在功能上与其他G.7713.x建议类似。
●G.7717:
自动交换光网络连接许可管理:
该协议过程实现G.8080提出的连接许可控制目标:
确定是否有充足的资源允许连接的接入(或经呼叫过程重新协商资源)。
链路管理
●G.7716链路资源管理:
该建议讨论SNPP链路的管理,包括SNPP链路连接的分配和释放,提供拓扑和状态信息。
路由
●G.7715:
自动交换光网络的路由体系和需求:
该建议为了交换连接的建立和软永久连接的建立,规定了路由功能方面的需求和体系结构,并满足G.8080规定的ASON框架。
●G.7715.1:
自动交换光网络的关于链路状态的路由系统结构和需求:
该建议仍是体系结构和需求建议。
它是关于G.7715规定的链路状态实现的体系结构和需求。
自动发现
●G.7714:
通用自动发现:
该建议提供了自动发现过程的通用属性,状态图,消息集。
涉及的自动发现内容包含:
层邻接发现、物理媒介邻接发现、控制实体逻辑邻接建立、服务能力交换。
●G.7714.1:
面向SDH和OTN的自动发现:
G.7714.1(在SDH和OTN网络中的自动发现协议)根据G.7714和G.8080的要求描述了用于ASON中发现层邻接的方法、规程和传送平面机理。
其它
●G.7712:
数据通信网:
G.7712是关于数据通信网络(DCN)体系结构与规范,该建议规范了数据通信网(DCN)的体系结构需求,其中DCN支持和TMN相关的分布式管理通信,支持和ASTN相关的分布式信令通讯,以及支持其它分布式通讯(如定制、声音通讯,软件下载等)。
本建议对和TMN相关的网络通讯网(MCN),以及和ASTN相关的信令通讯网(SCN)进行了体系结构规范。
特别指出的是,该建议还包括了基于MPLS的机理以便使DCN支持面向连接网络的信令通信网(SCN)业务。
●G.7718:
ASON管理框架:
该建议描述了控制平面的管理事项,以及管理平面和控制平面的相互作用,具体内容包括:
ASON控制平面构件的创立和组织,控制平面和传送平面的关系、策略管理、名字/地址的处理和映射,故障、性能、恢复等问题。
二.2IETF(互联网工程任务组)
IETF重在规范具体协议和信令,利用现有信令协议的扩展和修改来开发ASON控制面,包括OSPF-TE、RSVP-TE和LMP。
最初,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,但其基本倾向仍然是对等模型。
IETF作为IP标准和规范的制定者,主要面向SDH/SONET和OTN,并从ASON控制平面的控制协议方面做出要求和规定。
它的一个主要贡献就是GMPLS。
GMPLS是IETF关于MPLS用于IP网络流量工程相关工作的扩展,可以用作光网络的控制协议。
GMPLS是一个协议族,它包括:
信令、路由、链路管理。
主要的标准如图2所示。
图2
二.3OIF(光网络互连论坛)
OIF(光互联网论坛)主要关注网络间接口的实现。
OIF主要面向SDH/SONET和OTN,支持在光网络的客户之间快速建立连接,并提供不同等级的保护和恢复能力,它的信令以RSVP-TE(或者CR-LDP)、OSPF-TE和LMP为基础,实现功能包括建立连接、自动邻接发现、自动服务发现信令、故障监测、定位和通告等等。
OIF最早开展了UNI接口工作,已经发布了UNI1.0和UNI2.0标准。
正在进行E-NNI的标准化工作,主要针对域间信令以及域间路由开展研究工作,已经发布E-NNI1.0标准,E-NNI2.0正在制定中,正在制定的DDRP(DomaintoDomainRoutingProtocol)规范,这是一种分级链路状态路由协议,满足G.7715的路由体系结构。
DDRP并不是一个全新的路由协议,而是源于OSPF-TE的路由协议扩展。
目前OIF已正式发布的协议:
●UNI1.0(用户网络接口1.0信令规范):
用户网络接口1.0信令规范,它涵盖了信令、链路管理(包括自动发现)功能。
●CDR1.0(UNI1.0呼叫计费详细记录):
UNI1.0呼叫计费详细记录的实施协议。
●SEP1.1:
关于UNI和NNI的安全扩展的实施协定,用来保证控制平面不受攻击,不允许XX的用户对资源使用和获取配置信息等。
●UNI2.0:
用户网络接口2.0信令规范,它涵盖了信令、链路管理(包括自动发现)功能。
●E-NNI1.0:
服务提供者内的E-NNI信令规范(Intra-CarrierE-NNISignalingSpecification(OIFE-NNI1.0)
二.4TMF(电信管理论坛)
TMF主要解决不同技术在管理方面的问题,它关注ITU-T的G.7718,支持ASON控制平面的管理。
TMF的很多定义可以用于ASON管理方面,它提供关于控制平面的信息模型。
ITU-T目前的做法是将ASON管理问题进行划分,只对管理平面的功能和需求进行定义,而管理对象和管理信息模型等定义交由TMF来完成。
TMF对ASON网络的管理主要由多技术网络管理(MTNM)工作组完成。
2004年年底MTNM工作组分成了三个:
以太网管理(MTNMETH)、ASON管理(MTNMCP)、多技术系统间的接口(MTOSI)。
其中MTNMCP工作组主要解决控制平面的管理问题,研究范围包括获取控制平面资源、获取网络拓扑以及进行端到端的呼叫和连接管理。
MTNM定义的接口主要是位于NMS和EMS之间,也可以用于高层NMS和NMS之间的接口。
MTNMCP所涉及的范围同ITU-TQ.14/15工作组的G.7718和G.7718.1类似。
两个工作组都是基于G.8080的,并且从OIF运营商的需求规范中获得各自的管理需求。
二者的主要区别是ITU-T采用单层的模型而MTNMCP采用一个多层的模型。
MTNMCP工作组2005年提出控制平面管理规范的初始版本,作为MTNMv3.5的一部分。
二.5MEF(城域以太网论坛)
主要目标是定义一个电信级的城域以太网(MEN)体系结构,主要包括以下4个方面:
体系架构、提供的业务、以太网的传送和协议、管理。
MEF对以太网业务的标准化采用分阶段的方式进行,其中第一阶段包括以太网业务模型(ESM)、以太网业务定义(ESD)以及以太网流量管理(ETM)3个技术规范。
OIF制定UNI2.0技术标准时,数据业务部分主要参考了MEF相关的数据标准。
二.6CCSA(中国通信标准化协会)
2002年10月,中国通信标准协会传送网工作组确定启动我国ASON标准化的制定工作。
目前已经立项的标准有《自动交换光网络(ASON)技术要求》、《自动交换光网络(ASON)设备技术要求》和《自动交换光网络(ASON)测试方法》三个系列标准。
每个标准都由多个部分组成。
其中,在《自动交换光网络(ASON)技术要求》中又对多个部分分别进行立项,包括结构和总体要求、信令、术语和定义、数据通信网、自动发现、管理平面等。
在《自动交换光网络(ASON)设备技术要求》和《自动交换光网络(ASON)测试方法》中,对基于SDH的ASON部分分别进行立项。
第三章智能光网络技术
介绍智能承载网相关协议框架及中兴通讯采用的技术。
智能光网络与传统的光网络相比,突破性的引入了控制平面的概念,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过程。
其体系结构主要表现在具有ASON特色的3个平面以及能支持的3种连接类型上,下面分不同章节介绍。
三.1层次结构
在ASON网络的整体结构中,层次模型关系是一个非常重要的方面,因为从实现的目的讲,ASON网络设计的目的是为了实现大范围全局性整体网络,因此,ASON网络在结构上采用了层次性可划分为多个域的概念性结构。
这种结构允许设计者根据多种具体条件限制和策略要求来构建一个ASON网络。
不同域之间相互作用通过标准抽象接口来完成,抽象接口映射到具体协议就可以实现物理接口,如图3所示。
图3
通过引入域的概念,使ASON网络具备了良好的规模性和可扩展性,保证了将来网络平稳升级。
通过标准接口的引入,使多厂商设备的互连互通成为可能。
因此,标准的接口就成为ASON网络中一个非常关键的方面。
参考点是用来描述域间、路由区间和控制部件间的互连关系,运营域与终端用户间的参考点是UNI,域间和域内路由区间的参考点分别为E-NNI(外部网络-网络接口)和I-NNI(内部网络-网络接口)。
如图3所示,G.8070所定义的UNI、I-NNI和E-NNI三种逻辑接口,是交互信令和路由信息的参考点,呼叫和连接控制信息会应用与这三种接口,E-NNI和I-NNI还支持路由信息交互,呼叫和连接建立都需要有合适的网络资源,所以这3种接口都具有资源发现功能。
三.2功能结构
从ASON的功能层面上讲,ASON可被视为是由3大平面,即控制平面(CP),管理平面(MP)和传送平面(TP)所组成的,3个平面分别完成不同的功能,3个平面之间由数据通信网(DCN)相连,如图4所示。
图4
1.控制平面
ASON的控制平面由提供路由和信令等特定功能的一组控制元件组成,并由一个信令网络支撑,控制平面的主要功能包括:
通过信令支持建立、拆除和维护端到端连接的能力,通过选路为连接选择合适的路由;
网络发生故障时,执行保护和恢复功能;
自动发现邻接关系和链路信息,发布链路状态(例如可用容量以及故障等)信息以支持连接建立、拆除和恢复;
提供适当的命名和地址机制。
2.传送平面
传送平面提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传送,监测连接状态(如故障和信号质量),并提供给控制平面。
传送平面还可以提供控制信息和网络管理信息的传送。
ASON网络按照ITU-TG.805建议进行分层,层网络之间是客户/服务者关系。
传送平面应支持G.803定义的基于TDM的SDH网络和G.872定义的OTN网络。
传送平面完成光信号传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能,并确保所传光信号的可靠性。
3.管理平面
管理平面实施对传送平面、控制平面以及系统的管理功能,它也确保所有平面之间的协同工作,管理平面提供M.3010规定的管理功能,包括性能管理、故障管理、配置管理、计费管理和安全管理。
4.数据通信网
数据通信网(DCN)为管理平面与控制平面、传送平面之间的相互通信提供传送通路。
DCN是一种支持第一层(物理层)、第二层(数据链路层)和第三层(网络层)功能的网络,主要承载管理信息和分布式信令消息。
三.3网络组成
如图5所示ASON网络组成,水平方向ASON网络进行分割,控制平面内,多运营商(AD)之间通过E-NNI相连,运营商内部又包括多个信令网元,网元间通过I-NNI相连。
上层用户节点的请求代理(RA)通过UNI接口和运营商网络连接。
传送平面内,传送网元间通过物理接口(PI)相连。
垂直方向,控制平面和传送之间通过连接控制接口(CCI)相连。
管理平面分别通过NMI-A和NMI-T与控制平面和传送平面相连。
其中,管理平面与控制平面技术互为补充,共同完成对网络资源的动态配置、性能检测、故障管理、路由规划等功能。
图5
从图5所示,ASON由四类网络构件组成:
1.请求代理(DA)
主要逻辑功能是通过协商请求接入传送平面内的资源。
2.光连接控制器(OCC)
逻辑功能是负责完成连接请求、自动发现、选路功能。
3.管理域(AD)
其逻辑功能包含的实体不仅处于运营域,也分布再传送平面和管理平面。
4.接口(Interface)
ASON网络结构中,根据ASON各种实体间的逻辑关系以及实体间传递的信息定义了不同的网络接口。
接口的规范化有利于不同厂商设备互连构造不同网络结构或划分不同的运营域。
ASON定义的网络接口包括:
UNI、I-NNI、E-NNI、CCI、NMI-A/T接口,下面分别简单介绍各接口功
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