智能光网络技术及其应用

1、智能光网络技术及其应用来源：天极硬件频道作者：邓永红责任编辑：stone发表时间:2003-07-27 00:00评论第1页智能光网络技术及网络技术应用随着电信业进入到一个崭新的发展阶段，光网络技术也从以前一味追求超大容量的光组 网方式，逐步转变到构建更经济有效的新一代光联网上来。智能光网络的提出对整个电信网 络的规划设计、体系结构和运营机制都会带来深远的影响。一、智能光网络的概念近几年来，随着IP业务的快速增长，对网络带宽的需求不仅变得越来越大，而且由于 IP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要求也越来越迫切。传统 的主要靠人工配置网络连接的原始方法耗时费力易出错，不仅难

2、以适应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要。一种能够自动完成网络连接的新型网络概念- 自动交换传送网（ITU-T SG13命名为ASTN）或自动交换光网络（ITU-T SG15命名为 ASON）应运而生。这是一种利用独立的ASTN/ASON控制面通过各种传送网（包括SDH 或OTN）来实施自动连接管理的网络，这种具有独立控制面的光网络称为智能光传送网， 简称智能光网络。智能光网络技术的重要任务就是定义一个通用标准的控制面来高效的控 制网络资源。二、智能光网络的标准下面介绍几个主要的标准化组织在智能光网络标准方面的进展情况。1.OIFOIF（Optical Internet

3、working Forum）不是一个正式的标准组织，下设体系结构、运 营商、运行/告警/维护/配置（OAM&P）、信令、物理和链路层等工作组。OIF制定一 些实施协议并提交给正式的标准化组织。OIF在光网络信令方面最重要的贡献是OUNI（用 户网络接口）。O-UNI的作用是支持在光网络的客户之间快速建立连接，并提供不同等级 的保护和恢复能力，其信令包括用于建立连接的信令，自动邻接发现信令，自动服务发现信 令，故障监测、定位和通告信令等。因此OUNI是实施重叠模型光网络的基础。O-UNI 的组成单元包括：UNI-N （在光网络侧实施）和UNI-C （在客户侧实施）。与O-UNI相关的应用是智能光

4、网络的基础，这些应用包括从简单的连接配置到动态的带宽分配。O-UNI规范的主要内容是快速的电路提供，不同等级的保护和恢复，连接建立信令，自动拓扑发现，自动服务发现以及故障监测、定位和通告等。OIF与IETF密切配合是其最终取得成功的保证，二者的工作具有非常好的互补性。OIF主要关注于UNI规范和以后的NNI （网络节点接口）规范。许多运营商都非常重视OIF，积极参与其规范的制定，因此OIF的实施协议很有可能在运营商的网络中得到应用。2.ODSIODSI (Optical Domain Service Interconnect)主要是由Sycamore公司在1999年创建的，目的是解决光 网络的

5、开放接口问题。ODSI的目标是定义一个OUNI，并推广智能光网络的概念。但由于缺少大型网络 设备供应商的参与使其影响力受到很大的削弱。ODSI在2001年早期完成了其OUNI规范，并提交给了 OIF。OIF信令工作组决定采用ODSI的O UNI作为其OUNI的基础结构。两种OUNI的主要区别在于信令协议选择的不同。ODSI开发了一种 基于TCP的信令协议，而OIF选择多协议标记交换(MPLS)作为信令协议。ODSI完成的主要工作包括：开发了一种开放式OUNI接口，允许电层设备向光交换网络请求所需带 宽；进行多厂商的互操作性测试；向正式的标准组织提交功能规范和互操作性测试结果。ODSI对于启动O

6、UNI规范的制定工作起了重要的作用，加速了 OIF的工作进度。3.IETFIETF是由网络设计者、运营商、设备供应商和研究人员共同组成的一个开放式国际性团体，目的是开发Internet的标准和规范。IETF的标准是开放而非私有的，并且可以免费提供。虽然对这些标准的遵守是自愿的，但是由于Internet的快速普及，这些标准得到了广泛的应用。IETF对Internet中使用的核心技术进行开发和标准化，最近IETF的GMPLS及相关工作组主要工作是 定义用于智能光网络的控制协议。Sub-IP是IETF成立的一个临时技术区域，负责GMPLS和相关技术的开 发。Sub-IP中与智能光网络相关的工作组有I

7、P over Optical(IPO)工作组、CCAMP(Common ControlandMeasurement Plane)工作组和MPLS工作组等。4.ITU-TITU-T是通信行业主要的标准化组织，它制定的标准对通信市场有着深远的影响。但是ITU制定标准 的速度相对较慢，ITU-T在智能光网络领域的主要工作是定义了一个标准的自动交换光网络体系结构。由 于ITU-T已经制定了光网络的一些基础性标准(如WDM的波长分配)，因此关注ITU-T在智能光网络领 域的工作是十分必要的。ITU-T与其它标准化组织的不同在于它是从整体结构的角度研究光网络的，之后再决定如何实现。例 如ITU-T制定的第

8、一个光网络方面的标准是光传送网体系结构，它描述了如何设计一个光网络的基本 原则。ITU和OIF的工作具有很强的互补性，OIF主要是制定UNI和NNI接口规范。ITU与IETF的工作有 部分重叠，而且两者目前的合作还不是很多。ITU没有像IETF那样关注于将IP和MPLS用于信令协议， 而是还在考虑其它可能的选择，包括基于ATM专用网络接口(PNNI)的信令方案和一套全新的信令协议。我国在智能光网络的研究工作中，主要依据的还是ITU-T的相关建议，同时兼顾IETF和OIF的相关 文档。三、智能光网络的结构智能光网络采用分层体系结构，智能光网络结构将使未来网络出现三个平面：数如传 送面、管理面和控

9、制面，最终实现由业务层提出带宽需求，通过标准的控制面来使传送面提 供动态自动的路由，控制面可以通过信令UNI / NNI接口的方式或通过管理系统接口的方式来实现，而网络管理平面将仍然对全网进行管理。下面分别从构成智能光网络ASTN/ASON的三个逻辑平面，即传送平面（TP）、控制平面（CP）和管理平面（MP） 的角度探讨一下光网络的智能性。传送平面传送平面由作为交换实体的传送网网元（NE）组成，主要完成连接/拆线、交换（选路） 和传送等功能，为用户提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传送，同时，还要传 送一些控制和网络管理信息。目前，传送网中的，智能，只集中在统一的网管上，而构成传送 网

10、主体的网元则只是一些被动的调度单元。与之迥异的是ASON的传送平面具备了高度的 智能，这些智能主要通过智能化的网元光节点来体现。现在研究倾向认为，这些网元是一些 具有OXC结构的波长路由器，并具备MPLS信令功能。这种结合了第三层IP路由与第一 层光交换功能的网元，可对路由功能和转发功能进行分离。控制平面光网络智能化的关键之处就在于同现有的传送网络相比，引入了一个控制平面。 ASTN/ASON智能光网络内的呼叫控制和连接控制的功能都是由控制平面完成的。控制平面 由信令网络支持，由多种功能部件组成，包括一组通信实体和控制单元（OCC：光连接控 制器）及相应的接口。这些功能部件主要用来调用传送网的

11、资源，以提供与连接的建立、维 持和拆除（释放网络资源）有关的功能。这些功能中最主要的就是信令功能和路由功能。控制平面接口的主要功能是用于实现控制平面与上层用户之间、控制平面内部各功能实 体之间以及控制平面与传送平面、管理平面之间的连接。控制平面涉及到的接口主要有5 种，即：用户网络接口（UNI）、外部网络节点接口（E-NNI）、内部网络节点接口（I-NNI）、连接 控制接口 （CCI）和管理平面与控制平面之间的接口 （NMIA）。控制平面的核心功能是连接控制功能，它实际上是控制平面对传送平面的智能化操作。 完成光网络连接的方式有以下三种：（1）指配方式：这种方式由用户网络通过用户网络接口（UN

12、I）直接向管理平面提出 请求，通过网管系统或人工手段对端到端连接通道上的每个网元进行配置。在由网管系统实 现连接时，需要利用接入网络的数据库，由管理平面计算路由，找出最适宜的路由并分配波 长后，直接向传送平面发送连接建立消息来实现各网元的连接。该连接方式不与控制平面发 生任何关系。目前的传送网就是采用这种交叉连接的方式，其特点是静态的。（2）信令方式：这种方式的连接过程是由通信的终端系统（或连接端点）向控制平面 发起请求命令，再由控制平面通过信令和协议来控制传送平面建立端到端的电路连接。这种 方式类似于PSTN基于交换的动态连接方式，因此又称为交换连接方式（SC）。这种方 式是实现光网络智能化

13、的重要手段。（3）混合方式：这种连接方式介于上述两种方式之间，即在网络的边缘，由网络提供 者提供永久性连接，该连接由管理平面来实现；在网络边缘的永久性连接之间提供交换的连 接，该连接由控制平面来实现，即通过网络产生的信令和选路协议完成的，并取决于NNI 的定义。由于这种方式的连接没有定义UNI，所以又称之为软永久性连接（SPC）。这三种连接方式的最重要区别是由谁来发起连接建立的请求。指配方式连接建立的请求 是由网络运营者发起的，信令方式连接建立的请求是由终端用户发起的，这时，必须支持第 三方信令通过UNI。另外，这三种方式中，仅SC和SPC与信令和路由有关。另外：涉及智能光网络控制平面的关键技

14、术还包括：网络拓扑和资源的自动发现、智能 化的光路由和波长分配(RWA)算法、各种不同业务的接入和整合技术、光管理信息的编 码和分发、网络生存性策略和自动保护恢复等。3 .管理平面管理平面对控制平面和传送平面进行管理，在提供对光传送网及网元设备进行管理的同 时，实现网络操作系统与网元之间更加高效的通信功能。管理平面的主要功能是建立、确认 和监视光通道，并在需要时对其进行保护和恢复。由于ASTN/ASON在传统光网络的基础 上新增了一个功能强大的控制平面，这给智能光网络的管理带来了一些新的问题，这些问题 集中表现为以下三个方面：路径管理功能该项功能要求在多运营商环境下，为了完成网络管理功能，必须

15、统一规范路径建立控制 结构，即对控制平面的同一管理域(AD)内光通路的建立以及不同管理域之间光通路的建 立进行统一的规范。命名和寻址由于命名和寻址涉及到用户域名和业务提供者域名之间，以及层网络名之间的翻译和转 换，因此在ASON智能光网络环境下，对命名和寻址的要求主要有名的独立性和名的唯一 性。网管平面与控制平面的协调问题由于ASON智能光网络的3种连接类型有的是由网管系统建立的，有的是由信令系统 动态建立的，有的则是由两者共同合作建立的，因此需要研究网管平面和控制平面之间的结 合问题。此外，控制平面和管理平面都要维护一定的网络状态信息，它们之间如何协调和配 合也是一个重要的研究课题。目前，I

16、TU-T等组织还没有给出任何与网络管理方面相关的内 容，但业界倾向于采用基于CORBA技术实现域间的网络管理方案。四、智能光网络的优势在网络中引入ASTN/ASON的主要好处有：允许将网络资源动态地分配给路由，缩短了业务层升级扩容时间，明显增加业务 层节点的业务量负荷。具有可扩展的信令能力。智能光网络单机集成了多种ADM和DCS设备，简化了网络，降低了投资费用。 光网络的可扩展性也是节省费用的主要因素，智能光网络的灵活组网和扩展能力，为电信运 行商节约网络扩展的费用。光层的快速业务恢复能力减少了用于新技术配置管理的运行支持系统软件的需要， 只需维护一个动态数据库，也减少了人工出错机会，智能使光

17、网络提供自动化的快速的点对点配置能力，增强了运营商快速提供优质 服务的能力，降低了网络的操作费用，使之成为有效运行、能赢利的网络。（6）可以引入新的业务类型，诸如按需带宽业务、波长批发、波长出租、分级的带宽 业务、动态波长分配租用业务、带宽交易、光拨号业务、动态路由分配、光层虚拟专用网 （VPN）。五、智能光网络提供的服务智能光网络可提供的服务如下：（1）个性化光网络服务：除了减少光网络的整体费用，网络追求一种更有竞争力的服 务，个性化服务，这在无管制的市场中十分重要。智能光网络在新型光网络中推行个性化光 通信服务的经济效果是服务供应商网络运行和管理的焦点所在。智能光传输体系使服务供应 商能够

18、低成本的在先进的光网络中提供个性化光通信服务。（2）灵活的光网络服务：动态的点对点配置，可以根据用户的需要而提供服务。另一 种动态服务是电路和交换保护环的动态调整，提供根据用户的流量大小方向而动态调整的功 能，以适应数据业务的流量动态变化。在灵活的虚拟容量和级联下，新一代智能光网络能够 提供一系列的创新光网络服务，如：波长批发，波长出租，超宽带服务和非标准带宽服务。（3）虚拟光网络（光VPN）:虚拟光网络使得网络运营商可以分割网络的物理资源提 供给每一个末端用户，使用户像对自己的网络一样进行配置、安全监视和管理。虚拟光网络 对电信运行商来说，通过优化带宽的使用减少运营成本，建立可区分性增值服务

19、，对从波分 复用到STS-N的粒度提供简单的点对点配置，实现安全性的分割网络资源，为用户提供多 种保护（线，环，网状）和恢复机制。六、构建智能光网络的策略智能光网络是构建新一代光网络的核心技术之一，这种先进的技术和组网思路所能带来 的好处也是非常明显的。但是，也应该看到这种技术目前还在发展中，特别是该技术的协议 标准和接口规范等的制定工作还在进行中，相应协议的成熟度和可靠度还有待检验，因此对 如何看待这种新技术应该有一个清醒的认识和明确的策略。目前，对智能光网络技术可以采取以下发展策略：充分利用好现有网络资源，在保证现 有投资的前提下，逐步引入新技术、新业务，做到少投入，多收益。坚持技术的标准

20、性和网 络的兼容性，根据自身业务和网络发展需要，合理的引入和开展新业务新运营模式，逐步向 智能光网络演进。基于以上考虑，在构建新一代光网络的策略方面，可以采取分两步走的方式：第一步：在现有网络中引入智能光网络集中控制系统，向外提供标准的UNI接口，实 现流量工程和带宽按需自动配置。可以在现有光传输网的层面选择几个核心大节点配置大型 交叉连接系统，这种方式可以首先屏蔽现有网络的多厂商环境，构建一个基于网格状网的灵 活、强大的智能核心层，或者保持现有传输网不做变动。通过在集中的管理系统上配置智能 控制系统（例如阿尔卡特的1355 BonD），借助其所提供的标准OIF-UNI接口，可以实现与 数据业务层的自动互联，构建重迭结构的智能光网络。这种方式的主要好处是：（1）兼容现有