（光学工程专业论文）自动交换光网络链路资源管理器研究.pdf

宙屡蛭生态堂亟班究生堂僮论窑 垴薹 摘要 自动交换光网络( a s o n ) 是下一代网络发展的重要方向，控制平面的引入是a s o n 最 大的进步，它的功能是通过各种抽象的功能实体组件来定义的。其中链路资源管理器( l r m ) 组件负责对s n p p ( 子网点池) 链路进行管理，包括对s n p ( 子网点) 链路连接进行分配和拆 除，并提供拓扑和状态信息等。g m p l s 协议中链路资源管理协议( l m p ) 运行在一对光节 点之间以实现对t e 链路的管理，是实现l r m 的核心部分。l m p 包括四大主要功能：控 制通道管理、链路属性关联、链路连通性验证和链路故障管理。 本文介绍了自动交换光网络( a s o n ) 的发展概况与体系结构；详细分析了链路管理协 议所提供的主要功能：并重点从系统建模的思想出发，用统一建模语言c l i m l ) 对链路资源 管理器( l r m ) 进行了建模分析，分别从静态和动态的角度详细描述了l r m 完整的功能需 求与工作流程，为l r m 的具体实现乃至控制平面的实现奠定一定的基础；最后通过 s o c k e t 网络编程的方法、采用对等模型给出了控制通道管理、数据链路管理、邻居发 现和业务发现四个部分的仿真结果，模拟出了自动交换光网络的自动发现功能和管理上的 智能化。 关键词：自动交换光网络、链路管理、控制通道、邻居发现、业务发现、链路资源管理 醢基整曳态堂亟土班究生堂焦j 坌塞鲢照垡 a b s t r a c t a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k ( a s o n ) i st h ei m p o r t a n td i r e c t i o ni nt h e d e v e l o p m e n to ft h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k t h ei n t r o d u c t i o no fc o n t r o lp l a n ei st h eb i g g e s t p r o g r e s si na s o n i t sf u n c t i o ni sd e f i n e dt h r o u g hav a r i e t yo fa b s t r a c tf u n c t i o n a lc o m p o n e n t s l i n kr e s o u r c em a n a g e m e n tc o m p o n e n ti sr e s p o n s i b l ef o rm a n a g i n gs n p p l i n k s ，i n c l u d i n gt h e a l l o c a t i o na n dr e m o v e m e n to ft h es n pl i n kc o n n e c t i o n s ，a n dp r o v i d e st o p o l o g ya n ds t a t u s i n f o r m a t i o n l i i l kr e s o u r c em a n a g e m e n tp r o t o c o lr u n sb e t w e e nap a i ro fn o d e ，w h i c h i m p l e m e n t st h em a n a g e m e n to ft el i n k s ，a n di st h ec o r eo ft h el r m t h e r ea r ef o u rm a i n f u n c t i o n si nl m p ，i n c l u d i n gc o n t r o lc h a n n e lm a n a g e m e n t ，l i n ka t t r i b u t e sc o r r e l a t i o n , l i n k e o r m e e t i v i t yv e r i f i c a t i o na n df a u l tm a n a g e m e n t t h ep a p e rg e n e r a l l yn a r r a t e st h ed e v e l o p m e n ta n da r c h i t e c t u r eo fa s o n ，a n dd e s c r i b e st h e f u n c t i o no ft h el m pi nd e t a i l t h e nam o d e l i n ga n a l y s i so nl r mi sc o n d u c t e du s i n gu n i f i e d m o d e l i n g l a n g u a g ef r o mt h et h o u g h to fs y s t e mm o d e l i n g f r o mt h es t a t i ca n dd y n a m i c a p p r o a c h s ，i td e s c r i b e st h ef u n c t i o n mr e q u i m e n t sa n dj o bf l o w ，w h i c hl a y saf o u n d a t i o nf o rt h e i m p l e m e n t a t i o no fl r m a tl a s t ，t h ep a p e rg i v e st h es i m u l a t i o nr e s u l t so fc o n t r o lc h a n n e l m a n a g e m e n t ，t h ec o n n e c t i v i t yo ft h ed a t al i n k , n e i g h b o rd i s c o v e r ya n ds e r v i c ed i s c o v e r yu s i n g s o c k e tn e t w o r kp r o g r a m m i n g , a n ds i m u l a t e st h ei n t e l l i g e n to fa u t o m a t i c a l l yd i s c o v e r ya n d m a n a g e m e n t i nt h ea s o n k e yw o r d s ：a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k ( a s o n ) ，“n km a n a g e m e n t , c o n t r o l c h a n n e l ，n e i g h b o r d i s c o v e r y , s e r v i c ed i s c o v e r y ,l i l l kr e s o u r c em a n a g e m e n t ( l r m ) 密鏖鲣曳太堂亟班窀生堂焦途塞缉堕坷 缩略词 a s o n a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k 自动交换光网络 c c i dc o n t r o lc h a n n e l i d 控制通道标识符 e n n ie x t e r i o rn e t w o r k n e t w o r ki n t e r f a c e 外部网络到网络接口 g m p l sg e n e r a l i z e dm u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g 通用多协议标签交换 i n n ii n t e r i o rn e t w o r k - n e t w o r ki n t e r f a c e 内部网络到网络接口 l r ml i n k r e s o u r c em a n a g e m e n t 链路资源管理器 l m pl i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l 链路资源管理协议 m p l sm u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g 多协议标签交换 o x c o p t i c a lc r o s s i n gc o n n e c t o r 光交叉连接器 o 田n o p t i c a lt r a n s p o r tn e t w o r k 光传送网 s d h s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y 同步数字体系 s o n e t s y n c h r o n o u so p t i c a ln e t w o r k 同步光网络 s r l gs h a r e dr i s kl i n kg r o u p 共享风险链路组 s n ps u b n e t w o r kp o i n t 子网点 s n p ps u b n e t w o r kp o i n tp o o l 子网点池 s n cs u b - n e tc o n n e c t i o n 子网连接 t e l r n kt r a t i i ce n g i n e e rl i n k s流量工程链路 u n iu s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e用户网络接口 u n i cu s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e c l i e n tu n i 客户端信令代理 u n i n u s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e n e tu n i 网络端信令代理 v 南京邮电大学学位论文原创性声明 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大学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：幺建歪j 整日期：碰垒固丝目 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、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、缩印或其它复制手段保存论文。本文电子文档的内 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) 授权南京邮电大学研 究生部办理。 研究生签名：j 羔盘位导师签名： 日期：兰塑z 靠垒习! 三阖 1 1 引言 第二章绪论 随着信息化过程的加快，数据业务在骨干网上持续性增长，尤其是对i p 业务的需求 激增。i p 业务具有突发、多变、不确定、不可预见等特点，采用今天的s d h 、w d m 网络已 经无法充分利用光纤带宽，且网络配置缓慢、操作复杂。因此，网络运营商不仅要解决带 宽问题，更需要具有灵活提供带宽的能力，在这样的背景下，新一代的自动交换光网络 ( a s o n ) 应运而生。 自动交换光网络( a s o n ) 是指在选路和信令控制之下完成自动交换功能的新一代的智 能光网络，也可以看作是一种具备标准化智能的光传送网。在传统的传送网中引入动态 交换的概念不仅是几十年来传送网概念的重大历史性突破，也是传送网技术的一次重要突 破。同传统的传输网络比较，自动交换光网络的网络结构将由环网为主转变为网状网为主， 附以部分环网和链路，同时网络的节点具有智能性。由此，产生了相对于环网的、网状网所 特有的许多优势。 随着智能控制平面技术日益成熟，同时w d m 网络大规模应用，基于o t n 的智能光网络 技术发展应用成为可能。智能光网络可以结合o t n 技术综合s d h 以及w d m 的优点，即可在 光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度，实现业务的接入、封装、映射、复用、级 联、保护与恢复、管理及维护，形成一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量传送网络； 同时又具有智能光网络的优势，即动态分配和灵活控制带宽资源、快速生成业务、根据客 户需求提供不同保护与恢复方式、提供网络动态扩容能力、提高网络资源利用率、提供更 便捷的网络维护，加强网络安全可靠性和弹性。 各大国际标准化组织在推动a s o n 相关技术标准化进程方面都投入了很大的精力。 i e t f 在a s o n 的建议制定过程中，发挥了在i p 技术方面的优势，继承了i p 路由协议和m p l s 的信令体系，提出了g m p l s 系列标准草案。a s o n 网络结构核心是通用的控制平面( g m p l s ) ， 其控制平面必须是可靠的，具有动态路由连接，自动的业务和资源发现，状态信息分发， 通道连接建立和通道连接管理等功能。而链路管理协议( l m p ) 是g m p l s 协议族的一个成员， 它是运行于两个相邻节点间，用于管理流量工程( t e ) 链路和验证控制通道的可达性的协 议。 l m p 协议包括以下四种基本功锹2 】：控制通道管理、链路属性关联、链路连通性验证、 l 链路故障管理，前两者是必备的核心功能，后两者是用于应对控制通道与物理通道分离情 况的可选扩展功能。其中，控制通道管理用来在l m p 邻接节点间建立和维护控制通道，在 g m p l s 中，控制通道和t e 链路可以使用不同的物理链路，即相互独立；链路属性关联用 于将多条数据链路汇聚成一条t e 链路，并同步链路属性；链路连通性验证用来验证数据 链路的物理连通性，以及接口i d 到链路i d 的映射；故障管理用于抑制下游告警并定位故 障，其应用与具体的技术相关。 l m p 协议作为一个相对完整链路资源管理协议，在传送平面上已经可以完成对数据链 路的分类、绑定、标识、可用性以及故障定位的管理，在控制平面上已经可以完成对控制 通道自身的维护，初步实现了智能化。然而，传送光网路的智能化是期望人为的干预尽量 减少，网络的自我调节能力、合理分配链路资源的能力不断增强。这不仅需要链路资源管 理协议进一步细化、完善，更需要相关的机制配合发展，如：自动发现机制、光链路性能 的检测技术以及与管理平面数据交换能力的提高，它们是相辅相成、相互制约的有机整体。 1 2 本论文的主要工作 从以上现状可以看出，随着以i p 为主的数据业务的快速增长，迫切需要一种能够提 供动态的连接管理的新型光传送网，因此对于a s o n 的研究也就具有重要的意义。 本文首先简要介绍了自动交换光网络出现的背景以及发展现状，概要叙述了l m p 协议 的主要功能。 第二章主要从三个平面和三个接口的方面介绍了自动交换光网络的功能结构，介绍了 传送平面、控制平面和管理平面之间的交互关系。 第三章介绍了i e t f 提出的链路资源管理协议( l m p ) ，详细分析了l m p 协议的四个功能t 控制通道管理、链路属性关联、链路连通性验证和链路故障管理。 第四章从系统建模的角度，用统一建模语言m l ) 对链路资源管理器( l r m ) 进行了建 模分析，分别从静态和动态的角度详细描述了l 1 l m 完整的功能需求与工作流程，给出了 链路资源管理器的基本模型。 第五章通过s o c k e t 网络编程的方法、采用对等模型给出了控制通道管理、数据链 路管理、邻居发现和业务发现四个部分的仿真结果，模拟出了自动交换光网络的自动发现 功能和管理上的智能化。 2 2 1 概述 第二章自动交换光网络体系结构 2 1 1a s o n 的基本概念 a s o n 在i t u t 的文献里定义为：“通过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o t n 或s d h 网络之上，可实现动态的、基于信令和策略驱动 控制的一种网络”。a s o n 在传统的传送网中引入动态交换控制的概念不仅是几十年来传送 网概念的重大历史性变革，也是传送网技术的一次重要突破。a s o n 网络结构的核心特点 是支持向光网络动态申请带宽资源，可以根据网络中业务分布模式动态变化的需求，通过 信令系统或者管理平面自主地去建立或者拆除光通路，而不需要人工干预。a s o n 的提出， 使原来复杂的多层网络结构可以变得简单化和扁平化，从光网络层开始直接承载业务，避 免了在传统网络中业务升级时受到的多重限制。a s o n 的优势集中表现在其组网应用的动 态、灵活、高效和智能等方面。因此可以说支持多粒度、多层次的智能，提供多样化、个 性化的服务是a s o n 的核心特征。a s o n 直接在光纤网络之上引入以i p 为核心的智能控制 技术，可以有效地支持连接的动态建立与拆除，可基于流量工程按需合理分配网络资源， 并能提供良好的网络保护恢复性能。因此，可以说a s o n 代表了光通信网络技术新的发展 阶段和未来的演进方向。 2 1 2a s o n 的总体功能构架 a s o n 的总体功能构架模型涉及三个部分，传送平面( t p ：t r a n s p o r tp l a n e ) 、控制平 面( c p ：c o n t r o lp l a n e ) 和管理平面( m p ：m a n a g e m e n tp l a n e ) ，各平面之间通过相关接口 相连，其中控制平面是a s o n 中最具特色的部分。此外还包括用于控制和管理通信的数据 通信网( d c n ：d a t ac o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ) 。 传送平面( t p ) 在两个节点之间提供单向或双向的端到端用户信息传送，也可以提供控 制和网络管理信息的传送。它由一系列的传送实体组成，是业务传送的通道，完成光信号 传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能，并保证所传光信号的可靠性。具体实现时 可以采用光电光方式、全光方式或混合方式。 控制平面( c p ) 主要面向客户业务，完成呼叫控制和连接控制功能，即负责对一个连 3 接请求进行接受、发现、寻路、建立和释放等，通过信令的交互完成对传送平面的控制。 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，并由一个信令网支撑，其功 能构件可以划分为资源发现、状态信息广播、通道选择和通道控制等，侧重于业务交换的 实时性。控制平面通过使用接口、协议以及信令系统，可以动态地交换光网络的拓扑信息、 路由信息以及其他控制信令，实现光通路的动态建立和拆除，以及网络资源的动态分配， 还能在连接出现故障时对其进行保护。 u n i ：用户网络接 n n i ：网络网络接口 e n n l ：外部n n i i - n n h 内部n n i c c i ：连接控制接口p l ：物理接口 n e ：网络网元 o c c ；光连接控制器a d ；管理域n m i = t ；传送网络 r a ：请求代理n m i - a ；a s o n 控制平面 网元网管 s n c ：子网连接 网管接口 接口 图2 1a s o n 功能结构模型 管理平面( m p ) 主要面向网络管理者，执行传送平面、控制平面以及整个系统的管理功 能，包括性能管理、故障管理、配置管理、安全管理、计费管理，它同时提供在这些平面 之间的协同操作。管理平面的重要特征是管理功能的分布化和智能化，其中网络资源管理 的智能化将集中在业务层上，而光学资源的管理则将通过一个由业务层和光传输层所共享 的控制平面提供。a s o n 的管理平面与控制平面是互为补充的，可以实现对网络资源的动 态配置、性能检测、故障管理以及路由规划等功能。 数据通信网( d c n ) 为传送平面、控制平面和管理平面内部以及三者之间的管理信息和 控制信息通信提供传送通路。d c n 是一种支持网络七层协议栈中第一层( 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信息。 在a s o n 网络中，为了和网络管理域的划分相匹配，控制平面以及传送平面也分为不 同的自治域，其划分的依据一般可按照资源的不同地域或者是所包括的不同类型设备来操 作。但即使在已经被进一步划分的域中，为了可扩展的需求i 控制平面也可以被划分为不 4 、ll叫jf、， ， 管理平面 同的路由区域，a s o n 传送平面的资源也将据此分为不同的部分。 2 1 3a s o n 的功能构件 为了便于描述与定位，a s o n 中采用了网络结构元件来描述网络功能结构中的通用基 本元件，主要由以下四类网络结构元件构成：1 请求代理( r a ：r e q u i r ea g e n t ) ：其主要 逻辑功能是通过与光连接控制器( o c c ：o p t i c a lc o n n e c t i o nc o n t r o l l e r ) 协商请求接入传 送平面内的资源：2 光连接控制器( o c c ) ：其逻辑功能是负责完成连接请求的接受、发现、 选路和连接功能；3 管理域( a d ：a d m i n i s t r a t i o nd o m a i n ) ：其逻辑功能包含的实体不仅处 于管理域，也分布在传送平面和管理平面；4 接口( i n t e r f a c e ) ：其主要功能是完成各网 络平面之间和功能实体之间的连接。a s o n 中的接口共有六类，即用户网络接口( u n i ： u s e r - n e t w o r ki n t e r f a c e ) 、内部网络节点接口( i - n n i ：i n t e r n a ln o d e - n o d ei n t e r f a c e ) 、 外部网络节点接口( e n n i ：e x t e r n a ln o d e - n o d ei n t e r f a c e ) 、连接控制接口( c c l ： c o n n e c ti o nc o n t r o li n t e r f a c e ) 、网管接口( n m i ：n e t w o r km a n a g e m e n ti n t e r f a c e ) 和物 理接口( p i ：p h y s i c a li n t e r f a c e ) 。 a s o n 三大平面之间可通过三类接口实现信息的交互。控制平面和传送平面之间通过 连接控制接口( c c i ) 相连，交互的信息主要为从控制节点到传送平面网元的交换控制命令 和从网元到控制节点的资源状态信息：管理平面通过网络管理接口( 包括n m i a 和n m i t ) 分别与控制平面及传送平面相连，实现管理平面对控制平面和传送平面的管理，接口中的 信息主要是网络管理信息。控制平面上还有用户网络接口( u n i ) 、内部网络网络接口( i n n i ) 和外部网络网络接口( e - n n i ) 。u n i 是客户网络和光层设备之间的信令接口，客户设备通 过这个接口动态的请求、获取、撤销、修改具有一定特征的光带宽连接资源，其多样性要 求光层的接口必须满足多样性，能够支持多种网元类型；还要满足自动交换网元的要求， 既要支持业务发现、邻居发现等自动发现功能，也要支持呼叫控制、连接控制和连接选择 功能。i n n i 是在一个自治域内部或者在有信任关系的多个自治域中的控制实体间的双向 信令接口。e - n n i 是在不同自治域中控制实体之间的双向信令接口。为了连接的自动建立， n n i 需要支持资源发现、连接控制、连接选择和连接路由寻径等功能。 2 2 传送、控制和管理平面的交互 传送平面、控制平面和管理平面是相互独立的，但同时三个平面之间又存在着交互。 5 2 2 1 管理平面一传送平面的交互 管理平面负责传送平面中网络资源的管理。管理平面可以划分管理平面和控制平面分 别使用的网络资源。传送平面监控和监测连接的失败和质量劣化，并向管理平面提供相关 的故障信息。管理平面失效不应影响传送平面的正常操作。 管理平面通过操作一个管理信息模型来实现对底层传送资源的管理。信息模型表示了 传送资源的管理视图，并通过管理信息( i i ) 接口与传送资源进行交互。 2 2 2 控制平面一传送平面交互 控制平面通过与传送平面交互来实施配置交换矩阵和端口等操作。传送平面检测信号 失效和信号质量劣化，并向控制平面提供信号失效和信号劣化告警，以便控制平面执行故 障定位和网络恢复等功能。控制平面通过连接控制器以及终端和适配执行器来控制物理传 送资源，其中连接控制器提供一个用于控制传送平面的连接功能的接口，可以采用协议实 现连接控制器与连接功能之间的通信。 2 2 3 管理平面一控制平面交互 控制平面与传送平面一样是网络中可管理的实体。控制平面为管理平面的请求提供服 务，例如端到端连接指配和控制平面信息查询等。管理平面可以配置控制平面的路由、信 令和发现等控制参数。控制平面向管理平面报告控制平面故障、通知等信息，管理平面根 据需要可以拆除由控制平面建立的连接。 管理平面通过信息模型与控制元件交互。信息模型表示了控制元件的管理视图，信息 模型通过控制元件的监视和配置接口与这些元件交互。控制平面的每个元件提供一组特殊 接口，用于监视控制元件的操作，进行策略控制和完成内部行为。这些接口与传送功能模 型的m i 接口相同，允许元件向管理系统提供视图，并被管理系统配置。 下图给出了控制平面、管理平面和传送资源的交互关系。最下面的部分是物理传送资 源，表示真正的物理设备。管理对象( m o ) 表示设备的外部管理视图，它通过设备内部的管 理信息( m i ) 参考点来实现与设备功能模块之间的交互。 从控制平面视图来看，控制平面元件直接对传送资源进行操作，因此控制平面的操作 6 图2 - 2 管理平面、控制平面与传送资源的交互 与管理平面相独立。同样，管理平面的操作与控制平面独立。虽然呈现给控制平面的信息 与呈现给管理平面的信息相似，但控制平面信息与管理信息不相同，控制平面得到的信息 是管理信息的子集。 利用上述的分层结构、基本构件和交互关系，可以形成一个集成化管理与分布式智能 相结合，面向运营者( 管理平面) 的维护管理需求与面向客户层( 控制平面) 的动态服务需求 相结合的综合化光网络解决机制与实现方案。 2 3a s o n 的控制方式 控制平面是a s o n 的核心部分，它引进并融合了电信网和互联网的控制方式，向光网 络引入了新的控制平面，从而为光网络赋予了智能性和生命力，给a s o n 网络带来了新的 特点。如：能够进行自动的邻居发现和业务发现；能够实现流量工程，网络资源动态分配 路由；能根据传送网络资源的实时使用情况，动态地进行故障恢复；支持各种新的业务类 型( 如相关用户组和虚拟专用网) ；具有快速的服务指配功能等1 。 a s o n 控制平面由独立的或者分布的网元设备、通过信令通道连接起来的多个控制节 点组成。而控制节点又由路由、信令和资源管理等一系列逻辑功能模块组成。控制平面的 基本功能包括资源发现、状态信息传播、通道选择和通道管理。其中资源发现的基本功能 包括地址发现、业务发现、信息连通性发现、确认和管理，其任务是确立一个完整的物理 连接图；状态信息传播的功能是将本地物理资源总结成逻辑链路信息，并通过控制平面网 络的内部网关协议传播到网络的不同节点；通道选择原则上应该采用基于约束的路由算 法；通道管理主要包括通道的建立、维护和删除等功能。跟据控制平面的主要功能，控制 平面节点的核心结构组件可分成六大类如图2 - 3 ：连接控制器( c c ) 、路由控制器( r c ) 、链 路资源管理器( l r m ) 、流量策略( t p ) 、呼叫控制器( c a li c ) 和协议控制器( p c ) 。这些组件 7 分工合作，共同完成控制平面的功能嘲。 图2 3a s o n 控制平面功能兀件关系 连接控制器( c c ) 是整个节点功能结构的核心，它负责协调链路资源管理器、路由控制 器以及对等或者下层连接控制器，以便达到管理和检测连接的建立、释放和修改已建立连 接参数的目的。 呼叫和连接是a s o n 实现自动交换功能最为关键的两个过程。当客户向网络发起连接 请求时，交换连接开始的呼叫过程是由呼叫控制器( c a l l c ) 来完成的；当接收到一个链路 连接分配请求时，l r m 调用连接接纳管理功能，决定是否还有足够的空余资源建立一条新 的连接；路由控制器组件为连接控制器提供所负责域内的连接路由信息；流量策略组件检 查进入的用户连接是否在根据前面达成的参数来传输业务；协议控制器的作用是把上面所 说的控制组件的抽象接口参数映射到消息中，然后通过协议承载的消息完成接口的互操 作。各个组件协调工作，达到连接的自动建立、修改、维持及释放。 a s o n 支持以下三种连接方式： 1 永久连接( p c ) 由网管系统利用网管协议对光通路进行配置和维护，它沿袭了传统光网络的连接建立 形式，连接路径由管理平面根据连接要求以及网络资源利用情况预先计算，然后沿着连接 路径通过网络管理接口( n m i t ) 向网元发送交叉连接命令，进行统一支配，最终完成通路 的建立过程。 2 软永久连接( s p c ) 由管理平面和控制平面共同完成，是一种分段的混合连接方式。软永久连接中用户到 网络的部分是通过管理平面直接配置建立的一个永久连接，而网络部分的连接由控制平面 完成。在连接的网络部分，连接建立的请求是由管理平面发起，由控制平面完成连接建立。 8 自庄咄c b 厶主鲍l 型宣生茎也监塞 星= 童自盐窑燕盘心莹韭盘s i b l 具体实现时是由阿管系统利用阿络产生的信令和路由协议束建立连接，这样的电路可以自 动选路绕过叫络失效点，确立这样的连接取决于n n i 规定，小能由用户建立。可以说软水 久连接是从水久连接到交换连接的一种过渡类型的连接方式。 3 变换连接( s o 足由源端用户发起呼叫请求，通过控制平面内信令实体间信令交互建立起柬的光通路 连接类型，如图2 - 4 所示，交换连接实现了连接的自动化，满足快速、动态并符合流量工 程的要求。这种类型的连接集中体现了自动交换光网络的本质要求，是a s o n 连接的最终 实现目标。 接请求 腔制平面 在接连接请球 l 求u n i 睦立 一一 n e 蚪髓叠卜。宙矽雷尹盎蓄卜蛰n * n e# f n e 一 圈2 4 变换连接示意图 通过这些连接方式，可以实现对光链路的快速、灵活配置，咀满足流量工程和服务 质量的要求。三种连接类型的支持使a s o n 能与现存光网络“无缝”连接，也有利于现存 网络向a s o n 的过渡和演变。 2 4a s o n 的体系组件 2 4 1 连接控制器组件 连接控制器( c o n n e c t i o nc o n t r o l l e t ) ：为了管理和监控连接的建立、释放、修改己 存在连接的连接参数，连接控制器负责协调链路资源管理器、路由控制器、对端以及下层 的连接控制器。 连接控制器负责对链路资源管理和路由控制进行协调，管理和监督连接的建立、释放 并对已建立连接的进行修改。c c 通过连接允许控制来决定链路上是否有足够的空闲资源 以满足新连接建立的要求。 2 4 2 路由控制器组件 路由控制器组件的功能： a 相应来自连接控制器的需要建立连接请求的路由信息，这些路由信息或许是一个端 到端、或许仅是下一跳的信息； b 相应网络管理的拓扑信息。 路由控制器提供它负责管理域的路由信息。这些信息包括：拓扑( s n p p s ，s n pl i n k c o n n e c t i o n s ) 、s n p 地址、同层对端子网的地址信息、s n p 状态、路由细节( 可达性、拓扑 视图) 。 路由查询接口( r o u t eq u e r yi n t e r f a c e ) 接收一个未确定的路由元素，返回在路由控 制器责任域内的一组连接。其相应形式包括，但不限于，逐跳转发路由、元路由( 全路径 路由) 。 本地拓扑接口( l o c a lt o p o l o g yi n t e r f a c e ) ：这个接口用来配置和更新在本路由控制 器负责域外的网络拓扑信息的概要路由表。 r c 相应来自c c 建立连接所需路由信息的请求和网络管理所需拓扑信息的请求。r c 将包括一系列可达目的的列表以及到达每个目的节点的建议出口链路，它通过网络拓扑信 息更新对路由表进行自动的生成和维护，并将更新信息通过网络进行分发。 2 4 3 链路资源管理器组件 链路资源管理器( l r m ) 需要完成配置光连接，为路由控制( r c ) 模块提供链路状态信息 等。一条链路是由一对l r m ( a 端和z 端) 来管理l r m a 负责s n p p 链路a 端的管理，包括链 路连接的分配和释放，并提供拓扑信息和状态信息。l 麟z 用来对链路的z 端进行管理， 同时提供拓扑信息嘲。 l r m 负责管理子网链路包括分配和释放资源、提供拓扑和状态信息，它的行为取决于 连接的类型以及为资源预留和优先级所进行的监督。链路资源管理器与以下部分相互作 用： l 从连接控制器接收链路资源的请求； 2 为一个连接设置监督参数，实现监督功能； 3 由链路资源管理器通知连接控制器连接被确认还是被释放。 1 0 发现代理( d a ) ：发现过程和操作进行协调，负责维护链路连接在传送平面的关系( c p ： 连接点一c p ) 。d a 维护的这种关系可以是由对控制平面命名空间不可见的传送平面机制获 得，也可以由以前获得的相关信息获得，或是通过配置得到。网络中的所有d a 共同合作 完成传送平面链路连接的发现过程。 终结和适配执行器( t a p ) ：提供链路连接在控制平面的视图，隐藏任何与具体技术细节 和硬件相关的终结和适配控制。因此，t a p 拥有控制平面命名( s n p ：子网点) 和传送平面命 名( c p ) 之间的映射关系( s n p - c p ) 。 2 4 4 流量管理组件 流量管理组件( t r a f f i cp o l i c i n gc o m p o n e n t ，t p ) 是策略端口的子类，它负责检查进 入的用户连接是否按照达成的流量协议参数发送流量。当连接违背协议参数，t p 采取措 施去纠正这种情况。 业务量监督的作用是检查进入连接的业务量是否按照连接建立或更改请求时所协商 的参数进行，当一个连接违反约定参数时，t p 将采取相应措施以更正这种情况。 2 4 5 呼叫控制器组件 互。 有两种类型的呼叫控制器： a 主n q 被叫呼叫控制器：这代表呼叫的一端或者一个端系统的代理； b 网络呼叫控制器：这个既支持主叫方，也支持被叫方； 一个主叫呼叫控制器间接通过一个或多个网络呼叫控制器和被叫呼叫控制器进行交 2 4 6 主n 被叫呼叫控制器 主叫被叫呼叫控制器的功能： a 生成一个出呼叫请求 b 接受或拒绝入呼叫请求 c 生成呼叫终止请求 d 处理入呼叫终止请求 e 呼叫状态管理 2 4 7 网络呼叫控制器 网络呼叫控制器的功能： a 处理入呼叫请求 b 生成出呼叫请求 c 生成呼叫终止请求 d 处理呼叫终止请求 e 基于呼叫参数的有效性、用户权利、访问网络资源策略的呼叫允许控制 f 呼叫状态管理 2 4 8 协议控制组件 协议控制器的功能：通过映射控制组件的抽象接口参数到协议传输的消息中而支持通 过接口的组件互联。协议控制器是策略端口的子类，它们通过监视端口报告违背协议的情 况，也可以将多个抽象端口的协议复用在单个协议实例中。 p c 将控制平面内构件接口的参数映射为协议所承载的消息。 p c 中可传输的信息有： 通过路由交换协议控制器的路由表更新信息 通过链路资源管理协议控制器的链路资源管理调整消息 通过连接控制协议控制器的连接控制协调消息 1 2 3 1l m p 概述 第三章链路资源管理协议分析 i e t f 在g m p l s 中所建议的链路资源管理协议( l m p ：l i n km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 是一 种运行于两个相邻节点间对t e 链路进行管理的协议h 。该协议可以被用于维持控制通道 的连通性；校验数据信道的物理连通性；改变和同步链路特性信息；抑制下游告警；以及 在透明非透明网络中为保护和恢复进行链路故障定位等过程。 l m p 协议包括以下四种基本功能：控制通道管理、链路属性关联、链路连通性验证、 链路故障管理。控制通道管理是用来建立和维持相邻节点间的控制通道，这是通过交换 c o n f i g 、c o n f i g a c k 或c o n f i g n a c k 消息和h e l l o 消息来实现的。当在两个节点间建立一 条双向控制通道时便形成了一个“链路邻接”。多个控制通道对每一个邻接可能是同时活 动的。然而，控制通道的参数必须为每一个控制通道分别进行协商。如果l m p 活动保持机 制在控制通道上使用，那么l m p 的h e ll o 消息也必须在控制通道上进行交换。其他的l m p 消息也可能在一对相邻节点间的控制通道上传输。 l m p 的链路属性关联功能是把多个数据链路( 端口或组件链路) 聚合到一个t e 链路来 同步t e 链路属性。l m p 为其定义了l i n k s u m m a r y 消息。在收到l i n k s u m m a r y 时必须发送 l i n k s u m m a r y a c k 消息或l i n k s u m m a r y n a c k 消息来确认是否同意链路属性。 l m p 的两个附加的过程：链路连通性验证和故障管理，这两个过程用于控制通道与数 据链路物理上相互分离的情况。链路连通性验证用于数据层恢复、i n t e r f a c e i d 交换和 物理连接校验，这是通过在数据链路上发送t e s t 消息并检测从控制通道返回的测试状态 消息来完成的，t e s t 消息是在数据链路中传输的唯一l m p 消息。 l m p 故障管理过程实现了通道状态消息的交换，它使用下面的消息：c h a n n e l s t a t u s ， c h a n n e l s t a t u s a c k ，c h a n n e l s t a t u s r e q u e s t 和c h a n n e l s t a t u s r e s p o n s e 。c h a n n e l s t a t u s 消息未经请求便发送，用来通知l m p 邻居一个或多个t e 链路的数据通道的状态。 c h a n n e l s t a t u s a c k 消息用来确认收到通道状态消息。c h a n n e l s t a t u s r e q u e s t 消息用来查 询l m p 邻居t e 链路的一个或多个数据通道的状态。c h a n n e l s t a t u s r e s p o n s e 消息用来确 认收到通道状态请求消息并指示所查询数据链路的状态。 直塞邮电太堂亟班荭生堂位论塞笾三童簦堕逝遂蟹堡边这盆盘 3 2 控制通道管理 控制通道管理是针对l r m 会话本身的协商和维护而言的，用于在邻居发现后在控制平 面建立相邻物理节点间的通道控制，以便进行参数协商和信令信息的传递。l r m 的h e l l o 消息被用于确认会话是否仍然存在。同时需要协商的参数包括相邻节点间的h e l l o 间隔周 期、支持的协议类型以及其他可选参数选项等。 控制通道的建立和维护，首先需要了解本地节点和远端节点的连接情况以及相连端口 的映射关系，这些信息可使用光层的自动发现机制得到。然后，进行参数协商过程，使用 配置消息和配置应答消息协商双方均可接受的一系列配置参数，其中包括控制通道维护超 时间隔、链路验证和故障定位的相关参数、以及相邻节点双方均可支持的l m p 可选功能等。 控制平面的维护是通过发送h e l l o 消息进行交互来完成的，用以确认控制平面仍旧正常工 作。 控制通道用来传递控制平面的信息，主要包括链路管理和故障隔离信息、资源管理和 标签分发信息、动态路由信息等。l m p 进程首先需要建立控制通道，并始终维护它所建立 的控制通道。 l m p 并没有明确规定控制通道的具体实现方式，控制通道可以是独立的光纤或波长、 以太网链路、i p 网管通道和数据层的开销字节等。一般来说，控制通道内部传递的消息 都是i p 包格式封装的。另外，在一对节点之间可能存在许多的控制通道，每条控制通道 都存在一个指定的控制通道编号( c c i d ) ，都有独立的参数协商和连接维护过程。l m p 要求 至少有一条控制通道是可用的，其他的控制通道可以作为备份，g m p l s 信令信息可以在控 制通道中传递。控制通道一般首先采用显示路由方式建立，也可以采用自选路由m m 。 l m p 对控制通道的管理主要分为初始配置、控制通道的维护和控制通道故障管理等。 1 初始配置过程 参数协商是控制通道的建立过程，通过传递c o n f i g 、c o n f i g a c k 、c o n f i g n a c k3 条消 息来运行。这些消息包括了建立控制通道所需要的参数，参数分为可协商和不可协商两类 ( 在对象头部用n 比特位标识) 。可协商对象用来让l m p 对等双方同意某一值，而不可协商 对象用来表示不需要或是不允许协商的特定的值。 节点发送配置消息启动控制通道的建立过程，控制通道进入配置( c o n f i g ) 状态。有时 可能两个节点同时发送了该消息，导致节点同时发送和接受c