ason智能光网络的演进及对现有传输网络的影响王轶奇、方丹

ASON智能光网络的演进及对现有传输网络的影响华信设计无线网络规划设计研究院王轶奇、方丹二零零六年十二月一、ASON提出的背景二、ASON网络架构三、ASON三大平面四、ASON保护和恢复五、ASON应用19882008OpticalProtectionDWDMSDH/SONETION&MeshedRestorationPhotonicEraNewGenerationOpticalFullyOpticalSwitching&RoutingTelecom第一代光网络第二代光网络光网络发展趋势目前发展比较尴尬，有/无OPM成为争论焦点，价格不见得很见优势，体积小DWDMMSTPCWDMASONULHSDH主流技术，到现在仍然是电信网主要的传输手段

32～40波的主流系统，初期为解决传输瓶颈，现在群路速率为10Gb/s初期主要为了解决数据透传问题，后期考虑RPR等新技术融合支持MESH网，多处断纤保护，带宽自动分配，下一代解决方案物理层新技术支持的透明传输，超大容量，超长传输，NGN最佳平台，融合OTN新出现的补充技术，市场较小，PON考虑FTTH，FSO边缘化PONFSO各种传送网技术比较PDH信号ATM信号以太网信号SDH信号MSTPMSTP(Multi-ServiceTransportPlatform)IPoverWDM目前IPoverWDM解决方案实际上提供了一种简单的数据接口，它引入一个适配层，提供IP包在WDM上传输的组帧操作，以及数据网运行维护与管理信息到光网络相应信息的映射。减少了SDH/ATM/IP等各层间的功能重叠，避免了多层映射的重复操作与开销浪费，从而大大节省了网络运营成本。电话图像数据IPATM层SDH层WDM层电话图像数据IP/MPLSSDH层WDM层电话图像数据IP/MPLS薄SDH层WDM/OTN电话图像数据IP/MPLSWDM/OTNOSI开放系统互联参考模型资源子网通信子网光分组交换网络技术（OPS、OBS）延迟线快速光开关节点控制器MPLS网络

MPLS技术把基于无连接的IP交换变为面向连接的包交换，提高了转发速度，改善了QoS。LSPMPLS网络的基本构成单元是标签交换路由器LSR、LER，由LSR、LER构成的网络叫做MPLS域。IngressEgressMPLS边缘路由器(LER)MPLS核心路由器(LSR)LSRMPλS和GMPLS技术

从IPoverWDM到MPLS再到GMPLS，光传送技术和IP技术这两种技术一步步走向了融合，这在数据业务蓬勃发展的今天是大势所趋。传统光网络将朝着适于IP业务的新一代光网络演进，这一点已经毋庸置疑。MPLS分组交换能力 光路交换能力 MP

S电路交换能力 GMPLSSONET/SDH路径 IP/MPLS路径 波长路径 ATM/Ether路径 光纤交换 波长交换 TDM交换 L2交换 包交换 Labor-intensiveprocesses

Error-prone,slowandhighoperationscostsInflexibleprotectionschemes,fixed-sizepipesLimitedservicelevelsandpoorutilizationEveryactionflowsthroughthecentralNetworkManagementsystem

Limitedscalability,visibilityandmanageability限制的原因之一是:在系统硬件和软件上缺乏灵活性和智能性Lackofflexibilityandintelligenceinhardwareandsoftware传统光网络现有网络存在的问题为什么需要ASON？SDHADMSDHADMSDHADMSDHADMIP2.5、10Gbit/s的路由器端口保护容量、利用率低SDHADMSDHADMSDHADMSDHADMATMSDHADMSDHADMSDHADMSDHADM多个环之间漫长而复杂的电路配置低A/D容量成为瓶颈SDHMuxSDHMuxDWDMDWDMSDHMuxSDHMux没有智能的光复用器Layer0Layer1TDMtransportSONET/SDHDigitalADMandDCSLayer2Layer3ATM/EthernetswitchIProuter

DWDMterminalmultiplexersVarietyofNetworks(TDM,ATM,FR,IP)OTNManagementIPManagementATM/EthernetManagementSDHManagementNML

EMLNML

EMLNML

EMLNML:NetworkManagementLayer EML:ElementManagementLayerEMLControlPlane网络融合产生智能光网络TraditionalOpticalTransmissionplanesPhy&TransportLayer(Fibre,DWDM)ProtectionLayer(SDH)SwitchingLayer(DCSs)StaticIntelligentTransportIntroduceNewControlPlane+TransmissionPlaneIntelligentSwitching&ProtectionDynamic!ASON智能光网络光传输包括了传输设备硬件构成的传送平面建立路由信令的控制平面网络管理平面NMSASON智能光网络的业务新一代高速数据应用,语音业务智能光波长业务等传统的光传输包括了传输设备硬件DWDM,SDH,DXC网络管理平面NMS传统传输平面的业务语音业务低速数据应用什么是ASON?ASON的特点

ASON在ITU-T定义：通过能提供自动发现和动态连接建立功能的分布式（或部分分布式）控制平面，在OTN或SDH网络之上，可实现动态的、基于信令和策略驱动控制的一种网络，它有以下特点：1.以控制为主的工作方式2.分布式智能3.多层统一与协调4.面向业务ASON的好处

ASON的好处体现在它提供的业务提供模式和经济收益上：1.超宽带业务和非标准宽带业务2.按需带宽业务3.动态虚拟环配置和端到端电路配置业务4.虚拟光网络业务一、ASON提出的背景二、ASON网络架构三、ASON三大平面四、ASON保护和恢复五、ASON应用1、三个平面2、三个接口3、三种连接ASON的网络架构Operator1Operator2Operator3UNIUNI对等(集成)模型所有的路由器和光交叉机单个路由域运营商同时拥有IP和光网络重叠模型不同域之间不共享拓扑信息光网络服务于多个客户网络混合模型混合重叠和对等IP/光网络运营商能够提供批发业务UNIUNI智能光网络三种模型NETWORKMGMTPLANE网络管理层面1.NeighborDiscovery邻居发现Routing/TopologyDissemination路由/拓扑CONTROLPLANE控制层面IntelligentOpticalNetworksAutomatedProcesses,Scalability,Robustness,Efficiency自动处理,可扩展性,鲁棒性和有效性DATAPLANE数据层面3.ConnectionSignaling连接信令OUNIUserUserASON三个平面1ManagementPlaneTransportPlaneControlPlaneSignalingPlaneAdaptedfromIPsuchasRSVP-TERoutingPlaneAdaptedfromIPsuchasOSPFE.g.G.707SDH,G.709,photonicGMPLSE.g.CORBAorQ3传送平面

传送

交叉连接

复用

监控管理平面

策略管理

计费

端到端路径管理

告警相关&监控

性能管理

可视化界面

&优化控制平面

邻居发现

拓扑分布

构建拓扑数据库

信令

&路由

多厂商互通

保护

&互通ASON三个平面2UNI:客户与网络接口E-NNI:外部网络接口I-NNI:内部网络接口E-NNIUNIUNI

UNIE-NNI运营商1运营商2运营商3外部数据链路内部数据链路内部数据链路控制域1控制域2E-NNII-NNI运营商间：E-NNI信令:RSVP-TEE-NNI路由:BGPI-NNI信令:RSVP-TEI-NNI路由:OSPF-TE运营商内部不同控制域间E-NNI信令：RSVP-TEE-NNI路由：DDRPUNI信令：RSVP-TEASON三种接口ASON三种连接永久连接PC

一种由管理系统配置的连接类型，又称指配型连接；交换连接SC

一种由终端用户请求而建立的连接，又称为信令型连接，这种连接是由控制平面的通信终端点利用信令协议消息交换建立的连接；软永久连接SPC

一个用户到用户的连接，其中端到端连接的用户至网络部分是通过网管系统建立的一个永久连接PC，而端到端连接的网络部分是通过控制平面建立的一个交换连接Charter:GlobalTelecomArchitectureandStandardsNo.ofMembers:189MemberStates+434SectorMembersKeyGroup:StudyGroup15,WP3:Goal:InternationalStandardsCharter:EvolutionoftheInternet(IP)ArchitectureMembership:Individuals–communitymodelKeyGroups:CCAMP,IPO,MPLSGoal:InternetEvolutionCharter:DevelopmentofOpticalNetworkingProductsandServicesNo.ofMembers:312PrincipalMembersGoal:OpticalNetworkEvolution智能光网络标准化组织1★

ITU-T侧重ASON的架构ITU-T采用自上而下的方式对智能光网络的整体架构和总体要求进行规划，还包括信令、路由、自动发现等建议，到2004年底，智能光网络的核心标准已基本完成，到2005年底，路由协议、自动发现和智能光网络网络管理等方面的大部分标准化工作也已完成。

★

IETF侧重架构组件和协议基于现有MPLS信令协议对光网络进行NNI扩展，推出了GMPLS、CSPF等信令、协议，目前IETF正对具体的链路管理协议LMP、网络保护恢复、域间路由协议等方面的标准草案进行讨论。

★

OIF侧重应用和互通已经通过O-UNI1.0建议。侧重于业务到光层的适配。2001年组织了多厂家的互操作性测试。目前在进行O-UNI2.0及NNI1.0的标准化工作。智能光网络标准化组织2ITU-T标准进展ProtocolSpecificRec.sProtocolNeutralRecommendationsArchitectureRecommendationsG.8080

ASONG.807

ASTNG.7713

DCMG.7714

DiscoveryG.7715

RoutingG.7716

Ctrl.Pl.G.7717

CallAdm.Ctrl.approvedRecommendationconsentedRecommendationRecommendationinprogressRecommendationnotstartedRecommendationnotplannedyetG.7713.1

O-PNNIG.7713.2RSVP-TEG.7713.3

CR-LDPG.7714.1

Disc.G.7712

rev.2G.7712

DCNG.7715.1

RoutingRouting:OSPFThechoicesmadeforGMPLScomprisesonepossiblesubsetinASON:BasicprotocolsarethesameSignaling:RSVP-TELinkMgnt.:LMPGMPLSandASON一致性ASON的本质将传统的永久性连接(PC)改造成为软永久性连接(SPC)甚至交换式连接(SC)。业务层设备根据自身的需要，通过用户网络接口(UNI)发起带宽申请，控制层面的各智能网元内部设置呼叫控制器、连接控制器、路由控制器、协议控制器、策略控制器、链路资源管理器、发现代理以及终结适配器等构件，协同工作，完成智能化控制功能。智能网元间通过I-NNI或E-NNI信令协议处理，采取网络拓扑结构自动识别机制迅捷地建立连接通道，快速地为业务层网络建立承载通路。根据实际需要，对已经建立的通路可以随时释放和拆除，或者倒换到新的连接通路。ASON将使得静态的网络升华为交换式的、可直接进行带宽租赁和直接进行盈利的智能光网络。ASON与SDH的区别网络管理系统智能交换光网络（ASON）,智能带宽动态按需配置。核心路由器发现网络中路由出现阻塞后，提出新的带宽需求；根据带宽需求，光交叉机（OXC）在环网/网状网上自动重路由，分配相应网络资源；核心路由器和光交叉机根据带宽优先级来保证服务质量(QoS)；利用流量工程技术进一步优化网络利用率，降低网络成本。带宽重配置将更快、自动实现。同时成本最优，并提供BonD等新业务。OXC

C

A

B由于网络阻塞，C-B需要更多的带宽资源。

0%100%CoreRtrCoreRtrCoreRtrOXCOXCOXCOXC网络的灵活性实现网络资源优化和提供新业务FAXFAXNetworkOperationCenterNetworkOperationCenterNetworkOperationCenterSourceRouterDest.Router标准信令UNINNINNIUNINETWORKPROVISIONINGTOMORROW网络的可管理性实现网络资源优化和提供新业务020%40%60%80%100%网络覆盖先进的功能网络的灵活性客户服务运营商的声誉运营商财务状况可靠性衡量运营商的标准(Gartner2003调查结果)

网络可靠性业务种类的多样性灵活和个性化的业务价格“一站式“业务提供010%20%30%40%50%60%70%21045155622MediumbusinessLargebusiness2500当前的带宽需求Mbps010%20%30%40%50%210451556222500Mbps短期的带宽需求2008波长/子波长交换业务网络的可靠性是用户选择运营商的重要标准一、ASON提出的背景二、ASON网络架构三、ASON三大平面四、ASON保护和恢复五、ASON应用管理平面传送平面IP控制通道传送通道管理通道网络管理系统GMPLS控制器网络设备控制平面资源发现路由控制连接管理传送交叉连接复用监控网管系统ASON三大平面信令:和其他节点通信以执行连接的方式

链路管理:允许节点自动发现邻居节点及其性能路由协议:允许节点收集可用性信息和节点间链路状态信息路由计算:基于路由协议提供的信息计算穿越网络的路径控制平面四大元素控制平面

(ControlPlane)资源发现路由控制连接管理三大机制控制平面三大机制通用多协议标签交换关键技术一GMPLS核心技术MPLSMPLS技术什么是MPLSMPLS是Multi-ProtocolLabelSwitching的缩写形式，中文含义为多协议标签交换技术。MPLS不是特指某一种业务或应用，而是一种标准化的路由与交换技术平台，可以支持各种高层协议与业务。Multi-Protocol：支持多种三层协议，如IP、IPv6、IPX等，它通常处于二层和三层之间，俗称2.5层。Label：是一种短的、等长的、易于处理的、不包含拓扑信息、只具有局部意义的信息内容。Switching：MPLS报文交换和转发是基于标签的。针对IP业务，IP包在进入MPLS网络时，入口的路由器分析IP包的内容并且为这些IP包选择合适的标签，然后所有MPLS网络中节点都是依据这个简短标签来作为转发依据。当该IP包最终离开MPLS网络时，标签被出口的边缘路由器分离。20比特的LABEL字段用来表示标签值，由于标签是定长的，所以对于路由器来说，可以分析定长的标签来做数据包的转发，这是标签交换的最大优点，定长的标签就意味这可以用硬件来实现数据转发，这种硬件转发方式要比必须用软件实现的路由最长匹配转发方式效率要高得多！3比特的CoS：用来实现QOS1比特S值用来表示标签栈是否到底了，对于VPN，TE等应用将在二层和三层头之间插入两个以上的标签，形成标签栈。8比特TTL值用来防止数据在网上形成环路。MPLS帧结构MPLS过程LSRA(Ingress)LSRBLSRD(Egress)LSRC(Egress)XZYY11PayloadForZPayloadForYHostLabelZ47OutgoingY17HostLabelZ21IncomingY17HostLabelZ21OutgoingY11HostLabelIncomingHostLabelZ47Incoming标签分发标签路由器(LSR)标记交换路径(LSP)payload数据包终端Y11HostLabelZ47OutgoingY17HostLabelZ21IncomingY17HostLabelZ21OutgoingLSRA(Ingress)LSRBLSRD(Egress)LSRC(Egress)XZYPayloadForZPayloadForYPayloadForZPayloadForY211747PayloadForZPayloadForY11PayloadForZPayloadForYY11HostLabelIncomingHostLabelZ47IncomingPayloadForZPayloadForY标签路由器(LSR)标记交换路径(LSP)payload数据包终端标签交换MPLS的技术特点1.充分采用原有IP路由，保证了MPLS网络路由具有灵活性；2.ATM和IP技术的结合；3.数据传输和路由计算分开，面向连接的传输技术，QoS保证；4.支持多种网络层技术，是一种与链路层无关的技术；5.良好的网络扩展性；6.支持流量工程、CoS、QoS和虚拟专网；GMPLS对MPLS的扩展双向性控制平面和数据平面分离控制平面重启程序扩展标签分组交换时分复用波长交换光纤交换LMPRSVP-TECR-LDPBGPUDPOSPF-TETCPPPP适配层IPSDH波长交换MAC/GEATMFR光纤GMPLS的协议栈GMPLS协议栈RSVP-TE基于流量工程的资源预留协议CR-LDP受限路由的标记分发协议关键技术二信令协议PNNI私有网络网络接口协议信令协议功能RSVP-TECR-LDP状态模式路由方式传输协议QoS参数链路修改生存性协议运行开销市场接受度严格和松散路由UDP，可靠性差支持Make-before-break好，采用周期刷新大，LSP协议状态需刷新多软状态，需周期刷新硬状态，不需周期刷新严格和松散路由TCP，可靠性好支持Make-before-break差，恢复复杂小少RSVP-TE与CR-LDP

LMP链路管理协议控制信道管理链路属性关联链路连通性验证链路故障管理核心功能可选功能LMPØCC初始参数配置数据平面上相邻节点间有多个控制信道存在，必须分别协商。当激活控制信道时，本地节点首先发送Config消息（包含本地控制信道id，发送节点id，消息id和控制信道参数等）ØHello消息维护CCØ认证端口联通性发现错连Ø发现链路摘要信息控制通道管理链路联通性验证链路属性管理关键技术三路由协议

域间路由协议边界网关协议（BGP）域到域路由协议（DDRP）一般可用于不同运营商之间的网络连接。用于单个运营商光网络中的不同控制域之间的拓扑、资源状态和可达信息交换。域间路由协议

域内路由协议开放最短路径优先协议扩展（OSPF-TE）中间系统－中间系统协议扩展（IS-IS-TE）链路状态路由协议OSPFLSR域内路由协议控制平面功能模块(八大类）连接控制器CC路由控制器RC链路资源管理器LRM流量策略TP呼叫控制器CallC协议控制器PC发现代理DA终端适配器TAPTransportLayerServiceLayerIPATMSDH/SONETOpticalTrafficInterface传送平面DynamicRoutingBandwidthDemand传送平面

(TransportPlane)传送平面的功能1、路由和交叉连接 2、连接和带宽管理3、波长指配 4、保护和恢复功能5、波长汇聚功能 6、通道汇聚功能7、上下路功能 8、波长交换功能9、组播连接功能 10、信号监督与告警11、通信/控制接口功能MEMS管理平面

(ManagementPlane)传送平面管理网络资源的配置永久连接（PC）建立过程中传送平面和管理平面的交互日常维护过程中的性能监测和故障管理收集属于光损伤有关的性能管理数据完成多层、多区域、多技术条件下的传送网络性能监测NMI-T控制平面管理对控制平面的网络资源进行配置和划分控制平面网元的配置对控制平面的各个功能组件的初始参数进行配置，并对其状态进行监测，了解控制平面的运行状态UNI/NNI接口管理功能实现管理平面与控制平面协同完成连接的创建和删除为控制平面定义传送资源的标识和属性NMI-A提供传送资源数据交互接口，与控制平面的链路管理模块相互结合，实现动态的网管功能及时处理故障，管理平面的故障不能影响控制平面的正常操作收集必要的统计数据，如呼叫次数、连接次数等。并能够实现查询，必要的时候触发流量工程功能一、ASON提出的背景二、ASON网络架构三、ASON三大平面四、ASON保护和恢复五、ASON应用网络生存性问题分类在Mesh组网中一般存在两种保护、恢复方式：路径保护恢复：路径保护就是当业务路径出现故障时，如图C-G之间的业务路径断开时，为了达到保护业务的目的，预先或实时重新计算一条从D到H的路径。这种保护方式称为路径恢复方式。链路保护恢复：链路保护恢复就是当业务路径出现故障时，如图C-G之间的业务路径断开时，为了达到保护恢复业务的目的，只重新计算从C到G的路径，而其余的路径不变。这种保护方式称为链路保护恢复。两种保护方式比较路径保护和链路保护共享同样的失效风险的链路被指配给相同的SRLG值寻找两条SRLG不相交通道的一般性问题是NP-hard问题SRLG：SharedRiskLinkGroups共享风险链路组Bridge,Tunnel,Etc.ConduitnnnmmSRLG简介1要求：寻找两条从A至Z不相交的SRLG路径；首先用SPF算法计算一条路径，然后去除其他路径与该路径相当SRLG值的链路，进行第二次SPF计算；但这时可能发现去除了与第一条路径相同SRLG值的链路后，路径断开了，因此找不到解决方案；智能算法应该能找到

A-B-C-Z和A-D-E-Z两条路径34652121ABCDEZF34652121ABCDEZF34652121ABCDEZFSRLG简介2没有进行流量工程的业务分布：物理最短路径拥塞。施加流量策略后的业务分布：流量工程TE保护/恢复类型$$$$$$$$$$$$$$$PRCProtectionRestorationNotProtectedExtraTraffic业务级别白金黄金白银青铜锡QoS(QualityofService)高可靠性高吞吐量低时延抵御多故障恢复速度

<50ms高可靠性高吞吐量低时延恢复速度

<50ms高可靠性高吞吐量低时延抵御多故障恢复速度

<2s可预计的可靠性&性能尽力而为运营收入ASON的SLA分类SLA分类保护业务SLA不同的业务质量(SLA：ServiceLevelAgreement)

顶级业务：提供永久1+1，中断后立即再提供保护路径高级业务：提供1+1+恢复，倒换时间：0~20ms

次高级业务：提供M：N保护