ASON原理教材.doc

ASON原理ASON原理教材目录第一章 ASON介绍21.1 ASON的产生和优势21.2 ASON的基本概念21.3 ASON的特点3第二章 ASON的功能结构42.1 ASON网络保护和恢复52.2 ASON技术介绍62.2.1 路由协议62.2.2信令协议62.3.3 LMP协议7第三章 网络资源的发现和业务的建立83.1资源和拓扑发现83.1.1控制链路发现83.1.2数据链路发现83.1.3数据链路校验83.1.4信息洪泛和更新83.2智能光网络中业务建立的过程9第四章 智能光网络的功能特性104.1 Mesh组网104.2 端到端的业务配置104.3 SLA114.4 传统和智能网络及业务的良好融合114.5 流量工程1212第一章 ASON介绍ASON (Automatically Switched Optical Network)，即自动光交换网络，是新一代光传送网络，也称智能光网络。本章介绍了ASON的一些基本概念及华为ASON软件的应用。1.1 ASON的产生和优势ASON作为传送网领域的新技术，相对于传统SDH网络，在业务配置、带宽利用率和保护方式上更具优势。近年来，SDH光纤传输系统在电信网中获得了大规模应用。其应用场合覆盖长途通信网、城域通信网和接入网。其快速的保护功能、优越的管理性能使之成为电信网的主要传输手段。然而，随着电信网的发展和用户需求的提高，SDH光传输系统正暴露出一些问题： 1 业务配置复杂：传统SDH光传送网络的拓扑结构以链形和环形为主，业务配置时，需要逐环、逐点配置业务，而且多是人工配置，费时费力。当牵涉到多厂家的设备互连时，需要人工协调，效率更低，通常需要花费几周甚至几个月的时间。随着网络规模的日渐扩大，网络结构日渐复杂，这种业务配置方式已经不能满足快速增长的用户需求。智能光网络成功地解决了这个问题，可以实现端到端的业务配置。配置业务只需选择源节点和宿节点，指定带宽和业务类型等参数，网络将自动完成业务的配置。2 带宽利用率低：传统SDH光传送网络中，备用容量过大，缺少先进的业务保护、业务恢复和路由选择功能。智能光网络通过提供路由选择功能和分级别的保护方式，尽量少的预留备用资源，提高网络的带宽利用率。3 保护方式单一：传统SDH光传送网络的拓扑结构以链形和环形为主，业务保护方式主要有MSP和SNCP等保护方式。而智能光网络的拓扑结构主要是MESH结构，在实现传统MSP和SNCP业务保护的同时，还可以实现业务的动态恢复。并且，当网络多处出现故障时，尽可能地恢复业务。另外，智能光网络根据业务恢复时间的差异，提供多种业务类型，满足不同客户的需要。为了有效地解决上述问题，一种新型的网络体系应运而生，这就是自动交换光网络(ASON），也就是通常所说的智能光网络。它在传输网中引入了信令，并通过增加控制平面，增强了网络连接管理和故障恢复能力。它支持端到端业务配置和多种业务恢复形式。1.2 ASON的基本概念ASON的基本概念包括ASON的三个平面、LSP（Label Switching Path）和重路由等。如图1所示，ASON分成3个平面：控制平面、传送平面和管理平面。图1 ASON的三个平面 下面解释一下ASON涉及的相关名词：ASON：ASON即自动交换光网络，是一种由用户动态发起业务请求，自动选路，并由信令控制实现连接的建立、拆除，能自动、动态完成网络连接，融交换、传送为一体的新一代光网络。控制平面：控制平面由一组通信实体组成，负责完成呼叫控制和连接控制功能。通过信令完成连接的建立、释放、监测和维护，并在发生故障时自动恢复连接。传送平面：传送平面就是传统SDH网络。它完成光信号传输、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。管理平面：管理平面完成传送平面、控制平面和整个系统的维护功能，能够进行端到端的配置，是控制平面的一个补充。包括性能管理、故障管理、配置管理和安全管理功能。LSP：LSP即标记交换路径，也就是智能业务经过的路径。在ASON中，创建智能业务就是创建LSP。重路由：重路由是一种业务恢复方式。当LSP中断时，首节点计算出一条业务恢复的最佳路径，然后通过信令建立起一条新的LSP，由新的LSP来传送业务。在建立了新的LSP后，删除原LSP。重路由锁定：在某些特定的情况下，LSP失效后不希望进行重路由，这时就需要设置重路由锁定。锁定后，如果LSP失效将不进行重路由。重路由优先级：当同首节点的多条LSP同时进行重路由时，优先级高的LSP优先发起重路由，重路由成功的机会比低优先级的LSP要大。重路由优先级有三种类型：高、低和延时。“延时”的级别最低。1.3 ASON的特点ASON作为传送网领域的新技术，有其自身的特点。ASON相对传统SDH具备以下特点：1. 支持端到端的业务自动配置 2. 支持拓扑自动发现 3. 支持Mesh组网保护，增强了网络的可生存性 4. 支持差异化服务，根据客户层信号的业务等级决定所需要的保护等级 5. 支持流量工程控制，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，实现了网络资源的最佳配置 第二章 ASON的功能结构ASON网络由智能网元、TE链路、ASON域和SPC（Soft Permanent Connection）组成。如图1所示。图1 ASON功能结构 智能网元智能网元是ASON网络的拓扑元件。相对于传统网元，智能网元增加了链路管理功能、信令功能和路由功能，如图2所示。图2 智能网元 智能网元的节点ID是其在控制平面内的唯一标识。节点ID格式与IP地址格式相同，但节点ID与网元IP不能在同一网段内。智能网元的网元ID与传统网元意义相同，是传送平面内网元的唯一标识。节点ID与网元ID、网元IP是相互独立的。TE链路TE（Traffic Engineering）链路就是流量工程链路。智能网元将自己的带宽等信息以TE链路的形式向网络中的其他智能网元发送，为路由计算提供数据支持。一根站间光纤只包含一条TE链路。TE链路的资源分为三种类型：无保护资源、工作资源和保护资源。如果一根光纤配置了部分复用段保护，那么对应这条光纤的TE链路就有三种资源。例如，一个10Gbit/s（64个VC4）的光接口配置2.5Gbit/s的MSP。资源分配如下： 18 VC4为TE链路的工作资源； 3340 VC4为TE链路的保护资源； 剩下的VC4为TE链路的无保护资源。 如果配置全部复用段，那么只有工作资源和保护资源；如果没有配置复用段，那么只有无保护链资源。成员链路：成员链路是组成TE链路的更小带宽单位，一个TE链路可以由几个成员链路组成。但是，目前版本的智能软件中，一条TE链路只包含一条成员链路。ASON域：ASON域是为了选路由和管理的目的对网络进行功能分割产生的子集。它由多个智能网元和多条TE链路组成。一个智能网元只能归属于一个智能域。SPC：SPC（Soft Permanent Connection）是介于PC（Permanent Connection）和SC（Soft Connection）之间的业务连接。用户到传送网络部分由网管配置，而传送网络内部的连接由网管向网元控制平面发起请求，由智能网元的控制平面通过信令完成配置。通常所说的智能电路或者智能业务就是指SPC。PC（Permanent Connection）就是永久连接。它是经过预先计算，然后通过网管分别向各个网元下发命令而建立的连接。通常所说的传统业务就是指PC。SC（Switched Connection）就是交换连接。它是由终端用户（如路由器）向ASON控制平面发起呼叫，在控制平面内通过信令建立起的业务连接。2.1 ASON网络保护和恢复随着传送网络的发展，网络生存性已成为当前网络设计、运行和维护中需要关注的重要内容，高效灵活的保护和恢复手段已经成为ASON网络必须具备的重要特征。ASON中的保护：ASON网络仍然可以采用传统的保护方式，如MSP和SNCP。出现故障时，保护倒换由传送平面完成，不涉及控制平面。ASON中的恢复：ASON网络中的恢复采用重路由方式。当LSP中断时，首节点计算出一条业务恢复的最佳路径，然后通过信令建立起一条新的LSP，由新的LSP来传送业务。在建立了新的LSP后，删除原LSP。重路由的优势如下： 1. 实现自动快速的业务恢复。 2. 采用网络恢复技术后，为实时恢复所需的网络空闲容量可以从APS保护或自愈环的100下降到30到60降低，极大的提高了带宽利用率。通常网络节点越多，迂回路由就越多，所需空闲资源就越少。 业务恢复方法：网络恢复方法从控制机制上看，可分为集中式恢复和分布式恢复。华为OptiX GCP采用分布式恢复方法。采用集中式恢复方法时，网络由一个集中控制系统（通常为网管系统）全面控制。其内部有一个庞大的网络数据库，存有所有节点、链路和空闲容量的全部信息。当链路或节点失效后，故障信息经其他路由上报给网管系统。然后网管系统根据网络数据库中的信息，计算出替代路由，并向各个节点下发控制命令，从而建立起新的路由，起到网络恢复的作用。采用分布式控制方法时，无需集中控制系统。当链路失效时，链路两端的节点检测到故障后，向全网洪泛故障信息。当节点失效时，相邻节点检测到故障后，向全网洪泛故障信息。然后所有经过此链路或节点的LSP发起重路由，建立新的LSP，起到网络恢复的作用。2.2 ASON技术介绍2.2.1 路由协议1. 域间路由BGP BGP（Border GateWay Protocol）：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。该协议一般可用于不同运营商之间的网络连接。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。2. 域内路由OSPF（开放最短路径优先协议）：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 Status Advertisement）发送到相同层次域内的所有其他路由器。采用OSPF协议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。2.2.2信令协议1RSVP-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“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。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。2.3.3 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。第三章 网络资源的发现和业务的建立3.1资源和拓扑发现资源是指有多少网络节点，各个节点之间有多少路由。另外需要对这些资源定义为软件可量化的信息，如：带宽，保护类型，时隙占用，告警，链路，通道等。拓扑是指一个网络图，就像一个地图，包含了网络中所有从每一个地方到另一个地方可走的路由，以及这些路由的相关属性。3.1.1控制链路发现智能特性工作的基础是能够自动建立网络控制链路。智能网元启动后，首先要和相邻的网元建立控制通道，以便于相互之间进行通讯。每个协议实体之间都会建立相应的控制通道。控制通道的建立通过OSPF协议实现，每个智能网元都可以自动发现与自己相邻的邻居网元。3.1.2数据链路发现智能特性能需要网元自动发现网络的数据链路。智能网元启动后，控制平面软件模块首先与传送平面软件交互信息，然后将本地带宽信息生成相应的数据链路。这些数据链路的信息包括：对端节点ID、本端TE链路所在板位和光口、最大链路带宽、最大无级联带宽、最大标准级联带宽、最大连续级联带宽、最大虚级联带宽等等。3.1.3数据链路校验当数据链路建立后，LMP协议会对该链路进行校验，以保证可以在该链路上建立业务。校验包括链路属性一致性校验和链路的连通性校验。3.1.4信息洪泛和更新当控制平面软件建立了本地的控制链路信息和数据链路信息后， 这些链路信息会交给OSPF模块。OSPF模块把这些信息扩散到网络中的其它网元，同时接收从网络中其它网元发送来的TE链路信息，通过这些信息，各节点生成整个网络的业务拓扑图。如果本地业务信息发生变化，OSPF模块将这些信息洪泛到网络中的其他节点。洪泛同步后，网络内每一个网元都获得了变化后各个节点的TE链路信息，生成新的业务拓扑。为了减少网络中洪泛的数据量，洪泛是增量式的，即只洪泛那些有变动的信息，来减少网络的信息流量。资源和拓扑自动发现3.2智能光网络中业务建立的过程以0说明在智能光网络中建立一条业务的过程：业务建立过程图根据路由协议，各设备节点在本地建立一个路由数据库ISP向光网络节点提出业务需求及其属性，如建立一条从A到C的业务，属性包括带宽、SLA等；接入的光网络节点根据需求计算路由，在图例中就是节点A计算到节点C的路由，最终结果是A-B-C；然后根据信令协议建立一条业务路径，过程如1-2-3-4-5-6-7-8。最终建立一条连接，以后业务就沿着该连接进行传输。这样一条业务就在智能光网络中建立了。第四章 智能光网络的功能特性4.1 Mesh组网Mesh组网是OptiX OSN 9500智能光交换系统的主要组网方式之一，这种组网方式具有灵活、易扩展的特点；和传统组网方式相比，Mesh组网不需要预留50的带宽，在带宽需求日益增长的情况下，节约了宝贵的带宽资源；而且在这种组网方式下，一般保护路径=2，提高了网络节点的安全性，最大程度上地利用整网资源。在Mesh组网中一般存在两种保护、恢复方式：路径保护恢复：路径保护就是当业务路径出现故障时，如0，C-G之间的业务路径断开时，为了达到保护业务的目的，预先或实时重新计算一条从D到H的路径。这种保护方式称为路径恢复方式。路径恢复-Mesh组网链路保护恢复：链路保护恢复就是当业务路径出现故障时，如0，C-G之间的业务路径断开时，为了达到保护恢复业务的目的，只重新计算从C到G的路径，而其余的路径不变。这种保护方式称为链路保护恢复。链路恢复-Mesh组网4.2 端到端的业务配置在智能光网络中，真正实现了端到端的配置，配置过程的步骤如0：1. 从网管选择源节点和目的节点R2和R42. 输入业务的带宽和业务级别3. 从节点A发出路由和信令信息，并且建立业务连接端到端的业务配置和传统EMS端到端配置相比，这是分布式的配置方式，网管下发命令到入口网元，然后入口网元实现路由的计算和连接的建立等，提高了配置的安全性和可靠性。该方式充分利用