（光学工程专业论文）链路管理协议实现智能光网络资源管理的研究.pdf

南京邮电大学硕 ：研究生学位论文 摘要 摘要 智能光网络( a s o n ) 是下一代网络发展的重要方向。从网络总体结构上来看，a s o n 由 控制平面、管理平面、传送平面组成，其中控制平面是a s o n 最具特色的核心部分，它由 路由选择、信令控制以及链路资源管理三大主要功能模块组成，其中，链路资源管理部分 实现了光网络的资源发现、业务发现以及t e 链路的管理。 i e t f 定义的链路管理协议( l m p ) 运行在一对光节点之间，能很好地实现对t e 链路的管 理，是链路资源管理模块的重要部分。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，链路故障管理。 本文介绍了智能光网络的发展概况及其体系结构，详细分析了链路管理协议的主要功 能，并对l m p 在智能光网络中实现资源管理的应用做了进一步的研究和探讨，仿真实现了 控制通道管理过程、控制通道保护、邻居发现过程、业务发现过程，给出了l m p 在含有p x c 的光网络中应用的一种方法，通过使用l m p 控制通道维护方法对控制通道保护的仿真，得 出了h e l l o 时间间隔与保护倒换时间的关系，最后对在a s o n 网络中建立软永久连接的过程 进行了仿真，实现了链路资源管理器( l r m ) 在建立连接时对网络中资源( 主要是光链路) 的管理。 在本文的仿真和模拟实现中，控制通道保护、邻居发现和业务发现消息都采用了l m p 消息格式，使用用户数据报协议( u d p ) 来传送。 关键词：智能光网络，链路管理协议，控制通道，邻居发现，业务发现， 链路资源管理 南京邮i 乜人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 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 em o s ti m p o r t a n ti nt h ed e v e l o p m e n t o ft h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k f r o mt h ea r c h i t e c t u r eo ft h en e t w o r k ，a s o nc o n t a i n sc o n t r o l p l a n e ，m a n a g e m e n tp l a n ea n dt r a n s p o r tp l a n e t h ef u n c t i o no f c o n t r o lp l a n ei sr o u t i n g ，s i g n a l i n g a n dl i n kr e s o u r c em a n a g e m e n t ( l r m ) i nt h eo p t i c a ln e t w o r k ，t h el r mc a nr e a l i z er e s o u r c e d i s c o v e r y , s e r v i c ed i s c o v e r ya n dt el i n km a n a g e m e n t ，e t c i e t fs p e c i f i e sal i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( l m p ) t h a tr u n sb e t w e e nap a i ro fn o d e sa n di s u s e df o rt el i n k sm a n a g e m e n t s p e c i f i c a l l y , l m pw i l lb eu s e df o rm a i n t a i n i n gc o n t r o lc h a n n e l c o n n e c t i v i t y , v e r i f y i n gt h ep h y s i c a lc o n n e c t i v i t yo ft h ed a t al i n k s ，c o r r e l a t i n gt h el i n kp r o p e r t y i n f o r m a t i o n ，a n dl i n k sf a i l u r em a n a g e m e n t t h i st h e s i si n t r o d u c 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 a l y s e st h em a i nf u n c t i o n o fl i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( l m p ) ，a n dg i v e st h ef u r t h e rr e s e a r c h i n ga n da n a l y z i n go fl r m i na s o n t h e ni ts i m u l a t e ss o m eo ft h em a i nf u n c t i o no fl m p , i n c l u d i n gt h ec r e a t i o na n d m a n a g e m e n to fc o n t r o lc h a n n e l ，t h ep r o t e c t i o no fc o n t r o lc h a n n e l ，n e i g h b o u rd i s c o v e r ya n d s e r v i c ed i s c o v e r y ，a n dg i v e sa l la p p r o a c hw h e nu s i n gl m pi no p t i c a ln e t w o r k sc o n t a i n i n gp x c t h r o u g ht h e s i m u l a t i o no f t h ep r o t e c t i o no fc o n t r o lc h a n n e l ，i tg i v e st h er e l a t i o no fh e l l oi n t e r v a l a n dp r o t e c t i o ns w i t c h i n gt i m e a tl a s t ，t h et h e s i ss i m u l a t e st h ec o o r d i n a t i o nb e t w e e nl r ma n d o t h e rc o m p o n e n t sw h e nc r e a t i n gs o f tp e r m a n e n tc o n n e c t i o ni na s o n ，r e a l i z e st h em a n a g e m e n t o fr e s o u r c eo fn e t w o r ki n c l u d i n gt el i n kb yl r m i nt h i st h e s i s ，t h ef o r m a to fm e s s a g eu s e df o rp r o t e c t i o no fc o n t r o lc h a n n e l ，n e i g h b o u r d i s c o v e r y a n ds e r v i c ed i s c o v e r yi si na c c o r d a n c ew i t hl m pm e s s a g ef o r m a t m e s s a g ei s e n c a p s u l a t e da n dt r a n s p o r t e di nu d e 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 ) ，l i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( l m p ) ，c o n t r o lc h a n n e l ，n e i g h b o u rd 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 n kr e s o u r c em a n a g e m e n t ( l r m ) 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略词 缩略词 a d m 分插复用器 a s o n自动交换光网络 c c i d 控制通道标识符 d w d m 密集波分复用 g m p l s 通用多协议标签交换 i p 因特网协议 i p c c i p 控制通道 l m p 链路管理协议 l r m 链路资源管理器 l s p 标签交换路径 l s r 标签交换路由器 o a d m 光分插复用器 o t n 光传送网络 o x c 光交叉连接器 p x c全光交叉连接器 r s v p 资源预留协议 s d h 同步数字序列 s n p 子网点 s o n e t 同步光网络 s r l g 共享风险链路组 t e 链路流量工程链路 t n a 传输网络分配地址 t n e 传输网元 u n i 用户网络接口 u n i - cu n i 客户端信令代理 u n i - n u n i 网络端信令代理 v 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：兰! 鱼空日期：型：丝厅 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 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 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：避导师签名： 日期：弘椰少旷 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 智能光网络( a s o n ) 是下一代网络发展的重要方向。从网络总体结构上来看，a s o n 由 控制平面、管理平面、传送平面组成，其中控制平面是a s o n 最具特色的核心部分，它构 建了智能化的光网络，从而在光网络中实现了动态的光路配置和管理，提供了更灵活有效 的光网络运作方式。而灵活、动态的光网络资源管理技术是利用g m p l s 协议实现光路自动 配置和管理的基础和关键，所以资源管理在a s o n 中不可或缺。 在核心光网络中，当引入g m p l s 信令机制进行光标签交换路径( l s p ) 的配置时会产 生一系列的问题：( 1 ) 当核心光网络中大量采用全光交换设备时，如果不具备自动的有光 或无光监测能力，会使得精确的故障定位相对困难：( 2 ) 随着相邻节点之间光纤链路数目 的不断增加，路由协议如何对这些数目巨大的数据链路进行链路属性通告；( 3 ) 面对数目 巨大的光纤链路，相邻设备在不采用人工配制的情况下如何正确地进行链路标识的映射， 以及针对这些数据链路的本地管理如何同远端的管理相一致；( 4 ) 面对日益复杂庞大的网 络，怎样的管理策略才能充分利用网络资源，提高网络效率。以上问题归结起来就是智能 光网络的资源管理问题。1 7 j 目前，链路资源管理的标准化进程基本完成，与其相关的标准有g 7 7 1 4 g 7 7 1 4 1 和 g 7 7 1 6 ，但g 7 7 1 4 g 7 7 1 4 1 主要偏重于自动发现技术的相关规定，而g 7 7 1 6 的内容还 不稳定，最初是关于链路管理体系与需求的，最近关注的是控制平面的初始建立、重配置 和恢复的相关内容。【1 2 】 i e t f 在智能光网络的建议中，发挥了其在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，其中与链路资源管理相关的部分是g m p l s 链路管理协议l m p 。它是基于当今网络的不断发展和多路复用技术的应用，两个相邻 节点间的链路数目正在持续增长，而这些连接又可以由多种数据链路构成而提出的。它的 提出使得光网络能对这些邻接链路进行有效、智能管理，改变和同步链路属性信息，并实 现链路故障的快速定位和抑制下游告警。 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，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 南京邮电大学硕：l ：研究生学位论文 第一苹绪论 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。 由于在现有的s d h s o n e t 系统中已经具备了自己的故障管理机制，所以它不再需要链 路管理协议可选功能中的故障管理功能。控制通道的管理和链路属性关联的实现过程没有 很大变化。而对于链路连通性验证过程，s d h s o n e t 系统却有特殊要求，为此，对l m p 进 行了修正和扩展。 w d m 网络中包括多种类型的设备，如光交叉连接器( o x c ) ，光分插复用器( o a d m ) 和 光线路系统( o l s ) 等。l l d p 在对等节点间运行，每对节点间可能由数百根甚至更多根光纤 连接。为了适应这样的网络，i e t f 对l m p 进行了扩展，重新定义了链路管理协议在光线路 系统中的作用。 自动发现是指网络能够通过信令协议实现网络资源( 包括拓扑资源和业务资源) 的自 动识别。这对于网络来说是一个关键的过程，它使得a s o n 网元或者终端系统( 例如a s o n 客户) 能够确定它们是如何连接的，连接是否正确，以及通过这些连接能提供什么样的业 务。自动发现是a s o n 的主要特征之一。在i t u ta s o n 协议框架中，g 7 7 1 4 建议对传送网 络的自动发现技术进行了概括性、功能性的框架描述，讨论了层邻接发现、物理媒质邻接 发现和业务能力交换等机制，但它没有涉及发现过程的具体实现机制和详细的属性参数。 在g 7 7 1 4 框架指导下，i t u - t 进一步制定了若干子建议，通过针对各种具体协议的协议映 射，明确自动发现的实现方法，这个工作正在进行中。后来i t u - t 又推出g 7 7 1 4 1 1 ，对 在s d h 和o t n 中实现自动发现进行了较详细的规范，而这些发现过程正是靠链路管理协议 机制来实现其发现流程的。 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，在控制平面上也可以完成对控制通 道自身的维护，初步实现了智能化。然而，传送光网络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 协议的进一步细化、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 监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 1 简要介绍可自动交换光网络( a s o n ) 的背景以及发展现状，叙述了链路管理协议 ( l m p ) 在自动交换光网络中的地位，概要叙述了l m p 的主要功能，说明了课题研究的背 2 南京邮电人学硕- j ：研究生学位论文 第一章绪论 景。 2 详细分析了l m p 的四个功能：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。 3 在f r e e b s d 环境下，结合控制通道有限状态机实现了控制通道的建立和维护过程。 4 用l m p 仿真实现了控制通道的保护功能，并与传统保护方法进行了对比分析。 5 仿真实现了智能光网络中用l m p 实现的邻居发现，并给出了有全光交叉连接器( p x c ) 的光网络中对邻居发现的扩展。 6 仿真实现了智能光网络中用l m p 实现的业务发现功能。 7 仿真在a s o n 体系结构中建立软永久连接时各组件的协调关系，以跟踪链路资源管 理器( l r m ) 在建立连接时对网络中资源( 光链路) 的管理。 南京邮电大学硕1 j 研究生学位论文第- 二章智能光网络资源管理 第二章智能光网络资源管理 2 1 智能光网络概述 随着骨干网络容量的日益增大以及接入能力的多样化，对传输网络具备良好自适应能 力的需求逐步提上日程，对网络带宽进行动态分配并具有高性价比的解决方案已是人们追 求的目标。自动交换光网络( a s o n ：a u t o m a t i c a l l ys w it c h e do p t i c a ln e t w o r k ) j 下是在这 样的市场环境下应运而生的新一代光网络技术。 a s o n 的出现是传送网技术的一场革命，从网络总体结构上来看，a s o n 由控制平面、 管理平面、传送平面组成。控制平面的引入是a s o n 技术的最大进步，通过控制平面的方 式来实现连接配置的管理。控制平面功能包括： ( 1 ) 资源发现功能：提供一种能自动发现网络中可使用资源的能力，由l m p 完成。 ( 2 ) 路由控制功能：提供路由能力、拓扑发现能力和流量工程能力，由支持流量工程 的域间系统一域间系统( i s - i s - t e ) 协议和开放式最短路径优先( o s p f - t e ) 协议完成。 ( 3 ) 连接管理功能：利用前面所提到的功能来为不同业务提供端到端连接服务的能 力，连接管理可分为连接的建立、删除、修改和查询，由信令协议完成，主要为c r l d p 和r s v p - - t e 。当前还正在为光网络保护与恢复制定所需的特殊协议轻量信令协议( 1 i g h t w e i g h t s i g n a lp r o t o c 0 1 ) 。连接管理可分为连接的建立、删除、修改和查询等几种 不同的操作。连接建立操作允许用户通过u n i 建立一条端到端的连接，即l s p ；连接删除 操作允许用户删除不再需要的l s p , 连接修改操作允许用户改变现有l s p 的属性，可以在 不影响现有l s p 正常运行的情况下对l s p 中不适合的属性值进行改动：连接查询操作允许 用户获得l s p 的属性值。 随着多协议标签交换( m p l s ) 技术的发展和成熟，采用经m p l s 扩展后的通用多协议标 签交换( g m p l s ) 来构建统一的a s o n 控制平面将是今后网络发展的必然趋势。g m p l s 体系结 构的核心技术包括信令技术，路由技术和链路资源管理技术等。其中信令协议用于分布式 连接的建立、维护和拆除等管理；路由协议为连接的建立提供选路服务；链路资源管理用 于t e 链路管理，包括控制通道和数据链路的验证和维护，以及光网络的资源发现和业务 发现。 2 2 智能光网络组成 a s o n 是基于客户一服务器的网络模型，其显著特点是在客户网络和提供者网络之间存 在公认的边界，即接口，业务网络( 客户) 通过这些接口向光网络( 服务器) 请求服务，包 4 塑室塑皇奎堂堡主堕窒竺兰垡笙塞笙三童塑丝堂塑竺塑堡笪堡 括s o n e t s d h ，波长以及各种光纤连接服务，接口具有处理光电转换和全光连接的能力。 a s o n 网络能够在信令网的控制之下完成光网络动态连接的自动交换功能，光通道的带宽分 配基于实际的需求模式，具有很好的流量工程能力。 用户 u n iu n i a s o n 用户 i 7、 ，、 e n n i a s o n l a s o n 提供者1 提供者2 图2 1a s o n 的网络结构 a s o n 的网络结构如图2 1 所示，用户网络通过用户一网络接口( u n i ) 连接到a s o n 服 务网络中，a s o n 可以包括多个提供者区域，不同的a s o n 提供者之间通过外部网络一网络 接口( e - n n i ) 相连，而在同一个提供者区域中，控制平面实体之间的接口为内部网络一网 络接口( i - n n i ) 。更详细的a s o n 网络体系如图2 2 所示，图2 2 中描述了网络的各组成 元素并定义了各种接口，这样的体系结构使得光传送网络能够在a s o n 信令网络的控制下 进行连接的配置和切换。a s o n 体系结构包含了3 个分离的平面：传送平面、控制平面和管 理平面。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章智能光网络资源管理 u n i 一一一 一 e n n i 一一一一一l 一一一一 - - - l - - p i u n i ：用户网络接口n m i ：网络管理接口 c c i ；连接控制接口p i ：物理接口 i n n i ：内部网络一网络接口 o c c ：光连接控制器 e n n i ：外部网络一网络接口 o x c ：光交又连接 图2 - - 2a s o n 的四种接口 传送平面( t p ) 由承载光连接并实施交换功能的传送网网元实体( 如a d m d x c 、o a d m 、o x c 以及它们之间的链路) 构成，传送平面提供净荷传送、性能监视、故障检测和保护倒换等 功能，组网灵活性靠封装在网元内的连接功能来提供，端到端连接在a s o n 控制平面( c p ) 的控制下在传送平面内建立；管理平面( m p ) 主要的管理功能是建立、确认和监视路径并在 故障时启动保护和恢复措施，并协调控制平面、传送平面的功能实施，具体说应具有故障 管理、配置管理、性能管理、安全管理及记帐能力；控制平面由一组受信令网支持的通信 实体组成，它负责连接的指配、维护并对网络资源进行管理，实现光网络中可交换光通道 连接的建立、释放、监视和维护等功能。a s o n 体系结构与以往光传送网的根本区别就在于 明确的提出了控制平面的概念，a s o n 的智能性主要就是通过其核心控制平面来集中体 现和实现的。 2 3 智能光网络资源管理概述 智能光网络的资源管理涵盖的内容非常广泛，总体来说，智能光网络的资源管理可分 为邻接资源管理和整网的资源管理两方面，邻接资源管理通常是指在物理上直接相连的邻 接节点之间的邻接资源发现和链路资源管理策略，可以实现相邻节点之间资源的快速发现 和有效管理，从而能够支持光路的动态配置，而整网的资源管理则从整个光网络的角度出 发，旨在提高光网络的效率和生存能力。 在g m p l s 系列标准草案中，与链路资源管理相关的部分是g m p l s 链路管理协议( l m p ) 。 它是基于当今网络的不断发展和多路复用技术的应用，两个相邻节点间的链路数目正在持 续增长，而这些连接又可以由多种数据链路构成而提出的。它的提出使得光网络能对这些 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章智能光网络资源管理 邻接链路进行有效、智能管理，改变和同步链路属性信息，并实现链路故障的快速定位和 抑制下游告警。 自动发现是指网络能够通过信令协议实现网络资源( 包括拓扑资源和业务资源) 的自 动识别。这对于网络来说是一个关键的过程，它使得a s o n 网元或者终端系统( 例如a s o n 客户) 能够确定它们是如何连接的，连接是否正确，以及通过这些连接能提供什么样的业 务。自动发现是a s o n 的主要特征之一。 通过l m p 建立起来的控制通道将承载路由信息( 如o s p f - t e 、i s i s t e ) 和信令信息 ( 如r s v p - t e 、c r - l d p - t e ) ，并且在其上实现邻居发现和业务发现过程。因此，l m p 在智 能光网络控制平面中的地位非常重要。 2 4 相关术语的介绍 控制通道( c o n t r o lc h a n n e l ) ： 一对互相可达的接口，可用来在节点之间进行路由、信令和链路管理。控制通道可以 是独立的光纤或波长、以太网链路、s d h 的开销字节等。 数据链路( d a t al i n k ) ： 是用来传送用户数据的一对接口。在g m p l s 中，两个相邻节点之间的控制通道没有必 要和数据链路使用共同的物理媒质。 链路属性关联( l i n kp r o p e r t yc o r r e l a t i o n ) ： 关联一个t e 链路本地和远端的属性的程序。 复用能力( m u l t i p l e xc a p a b i1i t y ) ： 为了交换，将一个数据流复用或解复用成一个子速率的数据流。 t e 链路( t el i n k ) ：。 一个或多个数据链路绑定成单一的流量工程( t e ) 链路。它是一个逻辑结构，表示一 种将与标签交换路由器( l s r ) 相连接的物理资源映射成可以使用g m p l s 信令的消息 ( 便于路径计算) 的方法。 n o d e _ i d ：。 一个链路的两端都要分配一个n o d e i d 。对一个运行o s p f ( 开放最短路径优先) 的节点， l m pn o d e i d 与o s p f 路由器地址t l v 中包含的地址相同。 透明性( t r a n s p a r e n t ) ： 假设一个信号从一个设备流入到流出，设备没有检查和修改这个信号交叉连接方向， 则表示这个设备是交叉连接透明。如，一个全光交换机是电透明的。 7 南京邮电大学硕七研究生学位论文 第三章智能光网络体系结构 3 1 概述 第三章智能光网络体系结构 3 1 1 智能光网络控制平面的作用 1 、实现交换连接( s w i t c h e dc o n n e c t i o n ) 和软永久连接( s o f tp e r m a n e n tc o n n e c t i o n ) 在传送层网络的高效快速的配置； 2 、实现通过呼叫的已建立连接的重新配置和修改； 3 、实现失效恢复保护功能。 另外： 4 、一个设计良好的控制平面不但能提供快速可靠的呼叫连接建立，而且还应该提供 给业务供应商以网络控制权限； 5 、控制平面自身应该是可靠的，可扩展的，高效的； 6 、控制平面应该足够通用以支持不同的技术、不同的商业需求、运营商不同的功能 发布。 3 1 2 控制平面的组成 控制平面支持用户需求( 交换连接) 和管理需求( 软永久连接) 的连接的创建和拆除， 另外，控制平面支持失效连接的重建( 恢复) 。传送平面探测到连接状态信息( 告警和信 号质量) 并提供给控制平面。控制平面提供链路状态信息( l i n ks t a t u si n f o r m a t i o n ) 、 邻接、可用容量、失效以支持连接的创建、拆除、恢复。 位于管理域和端用户之间的参考点为u n i ： 不同管理域之间的参考点为e - n n i ； 一个管理域内部的不同路由域之间的参考点，或者路由域内部控制组件集合之间的参 考点都为i n n i 。 ( 1 ) 用户一网络接口：运行于业务客户和光服务网络之间，具体指信令网元o c c 与由 路由器或a t m 交换机等构成的用户一网络之间的接口。u n i 允许客户执行的功能包括：具 有特定带宽、保护和恢复属性的呼叫控制，连接建立、删除、更改和连接状态查询等连接 控制功能，以及客户注册、地址解析、邻居和业务发现等。u n i 接口需要规范的主要内容 有：用户端请求建立连接的速率、参数、o c h 端点的寻址方案、o c h 客户的命名方案、保 护需求的规范、安全参数和响应时间等； ( 2 ) 内部网络一网络接口：指相同a s o n 提供者管理域内的信令网元o c c 之间的接口， 8 南京邮电人学硕士研究生学位论文 第三章智能光网络体系结构 所支持的功能包括：连接控制、连接选择、资源发现等。该接口需要重点规范的是信令与 路由，任何一个自动交换网络都需要信令协议来携带子网之间或网元之间的连接建立要 求。a s o n 传送网络中普遍采用显式路由，且端到端的光信道( 连接) 通常具有某种约束，连 接请求的通道选择应采用能够平衡多个优化目标的约束路由算法； ( 3 ) 外部网络一网络接口：指不同管理域控制平面之间的接口，允许在不同区域间交 换可达的选路信息，支持的功能有：呼叫控制、连接控制、通道选择。有了该标准接口就 可以将a s o n 进一步划分为多个子网，而每个子网可以独立管理并且能跨过多个管理域建 立端到端的连接； ( 4 ) 连接控制接口：指信令网元o c t 和传送网元如o x c 之间的接口。连接控制信息通 常通过该接口为光传送交换机的端口间建立连接。运行于c c i 的协议必须支持两个关键功 能：增加和删除连接以及询问交换机的端口状态。控制平面应该使整个控制网成为一个分 布式的控制功能系统； ( 5 ) 网络管理接口：网管系统通过n m i 与控制平面和传送平面相连。 3 1 3 控制平面的细分 控制平面和传送平面都可以细分成与多个网络管理域对应的多个子域。在一个管理域 内，控制平面可以进一步细分成子域，比如一个控制平面子域可以细分成不同可扩展的路 由域，一个路由域再可细分成控制组件的集合，那么在这个智能光网络内部对应的传送平 面可以对应控制平面也如此细分。 子域、路由域( r o u t i n ga r e a ) 、控制组件集合之间通过参考点( r e f e r e n c ep o i n t 5 互联。 3 1 4 呼叫和连接控制相分离 把呼叫和连接控制分别处理，这有利于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。因此呼叫控制仅需要在网络入口、网 关、网络边界处理提供，而中继节点仅需要提供支持连接交叉的处理。 3 1 5 呼叫控制 呼叫控制是在一个或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( s i n a l l i n ga s s o c i a t i o n ) 。呼叫控制被用于去维护主叫和被叫间的交互和联系 ( a s s o c i a t i o n ) ，一个呼叫包括多个下层的连接。 呼叫连接通过以下几种方法之一去实现： a 、分割呼叫信息成分别通过一次呼叫( 连接协议) 传送的多个参数； q 南京邮电人学硕士研究生学位论文 第三章智能光网络体系结构 b 、呼叫控制和连接控制分离成单独的状态机，同时，信令信息单次呼叫或者连接协 议传送； c 、信息和为呼叫控制、连接控制提供单独的信令协议的状态机的分割。 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： 1 所有连接必须是经由某一线路发送，这样这些连接可以被至少个对等的呼叫控 制实体监控； 2 呼叫控制关联( a s s o c i a t i o n ) 必须在连接建立之前完成，一个呼叫控制可以不存 在任何连接中( 在实现复杂的连接重整情况下) 。 3 1 6 呼叫的三个阶段 l 建立 在这个阶段，用户和网络之间交互信令消息去协调呼叫特性。主叫方和网络之间的信 令消息交换叫做呼出( o u t g o i n gc a l l ) ；网络和被叫方的信令消息交换叫做呼入( i n c o m i n g c a l l ) 。 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。 3 1 7 呼叫允许控制 呼叫允许控制是被网络始发端调用，也可能包括网络终结端的对等协调的一个策略功 能。一个呼叫被允许，仅仅意味着这个呼叫可以继续请求一个或多个连接，这并不暗示这 些连接请求将会成功。其它网络边界也可以调用这个呼叫接入控制。 源端呼叫允许控制功能负责检查是否提供了一个有效的用户名和参数。业务级别规格 ( s e r v i c el e v e ls p e c i f i c a t i o n ，s l s ，网络管理员和客户就特定的业务的“范围”达 成的一套参数和值) 检查业务参数的有效性，如果有必要，这些参数可以和源端用户再次 协商，协商的范围由s l s 决定。s l s 从业务级别协议( s e v i c el e v e la g r e e m e n t ，s l a ，网 络管理员和客户之间定义的一个全局的职责业务合同) 派生而来。 终端呼叫接入控制功能根据主叫和被叫的业务合同，检查被叫方是否被授予去接收这 1 0 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第三章智能光网络体系结构 个呼叫。比如，j 个主叫方地址可能需要屏蔽，也就是被叫不接受这个地址来的呼叫。 3 1 8 连接控制 连接控制( c o n n e c t i o nc o n t r 0 1 ) 负责单个连接的全局控制。连接控制也可以认为是 链路控制( l i n kc o n t r 0 1 ) 的关联。全局连接控制通过保证相关连接的创建、释放过程和 维护连接状态的协议来实现。 3 1 9 连接允许控制 连接允许控制在本质上是一个检查是否有足够资源接纳一个连接，或者在一个呼叫 中，重新协商资源的过程。这个通常执行在基于本地条件和策略的链路一链路 ( 1 i n k - b y - l i n k ) 基础上。对于一个简单的交换电路网络，这个问题变成了是否有足够的 可用资源。相对于a t m 等有多业务参数质量的包分组交换网络，连接允许控制需要保证 新接入的连接与已存在连接的业务协议所确定的业务质量是一致的。连接允许控制可以拒 绝连接请求。 3 1 1 0 呼叫状态和连接状态的关系 呼叫状态与连接状态有依赖性。这个依赖性与呼叫类型和策略相关。比如，当一个连 接失效了，那对应的呼叫就要立即释放，另外情况下，如果使用保护和恢复机制没有可以 替代的连接获得，这个呼叫在一定的延迟时间后会被释放。 3 2 控制平面体系结构 控制平面应该具有下列属性： ，1 、支持各种传送结构，比如定义在g 8 0 3 中的s o n e t s d h 传送网，定义在g 8 7 2 中 的光传送网( o t n ) ； 2 、可应用于各种不同的协议选择，比如采用一个独立于已使用的连接控制协议的不 确定的算法的协议； 3 、无论控制平面怎样去细分成子域或路由域，无论传送平面怎样去细分成子网，该 体系结构都能适用： 4 、无论连接控制的实现是分布式架构或者集中式架构，该体系结构都能适用。 控制平面应支持传送网络的3 种基本光信道连接： ( i ) 永久连接( p c ) 对应于配置方式的连接建立，由网络运营者负责并通过管理 系统的网管协议进行，接口为n m i , ( 2 ) 交换连接( s c ) 对应于信令方式的连接建立，可由网络运营者也可由端用户负 南京邮电大学硕七研究生学位论文 第三章智能光网络体系结构 责，通过控制平面内的信令单元，端到端地动态互换信令协议消息来建立的连接； ( 3 ) 软永久连接( s p c ) 对应于混合方式的连接建立，在网络边缘由网管来配置( p c ) ， 网络中间通过信令方式建立( s c ) ，接口为n m i 、n n i 。这些连接可以为：单向点到点连接、 双向点到点连接、单向点到多点连接。 3 3 体系组件 根据不同的功能需求，组件可以以不同的形式组合。 3 3 1 连接控制器组件 连接控制器( c o n n c t i o nc o n t r o l l e r ) ：为了管理和监控连接的建立、释放、修改已 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 并对已建连接的参数进行修改。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。 3 3 2 路由控制器组件 路由控制器的功能： 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链接。其响应形式包括，但不限于，逐跳转发路由、源路由( 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 制器责任域内的本地拓扑信息的路由表。 网络拓扑接口( n e t w o r kt 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 控制器责任域外的网络拓扑信息的概要路由表。 r c 响应来自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 1 2 南京邮电大学硕：t 研究生学位论文 第三章智能光网络体系结构 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。 3 3 3 链路资源管理器组件 链路资源管理器( l r m ) 负责s n p p 链路的管理，包括s n p p 链路的分配、释放、并提 供拓扑和状态信息。l r m a 和l r m z 分别负责s n p p 链路的两端，请求分配s n p p 链路的必须 被l r m a 处理。 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 r m a 的功能： a 链路连接的分配：接收到分配连接的请求，连接接入许可被调用去确定是否有足够 的空闲资源去接纳新的连接。如果无足够资源，连接被拒绝。连接被分配分为两种情况： 第一种情况：l r m a 能直接选择链接不用同远端的l r m z 协商；第二种情况：l r m a 传送一组 可用的s n pi d 给l r m z ，l r m z 选择其中一个并返回给l r m a 。 b 链路连接的释放：当收到一个链接拆除请求，相应的s n p 被标记为可用( a v a i l a b l e ) ， 在第二种情况下，并通知对应的l r m z ； c 接口到本地i d 的转换：在s n p pl i n k 的两端处在不同的路由域时，可能需要接口 i d 到本地i d 的转换； d 拓扑：提供链路拓扑( 包括s n p pi d 和其包含的s n pi d ) 和链路特性。 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： 一从连接控制器接收链路资源的请求 一为一个连接设置监督参数，实现监督功能 一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 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- 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 ) 。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章智能光网络体系结构 3 3 4 流量管制组件 流量管制组件( 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。 3 3 5 呼叫控制器组件 有两种类型的呼叫控制器： a 主n 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 互。 3 3 6 主叫被叫呼叫控制器 主n 被叫呼叫控