自动交换光网络(ASON)课件

1、自动交换光网络(ASON)课件自动交换光网络(ASON)课件2一、智能光网络研究状况ODSI（光域业务互连）OIF（光互连网络论坛）IETF（Internet工程任务组）ITU-T（国际电信联盟）4一、智能光网络研究状况ODSI（光域业务互连）3光域业务互连组织（ODSI）和OIF一样，ODSI是研究UNI接口的另一个工业界论坛组织，并且也采用层叠结构的网络模型由Sycamore发起，由一些网络投资商和业务供应商在1999年创建，主要目的是发展和制定一个功能模块，使得电子设备（主要是IP路由器，还可以是ATM交换机或者是SDH中的ADM）可以动态向光网络申请带宽2000年12月曾进行过UNI接

2、口功能演示，现在ODSI组织基本停止了活动，主要由OIF组织继续进行UNI的研究工作5光域业务互连组织（ODSI）和OIF一样，ODSI是研究U4光互连论坛（OIF）光互连论坛的主要研究光网络层和原有的OSI模型的互通性，目标是定义一个用户网络接口UNI规范，尤其是IP层和采用SDH帧格式的光层之间的接口，包括协议信令和低层硬件接口OIF采用的网络模型属于重叠模型，主要致力于网间信令O-UNI和O-NNI的制定工作目前OIF已完成UNI1.O，并进行了演示（2001年6月5日至7日，在SuperComm2001展览会上，OIF展示了多厂商、多技术的互操作性演示，共有25个厂商利用OIF UNI

3、协议实时交互演示了光网络控制面和传输面的网络互连），正在开发NNI6光互连论坛（OIF）光互连论坛的主要研究光网络层和原有的O5互联网工程任务组（IETF）主要由Sub IP工作组下面的CCAMP、MPLS、IPO等组织进行相关的标准化工作首先发展了多协议标记交换技术(MPLS)，接着又把MPLS中标签的概念进行了推广，扩充到涵盖时分复用系统、波长交换系统和空分交换系统中，制定出通用MPLS模型(GMPLS)与其他几个组织不同，GMPLS采用的网络模型为对等模型（Peer-to-Peer Model）7互联网工程任务组（IETF）主要由Sub IP工作组下面的6国际电联（ITU-T）在2000

4、年2-3月的Q19/13会议上，应美国和英国电信代表的提议，国际电联开始开展对自动交换光网络的研究，并制定了建议草案G.ason标准化工作主要由SG15负责，目前在制定自动交换光网络（ASON）的模型和相关信令协议采用的网络模型为重叠模型(Overlay Model)，最大的优点是可以兼容现有的光传送网络，使之能够平滑演进到ASON8国际电联（ITU-T）在2000年2-3月的Q19/13会7二、新一代光传送网ASON1、ASON的概念2、ASON体系结构3、ASON主要特点4、ASON的控制平面5、ASON的标准化现状9二、新一代光传送网ASON1、ASON的概念81、ASON的概念在介绍A

5、SON结构之前，有必要指出以下两点：ASON中的“自动交换”的含义？“自动”主要是指在ASON网络中高度智能化的控制平面根据网络运行的需要，遵循标准化的协议所引起的交叉或交换自动交换光网络（ASON）就意味着一定是全光网络，只能在全光交换网中才能实现ASON？ASON的传送平面既可以是全光的，也可以是包含光电光转换的传输，这里的“交换”的颗粒不仅可以光交换或光波长交换，还可以是VC-n交叉ASON和全光网（AON）是两个不同的概念101、ASON的概念在介绍ASON结构之前，有必要指出以下92、ASON体系结构通过控制平面的引入，将传统光网络的管理体系演变成基于管理、控制和传送新型多层面管理结

6、构管理平面通过NMI-A和NMI-T分别与控制平面与传送平面相连控制平面和传送平面之间通过CCI接口相连112、ASON体系结构通过控制平面的引入，将传统光网络的管10ASON体系结构控制平面：主要负责控制网络的呼叫连接，通过信令交换完成对传送平面的动态控制，如建立或释放连接、连接失败时提供保护恢复等管理平面：将传送平面、控制平面以及系统作为一个整体进行管理，实现管理平面与控制平面和传送平面之间功能的协调传送平面：用于用户数据的转发和传送12ASON体系结构控制平面：主要负责控制网络的呼叫连接，通11传送平面的发展 从静态到动态从电到光 从不透明交换到光交换 13传送平面的发展 从静态到动态1

7、2数据传送体系的扁平化14数据传送体系的扁平化13ASON体系结构与传统光传送网相比，ASON主要特征是引入了独立的控制平面，带来了以下好处：具有扩展的信令能力，增加了补充业务控制平面的协议相对管理平面协议有着更丰富的原语组，可用于各种传输技术可根据客户层信号的业务等级（CoS）决定所需要的生存性等级实现了实时的流量工程控制，网络可根据客户层的业务需要，实时动态地调整网络的逻辑拓扑，以避免拥塞，实现网络资源的最佳配置迅速实现业务的提供，允许网络资源动态分配到路由，支持按需带宽的应用在出现故障时可实现快速的保护与恢复，比传统的传送网节省了后备资源15ASON体系结构与传统光传送网相比，ASON主

8、要特征是引143、ASON主要特点（1）业务透明（2）实时的光通道指配（3）光层上的性能监测与故障恢复（4）实时的流量工程控制与光层带宽管理（5）良好的设备互操作性和网络可扩展性163、ASON主要特点（1）业务透明15（1）业务透明业务透明：指光传送网络可以传送各种类型的客户层信息光传送网络按照一定的映射方式将各种不同的客户信号作为光通道信号的净负荷进行传送在传送网络内部，网络无需知道也无需处理客户信号的详细信息光传送网的入口和出口成为业务信号透明性的分界处由于对业务透明，可以为各种业务信号使用一个统一的下层结构，而不必专为每种业务单独建设一个传送网络，从而大大降低了光传送网络的成本和复杂性

9、17（1）业务透明业务透明：指光传送网络可以传送各种类型的客16（2）实时的光通道指配目前的传送网络提供了SDH或WDM通道连接服务都是通过网络管理协议或人工配置来进行指配的。这种指配过程相对于交换速度来说非常缓慢（周到月）ASON提供了标准化的路由选择和信令传输结构以及UNI接口、NNI接口，可以迅速有效地在传送层网络中建立、修改或删除连接这样一来，业务供应商可以在几分钟甚至几秒钟内迅速的为用户提供一个波长通道，实现“光拨号”，还可以基于ASON技术开发“波长批发”、“波长出租”及“光VPN”等各种业务，有效的将光纤的物理带宽转化为最终用户带宽，从而使得运营商能够迅速开通各种增值业务18（2

10、）实时的光通道指配目前的传送网络提供了SDH或WDM17（3）光层上的性能监测与故障恢复光域上的性能监测可以在对业务透明的条件下保证光传送质量光纤断裂、光放大器失效等故障将影响到大量的上层业务连接，如果仅仅依靠上层网络进行恢复，则需要对每一个上层连接分别进行恢复操作，这将带来巨大的工作量，给网络带来负担而若在光层上对光通道进行保护恢复，则可以在没有上层网络参与的情况下，使该光通道上的所有上层业务连接同时得到恢复，有效地提高恢复速度、降低操作复杂性与成本当网络发生故障时，ASON的管理平面和控制平面相配合可以保证故障信息能够及时、准确的在网络中传播，备用或恢复路由可以快速启动，从而增强了网络的生

11、存性19（3）光层上的性能监测与故障恢复光域上的性能监测可以在对18（4）设备互操作性和网络可扩展性通过定义统一的、标准的网络接口，不同厂商的设备可以很容易的实现互连互通如果进一步在网络接口中配备自动资源发现、自动业务发现等各种功能，可以进一步减轻设备互连时所需要的人工干预和手工配置，理想情况下能够达到类似于计算机设备的“即插即用”功能20（4）设备互操作性和网络可扩展性通过定义统一的、标准的网19（5）光层的流量工程与光层带宽管理ASON是一个具有动态建立连接功能的光传送网络，因此可以根据真实业务模式来分配带宽，使得网络的性能最优网络可以根据当前客户层的业务需求，实时、动态地调整网络的逻辑拓

12、扑结构以避免拥塞，实现资源的最佳配置21（5）光层的流量工程与光层带宽管理ASON是一个具有动态204、ASON的控制平面（1）控制平面基本功能（2）控制平面的功能元素（3）控制平面传送网（CPTN）224、ASON的控制平面（1）控制平面基本功能21（1）控制平面基本功能资源发现状态信息传播通道选择和通道管理23（1）控制平面基本功能资源发现22资源发现自动发现网络中相邻端口的连接关系及其它状态信息，基本功能包括地址发现、业务发现、信息通道连接发现等系统启动后，通过资源发现功能模块探测到和它直接相连接的链路和节点，相邻节点交换有关状态信息和控制信息网络运行过程中网络状态发生变化时（如发生光纤

13、断裂等故障），资源发现功能模块要能够迅速发现网络状态的变化，并快速做出反应资源发现功能在有关网络接口处完成，主要包括UNI接口和NNI接口，不同接口处资源发现的具体技术细节会存在着相应的差异24资源发现自动发现网络中相邻端口的连接关系及其它状态信息，23状态信息传播将每个节点所了解的局部信息（包括邻接链路的状态及节点内部资源利用情况等）在管理域（AD）内广播经过状态信息传播后，每个节点都可以了解整个管理域的信息，建立描述管理域网络状态的数据库25状态信息传播将每个节点所了解的局部信息（包括邻接链路的状24通道选择和通道管理每个节点利用自己维护的数据库，根据一定的判据挑选到目的节点的最佳路径IP

14、路由器在路径选择时通常只需考虑链路带宽等因素，挑选到目的节点最短路径作为最佳路径，一般不需考虑链路的物理特性，而ASON网元在路径选择时必须要考虑到全光传输距离、备用路由和原路由分集等限制条件，因而选路算法要复杂的多通道管理主要处理诸如连接建立、修改、删除、查询、自动重选路由和保护恢复等通道操作，控制平面中的通道管理功能需要靠信令系统的配合来完成26通道选择和通道管理每个节点利用自己维护的数据库，根据一定25（2）控制平面的功能元素27（2）控制平面的功能元素26控制平面的功能元素连接控制功能(Connection Controller)路由表功能（Router Table）路由表更新功能（R

15、outer Table Update）连接接纳控制功能(Connection Admission Control)链路资源管理功能(Link Resource Manager)连接点状态功能(Connection Point Status)策略代理功能(Policing Agent)协议控制功能(Protocol Controller)28控制平面的功能元素连接控制功能(Connection C27连接控制功能（1/5）监测与管理连接的建立监测与管理连接的拆除对已经建立的连接的连接参数进行修改在连接请求到达时，该功能模块需要对路由表进行路由查询、向连接接纳控制功能提出申请并对连接点的状态进行更

16、新29连接控制功能（1/5）监测与管理连接的建立28连接控制功能（2/5）联合体在ASON网络中，多域之间连接的创建、维护、拆除是通过多个不同域中连接控制器之间的协作来实现的，为处理多域连接的控制协作，控制平面中定义了联合体的概念 共有联合体模型联合体 协作联合体模型30连接控制功能（2/5）联合体29连接控制功能（3/5）共有联合体模型：在共有联合模型中，一个连接控制器作为父连接控制器，对位于不同域中的多个连接控制器进行控制31连接控制功能（3/5）共有联合体模型：30连接控制功能（4/5）协作联合体模型：没有父连接控制器的概念。有连接请求时，只采取最简单的方法，将源发连接控制器与相关连接链

17、中的下一个连接控制器进行交互32连接控制功能（4/5）协作联合体模型：31连接控制功能（5/5）组合联合体模型：在实际应用中可以采用组合的联合体模型来构建大型网络，管理域之间的联合体通过协作联合体模型实现，管理域中采用共有联合体模型33连接控制功能（5/5）组合联合体模型：32路由表功能路由表的内容包括可到达的目的地及该目的地的推荐输出链路路由表的一个功能是响应连接控制功能对某特定目的地输出链路的查询请求34路由表功能路由表的内容包括可到达的目的地及该目的地的推荐33路由表更新功能在静态路由中，路由表是由人工建立与修改在动态路由网络中，需要自动对路由表进行更新并进行分发路由表更新功能包括：将本

18、地路由表的内容传播给各邻居节点从邻居节点接收路由表信息并对本地路由表作出相应的更新35路由表更新功能在静态路由中，路由表是由人工建立与修改34连接接纳控制功能负责确定链路上是否有足够的资源来接纳新的连接请求如有足够资源，则允许处理该连接请求，否则连接接纳控制将通知连接控制功能去寻找一条新的路由如不存在新的路由则通知连接请求的发起者该连接被拒绝连接接纳控制可以根据优先级或者各种策略决定是否接纳连接请求该功能需要与连接控制功能及链路资源管理功能交换信息36连接接纳控制功能负责确定链路上是否有足够的资源来接纳新的35链路资源管理功能（1/2）该功能对分配给连接的链路资源的状况进行跟踪用于SNPP（子

19、网连接点池）的管理，包括SNP（子网连接点）链路连接的分配和拆除，提供相关的拓扑和状态信息SNPP通过链路两端的LRMA和LRMZ（A和Z分别代表首、尾）组件实现，但只有LRMA处理SNP链路的分配请求 37链路资源管理功能（1/2）该功能对分配给连接的链路资源的36链路资源管理功能（2/2）两种SNP链路分配模式：模式1中，链路1专用于源发于子网X的连接建立。来自于子网X的SNP链路连接请求由邻接的LRMA处理建立链路1，此LRMA可分配SNP链路连接，不用与链路1的LRMZ协商（链路2与链路1类似，用于源发自子网Y的连接 ）模式2中，链路由子网X和Y共同建立。来自于子网X的SNP链路连接请

20、求由邻接的LRMA处理以建立链路，由于链路对端的LRMA组件也可分配SNP链路连接，LRMA需要与远端的LRMZ进行协商（源发于子网Y的SNP链路请求处理与以上处理过程相同）38链路资源管理功能（2/2）两种SNP链路分配模式：模式237连接点状态功能该功能为连接控制功能提供了关于子网边界上所有连接点（SNP）的状态信息39连接点状态功能该功能为连接控制功能提供了关于子网边界上所38策略代理功能为支持不同运营商之间业务的执行与管理、方便对提供给用户的服务进行计费，ASON中引入了策略控制策略：应用于系统边界接口处的一系列限制规则的集合该功能根据在连接建立时或连接修改后所确定的连接参数对连接流量

21、进行验证当某连接违反了协议商定的参数时，策略代理功能将试图进行纠正40策略代理功能为支持不同运营商之间业务的执行与管理、方便对39协议控制功能协议控制功能负责控制信息在网络中的可靠传输它允许对控制信息进行跟踪以保证能接收到预期的响应或是返回给发起者一个异常协议控制功能传送的信息包括：路由表更新信息链路资源管理信息连接控制信息41协议控制功能协议控制功能负责控制信息在网络中的可靠传输40（3）控制平面传送网（CPTN）控制平面传送网简称控制网，用来传送控制平面中的控制信息，它在控制面的实体之间交换控制信息和其它网络状态信息既可以使用带内方式也可以采用带外方式（暗示信令网络可以与传送平面网络使用不

22、同的物理拓扑结构）带内：即数据通道和信令通道处于同一个通信信道中，如SDH、数字包封（G.709）等的帧头字节同在一根光纤内的带外信道：即数据通道和信令通道处于同一根纤中，但属于不同的信道，如WDM技术的波长为1510nm监控信道不在同一根纤的带外信道：即数据通道和信令通道没有直接关系，采用独立的网络实现信令通道42（3）控制平面传送网（CPTN）控制平面传送网简称控制网41控制平面传送网带内方式：可利用的带宽很有限；由于信令和数据信道走相同的路径，当数据信道损坏时，信令信道也损坏，造成控制、管理信息的丢失；成本相对高昂，需要对现有的设备进行较大改造带外方式：可利用带宽很大，容易满足光网络功能

23、、规模扩展对信令带宽要求的增长；由于信令通道与数据通道分离，需要设计合理的链路管理协议对数据链路和信令通道的状态进行管理43控制平面传送网带内方式：可利用的带宽很有限；由于信令和数42CPTN的要求安全性：控制平面信息通常与服务提供商的具体细节、安全策略相关，因此CPTN中需要身份验证等安全检查机制可靠性：CPTN必须保证可靠、有效地传送控制平面数据在控制平面发生故障时，已经存在的连接不能被丢弃，而是将这些故障信息通知网管系统以便进行维护对于控制平面的故障恢复需要有相应的处理机制，而信令网络本身不应该需要复杂的维护操作44CPTN的要求安全性：控制平面信息通常与服务提供商的具体43CPTN的要

24、求服务质量：连接服务的性能很大程度上依赖于控制信息的传送，对于像保护倒换等对时间敏感的操作，需要一定的QoS保证可扩展性：控制网需要有向上和向下的扩展性，以保证控制平面的可扩展性通用性：CPTN的拓扑结构与传送网络可能不同，必须保证协议能在各种拓扑、各种不同硬件实现方式下的CPTN中正常运行45CPTN的要求服务质量：连接服务的性能很大程度上依赖于控445、ASON的标准化现状G.807/Y.1301：自动交换传送网的要求，从网络的观点对控制层进行了定义，定义了自动交换传送网业务的建立、维护、拆除等功能G.8080/Y.1304/G.ason：自动交换光网络的结构，在G.807的基础上定义了A

25、SON的三层结构：控制层、传送管理层，以及各层中包括的功能节点和各层之间的接口和参考点465、ASON的标准化现状G.807/Y.1301：自动交45ASON的标准化现状G.7713/G.dccm：分布呼叫与连接控制，定义了ASON的信令结构，控制节点之间建立连接的过程，其中包含三个具体的信令协议：G.7713.1（基于ATM论坛的PNNI信令）、G.7713.2（基于GMPLS-RSVP-TE）和G.7713.3（基于GMPLS-CR-LDP）G.7714/G.disc：自动发现协议，定义资源和邻居自动发现，目前已定义出G.7714.1，用于SDH/SONET和G.709定义的OTN网络的自

26、动发现G.7715/G.rtg：路由协议，具体是扩展OSPF还是IS-IS路由协议还未定义G.7716/G.lm：链路管理协议G.7712/G.dcn：数据通信网总体要求47ASON的标准化现状G.7713/G.dccm：分布呼叫46三、ASON的切入策略1、向ASON过渡的网络建设策略2、向ASON过渡的设备开发策略3、ASON组网案例48三、ASON的切入策略1、向ASON过渡的网络建设策略471、向ASON过渡的网络建设策略第一种可能的策略：在资金允许情况下使用专门设计的ASON设备来建立一个智能光网络平台，将原来的节点资源全部接入到智能光网络的节点主要思想：通过在原有传送网上建立一层A

27、SON骨干网络来提高业务的生存性、增加网络疏导能力与经济效益，因为相对传统光传送网设备而言ASON设备能够使网络产生更大的经济效益491、向ASON过渡的网络建设策略第一种可能的策略：在资金48向ASON过渡的网络建设策略第二种可能的策略：运营商在现有网络中以ASON为目标，开展相应的技术改造逐步走向智能化，采用这种策略的方案较多：购买模块逐步叠加的设备产品便是其中一种可以考虑的过渡策略采用智能化的多业务平台，在网络建设先期形成一种智能化“岛”，再逐步辐射，也是一种选择方式（目前的MSTP网管系统已经开发了一些智能化的管理操作功能，在加入一定的控制平面功能后可以对设备进行进一步的升级）50向A

28、SON过渡的网络建设策略第二种可能的策略：运营商在现49向ASON过渡的网络建设策略优点：由于是逐步在网络中引入智能化，或者在局部网络使用实现智能化，这种策略可以减少网络建设初期的一次性投资（CAPEX，Capital Expenditure）传统的传送网有着复杂的层次结构（四层），不仅导致了功能重叠、效率低下等诸多弊病，同时也增加了许多映射/复用/解复用等处理设备或器件的成本，ASON简化了网络的体系结构，从而减少了网络的CAPEXASON的使用改变了光网络的组网模式（Mesh网），格状网比环状网更能减少CAPEX（保护带宽降低）51向ASON过渡的网络建设策略优点：由于是逐步在网络中引入5

29、02、向ASON过渡的设备开发策略第一种策略：以智能化大容量光交换机为产品设计的起点，尽可能地全面实现智能化优势：能够为运营商提供了一个开放的ASON平台，使今后的ASON发展变得相对容易Ciena、Sycamore、Lucent、Nortel、Tellabs等公司采用了类似的设计与开发策略，他们所开发出的智能化设备主要具备了以下特点：具有一个支持智能化节点的光交换设备交换在光的波长或电的SDH VC-n的颗粒上实现独立的控制平面，并提供了智能化的控制功能采用多波长的DWDM传输或单波长的SDH传输配以较强的网络级和网元级管理522、向ASON过渡的设备开发策略第一种策略：以智能化大容51向A

30、SON过渡的设备开发策略第二种策略：以ASON为目标，分步开发产品特点：ASON的智能化控制能力主要体现于模块上，通过将开发的功能控制模块组合到现有设备，形成模块叠加的节点设备产品通常，走这条路线的背景主要有：在目前的电信传送网发展中，市场对大交换容量的节点设备的需求显得较为迟缓许多公司已经拥有高速大容量的ADM，DXC等产品，这些产品具有较强的传送平面功能和管理平面功能，在此基础上叠加控制平面功能是可行的采用模块逐步叠加的方式还更能适应市场上部分用户发展策略的需要Alcatel主要思路是在已有的传输产品上面叠加上一些新的智能控制模块，使之逐步发展成为ASON的节点设备53向ASON过渡的设备

31、开发策略第二种策略：以ASON为目标523、ASON组网案例 （1）AT&T智能光网络（2）Alcatel组网方案543、ASON组网案例 （1）AT&T智能光网络53（1）AT&T智能光网络AT&T智能光交换网络由国家骨干网，城际骨干网、及采用多业务平台（MSP）的城域网和用户侧用于汇聚TDM及数据业务的用户设备组成到2003年7月，AT&T已经在全美成功部署超过100台CoreDirector设备，覆盖美国的骨干网络，采用格状拓扑 随着在骨干网络中引入IOS，AT&T停止对传统ADM和DCS的投资，只对IOS网络进行扩展。最初所有新增业务由IOS网络承载，随后AT&T将会把传统系统上的业务

32、全部转移到IOS中，以节约维护的费用55（1）AT&T智能光网络AT&T智能光交换网络由国家骨干54运维的改进 关键是点击配置，在操作界面上给出通路的两个端点和需要的速率，然后点击，余下的配置工作由控制平面自己来完成由于在每个IOS中内嵌了网络智能，网元本身完全有能力新建一条端到端的光连接。从而极大地缩短了业务的指配时间，降低网络的运营成本56运维的改进 关键是点击配置，在操作界面上给出通路的两个端55运维的改进AT&T对于过去需要花费数天甚至数月才能完成的业务指配工作，现在只需几分钟便可以很好地完成57运维的改进AT&T对于过去需要花费数天甚至数月才能完成的56（2）Alcatel组网策略 未来的网络结构很可能是一种混合模型，但作为建设的步骤来看，重叠模型是运营商采用的一种主要结构，可以先通过OXC层面构建业务枢纽层，实现业务在VC-4层面上多厂商设备环境下的灵活调度和监控首先构建网状网络体系结构，并在网络中引入不同的保护与恢复等级，同时为规避NNI还未进行标准化所带来的