ASON的控制平面及其核心技術(shù)

1 引言
    從80年代光纖通信技術(shù)商用化以來，傳輸體制經(jīng)歷了準(zhǔn)同步數(shù)字體制(PDH)到同步數(shù)字體制(SDH)的過渡；復(fù)用技術(shù)從電域的時分復(fù)用(TDM)向光域波時的分復(fù)用(WDM)的過渡，伴隨著IP與SDH，WDM及光傳送技術(shù)的融合，提出了光分組交換(Optical Packet Switch，簡稱0PS)和光突發(fā)交換(Optical Burst Switching，簡稱OBS)技術(shù)，所有這些都有力促進(jìn)傳送網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展。但是，傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)技術(shù)存在諸多棘手問題，將成為從傳統(tǒng)語音和數(shù)據(jù)分離業(yè)務(wù)向未來語音、高速數(shù)據(jù)及實時圖像業(yè)務(wù)融合方向發(fā)展的攔路虎。
    為了順應(yīng)未來光網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)支撐能力和豐富性的高要求，在2000年3月國際電信聯(lián)盟提出了自動交換光網(wǎng)絡(luò)(Automatically Switched 0ptical Network，簡稱ASON)的概念，其基本設(shè)想是在光傳送網(wǎng)中引入智能控制平面(Control
Plane，簡稱CP)。通過控制平面，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)動態(tài)呼叫連接管理和網(wǎng)絡(luò)資源的按需分配，使光網(wǎng)絡(luò)具有智能化，成為推動下一代光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新型網(wǎng)絡(luò)體系。

2 ASON的控制平面結(jié)構(gòu)
2．1 ASON的基本概念
    ASON可以定義為一種基于SDH傳送網(wǎng)和光傳送網(wǎng)，通過分布式或部分分布式控制平面自動實現(xiàn)配置連接管理的光網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)包括傳送平面、管理平面及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。其中，傳送平面既可提供用戶信息的雙向或單向傳送，也可提供一些輔助控制和網(wǎng)絡(luò)管理信息的傳輸；管理平面用以完成傳送平面及整個系統(tǒng)的管理；數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可完成傳送平面、管理平面內(nèi)部及它們之間管理信息和控制信息的傳送。在ASON中，引入了獨有的控制平面技術(shù)，用以完成傳送平面呼叫控制和連接控制。
2．2 控制平面的優(yōu)勢與基本結(jié)構(gòu)
2．2．1 引入控制平面的優(yōu)勢
    ASON中最具特色的就是控制平面，它賦予ASON的智能性和生命力。歸納起來，控制平面技術(shù)為ASON帶來的優(yōu)勢有：①能夠?qū)崿F(xiàn)流量工程的要求；②控制平面協(xié)議代替通用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，并且可使用于不同的傳送技術(shù)；③信令具有可擴(kuò)展性，能實現(xiàn)在多廠商環(huán)境下的連接控制，能根據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)資源的實時使用情況，動態(tài)地進(jìn)行故障排除；④具有快速服務(wù)支配功能，能夠自動建立、維護(hù)、釋放連接及網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)與恢復(fù)；⑤支持各種新的業(yè)務(wù)類型，如相關(guān)用戶組和虛擬專網(wǎng)等；⑥減少服務(wù)提供商為新技術(shù)開發(fā)維護(hù)系統(tǒng)軟件的需要。
2．2．2 控制平面的構(gòu)成
    控制平面由獨立或分布于網(wǎng)元設(shè)備中通過信令通道連接在一起的多個控制節(jié)點構(gòu)成，如圖1所示。通過用戶一網(wǎng)絡(luò)接口(User-Network Interface，簡稱UNI)，實現(xiàn)用戶終端與ASON的連接；通過外部網(wǎng)絡(luò)一網(wǎng)絡(luò)接口(Extemal Network-to-Network Interface，簡稱E—NNI)，實現(xiàn)ASON子網(wǎng)之間的互連；通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)一網(wǎng)絡(luò)接口(Intemal Network-to-Network Interface，簡稱I—NNI)，實現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)部ASON網(wǎng)元的互連。

3 控制平面的核心技術(shù)
    在控制平面中，涉及的核心技術(shù)主要包括網(wǎng)絡(luò)接口、功能模塊及信令協(xié)議3部分。
3．1 控制平面網(wǎng)絡(luò)接口
    ASON中可能包括多種廠商設(shè)備及多種不同技術(shù)設(shè)備。根據(jù)技術(shù)或廠商設(shè)備的不同，可將ASON劃分成不同的自治區(qū)域。根據(jù)位置、功能的不同，ITU—T在控制平面內(nèi)部定義了兩種邏輯接口，即用戶一網(wǎng)絡(luò)接口UNI和網(wǎng)絡(luò)一網(wǎng)絡(luò)接口NNI(含E—NNI和I—NNI)。UNI和NNI是實現(xiàn)ASON的關(guān)鍵，也是ASON區(qū)別于現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)的一個重要特征。
    光互聯(lián)論壇(Optieal Internetworking Forum，簡稱OIF)對UNI進(jìn)行了規(guī)范，分別推出了UNIl．0標(biāo)準(zhǔn)和UNI2．0標(biāo)準(zhǔn)。此后，OFI又著手規(guī)范NNI。目前將推出E—NNIl．0標(biāo)準(zhǔn)，這將加快全球光網(wǎng)絡(luò)互通操作的實現(xiàn)。
3．1．1 用戶一網(wǎng)絡(luò)接口
    UNI定義了包括IP路由器、ATM交換機(jī)及SDH交叉連接設(shè)備等用戶與OXC和OADM的ASON設(shè)備的接口協(xié)議。對于用戶而言，用戶側(cè)接口稱為用戶側(cè)用戶一網(wǎng)絡(luò)接口(User-Network Interface for Client，簡稱UNI—C)；對于網(wǎng)絡(luò)側(cè)來說，網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口稱為網(wǎng)絡(luò)側(cè)用戶一網(wǎng)絡(luò)接口(User—Network Interrace for Network，簡稱UNI—N)。
    用戶設(shè)備通過該接口動態(tài)請求獲取、撤消及修改有一定特性的光帶寬連接資源，可以支持多種網(wǎng)元類型。支持自動業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)、自動鄰居發(fā)現(xiàn)等網(wǎng)絡(luò)功能。具體支持包括接入用戶請求，即呼叫控制、資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇及呼叫的安全管理和認(rèn)證管理等功能。在UNI中，傳送的信息流包括終端點的名稱和地址、認(rèn)證和連接接納控制以及連接服務(wù)消息。
3．1．2 網(wǎng)絡(luò)一網(wǎng)絡(luò)接口
    NNI是光網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)之間的接口，主要解決不同供應(yīng)商光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)互通問題。在由多個自治網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，實現(xiàn)動態(tài)光路的建立、維護(hù)及釋放等功能。
    I—NNI是一個自治域內(nèi)或有信任關(guān)系的多個自治域、控制實體之間的雙向信令接口。I—NNI支持資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇及連接路由等功能。在接口中，傳送的信息流包括拓?fù)洌酚尚畔ⅰ⑦B接服務(wù)信息及控制網(wǎng)絡(luò)資源信息。
    E—NNI是不同自治域或提供商網(wǎng)絡(luò)中控制實體之間的雙向信令接口。E—NNI用于實現(xiàn)跨域連接的建立，支持呼叫控制、資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇和連接路由。接口中的信息流包括可達(dá)網(wǎng)絡(luò)地址信息、認(rèn)證和連接接納信息及連接服務(wù)信息。
3．2 控制平面控制節(jié)點功能
    在ITU-T建議中，控制平面節(jié)點的核心功能主要由連接控制器、路由控制器、鏈路資源管理器、流量策略、呼叫控制器、協(xié)議控制器、發(fā)現(xiàn)代理及終端適配器等8類組件構(gòu)成。圖2中省略了發(fā)現(xiàn)代理和終端適配器兩個組件模塊的標(biāo)注。圖2中的呼叫控制器和連接控制器用于完成信令功能，實現(xiàn)ASON中的分離呼叫和連接處理兩個過程；路由控制器用于完成路由功能，為連接控制器將要發(fā)起的連接建立選擇路由，同時還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唾Y源利用等信息的分發(fā)；鏈路資源管理器用于完成資源管理功能，檢測網(wǎng)絡(luò)資源狀況，管理鏈路占用、狀態(tài)及告警等性能；協(xié)議控制器用于完成消息的分類收集和分發(fā)，負(fù)責(zé)將通過接口的消息正確送往處理模塊；流量策略負(fù)責(zé)檢查用戶連接是否滿足已協(xié)商好的參數(shù)配置；發(fā)現(xiàn)代理和終端適配器用于完成自動發(fā)現(xiàn)功能。

3．3 控制平面的信令協(xié)議
    控制平面的信令協(xié)議包括路由協(xié)議、信令協(xié)議及鏈路資源管理協(xié)議3部分。在ASON中，使用由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(Intemet Engineering Task Force，簡稱IETF)提出GMPLS的協(xié)議框架，在該協(xié)議框架中，不同的協(xié)議功能由所對應(yīng)不同協(xié)議模塊完成，分別為路由協(xié)議、信令協(xié)議及鏈路管理協(xié)議等模塊。
    (1)路由協(xié)議 互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出的路由協(xié)議包括開放最短路徑優(yōu)先一流量工程和媒介系統(tǒng)一媒介系統(tǒng)一流量工程(Intermediary System一Intermediary System一Traffic Engineering，簡稱IS—IS—TE)兩個協(xié)議。路由協(xié)議基本功能包括資源發(fā)現(xiàn)、狀態(tài)信息傳播及信道選擇。路由協(xié)議模塊由路由表管理器、通道計算、開放最短路徑優(yōu)先一流量工程及鏈路狀態(tài)通告一數(shù)據(jù)庫(Link State Advertisement一Database，簡稱LSA—DB)構(gòu)成。因為傳送平面和控制平面的拓?fù)洳恍枰耆嗤?，所以路由協(xié)議需要負(fù)責(zé)廣播它們的拓?fù)洌沟妹總€節(jié)點都能保持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟晥D的一致性。傳送平面拓?fù)溆糜谶B接建立時的路徑選擇，而控制平面拓?fù)鋭t用于構(gòu)建IP控制消息的路由表。
    (2)信令協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出了兩種改進(jìn)的信令協(xié)議，即資源預(yù)定協(xié)議一流量工程和基于約束的路徑標(biāo)簽分布協(xié)議(Constraint一Based Routed Iatbel Distribution Protocol，簡稱CR—LDP)。信令協(xié)議模塊主要包括開發(fā)最短路徑優(yōu)先一流量工程，用于創(chuàng)建、維護(hù)、恢復(fù)和釋放光鏈路連接。信令包含地址和命名、信令的過程、信令類型、信令的具體內(nèi)容及其安全性等方面。
    (3)鏈路管理協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出了鏈路管理協(xié)議。鏈路管理協(xié)議模塊的主要功能是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路資源信息，為連接的建立提供資源保證。

4 結(jié)語
    通過引入控制平面完成了路由自動發(fā)現(xiàn)、呼叫連接管理、保護(hù)恢復(fù)等功能，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)動態(tài)呼叫連接管理和網(wǎng)絡(luò)資源的按需分配，使得光網(wǎng)絡(luò)具有智能化功能。為了實現(xiàn)智能光網(wǎng)絡(luò)，必須關(guān)注控制平面網(wǎng)絡(luò)接口、功能模塊及信令協(xié)議等核心技術(shù)的完善與發(fā)展。