基于OTN自动光交换网络（ASON）的研究.doc

基于OTN自动光交换网络（ASON）的研究北京铁路局北京通信段 助理工程师 詹玉广摘要在今天，Internet的迅猛发展带来了网络业务量的爆炸式增长，各种新型的业务例如“波长出租”、“波长批发”、“视频点播”等在传统光网上已经无法得到满足。另外，传统光网不能提供带宽的实时、快速分配，光网络的保护和恢复功能有待加强，设备的互操作性和网络 的可扩展性差，不同的运营商的网络管理系统之间缺乏统一的标准接口，使得不同网间互联复杂化。由此可见，为了能够满足今天高速组网应用的需求，在光网络层实现自动化、智能化、标准化是非常必要的。关键字：自动交换光网络，ASON，OTN一、ASON的优点自动交换光网络ASON的核心是引入了一层具有分布智能的控制平面，控制软件分布在每一个网元上。控制平面既可以接受从管理平面发送过来的链接请求，也可以接受远端用户的请求，完成邻居发现、拓扑发现、路由计算、指令、保护和恢复等功能，实现智能交换。具体说，ASON具有以下优点：（1）控制平面自动邻居发现，大幅度降低网络维护费用；(2) 基于实际流量需求选择最优路由，动态配置网络链接，优化网络流量；（3）前向兼容已有的WDM SDHPDH和ATM等技术，向后兼容即将出现或已经出现OTN 、GbE 、MTLS等技术；（4）按需带宽出租和光虚拟专用网，从而可以引入新业务；（5）根据不同保护恢复方式，定义服务级别，实现等级计费；（6）采用分步式控制结构，提高网络生存性和可靠性。二、ASON 的现状可以说，ASON是一种还没有被广泛应用的新技术，却又是一个老生常态的旧话题了。ITU、IETF、OIF等众多标准组织仍致力于ASON标准的研究，这说明ASON技术还需要进一步发展，实际上也正在一步步向前发展。我国ASON研究从2001年开始起步，国家863计划启动了自动交换光网络研究项目，独立开发了控制平面软件GMPLS协议簇和基于全光交互的开关矩阵。分别在上海交通大学和清华大学建立了南北试验平台。2003年7月国家863计划启动了自动交换光网络节点设备研制和系统试验、自动交换光网络分层路由技术、自动交换传送网组网测试和试验等项目。2005年研制成功2台1.28T比特交换容量和6台320G比特交互容量的节点设备，完成了200多个节点的ASON模拟环境；2006年初完成了ASON设备在以上海为中心的长三角地区组网工程、网络测试和现场试验。在科研攻关的基础之上，华为和烽火分别实现了ASON设备产品化和产品系列化，并开通了若干ASON试验局。现在ASON的一个发展方向是基于OTN的ASON。与基于SDH的ASON相反，基于OTN的ASON可以支持大粒度的通道资源管理，提供波长、光纤级的出租业务，但是对小粒度的通道管理无能为力。基于OTN的ASON比较适宜于处理分组信号的承载，它可以直接将u如urnet以太网、MPLS、IP等分组信号映射进OTN的各层进行传送。因此，基于OTN的ASON更适合网络的长远发展。三、基于OTN的ASON 建立在OTN之上的ASON是一种新型的全光网，其基本思想是在光网络中引入控制平面，以实现网络资源的实时按需分配，从而是想光网络的智能化。ASON的实现取决于GMPLS等控制协议所构建的控制平面的完善和智能化，以及光层网络节点如OXC、OADM和波长路由器的真正实现。ASON的演进主要有重叠模型和对等模型。重叠模型的基本思路是将光传送层特定的控制智能完全放在光传送层独立实施，不让用户层干涉，使得用户层和传送层成为两个基本独立的网络层，光传送层成为一个开放的通用传送平台。对等模型的基本思路是将IP层用于MPLS通道的选路和信令略做修改后直接应用于光传送层的连接控制。其特点是将光传送层的控制智能转移到IP层，由IP层实现端到端的控制。由于传统电信运营商大多具备比较庞大完善的传送网络，且对传送能力的需求日益增长，所以发展ASON的策略大都采用重叠模式，即原有的传送网络继续发挥作用，承担其承载的各种业务的传送。四、ASON的结构从结构上分，这种基于OTN的ASON包含三个层面：传送层面、控制平面和管理平面。传送平面包含携带被交换实体的传送网网元。控制平面负责快速有效的对网络中端到端的网络连接进行动态控制，如连接的建立、删除和修改等。管理平面和传统的OTN网络管理系统相当。（1）ASON的传送平面与传统光网络相似，ASON的传送平面也是由光节点和光缆链路组成。光缆链路部分沿用了传统光网络技术，而光节点具备交叉连接和上下路功能。成为信号的交叉连接点、业务分插交汇点、网络管理系统的切入点、信号功率放大点和传输中的数字信号的再生点等。其中的核心部分是大容量交叉矩阵模块，具体实现可采用光电光方式、全光方式（OXC）和光分插复用器（OADM）等。（2）ASON的控制平面ASON与传统静态光网络的最大不同之处在于引入了控制平面，通过控制平面可以提供快速有效的配置连接来支持交换连接和软永久连接，能够对已经建立的呼叫进行重配置或修改连接，还可以执行自动恢复的功能。简单的讲，ASON控制平面功能构件可以分为：资源发现、状态信息传播、通道选择和通道控制等。资源发现。基本功能是地址发现、业务发现、信息通道连接发现、确认和管理。除了对物理资源的发现外也可以为某些高层业务发现和相邻节点的协商提供支持。状态信息传播。它是本地物理资源信息通过网络传播的方式。即将本地物理资源的属性以一种方式发送出去（从控制平面发送到传送平面）。传送网选路程序。通常选用显示选路，此时通道选择可以通过网管系统中的软件规划工具进行。ASON中对于连接请求的通道选择采用受限的选路算法。通道控制处理。包含一些通道的操作，如通道建立、拆除和更改。（3）ASON的管理平面虽然有了控制平面的自动网络管理，但是对于网络运营者来说他们仍希望得到一种能够监控、管理控制面行为的系统，此时ASON的管理相对于传统的光网络管理就有了一些新特点：管理与控制分离网络拓扑发现：连接建立和拆除等在传统光网络中需要由管理平面完成的任务转由控制平面承担，管理平面不直接或很少直接控制传送设备，仅从控制平面得到相关的控制信息，完成一些辅助性的配合工作。资源竞争问题控制平面和管理平面同时对传送网络资源进行管理，可能产生资源竞争问题，需要设计传送网络资源强占机制，以及冲突解决机制。从设备管理到面向连接和业务的管理传统的光网络管理系统主要是完成基本的设备管理和网络管理功能，管理系统是针对运营商子网的网路管理而言的，而ASON可以提供一个在全网范围内的传输平面和控制平面的集成视图，实现跨区域的端到端业务指配。因此，ASON的管理平面的工作重点由原来的设备管理和控制，更多的转向了连接和动态业务的管理，能够实现对不同类型的管理和维护。（4）控制平面基于GMPLS的实现方式为了实现ASON控制平面的上述功能，必须采用一系列的公共协议。这个控制协议需要妥善解决4个问题：寻址、信令、选路和生存性。最快的实现方法是采用现有的数据网络协议。就目前研究的状况而言，ASON的控制平面主要是基础GMPLS的协议构建的，如采用比较成熟的IP路由协议进行修改和扩充实现拓扑发现、采用MPLS进行修改和扩充实现自动连接指配。GMPLS协议是MPLS扩展而成，主要包括：链路管理和发现协议LMP；扩展的开放最短路径优先协议OSPF或RSVP、IS-IS、RIP静态路由协议；扩展的基于约束的标签分发协议RSVP-TE；基于GMPLS控制平面路由算法库。基于GMPLS的控制平面功能的实现过程可参见文献【1】。五、ASON的接口（1）UNI。UNI（用户网络接口）是光网络用户和光网络之间进行服务申请或操作的接口，可以创建、删除、修改连接和状态查询。所有这些服务都是通过用户发送信令请求之后才可能进行的。另外，ASON的UNI还有客户注册、地址解析、邻居与业务发现等功能。对于如何实现以上所说的UNI功能，ASON可以将LDP（标签分发协议）和RSVI-TE（具有业务量工程扩展的资源预留协议）进行一定扩充，并将其作为UNI信令协议。（2）NNI。NNI网络网络接口复杂建立和拆除光路的网络内部节点之间的信息交互。I-NNI（内部网络网络接口）是从一个网络中相邻的光连接器之间的接口，它处于运行商的管理域之内。I-NNI主要包括两个方面：信令和路由。关于信令如何定义以及路由算法问题，I-NNI可以基于两种主要的协议：IP和MPLS。GMPLS为了适应更广义的标签交换类型对MPLS进行了扩展，其中包括时隙交换、波长交换、波带交换和光纤交换等。E-NNI（外部网络网络接口）定义了不同管理域之间ASON控制面接口，它与I-NNI的区别类似于Internet域间模型中的内部网关协议和外部网关协议之间的关系。E-NNI可以应用于同一运营商的不同I-NNI区域边界，也可以应用于不同运行商的网络边界。与主要考虑性能限制的I-NNI不同，E-NNI的连接更多的是基于安全、策略的考虑。E-NNI 上交互的信息通常是网络可到达性、网络地址概要、认证信息、策略功能等。（3）CCI。CCI（连接控制接口）是信令网元和传送网元之间的接口。连接控制信息通过CCI发送到传送网络网元，以便指定的光传送交换设备的端口建立连接。因此，CCI被归入ASON的控制平面。CCI必须具备两个基本的功能：添加和删除连接、查询交换设备各端口的状态。GSMP（通用交换管理协议）可以满足CCI的功能需求。（4）NMI。NMI（网络管理接口）定义了网络管理平面与控制平面和传送平面之间的接口。六、ASON应用面临的问题（1）标准化工作有待进一步完善与ASON有关的标准化组织主要有ITU-T，IETF和OIF。自2001年起，三大国际组织就开始了标准化的工作。ITU-T定义了ASON的框架和一系列的接口。IETF建议了GMPLS，着重于实现，而OIF则关注互操作性。ASON的标准到目前为止有很大进展，但是在互联互通、网络管理和管理平面本身的健壮性等方面还有很多工作要做，且由于多个标准化组织的参与，标准的沟通与协调变得更加重要。（2）测试设备还不成熟当前，号称推出GMPLS/ASON协议测试的公司实际上都没有成熟定型的产品推出，受标准不断更新的影响，也很难在当前拿出实际的产品。虽然可以进行一定范围的测试，但不能稳定可靠的验证ASON协议的可靠性、有效性等。（3）对新业务的支持能力还需进一步完善ASON主要解决的就是可以快速实现部署的宽带，无论是波长出租、波长拨号、OVPN等都是如此。ASON宣称支持可保证QoS或者SLA的业务连接，包括点到点单/双向连接，但是像在IP网中一样的多播机制还么有明确定义。结束语随着标准化进程不断加快，ASON网络将会很快实现不同场上设备的互通和互操作。基于GMPLS控制平面的构建能够解决ASON的核心问题，尽管很多方面还需改进，实际应用尚待时间，我们有理由相信ASON的先天性优势必将成为运营商建设未来光网络的首选技术。参考文献1李培源，龚涌涛.基于GMPLS的自动交换光网络.现代有线技术,2002,（4）:49522秦飞飞，张汉一.下一代光传送网：自动交换光网络.中兴通讯技术,2001,（6）:13-173张宁.自动交换光传送网技术.南通职业大学学报,2007,21,(2):62-654刘志强.自动交换光网络发展趋势与光网