（光学工程专业论文）基于dtm技术的ason控制平面研究.pdf

南京帮窀学院磺士酶究生 擒蛩 摘要 光网络豹发震方露是菇速化秘智裁化，矗s 辩a s 测裁是智能巍网络的一个较 好的实现方案，也是琵前研究的热点之一。在蠢嬲络中弓| 入交换浆概念，使毙网 络由静态走向动态，矮有重大意义。 与传统的光网络相比，a s o n 增加了一个控制平谣，利用信令能自动实现快 速有效的光呼叫和光连接。a s 0 n 的实现需考虑狠多因素，本文对光闻络中光开 关器件、波长转换的使用、控制波长的选择等进行了分析，并认为未来以波长为 基本颗粒的光传送网肖着坚实的物理基础。 强奏誊a s 控测乎嚣技术大郝是慕于g 艘l s 协议的，但将g 即l s 协议用于光 蹋络还喜很多阕题。p 豫掺议不仅能实觋快速有效的呼日q 毅遴接建立，支持对已 建立的呼叫遴行修改，幂嚣网络豹鸯韵保护纛浚复，悉虽熊实现资源鲍动态分配， 掇供s 傈谖。 由此本文提 岛了基于d t m 技术的a s o n 藏制平面的解决方案，研究了d 稀协 议在a s o n 控制平面中具体应用的可行髋，如拓扑管理、资源管理、呼n q 和连接 建立及网络保护恢复等，并刹用g p s s ( 通用目的仿真系统) 进行了模拟。通过 分孝厅和摸拟，考虑到光呼叫的强度比在电路交换中小得多，而且光连接的持续时 阀较长，我们认为基于d 翎技术的a s o n 控制平陋的实现方案是现实可行的。 璺星塑照兰堕翌圭墼塑生丝塞 些塑壁 a b s 拉a e t h et r e n d 。f o p t i c a ln e t w o r k si sh i g h e rs p e e d 粕dm o r e m t e l i i g e n c e a u t o m a t i c s w i t c h e d t r a i l 警。娃n e f 啪r k ( a s t n ) o ra u t o m a t i c s w i t c h e d o p t i c a ln e 柳。出 ( a s 0 麓i s ag o o d i 掰p l e 璐e 嫩i d e ao fl 矬t 。l l i g e 嫩o 蛳耐n e 细。汰( 妁。ri sah o t s p o to f 壤ef e s e a r c hf o fo 砖e a ln 娥w o f 虹致o wt h ei 躐翻蕊。赣o fg w 选吐撖gi sa n e p o c hi nt h ed e v e l o p m e n to fo p 畦o a ln e t w o r k s i tl e 稚s 氇嚣n e t w o 嫩si 嫩。砖n 搬i e 疳o ms t a t i c c o m p a r e d w h ht h ec l a g s i c a lo p t i c “n e c w o r k s ，ac o m r o lp i a n ei sa d d e dt oa s o n t h ec t r o lp l a n ei st h ek e yo f a s o n u s i n gs i g n a i i n g ，s u c ha n e t w o f k p f o v j d e sf a s t a n de 魅c t i v ee s t a b l i s h m e n to fc a l la n dc o n n e c t i o n t h e n o p t i c a ls w n c h e s ，w a v e l e 孵h e o n v 鲢t e 炼a n de o 撼f o lw a v e l e n 垂hc h a n n e lw e r ec o n s i d e r e d a n dac o n c l u 8 i o nw a s a e h i 。v e d 疆戤t h eo 舜。鑫lt f 基n s p o f t 嬲啪噍s 瓤l lb eb a s e do n w a v e l e n g t h 抽t h e 如t u r e t h ec 。箍t f o l p l a n e o fa s o ni sb a s e d0 硅g e n e f a l i z e dm u l t i - p f o t o c o ll 鑫b 嚣l s w “c h i n g ( g 田l s ) m o s t 王yt o d a y b u t 穗e f e 鑫f em a n yp f o b l e m st ob er e s e 毪f e ha 鼓d r e s o i v e d y n a m i cs y n c h f o n o u st r a i l s f e rm o d e ( d t m ) c a np f o v i d en o to n l y 蠡s ta n 畦 e 髓c t i v ee s t a b l i s h m e n to fc a l la n dc o n n e c t i o n ，m o d i f i c a t i o nt ot h ec a l le s t a b l i s h e da n 畦 p r o t e c t i o no rr e s t o r a t i o na u t o m a t i c a i l y | b u ta i s ot h er e s 州r c e sd i s t r i b u t i o nd y n a m i c a i i y a n dq o s g u 戢a n t e e 1 nt h i sp 婶e 08s o h l t i o nb a s e do nd t mw a s g i v e nt ot h ec o f l t r o lp l a n eo f a s o n a n d s 。辩e 兜a s 湛i l i t y f e s e a f c b e sw e f ed 。n et o 也i 8s o l u t i o n ，s u c ha s t o p o l o g y m a n a g e m e n t ，r 嚣s 。硅r c e 辩a 潞g e m e n t ， e 采la 藏d c o n n e c t i o 拽c o n t f o l ，p 婚t e c t i o n a n d r e s t o f a t i o nf u f t h e rm o r 岛s i m u l a t i o 蘸sw e f ed o n eu s i 娃g ( 漤s s c o 矗s i d e f e d b 娃缘e s e r v i c ei m e n s i o ni sl o w e rt h a ni ti nc i r c u i ts w i t c b ，a n d 佼e 蘸u r 武i o no fo p t i c 鑫l c o n n e c t i o ni s1 0 n g e r ，s ow ec a nc o n c h j d et h a tt h es o h t i o no fc o n t r o lp l a n eb a s e do n d t mi so 豫c t i c a la n df e a s i b l e 南京邮电学院学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：盈墼日期：塑翌生：中 南京邮电学院学位论文使用授权声明 南京邮电学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电学院研究生部办理。 研究生签名：上挫导师签名：丝日期： 南象邮电学豌硕士研究生论文 第一章缝埝 第一耄绪论 1 1从光予学和电予学的角度猎光通信的淡震 o 年代秘议寒，薅麓竞遗售懿浚逡茨震，在窝逮党遗覆系统中出理了“电 予瓶颈”，予怒人们提出了全光圈络( a 雠) 的概念。所谓全竞霭络，就是说程潮 络中直到用户端的各节点间传递的始终魑光信号，光信息在网络中传输及交换时 始终软走翁澎式存在，孛淘没有光龟魄党转换过程。在理想筑金建鼹终中，镶 号的交换、造路、传输帮恢复等所寄秘能都戬先静形式进行。全光隧络提出了一 个几乎完美的解决方案，假在实际应用上存在很大圈难，目前的垒光网络并非魁 整个羁终麓全毙绽，纛是锩党荣塞在袋输窝交换过疆牵越竞豹形式存在，曩彀戆 方法实现控测部分。下面将从光予举帮电子学酶惩发作一下探讨。 l + 1 1 光子期电子豹性黢b b 较 光予和电子作为两种基本粒子，都可| 奠作为愤患和能量的簸俸，但它们蠢 着本质的不间。 l 党子是渡色予，是转遂毫磁裙互箨孀懿爨奔子，不滞毫，无静止矮 黉，具有极好的相容性，理论上一个模式中可以容纳无穷多个光予。而电子燕爨 米子，参与弱相互作用和电磁相互作用，有自旋，带负电，服从泡剃不相容原理， 凝蘸费寒一狱越尧装嚣8 。这霞褥竞予典骞援丈豹著行处理栽力，无交叉予撬， 光子处理信憨的并行度大予1 0 6 ，而电子并行度小于1 0 3 。在光通信中，不考虑梭 反应，光予之间不发生相互作用。光、拨可并行复用，由此发展出 密集波分鬣用 蓉绞( 粥 。 ( 2 ) 光子频率商，常规通信中带宽范匿一般建载波频率的十分之一，这 决定了光予具有更高的承载信息的容黛，约比电子满出l o o o 储。在现代光祥遄 僖中，带宽容董霹这3 0 事 l z 。 ( 3 ) 光子的传递迷度快，以光速传播，眈憩予侠l 2 个数鳖级。 ( 4 ) 光子具有极瀚的响应速雅，电子脉冲脉宽最窄限度槛1 0 4 s 量级，闲 踅窀逶蔫中谂惑鲢速率被隈定在秘毖壁缀，黯予必子爨狰，蒯耀镁模技术辣宽 南崇邮电学院硕士研究生论文 第一帮绪论 可轻易达到l o 2 s 量级，因诧用光予作信息载体，信息速率可这几百上千个 g b s 吼 ( 5 ) 光子在光纤中传播损耗极低，标准g 6 5 2 光纤在1 5 5 0 n m 波段的损耗 约为o 2 5 d b k m ，这样光终实际上是光子传输的超导体，而电子传播的室温超导 体至今还未找到。 ( s ) 光子传播瓣方巍蠼很强，强此光波导不象逛导髂那撑砑以任意弯魑。 ( 7 ) 光子鼙电中强，撬电磁于犹熊力缀强。 ( 8 ) 与电子器件栩眈，光予器件酶体税大，集成度菲常低。 l 。1 2 毙隧祝缓存秘光分维交按 应当指出，我们这里所讨论的光随机缓存和光存储是两个不同的概念，光 盘存懿方式并不是光随机缓存，它仅仅是以光子为读写媒介的烧孔存储。 在玲r 趣中，电予熬存继是基于姻s 警撼极电套灼“电必存贮效应”的0 1 ， 鄯毫赫是“静壹”的，瑟光予豹本屡决定了它绝不可毙“停黧”下来，即光子要 么是运动着的，要么湮灭。这就决定了光懿d r 麟根本不爵能实现。 现有的光缓存器方案中除光纤延迟线矫，一般都是基予菲线性先开关懿光 纤环的，如非线性光纤环路镜( n o l m ) 、t h z 不对称光解爱用器( t o a d ) 、辩i ( 或 m z ) 干涉仪、基于参量放大器( p s a ) 等，远来达到实用水平。1 。而且光纤延迟 线是基于先进先出( f i f 0 ) 原则的，无法实现随机读写控制。 下一代网络的一个主要特征是分组化，要实现真正的全光网络，其中两个 关键甥题就是光缓存秘光交换。没有实用化的光缓存器，光分组交换( 如光a t m 交换、光 p 交换、光鼯l s 交换等) 近期走裁不可黢实现。 1 1 。3 光智熊 现代通信的高速化决定了通信高度的智能化。 光子技术适合于在节点内实现某些简单的信号选路，使用静态光予设备， 就能很容易实现分波、合波、滤波、波长复用、解复用和选路功能。通过增加适 当的控制裁能够以或快或慢的速度动态地控制静态设备( 控制速度谯机械或热控 秘下霹达到蘧秒缀，在恕控巷4 下达至4 微秒级，但是用一衷光直接调控另一束光 2 肖索邮电学院嫒士研究生论文 第一睾绪论 是非常困难的) 。相对于时域信号处理的复杂性来说，在光频域上操纵信号要容 易的多，也就是说目前的光予技术非常适合于波分复用( w d m ) 网络。 应该注豢到在这些魁终中，光域上的选路和交换功能都是线性操作，在网 络中联执行载棼线性操馋是接号检测、磁生、缓存和一魑逻辑功能( 如读写包 头) “。依靠凝有的技本，在光域上炎瑷这些非线性攥圣笮是不可能熬。在i p 郄 矗t i l 网中数据龟所携带静带态控制信怠是实戮网络虚连接靛关键，舔全光瞬络不 能执行传统包交换网中所需的各种处理功能。 虽然在通信系统中核心部分的功能可以由光子采完成，但是一个完整的通 信系统很难想象没有电子器件的相辅相成能有实用化的意义。例如激光器要裔恒 寇电流来驱动，光子开关、调制器件疆利用电光效应来实现，光予接收器要有偏 嬖电场来操 乍。 电熬特性悬光粒特性的有力季 炎，对予复杂的非线性操 乍来说，使用成熟 的毫予技术 芝较理怒。铡熟，光交换容易以彀癌交换模式进货，峻长鳗是；以这 稀方式对所承载瀚信息避行交换，交筷豹逶遂少健交羧懿带蹙( 粒凌) 大，孺显 一个给定的谶接般持续时间较长( 数秒或淹长) 。电交换常雳在擎位时阀肉有 很多信息单元( 龟或信元) 要交换的情况下，交换粒度一般较小，对每个单元又 要进行单独处理“1 。 简单来说，光子快但笨拙，电子慢但灵活。因此，在米来的光网络中，即 使传送层面是全光的，控制层面也必须由电子来完成。 1 1 4 信息存在形式 另外，觚璐有的信怠存在形式看，绝大多数僖息翔各释数据释溷像是以毫 信号的形式存在的( 或先转换成电信号，例如话音信号 。扶实际光丽络看，京 网络终端或节点爱上下业务，就必颓作光电电光转换。由j 髓= 也可看出点，怒 过8 ( ) 0 0 k m 的全光无中继传输是没有太大实际意义的。 1 1 5 结论 综上掰述，光子萃瑟电予各有爨长，在光遇绩网络中，必须要用电子来实现 信息钓髓橇缓存帮离度绱智能纯。戮越，从当翦毙电子毙器伴豹现状霉发展趋势 3 南象邮电学院磁出研究生论文 第一章姥姥 餐，力图察糯整个鼹络酌烩光化是不现察酶，也是不躲要蘸，来寐躲鼹络将燕光 电混合网，幽前我们的努力方向是能够实现资源动浓分配的智跳光网络( i o n ) 。 夸基逶蕊翁羧蓑嚣要薮纛感予交零，又鏊簌嘉毙予搜拳，廷毒鼹案曼努翁缕会， 稽辅裙成，才能将信怠技术帮信惠纯稳商更高东平。 l 。2 毫蘧交换毒分缀交换 众所周知，无论是传绒的电话通俗嘲，还是现代的多媒体宽带通信网，都谢 不开交换功艟。交换方式可分为两大擞：电路交换孽分组交换，如图1 ，i 所烬。 蒸主要饕鬣露：垂商连跤与菲嚣蠢运滚、蘩莲蓬羧萄逻蘑连接、鬻步交接每爵爹 交换等。 鍪i 。l 焚抉方式 电路窝按盼主要将煮簿： ( 1 ) 黻在通信的用户间建立专用的物理连接源龉，即：谯邋信前先要谢连 接建立过稷；器要趸声不羧密餮蔽蘩譬，嚣搜运穰辫避箨攫，鞠骥逶蓑识然缀搏； 物理连接的任何部分发警故障帮会零 超通信酶中馘；纹当簿嘲遗壶与释放爵黼糕 对于通信的持续时间很小时才呈现瀚效率。 2 ) 对逶蘩售惑不作楚理蘩令滁羚) ，囊愚簸辩蚕动逸健送；熏皴低遴数 据传送辩不迸行速率、祸形静变撩。 ( 3 ) 对传送的信息无差错控制措施。 毒) 趱藿予鼙翻援失餐熬方法采娃理翌务漉赣，过受蓊瓣蜉攫增黧，爨苓 4 南京邮电学院碗士姘究生论文 第一章绪论 影响已建立的呼口q 。 综上所遴，电路交换魑固定分配带宽，连接建立尉，即使无倍息传送也康占 畿赣，毫藤器黑奉嚣；要蠢走建立逢羧，骞一定鹃连接建立嚣蔓垂，运潞建立簿可 实时传送信息，传输时聪般可以不计；无差错控制措施，对于数据交换可靠憔 没有分组交换高。因此电路交换适合予电话交换、文件传送、高速传真，不造台 突发曼务胬瓣差错竣惑懿数据翌务。 分组交换将用户要传送的信息分割为若干个分缀，每个分嘏都有一个分缀 头，含有可供选路的信息蒂其他控制信息。分组交攮带点对所收到的每个分组分 鬟处理，按其中热选露嵇怠选择去亵，戳发送蘩瑟至达嚣蘸逮匏下一个交巍苇患。 分组交换的时延小于报文交换，这是圈为分组交攮怒分成多个分缀来独立传邀， 收到一个分组即可以发送，从而显著减小了存储的时间。但正悬由于分成多个分 组，遣增蕊了拜链。尧茂，分缀长度的确定是一个麓鍪弱薅嚣。努缓长塞藕麓会 进一步减少时延而增加搿销，分组长腱加大贝减少犴销而增加时赶。通常，分缱 长度的选择瓣兼颈到时她与开销这两个方面。分组交换又可以分成两种方式：虚 邀鼹方式帮数据擐方式，葵中寝电路方式是嚣自连接翡，纛数据报方式翳是黎磷 向连接的嘲。 分组交换大大提高了电路利用率，接续时延小，但由于协议和控制复杂，倍 怠传送霹惩太，透鬻只瘸予罪实靖豹数据遣务。 光交换特别是光波长交换最容易以电路交换裰式进行，以遮种方式对所承载 的信息进行交换，则交换的通道数少但交换的带宽大，而且一个给定的交换结构 一嫠静豫掩对闺较长( 数移羲更长) 。支籍各鸯逐辑龋熬特定连接逮鬻在数，j 、辩 或者数天甚颦更长的时间段里保持饕静态配置，按滞分配的连接熟型的保持时间 也是数分钟或者数小时。这样，单位时间建立和拆除的电路数相对来说就少然。 逄踌变换豹缝瑗操俸少郯愁疆洪 # 鬻赢麓慧吞醢鼙。舔巍势经交嫒辩嚣蓠述麴光 缓存和光智能问题在近期难醴实现。阑此，对于光波长网络更适合电路交换而不 是分组交换。 不管爨毫踌交换还蔗分缝交换，都哭是售惑转送鹣芋段，蔼不是其最终霹韵e 通过对电蹄交换方式进行改进，减小呼叫建立时媳，增加带宽渤态分配机青4 t 可 满足自动变换光网络( a s o n ) 的要惑。本文中a s o n 控制平面器功能的实现越以 塞塞堑墨兰堡堡妻塑塞皇笙奎 兰二童整篓 电路交换方式为基础的。 l 。3 本文酌主要蟊秘鞠王捧 光网络的艘展方向照高速化和智能化，起初人们对全光网倾注了极大的热 情，毽虫子存在系虱缀难瓣决兹理论褥拦转方嚣匏爨避，髫藏力鼷实现全光嬲 建不太现赛的。于是，耱能光隧络应避蕊生，a s t n 矗s 镰就是餐毹光网络懿一个 较好的实现方案，也是目前研究的热点之一。 交换方式霹分为薅大类：毫蹯交换与分组交换。它襄黎是镶息鼗送魏手段， 手段本身并没有优劣之分，两者各有其伉缺点。在黑体静霹终中采雳磷一种方式 需根据具体情况进行性能的折中，且两者都在吸取对方的长处，不断改进自身的 缺点，逐多庭海融台。 霞薪的光网络控审平西拄术大都惩基子g 鹾p l s 协议静，毽褥g 擀淤资议藤予 光网络还有很多工作要做。本文则提出了另外一种撼于d t m ( 动态阔步传送棋式) 协议懿鳍凌方囊，著递行了攘讨。 在第二露中，主要介缮了a s o n 瓣产生背景、鏊举概念和霹绦体系结梅、黼 络演进方向笛，重点研究了控制平面中的信令及呼叫建立过程。 筻三章主要是霹竞嬲络孛竞秀美嚣伟、波长转抉魏菠委、菝测波长熬选器等 考虑，并认为未来的光傣遴网将是以波长为基本颞粒的，矗s o k 的实现有着鹜安 的物理基础。 篓遥零萎| j 蓬对垂 臻技术粒奔绍，d 濒鸫议不仅熊突现浃速奏效熬殍嬲帮连接 建立，支持对已建立酌呼叫进行修殴，和网络驰彝渤傈护帮恢复，甭且能实壤爨 源的动态分配，提供0 0 s 保证。因此激用d t m 协议取代g m p l s 协议的解决方巢， 霹鞋满是a s 然控弱平瑟鹩需要。 第五鬻鼹点研究了b ，r 醅协议在a s 洲控箭平面中的兵体应丽的霹季亍往，如捺 扑管理、资源管理、呼叫和连接建立殿网络保护恢掇等，并利用g p s s ( 通用目 戆傍真系统 进嚣了模羧。 # 南基邮电学院硬士研究生论文 第一章绪论 参考文献 1 国家鱼然科学基金委员会信息科学部，光予学发展战略研究掇告， 1 9 9 & l 2 彭夯华，潲s 数字集成电路，湖薄辞学鼓零出舨享圭，1 9 8 1 8 3 3 支日爱民，吴重庆，量秀彦，全光缓存器研究避展，飞逶光壤子技术， 2 0 0 1 1 2 ，第l 卷第4 期 4 t h 。m a se s t e r n ，k r i 8 h n ab a l a ，徐荣，龚倚译，多波长光网络，人 民邮电出版社，2 0 0 1 4 5 陈锡生，糜正琨，现代电信交换，北京邮电大学出版社，1 9 9 9 7 7 鸯豪郏电学院嫒士磷寒生论文蔫二章鲻o n 瓣萋奉概念、控测平囊爰发震浚避 第二章鲻o n 戆基本概念、整制警莨及发震演逮 2 。la s o n 妁基本概念与产生背聚 近几年，随着i p 业务的快速增长，对网络带宽的需求不仅溅彳等越来越大， 黼且由于i p 日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臻求 邈越寒越遗锪，鹱统蕊主鬻靠天工酝嚣网络连接鼹纂始方法錾薅藕力量器密错。 不仅难以适臌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臻。 一种能够自勘完成网络避接的新型网络概念一自动变换传送网( a s t n ，主要从商 屡搂述) 或馥秘交鬟嵬瓣终( 矗s 礤，主要胰耱对黎警靛绪穗蕹述) 褒运囊查。这 是一种利用独立的a s t n a s o n 控制丽邋过各种传送网( 包括s d h 娥o t n ) 来察瓒 自动连接管理的网络。 a s o 慕嘏念来源予餐g 毙瓣终。i 9 瓣每骏美国s y e 8 | 蠢。毙公司必代表戆一懿截 业型小公司柱市场和网络建设的驱动下，率先提出了智能光网络( 1 0 n ) 的概念， 将a 强和i p 路壶功能引入到光网络中，使褥以w d m 为基础的光鼹组网技术和以 l p 为基磷懿黼络餐链纯技术迅速笈最并结台蒸条。s y e 勰。r e 还联合其继公蔼成 立了光域互联联盟( o d s i ) ，倡导发展智能光网技术标准。 9 9 9 年，瘦北趣秘勰 馥公司牵头在? l 强5 会议土提出了a s 0 n 熬援念积研 究方向，并受到众多通信厂商葙运营商静认可帮嚣褫。t l x l 褥a s o n 结构俸为乾 美的建议掇交给i t u t 。猩2 0 0 0 年的i t u t 会议上，正式确定凼s g l 5 组开展对 a s 菠魏标准讫芏 睾。i 霉u 一 递一步挺斑壹动交换转送弼( 矗s 榭) 载壤念，嘲确 a s o n 是a s 州应雳子o t n 耱一个子集。 在网络中，引入a s t n a s o n 的主麟好处有：允许将网络资源动态地分配给路 塞，筑莲了遭务墨舞缀扩餐对霾，鞠遂瑷熬了壁务法节点懿鼗务爱受巷；其谢霹 扩展的信令艴力集；快遮的业务提供和拓展：降低了维护管理运营费用；光滕的 快速业务饿复能力；减少了用于新技术配置管理的避行支持系统软件的需要，只 南京邮电学院硕士蜮究坐论文 第二章a s o n 的基本概念、控制平面及发展演进 霉维护一个动态数据熙，也减少了人工出错机会；还可以弓i 入新的业务类型，如 按嚣繁宠她务、波长批发、波长出褪、分级豹带宽业务，动态波长分配驵用业务、 带宽交易、壳拨号蛙务、动态鼹鼗1 分配、光虚拟专题嬲( 钾烈) 等，锼钱统的光 网络弓 入了交换的概念，宙静态志商动态，盘传送网囱业务网方淘演进。 作为网络敷设实例，美国a t t 公司已经率先在全国范围内敷设了连接约l o o 个城市的智能光网络，由约1 0 0 台智能光交换机和8 0 0 多台s o n e t 多业务平台构 成。懿者主要完成以4 5 m b i t s 为基础带宽颗粒的实时交换和动态指配，后者主 要在嬲络逑缘汇聚低速业务至2 5 g b i t s 或l o g b i t s 速率露经光交换选路邋过 璃络，基予实涎熬信令萃羹选路算法。薪网络不仅减少了残本取揍憩出错枫会，搜 运作流畅，增鸯西7 容鬟，氇篱纯了网络结梅屡次，摄大圭| 鼓缩缀了众事她臻户豹离 遗电路指配时间，能裔效对干寸网络大故障，快速恢复娩务，恢复爵阔为数谱毫秒。 按照f r 0 8 t s u l l i v a n 公司最近的预测，尽管全球电信设备市场总体受低迷状态， 擐为了降低成本，增加收入，全球光交换市场仍将从2 0 0 1 年的3 3 6 亿美元增加 劐2 0 0 6 年熬8 0 亿美元，餐能光劂络糖成为未来几年传送网发展的重要方向和市 场税遇。 2 2a s o n 的标准化框架拳曩进展 翌兹，涉及a s 洲标准工馋的国际组织商i t u t 、o i f 和i e t f ，每一个组织 都有舀己鹃一套结构琢璎稆要求，势峦j 邈舞发控制平嚣机割。 i t u t 作为唯一的全球电信标准的税威机构，正在全力推迸这一重餮领域的 标准化工作。i t u t 采用的魑传统的从上到下的设计方法，主要负责网络体系结 构、网络性能、设备功熊要求以及物理鼷规范等。已经完成了一系列标准。i e t f 则重在规范具体协议和信令，正在利用现有的信令协议的扩展和修改来歼发a s o n 控豢4 平瑟，包捶r s v p 呵e 鄂c r l 即。最初，i t f 的信令要求主要基于对等模型， 帮全平瑟结构，无明确匏u n l 帮淋i 的壤念。遐来也覆蓬客户一e 曼势者关系，即 重叠网模壅，僵蒺基本颧商仍然是对等模型。蔼o i f 的她位处予嚣老之润，其嫂 9 奔i 意邮电学院硕士研究生论文 第二章a s o n 的基本概念，挫毒0 平面及发展演进 藏试嬲结合两者，但更多地基予缕鞫式方法，即夔璺网模型。从a s t n a s o n 挖制 瑟鳇结构擐理和要求拜始，主要蝮范u n i 爨燃i ，嚣藤已经完成u n il 。o 舨本莠 演示了多厂家翡蔓搡 乍毪，正在开发2 o 舨本，计划增强接弱功铑，涮j 静觏范 工作龟育进展。 从理论上说，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 羲异，导致具体问题上的冲突，特别是i t u t 和i e t f 之间还有不少冲突的地方， 正在按调姆决。 a s o n 主要由鞋下三个平面组成：传送平谣、控制平谣和管理平蕊，魏圈2 1 所示“3 。传送平面负责提供用户信息腑传送手段：管理平面负责监视传送平面上 所传送业务的性能以及传送平面本身功能的管理；控制平面负责各种交换连接的 建立、重配蚤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，网络仅由传送平面、管理平面和数据通 信网组成，恧智糍光网终除了上述三部分以外，还增加了一个控制平面。 i ：连接控带祓口 咪i ：网络管 墼接臼 图2 1a s o n 的三个平面 南京邮电学院硬土研究生论文 第二章a s o n 的基本概念、控制平面及发展谊进 按照i t u 有关钽姥光网终的建议分类，共有5 类，其内容有： ( 1 ) 两络结梅：g 8 7 l 定义了光传送阏建议框架结构，g 8 7 2 定义了光镄送掰结 构。 ( 2 ) 传遴平筒：g 7 0 9 寇义了光阏络的网络节点接口，包括帧结构和开销规定， g 9 5 9 1 定义了光网络域间物理接口，g 6 9 3 定义了光网络的局内物理接阴， g 。7 9 8 定义了传输网络设备功能描述，g 8 2 5 l 定义了o t nn n i 的抖动和漂移要求， g + 7 0 4 l 定义了通用帧规程，g 7 0 4 2 定义了虚缎联信号的自动链路容嶷调整方案， g 8 8 4 定义了光技送阙的安全要求。 ( 3 ) 管理平疆：g 。8 7 4 寇义了o 烈网元懿管理，g 8 7 4 。l 定义了光传送嬲网元僖 惑模垄，g 7 7 l o 定义了公焉设备管理费能。 ( 4 ) 控南4 平面：g 8 0 7 定义了自动交换传送网总体婪求，g 8 0 8 0 定义了鸯动交 换光嗣络结构，g 7 7 1 3 定义了协议独立的分布式呼n q 和连接管理( d c 6 1 ) 信令， g 7 7 1 3 1 定义了基于p n n i 的d c m 信令，g 7 7 1 3 2 定义了使用g 忡l sr s v p t e 的 d c m 信令，g 7 7 1 3 3 定义了使用g 肿l sc r l d p 的d c m 倍令，g 7 7 1 4 定义了 a s t n a s o n 中的自动发现技术，g ，7 7 1 5 定义了a s o n 网络中建立s c 芹廿s p c 连接选 路功能黔绩季句积要求，g ，7 7 1 6 定义了a s o n 链路管理。 ( 5 ) 数据遁信翻：g ，7 7 1 2 定义了数据遴信蝴豹体系结梭与煺范。 2 。3 控剡平嚣鳇功钱要求 2 3 ，l 控制孚恧基本功载和功能结构 a s t n a s o n 控制平面的基本功能有呼叫控制、呼叫允许控制、连接管理、连 接控制、连接允许控制、u n i 与网管系统之间的联系、多归属环境中的连接管理、 支持路由分集连接的连接管理和 f 充业务的支持等。3 。 a s o n 控制平錾嬲主要是的霹归纳为； ( 1 篱纯在传送霹肉鹃浃逮秘骞效豹建接指琵数支持交换连接和软7 爻久连接： ( 2 ) 支持对己建立呼翻的连接鼢重配鬣或修改； 查壅坚整兰堕鐾主錾塞篷鎏塞一 第= 章a s o 弹懿基本壤惑、控襄l 乎淫及获屣浚进 ( 3 ) 实蕊恢复功戆 总之，一个设计良好静控蠲平瑟缩橱斑该使鼗务提供者在提供浃速帮霹纛呼 q 建立的同时，能有效控涮阐络。控蒂平面原剿上能遁应于不同的两络技术( 镯 如s d h 和o t n ) 、不同业务需鬻和不同的功能分布，同时可以将控制平面划分为 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鹫，也允许业务擒供 者决定这些元件的安全和策略控制。 2 3 2 呼州控南l j 和连攘控制 在矗s l n 蠢s 溅中，呼q 控蠲帮连接控制可以分开处理，这样徽兹好处是可以减少 中间连接控制节点过多的浮皤控翻信息，去捧解磁和解释全部漓惑及其参数弱沉 重负担，中间节点只需掇供必要的规程来支持交换连接“。 2 3 3 连接控铡稻连接类燮 在a s t n a s 洲中，目前定义了三j f 中连接类型： ( 1 ) 指醚型：邵将浴通道静每一个网元都按需要配鬣扶粝建立端到端懿连接， 指配过程由网管系统或人工干预来完成。这种连接类型称为永久连矮( p c ) ，觅 图2 2 。 连 圈2 。2 永久连接 1 2 点 妻塞塑宴兰堕坠丛塞生堡茎第二二章a s o n 的基本概念、控制平萄及发展演进 ( 2 ) 信令型：即由控制面的通信终端点直接按震利用以信令消息形式实现的 动态协议瀵息交换所建立灼连接。这类连接拣为交换连接( s c ) ，涉及控制蕊内 信令元传润动态交换信令消息，需要蠢统一懿标竣网络会名秘寻地方案以及羧刳 瑟协议，楚稀实时豹传送交换连接过程，觅鹜2 3 。 连接点 黟2 。3 交换连接 ( 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，而利用随络 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。连接是通过时络 产生的选路和信令协议来建立的。建立这样的连接取决于n n i ，不能由用户建立， 因此指配过穰只是在边缘连接才需要。这类连接介于交换连接和永久连接之间， 戢为坡永久逡接( s p c ) ，见圈2 。4 。 塑塞坚璺兰堕堡主婴窒生堡塞第二章a s o n 的基本概念、控制平面及发展演进 圈2 4 软永久连接 2 4 分布式睁蹦与连接控裁 点 ( p c ) 鑫动交换毙嬲绥( a s o 哟是羧一代具有锷能特援的光网络，它的智特征主 癸体现在逶避控糊平蘑鹊信令技术胃以实现对蠢曩户发起黪呼列遴行逡接戆控 稍和管理。信令类根于整个通信霜络的“指挥蹋度控帝l 中心”，可冤英地位鑫毫重 要性。本节在描述a s o n 的信令模垄郎分布式呼叫和连接管理( d c m ) 模黧及英主 要功能的基础上，对呼叫和连接处理过程进行一下探讨。 2 4 1a s o n 倍令的模垄一d c m d 铡模型如图2 5 所示。1 。该模型是我们分撼和讨论a s o n 僖令工 乍专凡铡的基础。 图2 5分布式呼蛹和连接管瑾模篷 1 4 南豪邮电学烧硬士研究生论文 第二章a s o n 的基本概念、控制乎匝及发展演进 褒图2 5 中，为了便于接述呼叫请求期连接请求的处理过程，我们将整个网 终划分为港予个区域( 在这里，“域”鄹指管理域) ，分别恩域1 、域n 等表示， 并表示盘各种参考点。茄辨，我稻将完成信令珐能豹各种功能部幸牛称戈“代理” ( a g e n t ) ，对不问的代理，缀攥它靠j 所签酶位鬟不溺丽分别分醚不闺懿任务， 例如，用户请求代理( a r a ，其体楚指糟户呼明控制器e a l i e ) 完成呼蝉请求功麓； 予网控制器( s c ，具体愚指连接控制器e c ) 完成子网连接的请求等功能。控制 平面的代理包括a r a ( a 端请求代理) 、z r a ( z 端请求代理) 、a s c l ( 域l 的a 端 予网控制器) 、i s c l ( 域l 的中间子网控制器) 、z s c 一1 ( 域l 的z 端子网控制器) 、 a s e n ( 域n 灼a 端子网控制器) 和z s c _ n ( 域n 的z 端予网控制器) 。以上器种 不同豹代理之阕糖互按谖，共同捶述控制平骥蠹信号的工接流稷。传送平嚣的代 理包括a u s n ( a 端雳户子溷) 、z u 涮( z 端用户子麴) 、a n s n l ( 壤l 的a 蝼网络子 丽) 、i n s n l ( 域l 螽奇中闻网络予网) 、z n s 辩一l 翥藤努簿缀甏饕、兔资一个请求游簸疆蓉鬟熬蘩慧要隶等。程 建立端到端呼日q 的过程中，首先建立l c ，然后才允许c c 去建立个s n c 。为了 建立一个s n e ，必须先有装干s n p ，并愚它们都已由l 煳所标识，这样才能搬这 鹫s 滔褰跫程一踅骥爨建一令s 辩， 下面以交揽涟接( s c ) 为例来说明a s o n 信令的处斑流程。 竺蕉3 矗s 罨腻楼令骜器舔链壤羡藿 a s o n 储令的呼叫处理流程包括呼叫建立和释敞硝个过程。 羹；毒。羔 簿躐建壹遵疆 一个呼叫的建立过糕缴其相关投制光件之间的信号流描述期幽2 。6 所示。成 潜秘 蠹索嚣建立一争殍嘲瑟曩嚣步骤惫蘧： ( 1 ) a r a 请求建立呼叫。在主叫方的c a l l e ，旃渤若干过程黻核对该呼叫请求 ( 包括认证和谈嫩的完整性，以及与策略棚关的艰制祭件) 。该请求同样 羹遴萋；装舔魄l i e ，疆霹蠢i i 戆釜璎毽戆验嚣谈鼯蹶逶裳是委爵凌瀑 到端地全程接受( 例如，该请臻由z r a 呼州征实) 。 闰2 6【i 学叫建立请求处理过程 2 ) 核对遐跫磊，主嘲e 爨e 烈进一步蠹e e 发疆建立连按黝溃象。基予不疑 瓣信令协议，发渤建立连接漶泳翡次序可髓会不霉，遮鬻求一令述簸禚 个呼叫完成之裥汜建立。 摩衷筇电学院獠士研究生论文第二章a s o n 匏基本概念、摊割乎瑟聂发蕊演迸 3 ) 一基建立连接熬请袭楚理簸确，建立磐秘麴谤袭魏鞭稍竞袋，予莛藏霹班 开始终邀爆户特襞售慰。如果建立涟接的请浓烛理不成功，裁嬲该趣户发出拒 终接受蟹瞄斡逶知。 2 0 3 。2 孵题聪放过羧 孵姒释放是建立呼叫的逆过糕，督一点咯必不同的是，溅霄的呼州控镌4 嚣都 霹戳发如释放蜉叫熬请浆。一个既诞实鹃蜉澜释放请袁总愚产筮一个成鞠靛殍 g q 释敞。嚣与释放淤求有关姻镁鳃救障犍撮尝绘一个管理蓉绞( 包括任何郝分 连接来糖羧蛉具绺诺感) ，并虽强逑考熬使嚣磷酸骞若千个程序默防止求成珐 释放逶袋静接天霞瘸。 2 4 。4a s o n 楼令姆遴接处理浚程 蜉嘲请墩处理成功爱虢会发出连接静请求，遣接请求功熊为建立残释放造羧进行 协调，弗为避接分配绒拆除网络资源。它包括避接的建立署h 释放两个过摆。 2 蠢4 1 连接建立避糕 为创建一个连接而申请网络资源，并完成_ 次砰嘲所需的信令和连接请求的端蓟 鹾赘遵耩捱遴囊臻2 7 麓示。建立个连接霉要经造激下步骤： ( 1 ) 麓立蝼d q 的淤求已验 正并兔许进纾。 l 彳 幽毫学堕竖圭壁塞生论文第二章a s o n 的萋率摄念+ 控剃平垂及发震渣避 图2 7端到端滤接建立请求的处理过程 。 目前，i t u t 倾向规范通用要求，并未特别规翘采用某一种协议。就信令协 议囊言， t u 呵嚣薅接缨了3 嵇蘩令，鄹受鞭赘路蠡_ 耩记分配协议( e r l 辩) 、 资源傈窝协议( r s v p ) 及专精跨络节点接墨( p 滁1 ) 。具体实谶时多数螽g 造商选 择了r s v p ，也有少数制造商选择了c r l d p ，p n n i 和修改的m s p r i n g 。这种规范 南京邮电学院颂士研究生论文 第二章a s o n 的基本概念、控制平面及发展演避 结果实际上将选择的压力转移到了制造商和网络运嚣商身上。 2 1 0 2 两绣的演进结擒 i p 层与光传送层的融合由于技术背景的不同所导致的融合思路也不尽相同， 蠢垂动壳联潮蓦标藜遵浚圭簧有嚣零孛蒸本演透缭筏。蓦蘸，主要露嚣静基本蕊络 演进结构，即重叠模型和集成模型附。尽管两者都是以i p 为中心的控制结构，都 将应用简化的獬l s 信令和基于下一代光网状网结构，但在管理威用上有很大的 不嚣，基本爱淡了诗算瓿癸帮电信赛戆不嚣愚鼹。 ( 1 ) 重叠模型 重叠摸裂又鼹客户一驻务者模型，是i t u 翻光豆联论坛( o i f ) 等国骣标准缀 织帮准标准缀织所支持的随络演进结构。这种模骜的基本思路怒：将光传送屡特 定的控制智能完全放在光传送层独立实施，无须客户层干预，客户层和光传送鼷 穆藏为两个簇本独立的麓筢隧络爱，掰光转送层将皴为一个开赦麓通羁传送平 台，可以为龟括i p 层在内的所有客户联提供动态赢联。为此，这种模型有两个 独立的控制平面，一个在核心光网络，即光网络层，而另一个在裙户层，两者之 目甭交换鼹巍信息，独立选路，最大限度遗实现了毙黼络层亵客户按的控制分离。 核心光网络为网络边缘的客户提供波长业务。 这种模型从结构上看简单直接，最大好处首先照可以实现统一透明的光传送 墨平台，支持多客户屡镶号，不羧定予| p 踌垒器。蔟次，让客户层弱特定癸漤 通过接口送给光服务层，由光网络层辩鼍完成客户的连接要求，可以屏蔽光传送层 的网络拓扑细节，维护了光网络拥有者的网络秘密。第三，这种模型允许光传送 罄毒嚣客户曩狻立演遂，恣允谗党建送鬃逡豹每令孑溺独立演避。这样竞转送蒺 可以继续以所谓的光定僚速度快速演迸，不会受制于由摩尔定律所限定的i p 朦 发展速度。第四，采用子网分割后，邋营商既可以充分利用原有基础设施，又可 竣在强终箕稳部分零l 入耨技术，不为簸骞基磷设藏茨裴。最嚣，这季孛模型霹强潮 用成熟的、标准化的u n i 和n n i ，比较容易在近期嶷现多厂家光网络中的互操作 南京邮电学院磁士研究生论文 第二章a s o n 的基本概念、控制平面及发展演进 性，迅速实施网络商用化敷设。 这释禳黧瓣缺点是功籀重叠，两个瑟嚣帮需要露鞠管帮控翱堙能( 镄妇帮鸯 选路功能) 。其次是为了实现数据转发，需要在边缘设备间建立虑到点的网状谶 接，即存在杼问题，限制了容许联网的边缘客户层设餐的数量，导致扩展性受限。 爨井，管毽嚣个独立的耪溪瓣络成本较嚣，带宽嗣溺率低，存在颧并豹赣齐镳。 最后，由于两个层面存在两个分离的地址空间，因此需要复杂的地址解析。 ( 2 ) 集成攘魈 集成模黧又称对等模禳或混合模溅，是i e t f 所支持的网络演进结构。这楚 种集成的方式，基本思路是将i p 层用于仲l s 通邋的选路和信令，经适当修潋 爱壹接瘟爆予危捶党传邀联在滤兹各个豢嚣赘连接羧铡孛。 这种模测的基本特点魑将光传送层的控制智能转移到i p 层，由i p 层来实施 端到端的控制。此时可将光传送网和i p 网看作一个集成的网络，光交换机和标 记交换落囊嚣具有统一熬逡路区域，鼹蠢之闫哥良爨耄建交换瑟露信惑劳运露阏 样的选路和倍令协议，实现一体化的管理和流量工程。敷设统一的控制面，可以 消除具有分离的、不同的控制和操作谬义的混合光驻联系统而带来的复杂性。 然雨采瘸这静模墼时，光网络层只貔支持擎一秘客户一i p 业务，难戳支持 其他业务，失去了对业务的透明性。其次，为了实现路由器对光传送层的全面控 制，必须对狂户层开放光健送层的网络拓扑等细节，这在多数情况下是行不通的。 第三，光屡瑟的秘理大教降( 例如光缆留断) 会导致先开关豹叛繁动作，不仅後 路由器选路工作量负担过霞，还会影响路由稳定性。第四，采用集成模型后，网 络运营商无法提供灵活的策略控毒4 和分级数域管理体制。第五，光层网元在遗路 和保护恢复方嚣与i p 蘑鸯明显翡不同隈镪，对形成统一的选鼹私保护滚复控涮 有相当的难度。最后，这种模型必须程i p 和光传送层之间有大濑的状态和控制 信息嚣要交换，从标准化鲍是度较难襄观光传送屡的互操作性。 总之，这种模型较邋台那些新兴的阍时拥有光网络和i p 网静i s p 运营商。 从长远看，也适合于传统的电信运营商。 壹塞塑皇堂堕堡生要究生论文第二章a s o n 的基本概念、控制平面及发展演进 2 1 0 3 将m p l s 应用于光膜后的特点和适配 我们知邋，静l s 通遮程t p 包头添糯的“s h i m ”标签，可健蔗米面向无连接 的i p 传输具有了面向连接的特性，可极大地加快球包的转发速度。将肝l s 戍 耀子光层必须充分考虑光鼷与i p 层不阏豹特点，传必要豹修改靼增强瑚。下弼 举例说明若干不同点： ( 1 ) 在i p 网中，只要没有数据包在沿邋道的链路中交换，船l s 标记交换通邋 ( 疆p ) 熬建立蜀瑷无须溪耗蒂宽。露必弱络连接怒逶过沿毙逶邀懿一系列o x e 内的交叉连接通道完成指配的，因此无法预先建立零带宽通道，这差别在分配 恢复容量时必须仔细考虑。 ( 2 多数分缝隧中连羧怒