1、光 传 送 网 新 技 术光通信技能鉴定补充教材2010-05-17目 录第一章 ASON 技术 .11.1 光传送网发展历程 .11.2 ASON基本框架 .71.3 ASON的控制协议 111.4 ASON网络技术 131.5 典型 ASON设备介绍 .20第二章 OTN 技术 .252.1 概述 .252.2 OTN的定义 .262.3 华为 OSN 8800设备概述 .33第三章 PTN 技术 .343.1 概述 343.2 PTN的定 义 .353.3 分组传送网（PTN）技术应用 .373.4 PTN的关键技术 .433.5 典型设备介绍 51第一章 ASON 技术自动交换光网络(
2、ASON，AutomaticSwitchedOpticalNetwork)的概念最早是在 2000 年 3月日本召开的会议上，由国际电信联盟电信标准化部门(1TUT) 的 Q1913 研究组正式提出的，并将它形成了 Gason 的建议草案。之后，在各界的共同推动下，ASON 得到快速发展，成为智能光网络的主流发展方向。ASON 的出现是光传送网发展中的一场革命，拉开了光传送网自动化的序幕。1.1 光传送网发展历程1.1.1 电信行业的发展1电信行业面临的挑战统计数据显示，因特网上的主机数目每年递增 30，主机连接数目每年增加 70，更为重要的是网络正在经历从窄带服务到宽带服务的转变，所有上述因
3、素都使网络业务量每年仍然以高达 50100的速率持续增长。但正是蕴藏在电信行业发展之中的强劲内动力，使整个行业从业者普遍感觉到前所未有的发展压力。电信行业目前面临的真正问题在于，虽然电信业务量已经获得而且仍将获得持续增长，但这种业务的持续高增长并没有转化为运营商收入的相应持续高增长，这种情况使得整个电信行业表现出令人尴尬的“增量不增收”的情况。从运营商的角度出发，导致出现这两种增长不一致的重要原因在于，由于因特网的发展，运营商网络接入收入扁平化，现有窄带用户即使升级为宽带用户也不会给运营商带来更大的额外收益。另外，特别是针对具体光传送网络而言，由于各大运营商在前阶段通信膨胀的泡沫时期在基础设施
4、及设备上的过度投资，光传送网络容量过度膨胀。虽然这种过剩情况将在最近几年时间中随着电信业务的增长而逐渐被消化，但由于这些业务增长主要集中在不能直接带来大量收益的数据业务，运营商的收入增长仍将在较低水平徘徊。因此，网络运营商面临的真正困难主要集中在以下两个方面：其一是如何有效地开发出能带来利润的新业务以弥补话音业务增长的不足，其二是在于怎样有效降低成本并构建出能承载上述新业务的下一代网络。作为信息社会的支柱产业，整个电信产业实际上是一个包含网络运营商、服务提供商、设备制造商、产品以及器件供应商在内的价值链条。对作为电信价值链源头的网络运营商而言，目前的实际情况是，尽管已经采用了诸如新型高速接口和
5、 WDM 等技术以降低网络成本，但这种成本的降低还不足以充分保证运营商收入的提高。在当前竞争愈加激烈的市场环境下，为获得长久持续的发展，电信价值链上的每一企业都需具备良好的发展策略。这里存在一种包含两个关键要点的普适原则：其一是采用新技术以大幅降低网络构建开销成本(CAPEX，CapitalExpenditure)及网络运营维护成本(OPEX ，OperationalExpenditurc)，另一个更为重要的要点在于要能不断发掘并提供能带来收入增长的新型服务业务。为满足上述指导策略的要求，电信价值链上的所有企业都必须做出改变。这种改变必将导致整个电信行业商业运作模式的转变（比如电信运营商就由只
6、关心电信网络的建设与运营转变为更加关心其能提供的业务及服务） ，同时也将导致当前电信网络的网络规则的巨大变化。2电信行业规则的改变随着电信行业技术进步及整个行业价值中心的转移，电信行业的网络规则也在发生巨大变化。从传统意义上讲，电信行业是一种为处于不同物理地点用户提供通信连接的服务，并根据服务来进行收费的行业。但最经随着电信新服务的广泛应用以及因特网的快速膨胀，用户已经把注意力从原先关注不同地点的物理连接性转移到关注网络运营商所能提供的业务及服务上，同时，电信行业的服务也出现了越来越同物理地域无关的变化趋势。上述这两种变化趋势均导致电信行业的收入越加扁平化，而这种收入扁平化的趋势终导致网络运营
7、商的收入更多依靠其所提供的服务来决定。除去上述网络收入规则的转变以外，电信行业的市场运作规则也已发生了巨大改变。随着技术的进步及网络容量的飞速提升。电信行业已经从保障通信需求转变为鼓励消费者使用，电信市场正在经历从卖方市场到买方市场的巨大转变。在这一转变过程中，电信行业为持续获得更多的收入就需要鼓励消费者更多地使用网络，同时，消费者在需求增长的条件下也对网络的使用及服务提出了更高的要求，二者的综合作用使得电信行业在网络服务及使用水平方面获得了持续增长。目前，这种增长更多地体现为网络接入方式的更新与接入速率的提高，特别是体现在宽带接入方式的使用与推广上。除去宽带用户数目上的增长外，更为重要且影响
8、更为深远的在于这种由窄带接入升级到宽带接入的速度正在加快。除去 xDSL 技术之外，在可预见的将来。基于 FTTH 技术的超宽带接入技术必将成为接入技术的主流。另外，未来消费者对移动宽带服务的需求也将是另外个需求亮点，这种移动宽带技术将使个人随时随地无缝接入因特网成为可能。除去宽带用户在数量上的增长，网络宽带服务在应用方面也获得了巨大的发展与提升，宽带服务已经催生出一系列新型网络服务及应用，这将极大地改变我们的工作和生活模式。在商业应用方面，基于 Internet 和 Web 的业务协作方法已经改变了从事商务活动和职业培训的模式；而利用基于宽带通信和无线技术的供应链管理（SCM ，Supply
9、Chain& Management）模型，我们能极大地提升整个生产流程的效率。同样，使用客户关系管理(CRM，Customer Relationship Management)模型。将极大改善我们在客户关系管理、单对单市场开拓以及群体协作方面的工作业绩。除去在商务市场上的应用，新型网络业务与服务还能极大地丰富消费者的日常生活，可以构建出多种多样的虚拟社区，提供远程教育、远程医疗、电子商务，以及其他基于移动位置的服务。在这种应用服务模式下，网络的作用已经转变为提供多种交流的开放式平台，这种虚拟互动将在改变大众生活方式的同时为电信网络运营商带来新的利润增长。图 1-1 具体表述了宽带网络新技术能带
10、来的新服务及新应用。图 1-1 宽带网络中的新服务及新应用综上所述，基于宽带技术的新应用不仅将改变网络，而且从这些具体网络应用中体现出来的消费者对网络应用及服务的关心更具现实意义。对网络运营商而言，能否提供这样的网络服务已经成为决定网络运营能否成功的关键。3电信网络演进的动力电信行业最近几十年以来一直是一个高速增长并充满变化的行业，同时电信行业又是一个同电信基础网络密切相关的行业。技术的进步推动了基础网络的变化，而基础网络的变化又作用于整个电信行业，这就造成电信行业中非常明显的技术与市场发展之间、网络架构与运营服务之间的共生互动影响在影响网络发展的因素之中，市场的力量无疑是最根本的和最为强大的
11、，它不断推动网络的升级换代，促使网络架构（不论是光网络还是无线网络）大约每 10 年就出现一次大的变化。于是，20 世纪 80 年代我们看见SONETSDH 网络的广泛应用，看见模拟移动通信的商业运营以及 X.25 数据网络的大范围使用；而在 90 年代，我们则又见证了密集波分复用系统以及第二代无线网络和因特网的成功商用。在具体分析电信网络演进的整个历程后我们可以发现，有 3 种因素对于网络演进进程影响非常巨大，这 3 种因素分别是业务的增长、新业务的发展以及新技术的进步。上述 3种影响因素并不是互相独立的，它们相互综合作用于网络，共同推动网络向新的方向演进。所有应用的基础 光网络个人应用满足
12、兴趣爱好的网络应用校园 e 教学应用行 基于位置的应用服务电子政务电子商务单对单的市场应用服务网络计算协同办公应用电子采购企业虚拟局域网IDdIDe IDfIDgIDjIDiIDhIDcIDbIDa丰富提升个人生活质量商业应用革新例如设备供应商之间的竞争以及技术的进步必将导致通信设备及系统价格的降低，而这种价格的降低又将刺激业务的增长，推动新型通信业务的发展，从而产生出新的通信需求。图 1-2 简要表示出了这 3 种影响因素之间的相互作用关系。图 1-2 电信网络架构的演进虽然电信行业现在处于调整时期，但内蕴与行业内的发展动力仍然是非常强劲的。这种发展动力推动着电信网络向更新的架构发展，这种发
13、展在移动通信领域体现为向宽带移动通信的发展；在数据通信领域体现为向具有 QoS 保证的数据网络发展；而在光通信范围内，这种发展则表现为传统光网络向智能光网络的演进。1.1.2 光网络的演进历程和趋势1光通信与光网络演进历程从过去 20 多年的光通信发展史看，光传送系统经历了从低速到高速、从准同步数字序列系统(PDH，Plesiochronous Digital Hierarchy)到同步数字序列系统(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)再到光传送网(OTN，Optical Transport Network)的历程。就网络传输速率而言，光传送网络的传输速率已从
14、44Mbit/s 增加到 40Gbit/s，不少实验室正在开发160Gbit/s 的系统。然而，考虑到单路波长传输速率终究是有上限的，因而现实光传送网络中都是采用基于光波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)的技术来进一步扩展光传送网络在传输容量上的潜力。采用 WDM 技术后，光传送网络的传输容量有了巨大提高，超高速容量系统的记录不断被刷新。虽然现在传送网络在传输能力上取得了如此巨大的发展，但网络的现实情况并不仅仅是由传输技术所单独驱动的。目前，尽管光网络中的话音业务继续保持稳定增长，但增长幅度已有所减缓，同时随着数据业务的飞速膨胀，现有业务中 IP
15、 业务所占比重已变得越来越大。对运营商而言，现实情况决定了当前传送技术必须是整合了 IP 技术、SDH 技术和WDM 技术的综合传送技术。SDH 技术最初是为传递 64kbit/s 的话音业务而设计的，具有严格的同步复用结构。它的最小复用速率为 155Mbit/s(STM-1/OC-3)，现在 SDH 的传输速率已经高达 10Gbit/s(STM-64/OC-192)甚至是 40Gbit/s(STM-256/OC-768)。除去传输容量的增加与提升外，网络业务的进一步增加以及 WDM 技术的成热与广泛应用，均推动越来越多的 SDH 传送网络构建于 WDM 系统之上。随着光传送技术的发展与完善，
16、光复用传送技术已经在光传送网络占据了越来越重要的地位，它不仅承载着传统话音业务，而且还担负着为相邻 IP 客户设备(诸如 IP 路由器)建立大容量传输链路的作用。就目前的 WDM 系统而言，它仍然是由手工配置的，其网络组成结构比较僵化和固定。但随着可重复配置的光分插复用器(OADM，卸，Optical Add-Drop Multiplexer)以及光交叉连接器(OXC，Optical Cross Connector)的使用，这种固定 WDM 系统已向波长路由网络(WRN，Wavelength Routed Network)发生了转变，即光网络已不再仅仅局限于传送功能，新业务技术进步 新网络需求
17、业务增长新网络架构它已具备了网络交换及组网功能。同时现在光器件技术的进步也赋予光网络以新的动力；光分播复用器和光交叉连接器的引入推动着当前光网络由环状网向网状网转变，这种变化类似于当年 SDH 网络中分插复用器(ADM，Add-Drop Multiplexer)和数据交叉连接器(DXC，Data Cross Connecter)推动 SDH 网络由环状网向网状网转变。在上述这种转变过程中，OXC 将起到非常重要和关键的作用。对 OXC 而言，它又根据交换矩阵中这种交换是否经过光/电转换被划分为全光 OXC(All Optical OXC)和光电转换 OXC(OEO OXC)。由于在全光 OXC
18、 中省去了昂贵的光/电接收转换模块，因此全光OXC 的成本比经过光/电转换的 OXC 节省很多。但目前由于大规模纯光交换矩阵技术尚不成熟，并且现在仍需对信号进行再生整理，因此对器件技术来说仍然需要光/电转换同时如果全部采用纯光交换势必导致光网络中出现波长连续性受限问题，这将给本已非常复杂的网络控制与管理问题又增加了复杂度，因此这些现实的局限性和需求都决定了目前所应用的 OXC 仍然是光/电转换 OXC。2光网络迈向智能化的趋势从对数据业务的承载方面来讲，传统的光网络是为传送话音业务而设计的，承载话音业务的连接建立之后很少发生变动，所以传统的光网络通常采用集中式的控制模式，通过网管系统来静态地配
19、置光通道，周期通常为几天，甚至数周。显然这对于具有很强突发特性的数据业务来讲是无法接受的。为了有效地承载数据业务，光网络要能够根据用户实时的需求动态地创建、拆除和修改连接，能够接受的时间约束通常只有几秒到几分钟。另外，传统的以环网为主的光网络在应对高速增长的数据业务的同时，会遇到可扩展性的问题。首先，环网的建设周期较长，使得在竞争激烈的市场上往往失去最好的投资机会；第二，在网络扩容时，某些节点之间可能并不需要太大的容量，但是建设环网通常要求所有相邻节点之间都要配置相同的资源，这样势必造成环网某些资源的闲置；此外在管理那些跨越多个环网的业务时，方案的实现也非常复杂。从网络的控制方式来讲，传统光网
20、络中的控制和管理一般都是集中式的，如果中央控制节点发生故障，将有可能导致全网瘫痪。虽然在设计这种集中式网络控制系统时，可以采取一些备份措施来克服这些问题，但是集中式控制生存特性和扩展性还是远远不如分布式控制。从提供给用户的服务质量方面来说，传统的光网络为用户提供多种 QoS 服务的能力是有限的。虽然以环网为主的 SDH 网络和 WDM 网络可以为建立的连接提供多种保护措施，但是无法提供更多不同的 QoS 服务。从业务的保护恢复机制上来考虑，传统光网络所提供的保护机制主要是环网保护，这种方式虽然能够快速地实现业务保护，但它是以牺牲网络 50的资源换得的，因此会给运营商带来竞争上的压力。同时，面对
21、网络上承载的越来越多的不同类型业务，这些业务对保护恢复的要求是不同的，比如话音业务要求在 50ms 以内得到恢复，而电子邮件等非即时业务能够容忍的恢复时间就非常长，这就要求光网络能够提供更多的保护恢复方式，特别是提供更加灵活的恢复机制，不仅能在较短的时间内恢复中断的业务连接，而且能够有效地节省网络资源。最后从市场竞争的角度来讲，运营商期望能够进一步降低光传送网的运行和维护成本，深入挖掘光传送网的价值，希望能够直接在光层提供诸如带宽贸易以及 OVPN 等新的增值业务。但是由于传统光网络缺乏智能的控制功能，所以业务提供的成本非常高，另外也缺少支持部署新业务的能力和手段，比如计费能力、策略控制能力等
22、。综上所述，在当前以 IP 为主的数据业务快速增长和电信市场竞争日趋激烈的形势下，传统的光网络已经不能适应用户的需求，迫切需要一种能提供动态的连接管理，具有基于格状拓扑的保护和恢复功能的，具有更强的抗毁能力的，能为用户提供不同带宽和不同QoS 的区分服务的，以及能提供和快速部署多种增值业务的新型光传送网-ASON。ASON 的概念最早是在 2000 年 3 月日本召开的会议上，由国际电信联盟电信标准化部门(1TU-T)的 Q19/13 研究组正式提出的，并由此形成了 G.ason 的建议草案。之后，在各界的共同推动下，智能光网络相关标准的制定工作进展迅速。目前，有关 ASON 的体系结构、网络
23、功能需求、路由架构、分布式连接管理以及自动发现机制等建议已经发布，人们对智能光网络的认识也已基本达成一致。ASON 在 ITU-T 的文献中定义为“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，实现动态的、基于信令和策略驱动控制的一种网络” 。智能光网络除继承了光传送网的主要特点外，还具备以下一些突出优点。 智能光网络可实现流量工程要求，允许将网络资源动态、合理地分配给网络中的连接。 智能光网络具有灵活多样的恢复能力，使网络在出现故障时仍能维持一定质量的业务，特别是能实现分布式快速恢复功能。 智能光网络能很好地利用光层资源满足数据业务动
24、态、灵活的连接请求，提供了一个响应快、成本低的智能化底层光传输网络。 智能光网络可提供多种新型的光层业务，如按需带宽分配(BOD，Bandwith On Demand)和光虚拟专用网(OVPN，Optical Virtual Private Network)业务等。3主要特征 在不需要人为管理和控制的作用下，可以依据控制平面的功能，提供动态连接的能力，自动选择路由，并通过信令控制实现业务连接的建立、修改、拆除，自动保护和恢复，自动发现等功能。 支持网络朝多信道、高容量、可配置和智能型的方向演进。4主要功能 基本功能：构成了智能光网络控制平面的基础，它是实现智能光网络智能的基础。包括路由功能、信
25、令功能、链路管理功能和单元接口技术。 核心功能：是实现智能光网络智能的核心。包括网络连接控制、保护/恢复、业务处理、策略管理。智能光网络被认为是传统光网络概念的重大突破，是具有高灵活性和高扩展性的基础网络设施。智能光网络是从 IP、SONET/SDH、WDM 环境中升华而来的，将 IP 的灵活和效率、SONET/SDH 的保护超强生存能力以及 WDM 的容量，通过创新的分布式控制系统有机地结合在一起，形成以软件为核心的，能感知网络和用户服务要求的，能按需直接从光层提供业务的新一代光传送网络。1.2 ASON 基本框架1.2.1 分层结构ITU-T 的 G.8080 和 G.807 规范定义了一
26、个与具体技术无关的自动交换光网络分层结构，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)。图 1-3 体现了3 个平面为支持在分层网络中进行连接交换而进行互操作的高层视图。图中还包括了数据通信网(DCN，Data Communications Network)，它是一个负责路由、信令、链路资源管理以及网络管理信息传送的信令通信网(SCN，Signaling Communications Network) 。不同于传统光网络的是，ASON 中引入了控制平面，其目的如下。在 ASON 中引入控制平面可以快速和高效地配置传送层网络连接，从而既支持交换式连接又支持软
27、永久连接。在 ASON 中引入控制下面可以重配或修改支撑已建立业务的连接。在 ASON 中引入控制平面可以执行恢复功能。对于控制平面结构来说，一个好的设计可以在快速可靠地建立业务的同时，使得业务提供商对他们的网络具备足够的控制力。控制平面自身应该是可靠的、可扩展的和高效的。控制平面框架应该通用，从而可以支持不同的技术、不同的商业需求和不同的功能分布（不同的设备厂商可能将控制平面的功能进行不同的组合封装） 。图 1-3 ASON 的分层结构控制平面是整个 ASON 的核心部分，它的引入是光传送网发展中的一场革命。控制平面应支持用户请求（交换式连接）和网管系统请求（软永久连接）的建立和拆除。此外，
28、控制平面还应支持重建故障连接（恢复） 。连接信息（如故障、信号质量等）由传送平面检测，并提供给控制平面。控制平面基于链路信息（如邻接、可用带宽、故障信息）进行连接的建立、拆除与恢复。详细的故障管理信息或性能监测信息通过传送平面（利用开销）或管理平面（包括 DCN）进行传送。传送平面由一系列的传送实体组成，用来为不同的用户传递业务信息。这些信息的发送可以是单向的，也可以是双向的，为此传送平面需要实现客户信号的适配，随路开销信息的插入和提取，传输链路上的功率均衡，色散补偿以及链路和通道性能的监测等。除了传递用户信息以外，传送平面还可以传递部分控制信息和网络管理信息。管理平面用来对传送平面和控制平面
29、进行管理并对各平面的操作进行协调。管理平面可以对网元和网络进行管理，也可以对业务进行管理。通常，管理平面在智能性上不如控制平面，其部分的管理功能被控制平面所取代。ASON 的管理平面与控制平面互为补充，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。ASON 的管理系统是一个集中管理与分布智能相结合，面向运营商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。虽然各个平面的功能独立，但由于这些平面都是对某些共同的资源进行操作，因此它们之间就必然存在一定的相互操作。从图 1-3 中可以看出，这些操作分为 3 种类型：一是管理平面与传送平面的互操作，二是控制
30、平面与传送平面的互操作，三是管理平面与控制平面之间的互操作。1.2.2 智能光网络原理数据业务对光传送网提出更高的带宽需求和服务质量要求，驱使光网络从传统的仅提供原始固定带宽的方式向更易于管理和控制更加灵活和智能化的可运营方向发展。智能光网络体系结构正是基于这样的技术需求、背景而提出的。它通过对业务进行分类，依据网络资源业务流量进行智能化的配置。并且在网络出现故障时提供强大的网络生存能力。由此赋予了光传送网实时的提供可配置带宽和动态的端到端连接管理能力。智能光网络的核心在于明确的提出了光传送网的控制平面。通过控制平面的方式并引入信令控制的交换能力，来实现连接配置的管理。因此控制平面的信令协议，
31、对于智能光网络的尤为重要。智能光网络包括三种接口协议，如图 1-4 所示：UNI（User Network Interface） 、I-NNI（Internal Network to Network Interface） 、E-NNI （External Network to Network Interface） 。UNI：定义了用户到智能光网络设备的接口协议。E-NNI：定义了光网络侧不同厂家设备互通的协议，其信令协议以 GMPLS 为主体。I-NNI：是由厂家自定义的内部协议，尽管可以自定义，但为了向最终的对等模型平滑过渡，也应该遵循标准的 GMPLS、OSPF（Open Shortest
32、 Path First）等协议信令，为以后的升级、对接提供方便。UNII-NIE-NI路 由 器TDM客 户 设 备智 能 光 网 络 节 点 光 网 络 2光 网 络 1图 1-4 智能光网络原理模型1.2.3 节点结构传统的光节点由单纯的电交叉连接设备或光交叉连接设备和光线路传输设备构成，不具备智能。电交叉设备包括 SDH 和 SONET 交叉设备如分插复用器(ADM)、数字交叉连接器(DXC) ，近年来出现了基于被分复用的光交叉连接设备，如光分插复用器(OADM)、可重构的光分插复用器(ROADM) ，光交叉连接器(OXC)。这些光节点的配置和重构都要通过网元网管系统和网络管理系统完成，
33、需要人力的介入。费时费力，还容易出错。因为网络中的设备可能是不同厂家生产的，即便是同一厂家的设备也可能是不同的版本，再加上一个连接可能跨越多个自治的网络管理域，所以网管系统不能统一，光连接的提供速度极为缓慢，配置一条光通道有时要花费几个星期，甚至几个月的时间。自动交换光网络(ASON)问世以后，控制平面采用信令和路由机制控制传送实体，从而实现了光节点和光传送网的自动化和智能化。控制平面功能的实现方式是在传统光节点上增加一个控制节点，一般采用一块 ASON 智能控制板卡来实现控制节点的功能。ASON 节点包括两个部分，即光传送节点和控制节点。图 1-5 所示 ASON 的设备结构图 1-5 AS
34、ON 的设备结构示意图ASON 传送节点的结构与传统节点结构基本一样。控制节点分别通过连接控制接口(CCI)和网络管理接口(NMI) 与传送平面及管理平面通信。CCI 可以采用以太网方式通信，通过此接口完成控制节点向传送平面发送建立，删除和查询连接等命令。NMI 是网元管理代理和控制单元之间的接口，使用以太网方式，采用 TCP/IP 进行通信。图 1-6 ASON 的功能结构示意图为了保证智能光网络各个实体之间信息的传递，ITU-T 定义了不同的逻辑接口来规范通信规则。如图 1-6 所示，图中定义了连接控制接口 (CCI)、网络管理 A 接口(NMI-A)和网络管理 T 接口(NMI-T)。C
35、CI 是控制平面和传送平面之间的接口，它负责将交换控制指令从控制平面发送到传送平面网元以及将资源状态信息从传送平面网元发送到控制平面。NMI-A 和 NMI-T 是实现管理平面对控制平面和传送平面管理的接口，其中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进行配置，监视和管理；而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。1.3 ASON 的控制协议ASON 的控制协议是控制平面的重要组成部分，也是实现控制平面各项功能的重要手段。ASON 协议标准主要来自 ITU-T（国际电联标准化部门） 、IETF（互联网工程任务组）和 OIF（光互
36、联论坛） 。ITU-T 传统上是制订光传送网标准的组织，在 ASON 方面侧重于明确需求、制订结构和协议无关的结构组件，在具体的协议设施方面则需要与其他标准组织（如 IETF）合作解决 IETF 传统上侧重于互联网协议的发展，其制订的多协议标准交换协议（MPLS）作为下一代数据传送标准的基础已经得到业界的认同。通用的多协议标签交换协议（GMPLS）是从带流程工程扩展的 MPLS（MPLS-TE ）技术自然扩展而来，作为统一多交换技术控制平面：支持传统 MPLS 支持的分组交换和二层交换，还可以支持传统上属于传送网络的 TDM、波长交换和端口交换等。 OIF 是光网络运营商和设备商就光层互联互通
37、而组织的论坛，不是一个正式的标准化组织。该组织结合 ITU-T ASON 结构和 IETF GMPLS 协议来定义光 UNI 和 E-NNI 接口，实现不同厂商设备的互操作。 总之，ITU-T 是电信方面的国际标准的主要制定者，以它在光网络标准方面的基础，推动的智能光网络体系 自动交换光网络（ASON） 得到运营商和设备商的广泛重视。目前协议实现其最快的方法，是采用现有的数据网络协议，现在 ITU-T 及各个国际标准化组织准备采用 GMPLS 协议作为 ASON 的控制协议，它是由 MPLS 协议扩展而成，有许多种选择，其中 ASON 使用了一部分，并进行扩展， 以适应于 ASON。它主要包括
38、：链路管理和发现协议 LMP；扩展的开放最短路径优先协议 OSPF 或 RSVP、IS-IS、RIP 静态路由协议；扩展的基于约束的标签分发（信令）协议 RSVP-TE 或 CR-LDP；基于GMPLS 控制平面路由算法库。ITU-T G.7713 建议了三种信令协议，即 PNNI、RSVP-TE 和 CR-LDP。PNNI 协议起源于传统的电信信令协议（Q.2931 、Q.931、 SS7） ，可靠性较高，但灵活性不够，且无法与 GMPLS 协议互通，PNNI 协议仅适用于软永久连接；RSVP 协议起源于 IPCoS 技术，具有较好的资源同步、差错处理功能，能更好地处理掉电等异常情况，更容易
39、实现多播，可以实现控制平面与数据平面的完全分离，具有较好的灵活性，但为了能够应用于 ASON，需要进行较大的扩充与改进，且可靠性不如 PNNI， ITU-T G.7713.2 规范的 RSVP-TE 协议，重点规范了 UNI 和 E-NNI，通常也适用于I-NNI，但还需要进一步规范，同样支持软永久连接，也支持域内的交换连接；CR-LDP 协议起源于 IP MPLS 技术，实现多播困难，同样需要进行较大的扩充与改进，ITU-T G.7713.3 规范的 CR-LDP 协议，适用于 UNI、E-NNI 和 I-NNI，可以进行与 ASON有关的自动呼叫和连接操作。相比之下，RSVP 比 CR-L
40、DP 更成熟，因此，绝大多数的厂家均采用 RSVP 协议。路由协议：ITU-T 尚未定义具体的路由协议，域内路由协议有 OSPF 和 IS-IS 两种；域间路由协议有 BGP、OSPF、PNNI 和 DDRP，现在，绝大多数厂家采用 OSPF-TE 协议1.3.1 具体技术协议1OSPF 控制平面开放的最短路径优先OSPF 是一种基于链路状态和 SPF 算法的动态路由协议。通过在邻居间交换链路状态来学习网络（AREA 内部）的拓扑信息，并使用 SPF 算法计算出到 AREA 内所有目的地的路由。OSPF 路由模块的目的是收集网络的拓扑信息，包括控制层拓扑信息和用于计算业务约束路由的业务拓扑信息
41、，还负责收集网络保护信息，并根据收集到的控制层拓扑信息计算出路由，用于控制层面的路由表。2CSPF（Constrained Shortest Path First）业务平面基于约束的最短路径优先通过 OSPF 协议收集到整个 AREA 业务平面拓扑后，调用 CSPF 算法实现业务路径的搜索。要考虑的约束条件包括：链路最大带宽、链路可用带宽、共享链路风险组、必经节点（或不能经过的节点） 、SLA 业务等级协定、光路距离等。CSPF 计算的路径不仅包括端到端的业务工作路径，也包括对应的业务保护路径。为能真正起到保护的作用，保护路径同工作路径除两端端点外，中间不应有节点或链路相交。在计算出工作路径后
42、，为计算保护路径，一种简单的方法是从现有的网络中将工作路径所覆盖的节点及链路（不包括源、目的节点）裁减掉，然后在裁减后的网络中重新找一条从源到目的的路径。由于计算过程中要考虑各种约束条件，因此算法的效率会受到较大的影响。衡量一种算法的好坏，不仅要关注其结果，还要关注其计算的效率。3GMPLS 广义多协议标记交换基于经 MPLS 扩展后的通用多协议标签交换 GMPLS 协议集的智能光网络控制协议主要包括路由协议、信令协议以及链路管理协议 LMP（Link Management Protocol） 。信 令 协 议 （ RSVP-TE 、 CR-LDP）路 由 协 议 (OF/IS-I)LSPLM
43、PLMP LMP LMP图 1-7 智能光网络的 GMPLS 协议其中路由协议主要有： 具有流量工程能力扩展的开放最短路径优先 OSPF-TE。 具有流量工程扩展的中间系统-中间系统路由协议(IS-IS-TE)。 约束最短路径优先路由协议 CSPF。信令协议主要包括： 具有流量工程扩展的资源预留协议 RSVP-TE（RSVP with Traffic Engineering extensions）。 约束路由标签分发协议 CR-LDP(Constrained Route-Label Distribution Protocol)。LMP 运行于邻接节点之间的传输平面上，用于进行链路的提供，并管理
44、节点间的双向控制信道。它包括以下核心的功能：控制信道管理、链路连接性验证以及故障定位/隔离。1.4 ASON 网络技术电信运营商 ASON 网络结构如图 1-8所示。ASON 网络的规划、建设和管理与现有传送网（如 SDH 和 DXC 网）相对独立，即采用重叠建网的方式。图 1-8所示 电信运营商 ASON 网络结构网状网结构，包括长途网和本地网两个部分。ASON 长途网负责 155Mb/s 及以上颗粒电路的调度，对 VC-12 的调度和汇聚原则上在本地网完成。为了提高网络的可靠性，长途网在重要的节点城市设置两个或多个 ASON 节点设备，并与本地网采用双节点互联，实现负荷分担和节点保护，可以
45、根据业务的发展，逐步实施。在一个控制域内，业务量大的节点之间应实现直接互联，以减少中间节点设备的端口需求。在 ENNI 技术和标准成熟之前，不同控制域之间可以采用传送平面静态互联的方式。以后根据 ENNI 标准的发展情况，再逐步引入 ENNI 互联方式。 1.4.1 ASON 的生存技术为了实现网络的可恢复性，在 ASON 中存在两种机制：保护和恢复。保护机制是指为了对一条或多条工作连接进行保护，而预先建立起一条或多条保护连接的机制。这些用于保护的容量即使未被使用也不能被重路由利用，而且中间节点用于保护的交叉连接已事先完成配置，在保护时不需要进行改变。ASON 的保护机制有两种实现方式，分别是
46、基于传送平面的保护和基于控制平面的保护。基于传送平面的保护的配置由管理平面完成；而基于控制平面的保护的配置由控制平面完成。恢复机制是指通过重路由机制建立新的连接以代替失效连接的机制，这些新连接会占用网络中冗余的共享容量。与保护不同，当故障发生进行恢复时，网络中支持该连接的部分或全部交叉连接会发生变化。一个连接是否可采用恢复机制是在呼叫最初建立时进行协商确定的。重路由业务包括硬重路由和软重路由两种方式。硬重路由业务为呼叫提供故障恢复机制，因此是对故障事件的响应。软重路由业务是为呼叫提供用于管理维护目的的重路由机制，该操作一般由管理平面发起，并且是先建立替换路由连接，然后再释放原来的连接。1保护和
47、恢复的应用方式ASON 网络中的故障主要包括域内故障、域间链路故障和域间节点故障。根据保护恢复方式应用范围的不同，可分为域内保护恢复、域间保护恢复和端到端保护恢复。当某个控制域内部发生故障时，应首先启动本域内的保护恢复。当域内保护恢复机制失败时，再启动域间保护恢复或端到端保护恢复。 在长途网和本地网之间采用 11MSP 保护。对于域间链路故障，应优先启动传送平面的 11 复用段保护。当 11 复用段保护失败时，再启动域间保护恢复或端到端保护恢复。 对于域间节点故障，可以采用域间保护恢复或端到端保护恢复。图 1-9 域内和域间保护2保护和恢复要求 为了使业务尽量少的受到传送平面故障的影响，对其上
48、的保护和恢复提出以下具体的要求： 1) 所采用的保护和恢复机制应与传送网所承载的业务无关。 2) 所采用的保护和恢复机制必须满足网络的可扩展性，即随着网络规模的扩大，保护恢复时间仍应满足性能要求。 3) 应支持以下保护和恢复方式： a) 必选方式：11MSP、SNCP、环网保护、永久 1+1 通道保护(或 11 通道保护结合恢复)、动态重路由恢复 b) 可选方式：1：N 保护、预置路由恢复等 4) 应支持 1+1MSP 与端到端保护恢复的结合，端到端保护恢复的启用需要有一个等待延迟时间以防止与复用段保护发生冲突。 5) 应支持以下保护倒换准则：信号失效（如 LOS、LOF、AIS 等） ； 信
49、号劣化（如 BER 过限） ；人工倒换；强制倒换。 6) 不同保护恢复方式的时间应符合相关标准的要求。7) 当受故障影响的连接无法恢复时，应释放未完成的恢复连接所占用的全部资源，并通知上下游节点和网管系统。 8) 应支持故障清除后的返回机制，返回等待时间应可设定。9) 应支持对保护和恢复参数的在线修改。 10) 应支持不同的恢复优先级。对连接的保护恢复操作应高于连接建立请求。当有多点故障发生时，可以按恢复优先级的不同对业务进行恢复，即首先恢复高优先级的业务。 3保护类型 1+1 保护：业务在工作链路和备用链路上同时传送，在接收端选择质量最好的信号。 1:1 保护：业务只在工作链路上传送，保护链路不传送业务或传送低优先级的业务。当工作链路发生故障时，业务倒换到保护链路上，而保护链路上的低优先级业务被放弃。 M:N 保护（ MN）：N 条工作链路共享 M 条保护链路。保护链路可以承载优先级的业务。两组链路间的对应关系事先不确定，但 M 与 N 的值可以预先设置。一条工作链路发生故障时，其承载的业务被转移到一条可用保护链路上，而保护链路上的低优先级业务被放弃。如果有超过 M 条工作链路同时出现故障，则保护优先级最高的 M 条业务。 复用段保护环、复用段保护链。1.4
