自动交换光网络

自动交换光网络（ASON）1

概述

2

ASON的体系结构3

ASON的控制平面4

ASON的光传送平面5

ASON的管理平面6ASON中的路由问题SDH

DWDM全光网络巨大的传输带宽增加网络节点的吞吐容量1

概述对现有光网络功能提出了新的、更高的要求。光网络能够实时地、动态地调整网络的逻辑拓扑结构,实现资源的最佳利用,以适应IP业务的自相似性、突发性和流向的不确定性等特点。光网络能够快速、高质量地为用户提供各种带宽服务与应用,以满足“波长批发”、“带宽出租”及“光虚拟专用网(OVPN）等业务的需求。光网络具有更如完善的保护和恢复功能、更强的互操作性和扩展性,以减少不断增加的网络运维费用等实质是要赋予现有光网络更多的智能,使其发展成为一个能够完成自动交换功能的智能光网络。因此自动交换光网络(ASON)呼之即出,适应了市场的需求。自动交换光网络具有诸多先进的技术、性能和非常好的网络过渡解决方案,能增强网络的适应能力,提供多种网络业务,增强市场竞争能力,在业务收入得到最大化的同时,使每个可管理比特的成本达到最小化。ASON代表智能光网络的主流方向，已获得业界的普遍认同。ASON技术的引入可增强网络业务的快速配置能力,提高业务的生存性,有效抵抗网络多点故障,并能够灵活提供不同的业务等级,满足目前迅速发展的差异化服务的需要。同时,它还可以提供新的业务利润增长点,如光虚拟专网、业务流量工程、三重播放、NGN固网优化等高利润值的业务。ASON的技术特点(1)完整的、标准化的GMPLS(通用多协议标记交换)协议族。信令:RSVP-TE,执行业务的呼叫和连接管理;路由:OSPF-TE,构造网络拓扑数据库和执行最优路径计算;链路管理:LMP,执行控制通道管理和邻居自动发现。(2)大容量多端口的光交叉连接设备,可以保证网络的连通度和业务扩展性,以实现快速保护和恢复。即光缆连接增加或业务容量、端口增加时,设备应保证平滑升级。(3)强大的业务网络规划和设计能力。ASON网络基本以MESH网络结构为主。(4)电路建立和恢复能力。为充分利用网络资源,并使得网络运转更为明晰,建立电路时应可以指定必须包含的网络资源,包括节点、链路,以创建最优的路径,网络出现故障时,业务可以自动被恢复。

ASON网络由控制平面、管理平面和传送平面构成2自动交换光网络（ASON）体系结构三个平面ASON的体系结构主要表现在具有ASON特色的3个平面、3个接口以及所支持的3种连接类型上。三个平面ITU-T的G.8080和G.807定义了一个与具体实现技术无关的ASON的体系结构,它包括3个独立的平面,即控制平面(CP）、传送平面(TP)和管理平面(MP),3个平面之间运行着一个传输路由、信令、链路资源管理以及网络管理信息的数据通信网(DCN),如图所示。控制平面是ASON最具特色的核心部分,主要实现路由控制、连接及链路资源管理、协议处理以及其他的策略控制功能。ASON的智能主要由控制平面来实现。ASON传送平面由一系列的传送实体组成,它是业务传送的通道,可提供信号端到端的单向或者双向传输。ASON传送网络基于格网结构,也可构成环形网络,光节点使用OXC、OADM、数字交叉连接设备(DXC)和分插复用器(ADM)等光交换设备。ASON的管理平面负责对传送平面和控制平面进行管理。ASON的管理系统是一个集中管理与分布智能相结合、面向运营者的维护管理需求与面向用户的动态服务需求相结合的综合化的光网络管理方案。三个接口3个平面通过3个接口实现信息的交互。如图所示,控制平面和传送平面之间的接口是连接控制接口(CCI),通过CCI交换从控制平面到传送平面网元的交换控制指令,及从传送网元到控制平面的资源状态信息。网络管理A接口(NMI-A)是管理平面和控制平面的接口,用以实现对控制平面的管理,主要是对信令、路由和链路资源等功能模块迸行配置、监视和管理。同时,控制平面发现的网络拓扑也通过NMI-A接口报告给网管。网络管理T接口(NMI-T)是实现管理平面对传送平面管理的接口,对传送平面的管理包括基本的传送平面网络资源的配置,日常维护过程中的性能检测和故障管理等等。

三种连接交换连接（SC）

是由控制平面的引入而出现的一种全新的动态连接方式。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来的连接类型。交换连接实现了连接的自动化，且满足快速、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（ASON）的本质要求，是ASON连接实现的最终目标。永久连接（PC）一种由网管系统指配的连接类型。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（NMI-T）向网元发送交叉连接命令进行统一指配，最终完成通路的建立过程。软永久连接（SPC）

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由管理平面直接配置，而网络部分的连接由控制平面完成。可以说软永久连接是从永久连接到交换连接的一种过渡类型的连接方式。软永久连接（SPC）

ASON的特点控制为主的工作方式。实现了分布式智能。能实现流量工程。面向新业务的应用。ASON控制平面ASON控制平面从功能上主要被分解为三大部分:发现机制、信令技术和路由技术。发现机制主要涉及到邻居之间节点和链路的相互检测,并且节点和链路的属性应该被共享和协商,从而要求对网络资源进行管理和配置(自动和手工);信令技术用于ASON的信令网,用于呼叫的建立、拆除和维护,但是ASON的信令消息可以是带内传送,也可以是带外传送,并且在控制平面发生故障时能快速地保护和恢复;由于ASON将网络划分为多个控制域,传统的基于流量工程的域内路由协议(OSPF-TE/IS-IS-TE)和域间路由协议(BGP)加以扩展得以应用,也出现了富有特色的ASON分级路由机制。控制平面的组成模块和组件控制平面由独立的或分布于网元设备中的多个控制节点组成,它们通过控制信道相互连接。控制平面可以分为路由模块、信令模块、资源管理模块和自动发现模块,每个模块又含有一些功能组件控制平面的结构组件

呼叫控制器连接控制器路由控制器链路资源管理器协议控制器流量策略发现代理终端适配组件(1)路由模块路由模块由路由控制器(RC)和路由协议控制器(RoutingPC)功能组件构成,RC负责完成路由功能,为将要发起的连接建立选择路由,同时它还负责网络拓扑和资源利用等信息的分发。路由协议需实现的基本功能包括资源发现、状态信息传播和信道选择。(2)信令模块信令模块由呼叫控制器(CallC)、连接控制器(CC)和信令协议控制器(SignalingPC)功能模块组成,负责完成信令功能,分别实现ASON中分离的呼叫和连接处理两个过程。信令模块用于创建、维护、恢复和删除光链路连接。(3)资源管理模块资源管理模块由链路资源管理器(LRM)和信令协议控制器组成,LRM负责完成资源管理功能,检测网络资源状况,对链路的占用、状态、告警等特性进行管理。(4)自动发现模块自动发现模块包括终端和适配组件(TAP)、发现代理组件(DA)和自动发现协议控制器。DA用于发现连接点到连接点(CP-CP)的关系,而TAP完成CP到子网点(SNP)的映射,负责完成邻居的自动发现和业务的自动发现。除了上述的功能组件外,还有流量策略(TP)组件,负责检查用户连接是否满足以前协商好的参数配置。光传送平面光交叉连接节点结构光分插复用器SDH网络WDM网络电路层电路层通道层电通道层复用段层电复用段层再生段层光层物理层物理层光传送网电路层电路层虚通道PDH通道层SDH通道层虚通道电复用段层电复用段层光信道层光复用段层光传输段层物理层WDM全光网的分层结构

节点结构OXC的主要功能：交叉连接和本地上下路

OXC的主要指标：通道性质：支持波长通道、虚波长通道阻塞特性：绝对无阻塞、可重构、阻塞模块性广播/组播发送能力成本

5.4光滤波器与光波分复用器

在这一部分我们将介绍各种各样的波长选择技术，即光滤波技术。光滤波器在WDM系统中是一种重要元器件，与波分复用有着密切关系，常常用来构成各种各样的波分复用器和解复用器。波分复用器和解复用器主要用在:

WDM终端

波长路由器

波长分插复用器(WavelengthAdd/DropMultiplexer,WADM)光滤波器的三种应用：

单纯的滤波应用图(a)

波分复用/解复用器中应用图

(b)

波长路由器中应用图

(c)。

(a)单纯的滤波应用(b)波分复用器中应用(c)波长路由器中应用波长路由器是波长选路网络(WavelengthRoutingNetwork)中的关键部件，其功能如图(c)

它有两个输入端口和两个输出端口，每路输入都载有一组λ1,λ2,λ3和λ4WDM信号。

1OXC的物理结构基于光开关和基于电交叉芯片的结构基于空间交换的OXC结构

a.基于空间光开关矩阵和波分复用/解复用器对的OXC结构

b.基于空间光开关矩阵和可调谐滤波器的OXC结构

基于波长交换的OXC结构

a.基于阵列波导光栅复用器的三级波长交换OXC结构

b.

完全基于波长交换的OXC结构

基于空间交换的OXC结构

a.基于空间光开关矩阵和波分复用/解复用器对的OXC结构

基于空间光开关矩阵和波分复

用/解复用器对的OXC结构图(a)特点：具有MN2个交叉点；不支持虚波长通道；具有波长模块性。图(b)特点：具有M2N2交叉点；可以有端口指配；支持虚波长通道；既无波长模块性，又无链路模块性。b.基于空间光开关矩阵和可调谐滤波器的OXC结构

基于空间光开关矩阵和可调谐

滤波器的OXC结构图(a)特点：具有MN2个交叉点；不支持虚波长通道；具有波长模块性；具有广播发送能力。图(b)特点：支持虚波长通道；其它特性同(a)。基于波长交换的OXC结构不需要空间交换器件;支持虚波长通道；具有链路模块性和波长模块性；具有广播发送能力。

2.OXC的发展的趋势：多层次多粒度交换支持四种粒度的OXC结构

5管理平面智能光网络管理平面的主要功能是提供客户层和服务层的综合网络管理视图,能够实现多区域、多技术、多层次网络环境下的综合网络管理。网络管理系统需要能够接入到所有网元,实现对资源的监测和配置。1特点传统的光传送网络管理体系被基于传送平面、控制平面和信令网络的新型多层网络管理结构所替代,构成了一个集成化管理与分布式智能相结合的、面向运营者的维护管理需求与面向客户的动态服务需求相结合的综合化光网络管理方案。2管理平面体系结构在自动交换光网络中,可以按照地域、厂商设备以及技术把网络划分成不同的管理区域。而每一个区域都须建立相应的网络管理系统(NMS)进行网络管理,是整个ASON网络域间管理系统(INMS)的一部分。而ASON网络管理体系结构(见图)主要由以下4个管理层次构成。(1)最底层为网元管理层,由网元管理系统(EMS)管理不同的网络设备。(2)在网元管理层之上为网络管理层,网络管理系统(NMS)通过EMS完成对其管理的网络内部设备的管理。(3)在网络管理层之上的构建一个域间网络管理系统(INMS),通过提供统一的CORBA接口,INMS可以完成和不同厂商、采用不同技术的管理系统之间的互操作,可以形成统一的网络管理。用户或者网络运营商可以通过图形用户界面(GUI)访问网管(网络管理)系统,参与对整个网络的管理。(4)在域间网络管理系统之上,引入服务管理(SMS)。6ASON中的路由问题7.6.1路由功能结构ASON的路由功能主要由路由控制器(RC)、路由数据库(RDB)、链路资源管理器(LRM)和协议控制器(PC)完成。路由功能组件关系图（1）路由功能结构

RC主要作用是与对等端的RC交换路由信息,并通过对路由信息数据库的操作来回复路由查询(路径选择)信息;RDB负责存储本地拓扑、网络拓扑、可达性和其他通过路由信息交换获得的信息;LRM负责向RC提供所有子网端点池(SNPP)链路信息,并将其控制的链路资源的任何状态的改变情况告知RC;PC将路由的原语转换成特定路由协议的协议消息,并处理用于路由的信息交换。ASON路由方式及接口考虑大规模ASON网络在多域网络环境中动态光通道的建立问题,ASON提出了3种路由模式

(1)层次路由模式

(2)源路由模式;(3)逐跳路由模式。1)层次路由模式ASON从水平方向来说,一般可以划分成不同的路由域,每个路由域又可以分为不同的子网,子网之间可以相互嵌套,一个大的子网(上层子网)内部可以包含若干小的子网(下层子网),形成层次的结构;连接请求首先到达最上层子网主节点,由它计算出在源和目的地节点之间的路径所需要经过的下一层子网和它们之间的链路连接,然后通知相关的下层子网主节点分别建立在自己子网内部对应的连接,这样,由上到下逐级子网进行分段的选路,最终得到整个连接的路由。层次路由（hierarchicalrouting）模式

2)源路由模式（sourcerouting）

与层次路由有许多相似之处,但在源路由模式中,连接过程是通过分布的节点中的CC和RC分段联合完成的;由于一条连接可以经过多个路由域,从源节点开始连接所经过的每一个路由域，其入口节点(第1个节点)需要负责本路由域中的路由选择,并负责判断连接所需要经过的下一个路由域的入口节点,这样，逐个路由域进行选路,直到最终到达目的节点所在的路由域。3)逐跳路由（step-by-steprouting）模式

本模式中,节点进一步减少了路由的信息量,这也给跨越子网路径的确定增加了限制条件；与源路由模式大致相同,不同之处在于路由的选择是以节点为单位逐跳选择的,与IP网络中数据包的转发方式类似,而源路由模式是以经过的路由域为单位逐跳选择的。

路由域的划分网络中路由域的划分可以是基于管理权利限制的(不同的域由不同的管理者管理)，也可以是基于技术