《光纤通信网》课件第9章

第9章智能光网络9.1智能光网络概述9.2自动交换光网络ASON9.3

ASON路由和信令9.4

ASON生存性9.5

ASON业务 9.1智能光网络概述

在过去的10余年中，光通信技术获得了迅速发展和广泛应用。从SDH发展到DWDM以及DWDM向全光网络的过渡，不仅为通信网络提供了巨大的传输带宽，而且极大地增加了网络节点的吞吐容量，使光网络技术发生了巨大的变化。然而，随着信息领域相关技术的发展，特别是Internet对数据业务增长的强大推动，人们对现有光网络的功能提出了新的、更高的要求，例如，要求光网络能够实时、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；要求光网络能够快速、高质量地为用户提供各种带宽服务与应用，以满足正在兴起的诸如“波长批发”、“带宽出租”及光虚拟专网（OVPN）等业务的需求；要求光网络具有更加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行、维护和管理（OAM）费用等等。这些要求的实质是要赋予现有光网络更多的智能，使其发展成一个能够完成自动交换功能的智能光网络。因此智能光网络（ION）的概念一经提出，立刻吸引了国际学术界和工业界的广泛注意，许多学术机构和标准化组织都投入了大量的精力对此开展了相关的研究、开发和标准化工作，ION也被认为是下一代网络（NGN）最为重要的组成部分之一。传统的光传送网技术只涉及到客户层信号的传送、复用、交叉连接、监控和生存性处理等，连接的建立、拆除和资源配置都需要在集中的网络管理系统（NMS）控制下实现，节点通常不含交换能力（动态建立、拆除和疏导连接），不具备或仅具备较低的智能。而ION的基本思想是在光传送网中引入智能化的控制平面技术，使得光传送网首次具备了动态交换的概念和较高的智能化程度，同时又保留了光传送网的业务透明性等优点，支持多种客户信号，可以独立于客户层技术存在，代表了下一代光网络的发展方向。

ION的具体实现形式还存在不同的认识，现阶段ITU－T提出的自动交换光网络（ASON）和自动交换传送网（ASTN）是对ION的一种理解，得到了较多的共识，是传统光传送网向ION演进的主要路线，本章主要以ASON为例介绍ION。 9.2自动交换光网络ASON

ASON最早是在2000年3月由ITU－T的Q19/13研究组正式提出的。在短短的时间内，无论是技术研究，还是标准化进程都进展迅速，ASON成为了各种国际标准化组织及业内各大厂商研究讨论的焦点课题。ITU－T先后制订出G.807（自动交换传送网络ASTN功能需求）、G.8080（自动交换光网络ASON体系结构）以及后续的ASON相关标准。IETF（因特网工程任务组）、OIF（光互联网论坛）等组织也正在积极扩展通用多协议标记交换GMPLS协议，使其能成为ASON的路由和信令协议。

ASON的核心思想是新一代光网络在路由和信令控制下，完成自动交换连接功能，这是一种标准化了的智能光传送网，代表了未来智能光网络发展的主流方向，是下一代智能光传送网络的典型代表。ASON首次将信令和路由引入传送网，通过智能的控制层面来建立呼叫和连接，实现了真正意义上的路由设置、端到端业务调度和网络自动恢复。在传统的光传送网中引入动态交换的概念不仅是几十年来光传送网概念的重大历史性突破，也是光传送网技术的一次重要突破，因此ASON被广泛认为是下一代光网络最重要的技术之一。

ASON网络结构的核心特点就是支持电子交换设备动态地向光网络申请带宽资源，可以根据网络中业务分布模式动态变化的需求，通过信令系统或者管理平面自主地建立或者拆除光通道，而不需要人工干预。采用自动交换光网络技术之后，原来复杂的多层网络结构可以变得简单和扁平化，光网络层可以直接承载业务，避免了传统网络中业务升级时受到的多重限制。ASON的优势集中表现在其组网应用的动态、灵活、高效和智能方面。支持多粒度、多层次的智能，提供多样化、个性化的服务是ASON的核心特征。9.2.1

ASON网络的基本结构

ASON网络由控制平面、管理平面和传送平面组成，如图9－1所示。

控制平面是ASON最具特色的核心部分，它由路由选择、信令转发以及资源管理等功能模块和传送控制信令信息的信令网络组成，完成呼叫控制和连接控制等功能。控制平面通过使用接口、协议以及信令系统，可以动态地交换光网络的拓扑信息、路由信息以及其他控制信令，实现光通道的动态建立和拆除，以及网络资源的动态分配，还能在连接出现故障时对其进行恢复。图9－1ASON的体系结构管理平面的重要特征就是管理功能的分布化和智能化。传统的光传送网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面管理结构所替代，构成了一个集中管理与分布智能相结合、面向运营者（管理平面）的维护管理需求与面向用户（控制平面）的动态服务需求相结合的综合化的光网络管理方案。ASON的管理平面与控制平面技术互为补充，可以实现对网络资源的动态配置、性能监测、故障管理以及路由规划等功能。

传送平面由一系列的传送实体组成，它是业务传送的通道，可提供端到端用户信息的单向或者双向传输。ASON传送网络基于网状网结构，也支持环网保护。光节点使用具有智能的光交叉连接（OXC）和光分插复用（OADM）等光交换设备。另外，传送平面具备分层结构，支持多粒度光交换技术。多粒度光交换技术是ASON实现流量工程的重要物理支撑技术，同时也适应带宽的灵活分配和多种业务接入的需要。在ASON网络中，为了和网络管理域的划分相匹配，控制平面以及传送平面也分为不同的自治域。其划分的依据可以是按照资源的不同地域或者是所包含的不同类型设备。即使在已经被进一步划分的域中，为了可扩展的需求，控制平面也可以被划分为不同的路由区域，ASON传送平面的资源也将据此分为不同的部分。三大平面之间通过3个接口实现信息的交互。控制平面和传送平面之间通过连接控制接口（CCI）相连，交互的信息主要为从控制节点到传送平面网元的交换控制命令和从传送平面网元到控制节点的资源状态信息。管理平面通过网络管理接口（包括NMI－A和NMI－T）分别与控制平面及传送平面相连，实现管理平面对控制平面和传送平面的管理，接口中的信息主要是网络管理信息。控制平面上还有用户网络接口（UNI）、内部网络－网络接口（I－NNI）和外部网络－网络接口（E－NNI）。UNI是客户网络和光层设备之间的信令接口，客户设备通过这个接口动态地请求获取、撤销、修改具有一定特性的光带宽连接资源，其多样性要求光层的接口也必须满足多样性，能够支持多种网元类型，还要满足自动交换网元的要求，即要支持业务发现、邻居发现等自动发现功能，以及呼叫控制、连接控制和连接选择功能。I－NNI是在一个自治域内部或者在有信任关系的多个自治域中的控制实体间的双向信令接口。E－NNI是在不同自治域中控制实体之间的双向信令接口。为了连接的自动建立，NNI需要支持资源发现、连接控制、连接选择和连接路由寻径等功能。9.2.2

ASON中的连接

在ASON中，一共定义了三种不同的连接：交换连接（SC）、永久连接（PC）以及软永久连接（SPC）。

上述三种连接的基本情况如下：

1）交换连接

交换连接是由控制平面发起的一种全新的动态连接方式，是由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，如图9－2所示。交换连接实现了连接的自动化，满足快速、动态及流量工程的要求。这种类型的连接集中体现了自动交换光网络的本质要求，是ASON连接的最终实现目标。图9－2交换连接示意图

交换连接的引入是使ASON网络成为真正的交换式智能网络的核心所在。正是由于有了交换连接的引入，才有了应用户要求来配置恰当光通道的能力，而这种能力是同ASON网络中控制面的作用息息相关的。

2）永久连接

永久连接是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方式，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。

3）软永久连接

软永久连接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。

三种连接类型的支持使ASON能与现存光网络“无缝”连接，也有利于现存网络向ASON的过渡和演变。可以说，自动交换光网络代表了光通信网络技术新的发展阶段和未来的演进方向。9.2.3

ASON传送平面

ASON传送平面由一系列的传送实体组成，是ASON业务实现的基础，而传送平面的发展需要遵循光传送网发展的趋势，即由传统的SDH和DWDM向OTN演进。OTN的底层构架于超大容量DWDM光纤线路系统，向上支持多样化的传送业务，如SDH、IP、ATM和Ethernet等，其最终目标是发展成为一个完整的、灵活的多业务传送平台（MSTP）。

ASON传送平面中最主要的是ASON智能节点技术，涉及光交换技术、光开关技术和多粒度光交换等。光交换技术主要包括三种类型：波长选路型、广播选路型和空分型。光交换是指不经过电光处理，在光域直接将输入光信号交换到不同输出端的技术。光交换技术可以分为光路交换和分组交换，现阶段由于光逻辑器件的局限，一般都是由电信号控制光交叉连接，即电控光交换。光交叉连接的核心器件是光开关，对其特性的要求是插入损耗低、串扰小、相对较快的开关速度、低成本，以及可靠的制造工艺和稳定的性能。目前，主要的光开关技术包括微机电系统MEMS、热光开关、气泡开关、液晶开关和机械开关等。MEMS的核心是电控的微型机械镜面系统，利用外界电控信号的变化实现微镜面的角度变化，继而实现对输入光传播方向的改变。

OTN以及未来全光网的发展大致遵循以下趋势，即从点到点的WDM链路过渡到可以分插或上下波长的OADM总线型网络，再进一步升级成具有复杂光交叉连接功能OXC的网状网。OXC和OADM是OTN中最为核心的产品，它们既具有光互连能力，又是网络中的交换节点。根据上下波长的数量和要求，OADM可以分为串行、并行和串并结合三种类型。串行结构在节点上只对需要上下路的波长进行处理，对通过波长不作光层处理；并行结构对上下路波长和通过波长都进行光层复用和解复用处理；串并结合结构先利用子波带滤波器将在本节点上下路的一个或多个子波带进行滤波，然后对子波带内的每个波长进行复用和解复用处理，其他子波带直通。可重构光交叉连接ROADM是OADM的改进，可以进行方便的配置，对波长资源的分配可以适应和满足动态的业务需要，并可以根据需要设置中间上下节点的波长数量和具体波长值，避免波长阻塞和构筑端到端的虚波长通道。ROADM从结构上可以分为广播和选择型以及解复用/交换/复用型两种，其关键组件包括交换机构、波长阻塞器、可调滤波器和可调激光器等。

ASON传送平面支持多业务传送技术，包括虚级联VCAT、链路容量调整机制LCAS和通用成帧规程GFP等，相关内容已经在第6章中进行了介绍，这里不再赘述。9.2.4

ASON控制平面

控制平面是ASON的核心。就其实质而言，控制平面是一个IP网络。也就是说，ASON控制平面实际上是一个能实现对下层传送网进行控制的IP网络。因此，它的结构符合标准IP网络层次结构。控制平面主要包括信令协议、路由协议和链路资源管理等。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；链路资源管理用于链路管理，包括控制信道和传送链路的验证与维护。控制平面的引入赋予了ASON网络以智能性和生命力，其具有如下一些特点：

（1）可快速建立光通道连接，实行有效的网络控制，具有高度的可靠性、可扩展性和高效率；

（2）适应SDH、OTN等不同类型传送网的组网应用、安全和策略控制，能根据传送网络资源的实时使用情况，动态地进行故障恢复；

（3）支持不同网络、不同业务和不同设备制造商所提供的网络功能；

（4）具有快速的服务指配功能。控制平面由独立的或者分布于网元设备中、通过信令通道连接起来的多个控制节点组成。而控制节点又由路由、信令和资源管理等一系列逻辑功能模块组成。在ITU－T的建议中，控制平面节点的核心结构组件分成六大类：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）和协议控制器（PC）。这些组件分工合作，共同完成控制平面的功能。它们之间的相互关系如图9－3所示。图9－3

ASON控制平面节点的结构组件1.连接控制器元件

连接控制器（CC，ConnectionController）元件是整个节点功能结构的核心，它负责协调链路资源管理器、路由控制器以及对等或者下层连接控制器，以便达到管理和监测连接的建立、释放和修改已建立连接参数的目的。一个连接控制器元件只是在一个子网络中才有作用。连接控制器元件同其他控制面元件之间是通过抽象接口来实现相互作用的。另外，CC元件还提供了一个CCI接口。这个接口是存在于传输平面和控制平面之间的，它可以使控制平面元件具备直接建立、修改和删除子网连接SNC（SubNetworkConnection）的能力。

2.路由控制器元件

路由控制器（RC，RoutingController）元件的作用是与对端RC交换路由信息，并通过对路由信息数据包的操作回复路由查询（路径选择）；对从连接控制器发出的为建立连接所需的通道信息作出回应，这种信息可以是端到端的，也可以是下一跳的；为达到网络管理的目的，对拓扑信息请求作出相应回应。

RC是与协议无关的，从路由控制器中得到的信息使得它能提供它所负责域内的路由。这些信息包括给定层中相应终端网络地址的拓扑SNPP（SubNetworkPointPool）和SNP（SubNetworkPoint）链路连接和SNP地址（网络地址）信息。

3.链路资源管理器元件

链路资源管理器（LRM，LinkResourceManager）元件的作用是负责对SNP链路进行管理，包括对SNP链路连接进行分配和撤消分配，提供拓扑和状态信息。链路资源管理器元件分为A端和Z端两个管理器元件。其中，起主要作用的是A端的LRM。

4.流量策略元件

流量策略（TP，TrafficPolicing）元件是策略端口的一个子类，它的作用是检查进入的用户连接是否依据前面达成的服务参数来传输业务。当一个连接违背了已达成的参数后，流量策略元件就调用措施来更正这种情况。但值得注意的是，在连续比特流传送网络中是不需要这种元件的。

5.呼叫控制器元件

呼叫连接是由呼叫控制器（CallC，CallController）元件来控制的。这里有两种不同类型的呼叫控制器元件：

（1）主叫/被叫呼叫控制器（Calling/CalledPartyCallController）元件。此元件到底扮演什么角色，同呼叫是何种终端有关，可由终端系统来确定或者可由远端系统来确定，即可以表现为一个终端代理。该控制器有一个或两个角色，一个用来支持主叫部分，另一个用来支持被叫部分。该元件的作用是产生出向的呼叫请求，接受或拒绝入向的呼叫请求，产生呼叫终止请求，处理入向呼叫终止请求，呼叫状态管理等。（2）网络呼叫控制器（NetworkCallController）元件。一个网络呼叫控制器可提供两个功能，即主叫功能和被叫功能。主叫/被叫呼叫功能最后是通过网络呼叫控制器来承载的。这个元件的作用是处理入向呼叫请求，产生出向呼叫请求，产生呼叫终止请求，处理呼叫终止请求，基于呼叫参数确认、用户权力和网络资源接入策略的呼叫接纳控制，呼叫状态管理。

6.协议控制器元件

协议控制器（PC，ProtocolController）元件提供把控制元件抽象接口参数映射到消息的功能，由消息来完成通过接口的互操作问题。而这些消息又是由协议来承载的。协议控制器是策略端口的一个子集，它提供同这些元件相关联的所有功能，特别是向它们的监视端口报告异常消息，同时还可以完成把多个抽象接口复用成一个单一协议实例的功能。

呼叫和连接是ASON实现自动交换功能最为关键的两个过程。当用户向网络发起连接请求时，交换连接开始的呼叫过程是由呼叫控制器（CallC）元件来完成的；当接收到一个链路连接分配请求时，LRMA调用连接接纳管理功能，决定是否还有足够的空余资源建立一条新的连接；路由控制器元件为连接控制器提供所负责域内的连接路由信息；流量策略元件检查进入的用户连接是否根据前面达成的参数来传输业务；协议控制器元件的作用是把上面所说的控制元件的抽象接口参数映射到消息中，然后通过协议承载的消息完成接口的互操作。各个组件协调工作，达到连接的自动建立、修改、维持及释放。所谓功能组件就是完成控制平面功能的基本单位，功能组件必须具备下述属性：

（1）组件的具体实现与传输方式的选择无关，即可支持多种传输方式；

（2）组件的具体实现与网络控制协议的选择无关；

（3）组件的具体实现与控制平面的寻径域划分无关，与路由选择方案的选择无关；

（4）组件的具体实现与连接控制的具体实现方式无关。

ASON控制平面按照功能，具体可以分为下述模块：资源发现、状态信息分发、路由选择和光路管理。这些功能模块相互交叉、相互协同，构成了整个控制平面。（1）资源发现模块的目的是处理和建立邻接端口间的对等关系，建立完整的物理连接映射关系。它主要负责地址发现、服务发现、数据路径邻接发现、数据路径的认证和管理等基本功能。

（2）状态信息分发模块负责管理本地网络资源的状态信息。首先，将本地网络资源概括为逻辑链路状态，并映射成为链路属性信息。然后，将链路属性信息通过网络进行分发，使控制平面可以掌握整个网络物理资源的状态信息。（3）传送网一般使用直接路由的寻路方案，路由选择可以由管理者完成，也可以由管理系统中的软件程序实现。在一个交换光网络中，端到端的光通道连接建立请求一般有一定的约束条件，此时路由选择可以使用约束路由方案，根据不同的约束条件得到不同的寻路方案。

（4）光路管理模块负责连接的建立、调整、释放、查询、自动重选路由以及保护倒换和恢复。光路管理操作的控制信息可以转换为合适的信令协议。9.2.5

ASON管理平面

ASON管理平面一般包括网元管理系统EMS、网络管理系统NMS和业务层管理系统SMS等不同的层面，管理平面的体系结构需要和ITU－T的M.3010给出的TMN架构相一致。ASON管理平面需要完成对控制平面、传送平面和数据通信网的管理。管理平面不仅需要支持传统的管理功能（如故障管理和性能管理），还要支持ASON一些新的业务和应用；除此之外，管理平面还要协调控制平面资源和传送平面资源，即管理平面需要能够提供传送平面和控制平面的集成视图。图9－4给出了一个管理平面与其他平面的关系示例。图9－4

ASON管理平面与其他平面关系示例ASON传送平面管理需求与传统的光传送网没有太大区别，主要是随着大容量光交换技术的出现，传送平面的管理需要支持多层、多域、多技术网络环境下的网络管理。

控制平面处于ASON的核心地位，是动态建立、修改和删除操作的执行者。因此，控制平面的维护和管理是ASON网络管理系统的一个重要内容。ASON管理平面对控制平面的管理主要包括以下几点：（1）对控制平面的网络资源进行配置和划分；

（2）控制平面网元的配置；

（3）控制平面功能组件的初始参数和状态配置；

（4）UNI/NNI接口管理功能的实现；

（5）管理平面和控制平面协同完成连接的创建和删除。

管理平面对ASON实现的三种连接的管理主要体现在消息和接口的管理上。连接管理主要体现在连接通道计算、连接配置和指配、连接维护（故障、计费和安全管理）等方面的内容。控制平面的引入带来了许多新的管理对象，对这些新的管理对象（主要是不同的控制实体）需要进行统一的地址命名标识。另外，不同区域内部策略的不同，造成了各区域可能使用不同的命名机制。对于传送网络资源，也需要在控制平面给出相应的资源标识，使得控制平面和传送平面在资源标识上获得一致。管理平面地址空间的管理也属于ASON地址管理的范畴。

ASON的实现是一个逐渐演进的过程，ASON与传统光网络并存的局面会存在一个相当长的时间。另一方面，ASON本身也包括了多种不同的网络技术，形成了一个多技术、多厂商的网络环境。在这种环境中，多区域的网络管理是ASON网络管理中的一个重要内容。

ASON管理平面对业务的管理主要包括：

（1）业务的配置，它将影响资源分配的标识符和业务激活的过程；

（2）业务管理需要建立灵活的业务等级协商机制；

（3）计费管理与业务管理紧密结合；

（4）允许客户对网络资源进行一定的控制管理；

（5）业务规划和业务协商使得客户可以同业务提供商之间进行业务定制和参数协商。

ASON安全管理的主要内容包括安全预防、安全损伤探测、安全损伤恢复和安全策略管理等。

ASON中的计费管理是建立在端到端光通道的使用状况之上的，管理平面可以针对这些通道所占用网络资源的成本进行计费策略的确定。 9.3

ASON路由和信令

9.3.1通用多协议标签交换GMPLS

数据业务的飞速增长对传统传送网的结构产生了一定的影响。传送网的业务类型从固定的、面向连接的业务转到了动态的、面向无连接的IP业务。业务量的增长需要运营商重新考虑改建其传送网。目前，业界普遍认为光传送网可以解决这个问题。于是，除SONET/SDH以外，各厂家均在致力于开发可以提高网络容量和扩展的DWDM和OXC（光交叉连接器）等设备。在这些产品的开发过程中，光网络的控制平面是一个比较关键的部分。其目的是为网络中的设备提供更简单、更快速、更灵活的配置。传统的传送网是通过集中管理的方式对不同厂家的多个设备进行管理的，有些采用的是专用操作管理系统，这使得不同厂家操作系统之间的互通成为一个主要问题。因此，开发出一个统一的控制平台非常必要。

GMPLS（通用多协议标签交换）由MPLS扩展而来，它对MPLS的标签及LSP（标签交换路径）建立机制进行了扩展，从而产生了通用的标签及通用LSP（GLSP）。GMPLS除了支持具有分组交换能力的接口，还支持具有时分、空分以及波长交换能力的接口。同时，GMPLS为光网络提供了强有力的控制平面，从而使光网络向对等网络的演进成为可能。通过GMPLS，光网络控制平面能够支持的功能如下所述。

（1）资源发现：跟踪系统资源的可用性，例如业务量端口、带宽以及复用能力；

（2）路由控制：提供路由能力、拓扑发现以及流量工程；

（3）连接管理：通过上面的功能为不同的业务提供端到端的业务配置，连接管理包括连接的建立、删除、修改以及查询；

（4）连接恢复：为网络提供更进一步的保护。

GMPLS控制平面可以提供一些在多设备厂家环境下传统的管理平面很难提供的业务，它们包括端到端连接的配置、按需带宽（BoD）、自动流量工程、附加的保护和恢复以及光虚拟专网（OVPN）等。

端到端的连接配置是GMPLS提供的一个最基本的业务。用户只需把连接需要的参数交给入口节点，该节点就可以根据这些参数来决定连接的路径，同时通知相应的节点来建立连接。这条路径的选择及建立过程只需几秒钟就可完成，大大节省了运营商的配置时间。

GMPLS一个最重要的优势是它可以对网络资源进行动态的管理，同时还可以对业务进行端到端的动态配置。传统的业务配置需要人工进行，这是一个很耗时的工作。如果节点支持GMPLS，则供应商就可以对网络资源进行动态配置与管理，从而在提高配置效率的同时节约运营成本，建立一条端到端的链路只需几秒钟，而不是以前的几天或者几个星期。GMPLS为光网络提供了一个统一的管理平面，使网络具有很好的扩展性，同时网络管理也变得十分简单。此外，GMPLS还提供了如下几个技术优势：

(1)加快业务配置过程。GMPLS统一的信令机制提供了对任何业务的快速配置，还可以提供任何级别的QoS以及可用性。

(2)更高的业务智能和效率。GMPLS允许网络系统浏览整个网络的拓扑结构，网络节点的交换能力，用于分组交换、TDM和波长交换的网络资源状态，因此，可以更智能地对业务进行配置及更加有效地利用网络资源。

(3)通过两层结构即可完成以前四层网络完成的功能。采用GMPLS的光网络可以不再需要ATM以及SONET/SDH层，而只需IP和DWDM层就可以完成所有的功能。

(4)提高了网络资源利用的灵活性。

(5)通过标签集以及显性标签控制，降低了光信号的失真。

(6)允许建立双向的LSP。

(7)可以传送范围很广的数据流，同时能够传送大量的业务。

GMPLS的优势是显而易见的，但是任何一种技术都不可能是完美无缺的，GMPLS也并不例外。它也存在一定的问题，例如业务的安全性、不同网络之间的互通以及当网络资源发生变化时整个网络的稳定性等都是需要进一步研究的。通过上面的描述，我们可以看出，GMPLS最终将取代ATM和SONET/SDH所能提供的功能，例如：QoS、恢复、VPN以及环保护等。GMPLS可以提供互操作性、可扩展性等。业务供应商可以将信令协议集成到GMPLS中，建立高容量的结构从而支持连接的快速配置。在不影响整个网络QoS的情况下，GMPLS可以降低操作和管理费用，同时提高网络的性能。此外，GMPLS还提供了一定的保护功能。实现GMPLS，使运营商能够以更经济的方式处理大量业务，提高业务处理的速度。GMPLS将成为未来光网络发展的重要推动力。

1.GMPLS与MPLS的比较

虽然GMPLS是从MPLS发展而来的，但是它在控制平面中的应用却与MPLS有很大差别。MPLS本质上是只为分组交换型网络设计的。MPLS技术的优势在于它可以提供传统网络所不能提供的流量工程能力和更强的传送能力。

GMPLS和MPLS的一个主要区别就在于它们的功能性重点不同。MPLS的注意力集中在数据流传送方面，GMPLS则把注意力放在连接管理方面。这种连接管理可对数据平面进行具体管理，并且这种数据平面可同时包括具备分组交换使能（packetswitchable）和不具备分组交换使能的接口。更进一步，这种不具备分组交换使能的接口又可分为时分复用使能（TDMC，TimeDivisionMultiplexCapable）、波长交换使能（LSC，LambdaSwitchCapable）以及光纤交换使能（FSC，Fiber－SwitchedCapable）等几种类型，如图9－5所示。图9－5

GMPLS示例

MPLS和GMPLS之间的另一个差别在于MPLS需要在一对路由器之间建立一条标记交换通路（LSP），而GMPLS仅需要在任何两个类似的标记交换路由器（LSR）之间建立LSP就可以了，也就是说在GMPLS中把LSP端点设备的范围从路由器扩展到了多种标记交换路由器。例如，我们可以在两个SONET/SDH的分插复用器（ADM）之间建立一条时分复用的LSP，也可以在两个波长交换器之间建立一条LSC的LSP，甚至还可以在两个光纤交换系统之间形成一条FSC的LSP。

GMPLS还允许一条LSP嵌套在另外一条LSP中，形成LSP的层次结构，这种能力使得GMPLS网络具备更好的规模性能力。

2.GMPLS与ASON的关系

GMPLS是IETF首先提出并一直致力于标准化的，GMPLS概念先于ASON提出。GMPLS与传统MPLS的不同之处在于它支持多种交换类型和接口。除了分组交换，GMPLS还支持TDM、波长和光纤交换等。但是GMPLS与MPLS有着很大的不同，MPLS的目标是建立一种带有标签标记的交换网络，而GMPLS更多的是一个协议组，定义了信令、路由等一系列协议，GMPLS并不能构成网络。因此，人们更多采用的是GMPLS的协议组，例如采用GMPLS协议的ASON网络。在信令方面，GMPLS对MPLS体系中原有的资源预留和流量工程协议RSVP－TE和带路由约束的链路分配协议CR－LDP进行了扩展，以满足光网络连接的建立、删除和修改等要求。在链路管理方面，GMPLS对LMP进行了扩展，主要是在SDH中实现LMP链路连通性验证和链路属性关联功能。同时，进行了WDM－LMP扩展，以增强网络故障检测与故障修复能力。GMPLS对路由协议进行了扩展（ISIS－TE和OSPF－TE），用来支持流量工程和链路状态信息的传送，另外对BGP协议也作了扩展和修改（GMPLS－BGP）。

由于ASON概念的提出和标准化在GMPLS之后，因此它大量采用了GMPLS许多行之有效的成果，特别是信令、路由、链路管理LMP协议。目前，ASON定义的三种信令有两种来自GMPLS的概念，即RSVP－TE和CR－LDP，路由方面也大量吸收了OSPF－TE内容。需要指出的是，ASON与GMPLS有几个重要区别。（1）GMPLS没有呼叫的概念，ASON有呼叫的概念。GMPLS没有呼叫的概念。ASON明确了呼叫和连接控制的关系，在G.8080中提到在一个呼叫中可以包含一个或多个连接，呼叫和连接控制可以分离，也可以合并。

在G.8080中规范了呼叫和连接控制之间的三种共存方式：①实现呼叫/连接的协议中，通过参数的不同分离出呼叫控制信息；②分离呼叫控制和连接控制的状态机，但呼叫控制和连接控制的信令信息在同一个实现呼叫/连接的协议中；③呼叫控制和连接控制采用不同信令协议，以分离呼叫控制和连接控制的信息和状态机。在ASON网络中，呼叫和连接的关系还与具体的实现协议有关。GMPLSRSVP－TE实现的是一个呼叫包含一个连接。GMPLSCR－LDP协议可以实现一个呼叫中包含多个连接。对于呼叫和连接之间的关系，随着相关方面研究的进展，可能会有新变化。（2）GMPLS基本适用于域内，没有分层路由的概念。由于GMPLS支持多种交换类型，包括分组交换、TDM、波长和光纤交换等，因此基于GMPLS平台控制平面可以实现多颗粒度的调度。其倾向于采用单一路由表解决所有的问题，基本上没有分域和分层路由的概念。而ASON则有比较明确的分层路由概念，G.8080明确了分层路由是三种路由方式之一。

GMPLS认为在一个域内可以解决所有的问题，即使出现多颗粒度交换，也只存在一个路由表，通道建立采用多次信令、单次路由的方式完成。路由计算完成后，由信令完成连接的建立，在两种交换颗粒度的交接处（特别是细颗粒与粗颗粒交接处），第一次信令被挂起，采用FA建立链路，待FA完成后继续二次信令完成连接建立。其开发的路由协议主要用于I－NNI接口。

在ASON网络中，按照地理位置、运营商的策略等，网络可以分成不同的路由域（RA，RoutingArea）。路由域可递归分割。9.3.2

ASON路由技术

ASON路由技术是整个自动交换光网络的核心技术之一，目前还在进一步的研究之中。ITU－T的G.7715定义了一个与协议无关的ASON路由体系结构，下一步的工作就是制定具体的路由协议实施规范。IETF主要对已有的域内路由协议进行了扩展，以便支持传送网路由的需要，而OIF则主要关注E－NNI接口路由协议的制定。

现行ASON网络运行框架都是架构在GMPLS上的。而GMPLS的正常运作又有赖于信令、路由和链路资源管理三个基本模块的协调工作。图9－6所示是ASON网络路由工作框架图。图9－6

ASON网络路由工作框架图9－6中，由经过扩充的内部网关协议（比如OSPF－TE和ISIS－TE）来充当不同节点间信息交流的载体及通路，它使不同节点可以互通光网络拓扑、资源，甚至是策略信息。在具备足够资源信息的基础之上，通路选择器可通过使用波长路由算法来确定一条特定的光路由。而一旦决定了光路由，系统就可以通过调用信令模块来具体建立这条光通路。从路由工作框架图中可以清楚的看到，路由确定过程是在ASON三个基本模块（信令、路由及链路资源管理）的共同作用下完成的。信令在这里面起到了核心激励及指示作用，路由模块是在接到信令模块的指令后，根据自身的LSA/TE（LinkStateAdvertisement/TrafficEngineering，链路状态广播/流量工程）数据库并按照某种波长路由算法来具体得到一条同时满足客户要求和网络流量工程的显式路由，而这种LSA/TE数据库的形成又有赖于链路资源管理模块的作用。在路由最后建立起来之后，系统会把连接的具体状态消息再次返回到信令模块中。

ASON路由结构是建立在把整个网络划分为不同路由控制域基础之上的。这种ASON路由结构支持G.8080中规定的多种不同路由模式。同时，在具备前面路由工作框架图的基础上，可以得出ASON的路由模块。从整体上讲，ASON路由模块是由多种不同的组件组成的，它们是链路资源管理器组件（LRM）、包含路由数据库（RDB，RoutingInformationDatabase）在内的路由控制器组件（RC）和协议控制器组件（PC）。这些具体的路由组件构成如图9－7所示。图9－7路由组件构成示意图图9－7中，路由数据库组件占据了核心位置，而链路资源管理组件在这里具体负责本地资源的发现及管理。一旦发现本地资源有变化，它就改变本节点中的RDB，并且通过具体的域内网关协议把这种变化情况广播到网络中的其他节点。由于这种广播方式依赖于具体的域内网关协议，实际起到了一种屏蔽下层具体协议流的作用。不同域内网关协议承载的路由信息在经过协议控制器后就会变成统一的、同下层协议无关的、抽象的路由信息。这种信息会为路由数据库所用，进而也会为整个路由模块所用。在IP网络中，数据转发是逐跳进行的，不需要事先建立连接。而在基于电路交换的光网络中，数据的交换是基于端到端的，需要事先建立连接。另外，在IP网络中，每个路由器根据IP数据包中的目的地址进行独立的路由选择。因此，为了防止错误路由或路由循环，每个节点必须使用相同的网络拓扑数据库和路由算法。与之相反，在光网络中，请求建立连接时就会给出路由选择，并且在传送连接建立请求时不会影响已有的业务。由于光网络中的路由协议并不直接参与数据平面的交换，因此可以认为光网络的路由选择是不影响业务的。例如，拓扑和资源状态的不准确可能影响新连接（或恢复连接）的建立，但是不会拆除已有的连接。这就使得光网络的路由协议可以非常灵活地包含各种新的信息。事实上，任何有助于路由计算或业务区分的信息都可以包含在路由协议中，这些信息可以是标准的，也可以是厂家专用的。由于光网络中的连接是显示路由的，并且对于某一特定的连接，路由计算是由单一网元完成的，因此不同的网元不需要使用相同的路由算法。事实上，对于相同的信息，不同的路由算法可以采用不同的处理方式。光网络中的带宽统计也要比IP网络简单，从而使得带宽资源的管理更加容易。这将影响保护和恢复带宽如何分配。在IP网络中，可以事先配置好保护通道，而在失效发生以前并不占用网络资源。在电路交换网络中，建立保护通道通常需要占用相应的资源。这一基本的不同点限制了直接将IP网络中的一些流量工程机制应用于光网络之中。9.3.3

ASON信令技术

ASON信令采用的分布式呼叫和连接管理模型如图9－8所示。该模型是分析和讨论ASON信令工作机制的基础。

图9－8中，为了便于描述呼叫请求和连接请求的处理过程，将整个网络划分为若干个区域，分别用域1~域n表示，并表示出各种参考点。完成信令功能的各种功能部件称为代理（Agent），对不同的代理，可根据它们所处的位置不同而分别分配不同的任务。例如，用户请求代理（ARA，具体是指用户呼叫控制器CallC）完成呼叫请求等功能；子网控制器（SC，具体是指连接控制器CC）完成子网连接的请求等功能。控制平面的代理包括ARA（A端请求代理）、ZRA（Z端请求代理）、ASC－1（域1的A端子网控制器）、ISC－1（域1的中间子网控制器）、ZSC－1（域1的Z端子网控制器）、ASC－n（域n的A端子网控制器）和ZSC－n（域n的Z端子网控制器）。以上各种不同的代理之间相互协调，共同描述控制平面内信号的工作流程。传送平面的代理包括AUSN（A端用户子网）、ZUSN（Z端用户子网）、ANSN－1（域1的A端网络子网）、INSN－1（域1的中间网络子网）、ZNSN－l（域1的Z端网络子网）、ANSN－n（域n的A端网络子网）和ZNSN－n（域n的Z端网络子网）。上述控制平面的代理和传送平面的代理一一对应，由控制平面的代理通过连接控制接口（CCI）分别控制传送平面内与之相对应的代理，实现传送平面内的链路连接（LC）和子网连接（SNC），最终实现端到端传输通道的建立。图9－8分布式呼叫和连接管理模型9.3.4

ASON链路管理技术

ASON将控制平面引入了光层，构建了智能化的光网络环境，从而在光网络中实现了动态的光路资源配置和管理，为运营商提供了更为灵活有效的网络运作方式。而灵活、动态的光网络链路资源管理技术是利用GMPLS协议实现光路自动配置和管理的基础和关键，因此是否能提供高效的链路管理是ASON实现最为重要的内容之一。

ITU－T关于ASON的建议框架相对完备，G.8080定义了ASON控制平面的参考体系结构，规定了主要的功能模块以及相互之间的作用；G.7712描述了数据通信网（DCN）的体系结构；G.7713规定了实现自动呼叫和连接操作所进行的处理需求，适用于UNI和NNI之间的分布呼叫和连接管理（DCM，DistributedCallandconnectionManagement）；G.7714描述了用于网络资源管理和选路的自动发现技术；G.7715描述了用于建立SC和SPC路由功能的需求和体系结构；G.7716、G.7717、G.frame等建议也在制定过程中。其中，和链路资源管理相关的标准有G.7714/G.7714.1和G.7716，但G.7714/G.7714.1主要偏重于自动发现技术的相关规定，而G.7716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初始建立、重配置和恢复的相关内容。

IETF主要致力于开发Internet的标准和规范。在ASON的建议制定过程中，IETF发挥了它在IP技术方面的优势，继承IP路由协议和MPLS信令体系，提出了GMPLS系列标准草案。其中，和链路资源管理相关的部分是GMPLS链路管理——LMP协议。它是运行于两个相邻节点间用于流量工程（TE）链路管理的协议，包括控制通道管理、链路属性关联、链路连通性验证、链路故障管理四个功能，前两项是必备的核心功能，后两项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。

OIF致力于加速光互联网的部署，其目标是提供终端用户、设备制造商、业务提供商一体的光网络解决方案，促进网络互操作。在OIF开发的UNI标准中，通过扩展的LMP来实现UNI对资源的管理。不难看出，在目前的众多协议中，LMP协议对链路资源管理的阐述是相对完整的，下面将主要论述LMP关键技术的相关内容。

LMP协议主要是针对网络日益复杂、庞大，相邻节点之间光链路数目不断增加，如何能实现对链路的有效、智能管理，如何能实现链路故障的快速定位而提出的，其消息形式是基于IP封装的。它包括以下四个功能。

1）控制通道管理

控制通道管理是用来建立和维护相邻物理节点的控制通道，以便进行参数协商和信令信息的传递。它要求相邻节点之间至少有一条可用的双向控制通道（多条控制通道可作为备份），并且要求相关传送平面本地和远端节点的连通性和接口ID是已知的（通过管理平面或使用自动发现机制获得）。

2）链路属性关联

链路属性关联可以将多条数据链路汇聚成一条TE链路，并同步链路属性，这将大大减少网络中链路状态广播（LSA）消息的发送。在链路属性关联过程中可进行链路绑定，可以修改、关联和交换链路的流量工程参数，最终确保相邻节点之间TE链路属性的一致，使相邻节点就数据链路的性质和容量等参数达成共识。LMP链路属性关联消息有：LinkSummary、LinkSummaryAck和LinkSummaryNack。其处理流程与控制通道管理初始化相似。链路进入UP状态，周期性发送LinkSummary消息，如对方节点同意LinkSummary消息中所有属性和端口映射关系，则返回LinkSummaryAck消息，否则返回LinkSummaryNack消息并指明不同意的属性和端口映射。

3）链路连通性验证

链路连通性验证用来验证数据链路的物理连通性，以及本地ID到远端ID的映射，其最大的好处是通过验证可以得到一张标有确定链路状态的本地－远端ID映射表。

LMP链路连通性验证过程通过控制通道上的BeginVerify消息来协调，并且需要控制通道和数据通道协同进行。这是一个可选的过程，由参数协商过程配置可协商的验证标识（VerificationFlag）决定。

4）链路故障管理

链路故障管理LMP提出故障定位的机制由下游检测到数据链路故障的节点发起，通过通道故障消息以及回复消息的交互，沿着LSP向上游逐跳检测链路状态，直到定位到发生故障的链路。这种方式的好处是可对故障作出快速反应，并可精确定位故障是否发生在本地节点。

LMP故障管理过程基于通道状态（ChannelStatus）交换，其使用的消息有：通道状态（ChannelStatus）、通道状态应答（ChannelStatusAck）、通道状态请求（ChannelStatusRequest）和通道状态响应（ChannelStatusResponse）。

9.4

ASON生存性

ASON的生存性定义为在ASON网络中出现业务失效后，仍然能够持续提供业务供给的能力。一个完整的生存性策略应该包括以下几个部分：故障的发现、定位、声明和解除。从基本原理来说，恢复机制可以分为保护和恢复两种机制。

保护机制的基本思想是预先规划一部分冗余容量作为备用系统，当传输线路或者节点出现故障时，将受故障影响的主用系统迅速倒换到备用系统上。保护机制的最大优点是可以实现业务的快速切换，对客户信号质量影响较小甚至可以忽略。例如，SDH中采用的自愈环（SHR）机制，其保护倒换时间小于50ms，可以满足绝大部分实时业务的要求。保护机制的主要缺点是要预留相当数量的备用系统（最大可达100%），因此成本较高，而且主要依赖于手工配置。恢复机制是利用路由算法等机制实现端到端的整条或部分路由的重新建立，以绕过故障节点或路由。恢复机制的最大优点是无需事先对每一条工作路由都规划冗余备份，可以动态地应对网络中的故障，效率较高。恢复机制的缺点是恢复时间较长，尤其是当网络规模较大、路由之间节点数量较多时，路由算法的收敛速度难以保证实时业务的连接切断阈值（CDT）要求。

保护和恢复机制都可以进一步地分为基于链路（Linkbased）和基于通道（Pathbased）两类。基于链路是指当网络中出现故障后，仅仅对故障所涉及的部分链路进行恢复；而基于通道则是从源节点到终端节点的端到端恢复。针对备用资源的配置情况，保护机制可以分为专用保护（Dedicated）和共享保护（Shared）两类，类似于一般所说的1＋1和1︰1形式。专用保护的保护切换时间非常快，因此对于一些实时性要求很高的业务较为合适，但缺点是资源利用率低；而共享保护则是若干个工作信道由一个备用信道进行保护，相对而言其网络资源的利用率较高。

图9－9给出了生存性策略分类示意图。图9－9生存性策略分类示意图9.4.1传送平面生存性

对于ASON而言，传送平面和控制平面的生存性策略都可以包括保护机制和恢复机制两类。

目前，光网络中较为成熟的仍然是光波长交换网络（OWS），而光分组交换（OPS）和光突发交换（OBS）尚处于研究之中，关键问题是尚无法实现光域中对光信号的透明时钟提取以及存储、转发等技术。虽然基于光纤的光纤时延线（FDL）能部分实现光信号的存储，但是与电域中对分组进行存储、缓冲、排队等成熟技术相比，直接对光信号进行处理与实用还有很大的距离。因此，光层恢复机制和IP/MPLS层相比，仅有一些部分相似之处可以借鉴，如光网中也有类似MPLS中的链路和通道级别的保护。考虑到光层的特点，它与IP/MPLS又有着很大的区别。光域中较为成熟的技术主要还是SONET/SDH中的自愈环机制和WDM中较为简单的保护机制（包括独立保护和共享保护两大类）；而在OWS网络中，依赖OXC实现动态的光路路由还要受到光波长连续性的约束，在具体实施时会受到较大的限制。总体而言，光层中目前还是以保护机制为主，恢复机制还处于研究和完善中。光层中的保护机制与IP/MPLS层中的保护机制有相似之处，如也有链路和通道级保护的区别。但是必须注意到，在MPLS保护机制中，备用LSP平时并不占用资源，而在光网络中，当某个波长通道被指配为备用通道时，其他业务无法对其利用。保护机制可以分为1＋1、M︰N、1︰N和1︰1等几种形式，其中1︰1和1︰N都是M︰N的特例。1＋1保护方式有时也称为并发选收保护方式。源节点将业务同时送入工作信道和保护信道，终端节点前有一选择开关，可以根据信号质量的好坏选择接收。正常工作时，从工作信道接收信号；当工作信道出现故障时，保护选择开关切换至备用信道，转由备用信道接收信号。此种保护方式的切换时间很短，几乎不会对业务产生影响，但是缺点是要有100%的冗余。在实际的光纤线路中，若不采用异径保护方式（即相异路由），可能会出现工作信道和备用信道同时被切断的情况（大多数情况下工作光纤和保护光纤都处于一根光缆内或同一条路由）。因此，1＋1保护方式一般多在业务量较大且较为稳定的节点间使用。M︰N方式是指N个工作信道共享M个备用信道，备用信道平时并不传送业务，只有当工作信道故障后才会将业务倒换至备用信道。相对于1＋1保护方式而言，此种方式对网络资源的利用率较高。光层中的恢复机制尚不成熟，目前研究较多的是光路由和波长分配（RWA）。根据是否具有端到端的波长连续性，可以将RWA分为端到端的波长通道恢复和虚波长通道恢复两种。两者最主要的区别是在OXC中是否具备光波长转换器（WC）。显然，具有WC的OXC能更好地处理节点处可能出现的波长冲突和拥塞问题，目前已经有较多的措施可以实现灵活的全光波长变换。大多数RWA算法的思路都是在Dijisktra算法上改进的。日本电信与日本国立情报研究所（NII）报道了最新的成果，可以依赖GMPLS协议在7s内实现路由的重新建立，但是这个数字距离电信级的QoS要求还存在着相当大的差距。目前ITU－T和IETF都在积极研究ASON和GMPLS的恢复机制。9.4.2控制平面生存性

相关文献给出了ASON生存性策略各步骤中传送平面和控制平面在保护和恢复中的作用，如表9－1所示。表9－1传送平面和控制平面在保护和恢复中的作用从表9－1不难看出，实现ASON生存性策略主要涉及到传送平面和控制平面。例如，对于ASON而言，传送平面的故障发现确实较为便捷，如利用SDH中的告警指示信号（AIS，AlarmIndicatorSignal）或光信噪比（OSNR，OpticalSignalNoiseRatio）劣化等可以迅速地给出业务失效指示信号，但是对于某些业务失效类型而言，传送平面并不能够实现快速的故障发现。例如，对于业务层信号的丢包率、时延变化等指标超过预设门限等故障类型，此时的传送平面仍处于正常工作状态，并不能快速地发现故障。再有，某些业务负荷和流向确定的场合所采用的是1＋1保护方案，业务信号和保护信号同时在不相邻的反向传送通道上传送，即所谓的“并发选收”模式，接收端只需从接收到的两个信号中选取一个即可。这种方案中，主用信号切断后，不需要控制平面的参与也能保证快速的切换。因此，上述划分方法存在一定的局限性，不完全适用于ASON生存性的复杂情况。考虑一个逻辑独立的控制平面，其可能出现的业务失效应包含以下内容：控制链路失效、控制平面节点失效和软件（包括协议）失效。控制链路失效是最为常见的失效类型。控制平面的信息需要借助独立的传送承载通道或传送平面所提供的传送承载能力进行分发，因此控制链路失效（包括传送平面的物理链路失效或逻辑链路中断）会引起控制平面的信息中断。控制平面节点失效的情况需要分别讨论，在实际的网络中，控制平面节点可以是嵌入在传送平面节点的某些功能单元，也可以是一个独立的物理设备。前一种情况下，传送平面节点失效，或者是传送平面节点中功能块之间的连接中断都会引起控制平面节点失效；后一种情况则会因设备自身可用性或者外界供电等因素导致业务失效。软件失效则是由于软件中的Bug或者协议中的逻辑错误引起的控制平面功能失效。表9－2给出了控制平面失效的类型以及可能的原因。表9－2控制平面失效的类型9.4.3多层网络生存性

在一个多层网络中，当其中的传输线路或者节点（包括光层的OXC/OADM和IP/MPLS层的路由器/LSR）出现故障时，两层各自的保护和恢复机制必然都会有所响应和动作，此时如果没有一个良好的机制加以协调和控制，必然会出现一些问题。

例如，在图9－10所示的网络中，当某两个OXC间的光纤线路中断时，光层的保护机制首先动作，可以在最短的时间内恢复业务，IP/MPLS层的恢复机制还未触发或尚未完成，故障可能已经被光层的恢复机制恢复。而当OXC节点本身出现问题时，光层本身的恢复机制无法实现故障恢复。若OXC节点B出现故障，LSR节点b就被隔离，光层的恢复机制无法对b上的业务进行恢复。由此可见，仅仅依赖下层的保护和恢复机制是不完善的，而完全依赖上层的保护和恢复机制又会引起网络结构和协议体系的复杂性，降低故障恢复的效率。因此，采用多层恢复机制有望综合两者的优点。根据多层恢复机制之间的协调关系，多层恢复机制可以分为自下而上、自上而下和混合三种形式。图9－10多层网络生存性示例

1）自下而上

自下而上机制的基本思想是首先在光层进行恢复，若光层无法恢复再转由上层(即IP层)进行处理。这种机制的最大优点是恢复时间短，例如采用类似SONET/SDH的保护机制或者WDM的保护机制，可以在很短的时间（小于50ms）内实现倒换，而且不牵涉到高层设备和协议的参与。自下而上恢复机制的最大缺点是当下层节点设备出现故障时，会导致上层设备的隔离，也即可能出现下层无法恢复再转由上层处理，导致中断时间过长；另外一个缺点是恢复的颗粒度较粗，如对于IP光网络而言，目前只能针对某个波长进行恢复。

2）自上而下

自上而下机制的特点与自下而上机制恰好相反，其最大的优点是能够对高层的故障进行恢复，缺点是恢复所需的时间较长（可达数秒到数十秒），同时需要较多的通信协议参与。

3）混合机制

混合机制的基本思路是将上述两种机制进行优化组合以获得最佳的恢复方案。但是在具体实施时，针对网络故障的多样性和复杂性，如何确定一个优化的恢复策略需要仔细研究。已经有人提出多层网络中应尽力在最高层恢复，也有的文献中认为应该存在一定的顺序，例如可以采用计时器或者令牌信号加以控制和协调。网络中出现故障的原因非常复杂，既有设备自身可靠性的因素，也有一些不可预测的外界因素，例如由于施工或自然灾害导致的光缆切断和节点设备瘫痪等。按照“最先发现，最先处理”的基本原则，由于光层对于光信号质量高度敏感，例如光纤切断会迅速通过告警指示信号（AIS）向其他节点告警，而WDM中光信噪比（OSNR）的劣化也可以迅速被确定，通过WDM系统中的光监控信道（OSC）更是可以对故障迅速定位，因此，IPoverWDM网络多层恢复机制应在光层首先动作为宜。对于上述OXC节点故障这样的光层无法恢复的情况，采用某种类似计时器的机制较为现实。考察一个网径为2500km（ITU－T假设的数字参考链路长度）的光网络，总计32个节点，光信号的传输时延约为5ns/m，单个节点对保护倒换协议的处理时间约需0.5ms，其总的传输时延仍然可以满足50ms的CDT；另一种对于时间阈值的考虑可以参考ITU－T的G.114中对VoiceoverIP类业务的规定，其端到端的时延为150ms。因此，多层恢复机制切换计时器的时间范围为50～150ms，具体选择多大的值作为光层进行恢复的最长门限值，需要根据网络的范围具体考虑，超过此门限后，可以再由IP/MPLS层进行处理。表9－3给出了几种多层恢复机制的性能比较。表9－3几种多层恢复机制的性能比较 9.5

ASON业务

9.5.1按需带宽提供BoD

BoD业务能够实时、灵活地满足用户的带宽需求，它能够根据业务的特点以最有效的基于时间或业务命令路由使用现有的光网络带宽资源，进行带宽资源的动态分配。这也正是智能光网络所能够支持的快速灵活连接功能的体现。由于语音和数据业务等的流量需求都不是固定不变的，而是在一天之中会有带有时段性特点的波动（很大程度上和用户的行为习惯有关），因此根据不同时间段用户的流量需求进行动态的带宽分配，不仅可以充分满足用户的需要，同时也可以获得较高的网络资源利用率。智能光网络的BoD即是根据用户的流量需求特征，结合当前的网络资源占用情况进行动态优化的带宽分配。在业务流量大的时候分配高带宽，业务流量小的时候分配低带宽，最大化带宽的利用率。对于用户而言，BoD不仅可以节约服务的费用（不必始终按照高带宽占用付费），同时对于运营商而言能够更为高效地利用网络资源，从而大幅度提升网络的经营效率。因此，BoD的出现带来了双赢的局面，是智能光网络提供的最有吸引力的业务之一。图9－11

BoD业务示例智能光网络中业务节点支持多粒度，因此可以在不同层面上实现BoD。典型的BoD包括波带级、波长级和子波长级等。由于目前智能光网络的节点设备大多都支持VC－4级别智能交叉连接，因此子波长级中VC－4级别的BoD业务目前较为成熟。

狭义BoD即通常所理解的BoD，是指通过UNI信令接口提供按需分配带宽的自动连接。这里的带宽分配是实时和自动的，使用SC连接类型。用户或其代理可以直接通过UNI发起连接请求，不需网管发起。客户可以在合同允许范围内对连接属性进行修改，如带宽和QoS等。提供狭义BoD业务需要的用户设备和网络设备都能够支持UNI协议。而目前支持UNI的用户设备还很少，因此这里所述的是广义BoD的概念。广义BoD是指在狭义BoD的基础上，增加了利用SPC连接提供按需分配带宽的业务。具体又可分为以下三种类型：

（1）定时预约BoD业务。用户通过传真、Web和Email等方式提前预约所需带宽，运营商按时提供业务。要求网管支持预约业务功能，维护人员及时将业务需求单输入到网管系统，到时网管自动开通业务。这种BoD业务类型的连接建立为非实时方式，用户需要提前预约。（2）实时请求BoD业务。用户通过运营商提供的网管系统Web界面或客户端网管，实时请求