（光学工程专业论文）自动交换光网络呼叫控制模块研究.pdf

南京邮电大硕士研究生学位论文摘要 摘要 自动交换光网络以同步数字传送网为基础，利用独立的控制平面来实施网络的动态 配置管理，是能直接在光层上按需提供服务的光网络。随着网络技术的不断发展，如何开 放网络能力，方便地提供各种数据业务，如何更方便地融合不同协议不同网络业务，都已 成为a s o n 的研究热点。而如何更好地开放网络能力，从控制上做到融合，很大程度上取决 于自动交换光网络控制平台的设备的设计，因为在传统的控制平面信令系统中，呼叫和连 接是合为一体的，对每个连接，都要有一个唯一的呼叫相对应，同样，对每个呼叫，也只 包括一个连接。呼叫和连接不分离，导致每个连接都要在网络入口处进行一次策略判定， 这无疑增加了中继连接控制接口的冗余信息，因而增加了中继节点解码、翻译整个交互信 息和参数的开销。随着网络业务突飞猛进的发展和日益多样化，传统的自动交换光网络信 令系统已经不再适用于多元的数据业务，因此，如何设计一个灵活、高效的自动交换光网 络呼叫控制模型成为了控制平面的研究重点。 本文的主要工作：对自动交换光网络中的呼叫控制器，首先介绍了了基于r s v p - t e 协议 的c a l l c 的工作机制和工作流程，包括呼叫的建立、释放、状态维护以及其他特殊情况， 并为呼叫模块的实现提出了具体方案。同时，为了从各个角度明确系统消息的处理过程以 及系统各个部分相互之间的关系，本文利用统一建模语言建立了呼叫控制器的面向对象模 型，包括用例图、类图、状态图、顺序图和活动图。最后，本文为自动交换光网络的数据 业务系统设计了呼叫控制模型，通过主叫方呼叫控制器网络呼叫控制器被叫方呼 叫控制器的设计，实现了对呼叫的灵活控制，该模型实现了a s o n 信令系统中呼叫控制与连 接控制的完全分离，增强了模块的呼叫控制的能力。本系统在v c + + 环境下通过了业务测试， 证明了该模型的正确性和可行性。最后，文章进行了总结，提出了需要进一步研究完善的 问题。 关键词：自动交换光网络；分布式呼叫连接管理；呼叫控制器；r s v p - t e 协议 南京邮电大学硕士研究生学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t t h ea u t o m a t i cs w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k ( a s o n ) t a k et h es y n c h r o n i z e dd i g i tt r a n s p o r t n e t w o r ka saf o u n d a t i o n ，u s et h ei n d e p e n d e n tc o n t r o lp l a n et oi m p l e m e n tt h e n e t w o r k sd y n a m i c c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ，a n di t san e t w o r kw h i c hc a nd i r e c t l yp r o v i d e st h es e r v i c ea c c o r d i n g t ot h ed e m a n d a l o n gw i t ht h ed e v e l o p i n go ft h en e t w o r kt e c h n o l o g y ，h o wt oe x t e n dt h e c a p a b i l i t yo ft h en e t w o r kt op r o v i d ee a c hk i n do fd a t at r a f f i cc o n v e n i e n t l y ，h o wt oi n t e g r a t et h e d i f f e - r e n tp r o t o c o l sa n dd i f f e r e n tn e t w o r ko p e r a t i o nc o n v e n i e n t l y , h a sb e c o m et h ek e yp r o b l e m s o fa s o n b u te x t e n s i o no ft h ec a p a b i l i t yo ft h en e t w o r ka n di n t e g r a t i o nf o rt h ec o n t r o lp l a n ei s g r e a t l yd e c i d e db yt h ed e s i g no ft h ec o n t r o lp l a n eo ft h ea s o n ，b e c a u s ei nt h et r a d i t i o n a lc o n t r o l p l a n es i g n a l i n gs y s t e m ，t h ec a l la n dt h ec o n n e c t i o nc o n t r o li ss y n c r e t i ci no n e ，f o re a c h c o n n e c t i o n , t h e r ei s o n l yo n ec a l lc o r r e s p o n d i n g , l i k e w i s e ，t oe a c hc a l l ，t h e r ei sa l s oao n l y c o n n e c t i o n t h ec a l la n dt h ec o n n e c t i o nd o e sn o ts e p a r a t er e s u l ti ne a c hc o n n e c t i o nm u s tc a r r y o nas t r a t e g yd e t e r m i n a t i o ni nt h en e t w o r ke n t r a n c e , t h i si n c r e a s e dt h er e d u n d a n ti n f o r m a t i o no f t h er e l a y i n gc o n n e c t i o nc o n t r o li n t e r f a c ew i t h o u td o u b t a n d 嬲ar e s u l t , i ti n e r e a s e dt h ee x p e n s e s o ft h er e l a y - i n gn o d ed e c o d i n ga n dt h ee n t i r et r a n s l a t i o nm u t u a li n f o r m a t i o na n dp a r a m e t e r a l o n gw i t ht h er a p i d l yd e v e l o p m e n ta n di n c r e a s i n g l yd i v e r s i f i c a t i o no ft h en e t w o r ks e r v i c e ，t h e t r a d i t i o n a ls i g n a l i n gs y s t e mo ft h ea s o nd o e sn o ts u i t a b l ef o rm u l t i p l i c a t ed a t ao p e r a t i o n a n y m o r e ，t h e r e f o r e ，h o wt od e s i g na f l e x i b l ea n de f f e c t i v ec a l lc o n t r o lm o d u l eo ft h ea s o n b e c o m et h ek e yr e s e a r c ho ft h i sa r t i c l e t h em a i nw o r ko ft h ea r t i c l ei s ：t ot h ec a l le o n t r o l e ro fa s o n ，f i r s tw ed i s c u s st h ew o r k i n g m e c h a n i s ma n dt h ew o r k i n gp r o c e s s ，i n c l u d i n gt h ee s t a b l i s h m e n t , t h er e l e a s e , t h em a i n t e n a n c eo f s t a t e ，鹊w e l l 勰o t h e rp e c u l i a rc i r c u m s t a n c e s ，a n dw ea l s op u tf o r w a r dt h ei m p l e m e n tm e a s u r e s f o rt h ec a l lm o d u l e a tt h es a m et i m e ，t ob ec l e a ra b o u tt h e m e s s a g ep r o c e s s e sa n dt h e r e l a t i o n s h i po fe a c hp a r ti nt h es y s t e m ，b yu s i n gu m l t h i sa r t i c l ep r o v i d et h es t a t i cd e s c r i p t i o n a n dt h ed y n a m i cd e s c r i p t i o ni nd e t a i lf o rt h es y s t e mt h r o u g ht h er a t i o n a lr o s e ，i n c l u d i n gu s e c a s ed i a g r a m ，c l a s sd i a g r a m , s t a t em a c h i n ed i a g r a m ，s e q u e n c ed i a g r a m ，a n da c t i v i t yd i a g r a m f i n a l l y ，ac a l lc o n t r o lm o d e lf o rt h ed a t at r a f f i cs y s t e mo ft h ea s o n i sd e s i g n e d ，t h r o u g ht h e d e s i g n a t i o no ft h ec a l l i n gp a r t yc a l lc o n t r o l l e r n e t w o r kc a l lc o n t r o l l e r - - c a l l e dp a r t yc a l l c o n t r o l l e r , af l e x i b l ec o n t r o lo fac a l lc a l lb ea c h i e v e d t h i sm o d e la c c o m p l i s ht h ec o m p l e t e s e p a r a t i o no ft h ec a l lc o n t r o l sa n dc o n n e c t i o nc o n t r o l s i na s o ns i g n a l i n gs y s t e m ，a n di t s t r e n g t h e n e dt h ec o n t r o la b i l i t yf o rt h ec a l lc o n t r o l l e r t l l i ss y s t e mh a sp a s s e dt h es e r v i c et e s t u n d e rt h ev c 抖c o d i n ge n v i r o n m e n ts u c c e s s f u l l y , a n di tp r o v e dt h ea c c u r a c ya n dt h ef e a s i b i l i t y i l 南京邮电大学硕士研究生学位论文a b s t r a c t o ft h i sm o d u l e f i n a l l y , t h ea r t i c l ee n d sw i t ha s u m m a r y ，b yt h en e e dt of u r t h e rs t u d ya n di m p r o v e t h ep r o b l e m k e yw o r d s ：a u t o m a t i cs w i t c h i n go p t i c a ln e t w o r k ；d i s t r i b u t e dc a l la n dc o n n e c t i o n m a n a g e m e n t ( d c m ) ；c a l lc o n t r o l l e r ( c a l l c ) ；r e s o u r c er e s e r v a t i o n p r o t o c o l - t r a m ce n g i n e e r i n g ( r s v p t e ) i i i 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略词 缩略词 a s o na u t o m a t i cs w i t c h i n go p t i c a ln e t w o r k自动交换光网络 c a l l cc a l1c o n t r o l l e r呼叫控制器 c c cc a lli n g c a ll e dp a r t yc a llc o n t r o ll e r主叫被叫呼叫控制器 c c c - aa - e n dc c ca 端呼叫控制器 c c c - z z e n dc c cz 端呼叫控制器 c o s c l a s so fs e r v i c e服务类型 d c md i s t r i b u t e dc a l la n dc o n n e c t i o nm a n a g e m e n t分布式呼叫连接控制管理 g o sg r a d eo fs e r v i c e 服务等级 i e t fi n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r u n因特网工程任务组 i pi n t e r n e tp r o t o c o l因特网协议 i t ui n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n su n i o n 国际电信联盟 l d pl a b e ld is t r i b u t i o n p r o t o c o l 标签分发协议 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 n c cn e t w o r kc a l1c o n t r o lle r 网络呼叫控制器 0 n eo p ti c a ln e t w o r ke l e m e n t光网络元件 o t no p ti c a lt r a n s p o r tn e t w o r k光传送网 r s v pr e s o u r c e r e s e r v a tio np r o t o c 0 1 资源预留协议 s c s w it c h e dc o n n e c ti o n交换连接 s n c s u b n e t w o r kc o n n e c ti o n子网连接 s p c s o f tp e r m a n e n tc o n n e c tio n软永久连接 t e t r a f f i ce n g i n e e r i n g流量工程 t n a t r a n s p o r tn e t w o r ka s sig n m e n t传输网络分配 u n iu s e rn e t w o r ki n t e r f a c e用户网络接口 南京邮电大学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，论文不 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：复宝蛊：日期：塑蚯生目f ) 日 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。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期间的保 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：骜金雏 导师签名： 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着信息时代的到来，人们对通信方式和通信内容需求日益扩大，特别是对数据业务 需求增长更快，这将导致传统的传送网不能满足人们的需求。另外，而且由于i p 业务量 本身的不确定性和突发性等特性，需要光网络向下一代网络发展一自动交换光网络。自动 交换光网络( a s o n ) 的概念引入到传送网中，增加了一个控制平面，使其具有智能化，能 按照流量工程的标准动态、实时地满足用户的不同需求，它不仅能为客户提供更快的速率、 更灵活的组网方式以及对新业务的向后支持、对多厂商多运营商互操作的能力，还能提供 更强大的生存性和更加智能的网络管理。而控制平面的核心任务是对来自客户的数据业务 进行实时、动态地处理。 控制平面是a s o n 的核心，控制平面的引入使得光网络在多厂商环境下可以提供传统网 络难以提供的服务。根据i t u - tg 8 0 8 0 建议，控制平面的核心结构组件分成六大类：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 l1 c ) 和协议控制器( p c ) 。a s o n 主要功能是实现自动交换连接管理，g 8 0 8 0 建议把呼叫控制和 连接控制分别处理，这有利于这可以减少中继连接控制接口的冗余信息，因而减少了中继 节点解码、翻译整个交互信息和参数的开销。呼叫控制仅需要在网络入口、网关、网络 边界处提供，而中继节点仅需要提供支持连接交叉的处理。呼叫控制器之间的交互与呼叫 的类型、连接的类型相关，a s o n 控制平面的呼叫管理的内容包括：支持交换连接s c ( s w i t c h e dc o n n e c t i o n ) 、软永久连接s p c ( s o f tp e r m a n e n tc o n n e c t i o n ) 的呼叫的建立和 释放；呼叫信息的查询和维护；呼叫的服务质量q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 、服务等级 c o s ( c l a s so fs e r v i c e ) 参数设定；呼叫中连接数量的管理和流量管理等。 目前，呼叫控制器组件的标准化进程基本完成，与其相关的标准有g 8 0 7 、g 8 0 8 0 和 g 7 7 1 3 - x ，其中g 8 0 7 、g 8 0 8 0 定义采用控制平面建立光业务动态光网络的功能和结构， g 7 7 1 3 y 1 7 0 4 定义了分布式呼叫和连接管理，g 7 7 1 3 1 基于私有网络间接口分布式呼叫 和管理。g 7 7 1 3 2 提供基于g m p l sr s v p t e 的呼叫和连接管理的协议规范。该建议主要集 中在u n i 和e - n n i 接口规范，i n n i 接口规范待研究。该建议支持s p c 业务，也支持运营 者内部应用的交换连接，因此建议不包括名称翻译、号码业务和呼叫能力等。该信令协议 用于呼叫控制器、连接控制器和链路资源管理器间的通信，主要内容包括消息规范、属性 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 规范等。 呼叫控制用于维护主叫和被叫间的交互和关联，一个呼叫可以包括多个相关联的连 接，与呼叫相关联的连接数目和时间都没有限制，甚至支持没有连接的呼叫。实现呼叫 和连接的分离，也就是实现了策略管理和资源管理的分离，这样做的可以使得在连接控制 节点( 子网内部的节点) 处理的控制信息不必包含策略相关的内容，处理的信息量少，特别 是在分域路由的网络内，可以减轻域间路由的负担，使连接建立更快速、有效。 呼叫控制功能是自动交换光网络的重要功能之一，它完成基本呼叫的建立、维持和释 放，提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。设计与 实现自动交换光网络中的呼叫控制模块，可以使a s o n 的控制平面功能得到极大的加强， 因为它的控制机制是否有效直接影响到网络的实际运营状态，呼叫控制模块在构建自动交 换光网络控制平面中发挥着不可替代的作用，因此，对自动交换光网络中呼叫管理模块的 研究，对整个网络的控制平面的实现具有较强的实际意义。 1 2 本文结构 本文通过参考a s o n 信令方面的协议规范及相应文献资料，并结合a s o n 控制平面的研 究技术，探讨了自动交换光网络中呼叫控制组件功能、工作机制、以及信令实现过程。同 时，本文对呼叫控制器进行了需求分析，并通过r a t i o n a lr o s e 对系统进行了详细的建模， 包括静态建模和动态建模。最后提出了一种可以实现呼叫和连接相分离的光网络呼叫控制 模块的方案，实现并通过了业务测试，证明了a s o n 中呼叫控制模块的可行性。 本论文的主要内容如下： 第一章，绪论。本章介绍了a s o n 的发展和背景，分析了将呼叫控制模块引入到a s o n 的 必然性，讨论了呼叫控制模块对于控制平面实现的重要意义，从而明确了本文 的研究方向和研究目的，并给出了主要研究内容。 第二章，a s o n 呼叫控制模块的技术分析。本章讨论了呼叫与连接的分离，以及呼叫控制 的研究现状，并分析了d c m 模型中呼叫控制的具体工作机制，比较并选择了实 现呼叫控制模块的协议。 第三章，d c m 呼叫模型与r s v p t e 协议。本章首先从组件功能角度和模型角度描述了呼叫 控制模块以及组件之间的交互，讨论了r s v p - t e 信令消息的实现方案，然后介 绍了呼叫和连接的完全分离的相关问题，最后讨论了呼叫与路由控制模块和连 接控制模块的关系。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 第四章，呼叫控制模型的设计分析。本章利用r a t i o n a lr o s e 软件对对呼叫控制系统进 行了详细的静态建模和动态建模，包括：用例图、类图、状态图、顺序图、活 动图，详细介绍了基于u m l 建模方法的呼叫控制系统的分析与设计。 第五章，呼叫控制系统的实现与测试。本章主要介绍了系统的实现和测试情况，通过主 叫方呼叫控制器网络呼叫控制器被叫方呼叫控制器的设计，实现了对 呼叫的灵活控制，利用v c + + 设计并测试了呼叫控制系统，并详细介绍了各测试 用例的实现情况。 第六章，结束语。综述整个论文的研究过程，并对进一步研究的展望。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章自动交换光网络及其控制平面 第二章a s o n 控制平面中的呼叫控制 2 1 呼叫与连接的分离 在2 0 0 0 年之前，i t u - t 在光网络方面的标准框架重点放在光传送网( o t n ) 上n ，o t n 由一组通过光纤链路连接的光网络元件( o n e ) 组成，按照g 8 7 2 建议的要求，提供传送、 复用、路由、管理、监视和载有客户信号的光通路的生存性。a s o n 在原有的光传送网络中 引入了独立的控制平面，用信令和路由协议来完成配置和连接管理，它以光纤为物理传输 媒质，由s d h 和o t n 等光传输系统构成，a s o n 信令概念的提出使光传送网络的标准体系发 生了重大变化。 在a s o n 网络中，信令实现光通道的自动创建、拆除和修改等操作，包括呼叫和连接 两个过程，其中呼叫是面向用户的一种业务，它的作用是通过把主叫用户所要创建连接 的要求通告给被叫用户，呼叫控制主要处理连接策略判决方面的问题，例如提交请求的用 户是否拥有建立连接的权限等，这样做可以实现策略管理和资源管理的分离。主叫方呼叫 控制器和被叫方呼叫控制器通过一个或者多个中间的网络呼叫控制器( n c c ) 相互作用u 1 。 n c c 的功能在网络边缘处提供，也在域间网关处提供。n c c 在网络边缘处的功能由用户和 网络之间的接口的联合策略来界定，n c c 在域的边界处的功能由域间接口的联合策略来界 定。同样地，当呼叫经过了多重域的时候，端到端的呼叫可以认为是包括了多重呼叫段口1 。 每个呼叫段可以有一个或多个相关联的连接，并且每个呼叫段包含的连接的数目可以不 同。这就要求在不同域问对信号传输、保护、恢复的范例的选择有一个灵活性。 与连接相关联的呼叫段的段数即使在同一个端到端的呼叫中也可能不同。在图2 1 中， u n i 呼叫段有一个链路连接( l c ) 与之相关联在域1 中子网呼叫段有两个子网连接( s n c ) 与之相关联。这就允许网络在域中有不同的策略臼1 。图2 - 1 中所有的传输资源都在一个单 一的总域中，总域包括从域1 到域1 1 的子域。在总域中，为了支持图中两个客户间的呼叫， 路由要提供从域1 到域n 必须经过的路由信息。呼叫的这种分段能力允许不同的控制域独 立选择信令、保护和恢复机制，即a s o n 体系结构允许u n i 、e - n n i 和i - n n i 的信令协议相 互独立。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章自动交换光网络及其控制平面 呼叫 连接 图2 1 呼叫的分段 呼叫和连接的分离使得以下的应用成为可能： 基于域的保护。s n c 的数目和域的数目不必相同。 基于域的恢复。s n c 的失败不一定会导致l c 的失败，网络修复失败的s n c 时会提供 一个重路由的程序。 n c c 在域的边界也同样允许每个域都有独立的功能，例如，一个域有1 + 1 保护功能， 而另一个域没有。 呼叫的状态依赖于连接的状态，这种依赖与连接的类型密切相关。一个呼叫可以由0 到n 个连接承载，呼叫并不涉及传输节点，除了传输呼叫管理请求，呼叫可以独立连接而 建立、维护。当一个呼叫只关联了一个连接时，若该连接出现故障，这时该呼叫可能被立 即释放，或者等待一段时间，如果不能通过保护恢复机制来恢复连接，则重新建立一个连 接再释放该呼叫。呼叫是在终点和提供接入网络服务节点之间的协商，呼叫可以包括传输 容量的交互、策略、认证、安全。呼叫和连接的分离通过以下几种方法之一去实现： 实现呼n q 连接的协议中，通过参数的不同分离出呼叫控制信息。 分离呼叫控制和连接控制的状态机，但是呼叫控制和连接控制的信令信息在同一个 实现呼叫连接的协议中。 呼叫控制和连接控制采用不同的信令协议，以分离呼叫控制和连接控制的信息和状 态机。 与连接分离后，呼叫控制器的任务包括： n c c 和呼叫的s n c 相关联； 在网络边缘，n c c 和主, q 被叫方呼叫控制器一起工作，和呼叫的l c 相关联； 在域边界处，n c c 和对等的n c c 一起工作，和呼叫的l c 相关联； 在同一个呼叫中，n c c 和与这个呼叫相关的l c 和s n c 相关联； 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章自动交换光网络及其控制平面 c c 建立的连接和每一个呼叫段相关联。 2 2 呼叫控制模块功能 2 2 1 呼叫控制在控制平面中的功能 控制平面由独立的或者分布于网元设备中的多个控制节点组成，它们通过信令通道连 接起来。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。根据i t u - t g 8 0 8 0 建议，控制平面的核心结构组件分成六大类：呼叫控制器、连接控制器、路由控制 器、链路资源管理器、流量策略、和协议控制器。各个组件中信息流的相互交换通过他们 的相互作用实现，这些组件分工合作，共同完成控制平面的功能。其中和自动交换光网络 控制平面信令最密切相关的两个构件是呼叫控制器( c a l i c ) 和连接控制器( c o ) ，其中呼叫 功能主要是由呼叫控制器来完成的。 呼叫是终点与提供接入网络服务节点之间的协商，除了传输呼叫管理请求，呼叫并不 涉及传输节点。呼叫控制功能是自动交换光网络的重要功能之一，它完成基本呼叫的建立、 维持和释放，提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测和资源控制等。 从主叫方的角度看，呼叫控制模块用于描述一个呼叫方在呼叫处理的整个过程中，所经历 的各个状态、状态之间的迁移以及上层业务和下层网络与状态迁移的交互作用：从整个呼 叫看，呼叫控制模块描述呼叫中有哪些呼叫方，各呼叫方之间的关系以及其关系变化。 一个优秀的呼叫控制模块应该具备完整性和低复杂性的特点。完整性表明该呼叫控制 模型可以完整地表示出底层协议的特征，因而能充分地利用网络能力，如果某个呼叫控制 模块不能完整地映射为呼叫控制协议，那么该模块就不是完整的。对于复杂性，模块越简。 单，意味着业务控制的颗粒度越大，不需要关注控制的细节，那么业务生成也越容易，也 就是业务和控制分离程度越高。 呼叫控制模块不仅需要全面描述呼叫处理的全过程，还应为上层业务提供一个清晰的 控制视图，并接受业务对特定条件或状态的监视，接受业务对流程的控制、对呼叫方的控 制。同时，呼叫控制模型的设计需要考虑到各种协议。呼叫控制模块很大程度决定了网络 能力的大小、业务能力以及业务开发、部署的难度，而且在控制平面的六个核心结构模 块之间的信息交互，也需要呼叫控制器( c a l l c ) 的参与，所以呼叫模块的控制机制是否 有效直接影响到网络的实际运营状态。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章自动交换光网络及其控制平面 2 2 2 自动交换光网络d c m 模型 由于呼叫和连接的的分离是a s o n 最主要的新特点之一，g 7 7 1 3 协议参照g 8 0 8 0 协 议对呼叫和连接进行了逻辑分离。在g 7 7 1 3 建议中，规范了和具体实现协议无关的呼叫 和连接控制管理模型( d c m ) 。分布式的呼叫和连接管理可以使得光网络的连接提供和带宽 管理可以通过各光节点之间的信令交互而自动完成，不再依靠传统的手工配置。从而使得 光网络能够实时、快速地处理用户的请求，进行动态的光路提供和光网络资源管理，自动 地完成多种类型的连接提供。d c m 模型如图2 - 2 所示，它是我们分析和讨论a s o n 呼叫控制 工作机制的基础。 域i s c - a s c z a s c l t s c l z s c l a s c n z s c - n 端用户信令控制器( c c c 和c c ) 踹用户信令控制器( c c c ：m c c ) 域i 内a 端信令控制嚣( c c c 和c c 域1 内传输信令控制器( c c ! 域l 内z 端信令控制器( c c c 和c c 域n 内a 端信令控制器( c c c 和c c 域n 内z 端信令控制嚣( c c c 和c c a ! g c - a a g c - z a s n - - l t s n 二1 z s n - 1 a s n n z s n 二n 端本地 z 端本地 域l 内端子冈 域1 内传输子网 域i 内z 端子阿 域n 内a 端干冈 域n 内z 端子冈 图2 - 2d c m 模型图口1 在d c m 的网络环境中，各网元包含可执行自动呼叫连接功能的信令代理。处于网络不同 位置的信令代理，扮演着不同角色。例如，位于源端目的端的客户，以及u n i e n n i 网络 侧的信令代理必须支持呼叫管理，而网络内部的信令代理没有此功能。 图2 2 中所示的a s n - i 、t s n - i 、z s n - i 、a s n - n 和z s n - n 为传送平面子网和链路，而a s c 一1 、 t s c - 1 、z s c - i 、a s c - n 和z s c - n 代表了控制平面构件。图中还有用户子网a g c a 和a g c z ，以 及相应的用户端请求信令代理s c ( 即用户c a l i c ) 。图中以两个域的情况为例，两域控制平 面之间为图中所示的e - n n i 接口。 在d c m 模型的一个从s c - a 至o s c - z 的呼叫过程中，s c - a 扮演着主叫方呼叫控制器的角色， 而s c - z 为被叫方呼叫控制器。因为图2 - 2 中还涉及到多个域，再加之考虑到信令流向，z s c 一 1 实际上也承担着主方呼叫控制器的功能，而此时a s c n 为被呼叫方网络呼叫控制器。a s c n 7 南京l l | i i 电大学硕士研究生学位论文第二章自动交换光网络及其控制平面 不同于s c a 之处在于a s c n 为n n i 处的网络呼叫控制器，既可能在i - n n i ，也可能在e - n n i 呻1 。 通过z s c 一1 和a s c - n 可实现不同控制域间的呼叫和连接控制。 和呼叫控制相关的控制平面构件有呼叫控制器、连接控制器、路由控制器( r c ) 、呼叫 允许控制器( c a c ) ，但最直接相关的还是呼叫控制器和连接控制器。控制平面相关呼叫和 连接的信令消息，均在呼叫控制器之间和连接控制器之间传送。一个呼叫成功必然会触发 连接建立的开始。 呼叫控制可以看作是在一个或者多个用户应用和网络之间提供连接的创建、释放、修 改、维护的信令交互。呼叫控制被用于去维护主叫和被叫间的交互和联系，呼叫控制必须 提供对等连接( 在多连接呼叫中) 、对等主被叫( 多主叫呼叫) 。对于网络中的对等多连接， 必须采取下列活动：所有的连接必须是经由某一线路发送，这样这些连接可以被至少一个 对等的呼叫控制实体监控；关联连接建立必须在呼叫之前完成，一个呼叫控制可以不包含 任何连接口1 。 一个呼叫可分为三个阶段完成： ( 1 ) 建立：在这个阶段，用户和网络之间交互信令信息去协调呼叫特性。主叫方和网 络之间的信令信息交换叫做呼出；网络和被叫方的信令信息交换叫做呼入。 ( 2 ) 激活：在这个阶段，数据能在关联的连接上交换，并且呼叫参数可以被修改( 比 如在点到多点的呼叫中，加入新的被呼叫方) 。 ( 3 ) 释放：在这个阶段，主、被叫方交换信令信息，网络终止呼叫。一个呼叫可以被 主叫方、被叫方、代理、网管释放。 2 3 呼叫控制的工作机制 为了支持交换连接( s c ) 服务，a 端的用户请求代理( a r a ，包含用户呼叫控制器u s e r c a l l c ) 通过向网络中的主叫方呼叫控制器发出“呼叫建立请求 消息来初始化一个呼叫 请求。这一呼叫请求携带了用户所发出请求的相关信息，其中可能包括与业务相关的信息 和与策略相关的信息。这些信息被a s c ( a 端子网控制器) 中的c a l l c 收到。此c a l l c 接 下来会处理该请求，并与a s c 内的其他功能元件相互协作，以支持这一呼叫请求。 为了支持软永久连接( s p c ) 服务，呼叫过程将由管理平面处理，此时管理平面会支 配n c c 建立连接以支持该呼叫。管理平面将处理的结果转为法网连接控器的连接建立请 求，通过连接的建立支持呼叫。 呼叫为了协调多个连接，需注意：所有的连接必须路由，因此，至少一个相关的呼叫 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章自动交换光网络及其控制平面 控制器检测这些连接；在连接建立之前，呼叫控制器间的协调必须完成。呼叫允许控制负 责呼叫接入的策略检测功能，主要是检测被叫用户名、参数的有效性，它意味着呼叫可以 发起一个或多个连接请求。 2 3 1 呼叫的建立 在g 7 7 1 3 的建议中规范了呼叫的建立过程，此建立过程仅仅是一个呼叫包含一条连 接，即呼n 连接的逻辑分离。如图2 3 所示。呼叫建立的步骤如下： c a l l 髓- l u pr 嘲l u e m l 图2 - 3 呼叫的建立过程：呼p q 连接的逻辑分离 a c c c - a 发出呼叫请求。在n c c 一1 ( 主叫方网络呼叫控制器) 的入口处，将进行一系 列处理过程以检验此请求( 这个检查包括检验请求的授权和完整性，以及其他一些由策略 决定的约束条件) 。这个请求也被送往相邻的n c c ，在被叫方的n c c 入口处，将进行一系列 的处理，包括验证是否该呼叫被端到端地接受了( 例如，c c c - z 进行呼叫验证) 。 b 当验证无误后，主叫方呼叫控制器( c c c - a ) 继续呼叫建立请求，这时将向连接控 制器发起一个连接建立请求。值得注意的是：使用的协议不同，连接建立请求的发起可能 会在不同的阶段，但在呼叫完成之前要完成连接建立。 c 连接建立请求处理成功，也就标志着呼叫建立请求的成功，用户数据就可以开始 传输了。如果连接请求处理过程失败了，系统会向用户发出呼叫拒绝通知。 g 8 0 8 0 规定，呼叫可以独立于连接而建立，如图2 - 4 所示，其建立的步骤如下： c a l l 铝- t u p 嘲u 嘲 图2 - 4 呼叫的建立过程：独立呼叫的建立 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章自动交换光网络及其控制平面 3 主叫呼叫控制器( c c c a ) 发起呼叫请求。在入口的n c c 一1 ，需要检测呼叫请求( 包括呼 叫请求的认证和完整性，以及策略方面的限制) ，请求发送到中间的网络呼叫控制器。一 直传送到宿节点的呼叫控制器( c c c z ) 。 b c c c - z 验证成功后，向源端发送呼叫建立指示消息，中间网络呼叫控制器转发， 直到源节点。呼叫已经建立。 c 作为可选，主呼叫控制器可以发送呼叫建立确认消息。此后，可以建立连接。 2 3 2 呼叫的释放 呼叫释放请求由主叫呼叫控制器发起的如图2 5 所示，其步骤如下： c a l lr e l e a s e q u c 曩 图2 - 5 呼叫的释放处理过程 a 在n c c 一1 入口处验证呼叫释放请求。这包括检验请求的完整性和授权情况( 有效 性) ，以及其他一些由策略决定的约束条件。 b 当验证无误后，连接控制器会发起一个连接释放请求以继续呼叫释放过程。值得 注意的是：使用的协议不同，连接释放请求的发起的先后顺序可能不同。要求连接在呼叫 释放前释放。如果一个呼叫对应多个连接，则所有的连接都要在呼叫释放前释放。 c 连接释放请求处理成功，也就标志着呼叫释放请求的成功。 在呼叫建立过程中，连接建立请求可能被拒绝，从而导致呼叫被拒绝。同样，一个连 接释放请求被拒绝( 例如：由于本能进行资源的重新分配，从而不能释放一个s n c 或者l c ) 也会导致呼叫释放请求被拒绝，这时就会向管理平面发出一个通知。 2 3 3 呼叫故障处理 值得注意的是，请求过程中可能因为各种不确定的因素而发生故障，信令消息丢失或 无法正确送达。这就需要有超时处理机制。超时处理机制主要针对呼叫建立请求和呼叫释 放请求，当发出请求时，定时器启动。如果在设置的时间内没有得到预计的回复，信令代 - l o 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章自动交换光网络及其控制平面 理就会根据预先设计的策略发起一系列动作，进行善后处理。 一个连接建立被拒绝会导致呼叫被拒绝，一个连接释放被拒绝也会导致一个呼叫释放 的拒绝，这时就需要向管理平面发出通知。 注意，根据传送网的特性( 如是否可以进行监视和追踪) ，呼叫释放请求消息和连接 释放请求间会发生竞争，从而产生告警n 7 1 。这需要一个机制来关闭监视追踪能力。 图2 - 6 呼叫故障处理机制 在呼叫故障处理中，策略检验失败、路由请求失败、定时器超时等引发的错误，都会 根据相应的故障处理策略向呼叫方回复呼叫建立释放请求失败，不同错误引起的请求失 败回复的错误信息携带不同的错误编码，并清除各节点状态，上报网管等。 2 4a s o n 中呼叫控制模块协议的选择 目前，i t u - t 作为电信界权威的标准化组织，自1 9 9 9 年起对a s o n 给予了充分的关注， 相继发布了g 7 7 1 3 1 、g 7 7 1 3 2 和g 7 7 1 3 3 ，分别就p n n i 、g m p l sr s v p t e 和g m p l sc r - l d p 1 1 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章自动交换光网络及其控制平面 协议实现的呼叫控制管理做了规范。g 7 7 1 3 1 基于私有网络间接口( p n n i ) 分布式呼叫和连 接管理；g 7 7 1 3 2 提供了基于g m p l sr s v p t e 的呼叫管理的协议规范，该信令协议用于呼 叫控制器、连接控制器和链路资源管理器间的通信，主要内容包括消息规范、属性规范等； g 7 7 1 3 3 提供了基于c r l d p 实现d c m 的协议规范。下面简单比较下这三种协议，并说明选 择r s v p - t e 协议作为a s o n 呼叫控制模块实现的协议的必然性。 ( 1 ) p n n i 起源于传统的电信信令协议，这些协议在2 0 世纪8 0 年代后期已经开始被成功 商用。它包括呼叫处理机制，可用于在整个网络建立、修改并拆卸一条l