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自动交换光网络关键技术探讨

2/14/2005来源:光纤通信人气:7090

赵继军,孙咏梅,纪越峰,徐大雄
(北京邮电大学光通信中心,北京 100876)


    摘 要:文章首先对ASON的总体结构进行了详细分析,接着对ASON发展过程中涉及到的关键技术进行了讨论,从而明确了ASON的优势所在和需要进行的技术突破,最后对A-SON的发展趋势和研究现状进行了论述.

关键词:自动交换光网络;光传送网;控制平面

2 ASON的关键技术

  ASON由智能化的光网络节点所构建的光传送网以及对光传送网进行控制管理的光信令控制网络构成.从发展趋势来看,网络资源管理的智能化将集中在业务层上,而光学资源的管理将通过一个由业务层和光传输层所共享的集成控制平面提供.A-SON的实现依赖于GMPLS等控制协议所构建的控制平面的完善和智能化光层网络节点如OXC、OADM和波长路由器的真正实现.其中的关键技术主要有如下几种:

2.1 交换技术

  ASON离不开光交换技术的发展,采用光交换将使透明光网络成为可能,并可以实时地依据业务的需求和控制信令的指配动态地进行光开关交换矩阵的倒换,实现按需动态配置波长,从而在透明光网络中建立端到端的光通道.而以动态可重配置的、多粒度的光交换设备为主构建的智能化的透明光网络极大地简化了网络和节点的体系结构,降低了网络的运营成本和管理的复杂性,使得各种不同网络的互联互操作变得简单可行,易于实现动态有效的端到端的带宽分配和光通道建立的智能性.因此,在未来的ASON中作为光交换主角的将是OXC、OADM和波长路由器等节点设备.

  波长路由器又称光路由器,它和OXC没有本质的区别,一般而言当OXC能够实现动态波长选路功能时就可称为波长路由器.或者说,在进行波长选路时,波长路由器是动态的,而OXC是静态或半固定的.波长路由器主要由波长选择器件和OXC控制模块两部分组成,其中,波长选择器件是负责光通路倒换的光开关矩阵/OXC交换机构,OXC控制模块负责对OXC倒换进行管理,OXC中各光波长通道之间通过GMPLS协议和波长选路协议进行控制,实现选路交换快速形成,提供动态连接.在光联网技术中综合了先进的MPLS业务量工程控制层技术,可以大大简化网络管理的复杂性,因此特别适合于由OADM和OXC组成的光互联网络系统.

2.2 网络的智能化控制和管理

  传统光传送网的CP由网管实现,它存在一些根本性的缺点,如当遇到光纤断裂等故障时收敛较慢,手工恢复的系统中通常的恢复时间一般以分钟、天和星期计量.在这种情况下加速业务恢复的唯一方式是预先划分专用的保护通道,这就给不同厂商设备之间的互连造成困难,而且不能使用分布式动态路由控制能力,这不仅难以满足ASON实时配置资源和动态波长分配的要求,而且资源的预留对网络资源也造成了一定的浪费.因此,在具备了构建透明光网络所需的基本网络部件之后,另一个关键是如何实现光网络的智能化控制和管理,以使各种网络设备如路由器、ATM交换机、DWDM传输系统和光交换机能够协同工作共同构建智能化的光网络,同时为各种不同厂商、不同技术网络的互操作提供更好的方式.其中主要包括:网络拓扑和资源的自动发现、智能化的光路由和波长分配(RWA)算法、各种不同业务的接入和整合技术、光管理信息的编码和分发、网络生存性策略和自动保护恢复等技术.

  在ASON中,提出了全新的CP概念.CP涉及接口、协议和信令3个方面的问题,负责连接的提供、维护以及网络资源的管理.在网络中连接的提供需要路由选择算法、沿被选路由的请求和建立连接的信令机制.一旦一个连接被成功地建立起来,它就需按照业务等级协议(SLA)进行维护.而获得网络的拓扑(包括网络总体情况和连通性)以及可用资源的信息是网络操作的基本功能.理想地说,网络的拓扑和可用资源应该自动发现,以实现邻居和终端系统发起的请求机制、算法以及信息在网络中的通告.此外,有效的网络资源的利用要求维护一个网络总体的当前可用网络资源信息,这都是完成CP功能、实现连接动态提供的基础.ASON正是有了这样的CP,有了接口,通过协议和信令系统动态地交换网络拓扑状态信息、路由信息及其它控制信息,才具备了实现光通道的动态建立和拆除的能力,具备了自动交换的能力.

2.3 传输网络的生存性

  高效灵活的保护与恢复手段是新一代ASON必须具备的重要特征.数据业务的快速增长,对光纤骨干网络的保护恢复能力和QoS能力也提出了更高的要求.光纤骨干网络交换的粒度一般比较大,网络的瞬时失效将引起业务量的严重损失,因此在未来的智能化光骨干网中不能不考虑光网络的保护恢复策略,以增强网络的自愈生存能力.网络拓扑和多波长联网技术的应用为保护恢复机制的设计提供了灵活性.重要的问题是如何将这些机制引入MPLSCP中,以提高网络运行的可靠性.同样,在一个各自有各自的保护恢复策略的多层网络中,如何解决网络各层生存性机制间的协调,将是十分重要的问题.此外,随着光网络的发展,ASON从垂直层面的角度来看将日趋扁平化,多种业务将直接加在光层上.由于光纤复用波长数的增加和单波长速率的提高,使得光纤链路故障的影响面将十分巨大,也使得光传输网的恢复远比SDH等其它层的保护恢复困难.而在一般情况下,保护恢复越靠近物理媒质层,受影响层面的备用容量以及涉及的传送实体数越小,保护恢复的效率就越高.由于光层恢复具有恢复可靠性高、恢复速度快、恢复成本低、占用网络带宽资源少等优势,所以光层恢复性的研究对ASON生存能力的提升至关重要.

2.4 ASON与GMPLS结构的关系

  应该说明,GMPLS体系结构和ASON的网络结构没有本质上的冲突.ASON/ASTN提供了一个CP的功能性结构,同时在ASON的CP中,提供了一系列外部接口,可以实现在光网络中动态提供交换路径,这对于实现ASTN/ASON网络的全球连接至关重要.而GMPLS结构更加着眼于GMPLS协议的应用,如在网络的不同接口(如I-NNI、UNI等)利用CR-LDP建立通用LSP.在ASON的发展过程中GMPLS将会起到重要的作用.如前所述,ASON由管理平面、CP和用户平面组成,各平面间的联系接口上将运行相关的GMPLS协议,如图2所示.在此,GMPLS作为一个集成的CP,统一了各层设备的CP,各个层面的交换设备都将使用同样的信令完成其对用户平面的控制.同时由于它对MPLS流量工程CP的扩展,因此它更加适合于ASON的网络特性.虽然GMPLS体系还需进一步完善,所有协议还都没有最后敲定,但利用GMPLS统一传输网络和交换网络,提供集成控制、实现网络的智能化将是一个发展方向.



3 ASON发展趋势及研究现状

  自ASON的概念由Q19/13研究组正式提出以来,在美国和英国的支持下,ITU-T不断地对G.a-son的内容进行修改、补充,在短短的一年半的时间内,版本7的G.ason已经公开.这一方面表明国际上对ASON的研究投入了巨大的人力与物力,另一方面也反映了美、英等国抢占未来智能光网络制高点的意图和决心.由于ASON技术本身具有的优良性能和其在信息网络中的普遍适用性,国际工业界、科技界对其研究投入了极大的热情.

  目前进行ASON/ASTN标准研究工作的国际标准组织和准标准组织有国际电信联盟标准部(ITU-T)、光互联论坛(OIF)、互联网工程任务组(I-ETF)、光域业务互连(ODSI)和IEEE802.3ae等,这些组织分别侧重于ASON/ASTN的不同领域以形成一个统一的通用ASTN标准,并由此开发CP机制.其中,ITU-T和OIF的工作涉及网络控制、信令和物理层方面的协议规范,IETF和ODSI的工作主要集中在网络控制和信令方面.需要注意的是,目前的标准考虑主要是规范通用要求,并没有特别规定采用某一种协议.例如就ASTN/ASON最重要的选路和信令而言,各种现有的选路和信令协议都有可能作为基础,诸如专用网络节点接口(PNNI)、开放最短路径优先(OSPF)、中间系统-中间系统(IS-IS)、受限的标记分配协议(CR-LDP)、资源保留协议(RSVP)、光网关协议(OGP)等.然而,具体的路由选择算法可能不会标准化.目前,业界倾向于采用已经比较成熟规范的ip选路协议(例如OSPF和IS-IS)进行修改和扩充来实现拓扑发现,而由MPLS信令协议(CR-LDP和RSVP)进行修改和扩充来完成自动连接指配功能.有些早期的非标准A-SON产品已经问世并开始了网络运行.

  在CP,ITU-T除了有关总体结构的建议G.astn和G.ason外,其主要精力放在了G.dcm,G.ndisc和G.sdisc上.其中G.dcm表示分布式连接管理(DCM),该建议主要涉及信令方面,诸如属性规范、消息栈、接口要求、DCM状态图及互通功能.G.ndisc和G.sdisc分别表示通用自动相邻节点发现(AND)和通用自动业务发现(ASD),这两个建议主要涉及为协助DCM而需要的自动相邻节点发现和自动业务发现的规范,目标是提供协议中性的属性表示、消息栈和业务发现机制等.发现机制可适用于UNI、NNI和PI.有关选路、连接许可控制和链路管理的标准则将作为下一阶段的任务在2002年完成ITU-T提出的关于CP的相关建议.

4 结 论

  DWDM技术实现了对网络带宽的极大提升,它从带宽需求的角度满足了数据业务量增长的需求;在此之后,随着新业务的出现和对业务提供功能要求的提高,人们从功能性的角度对未来通信网络的发展提出了新的要求,而ASON正是应这一要求而提出的.通过对ASON网络结构的研究,可知它通过全新的CP技术,可以实现连接的动态提供,网络资源的实时配置,从而提高了网络资源的利用率.由于ASON只有一个结构性的建议,所以它的一些相关细节还在进一步研究落实,相关建议还在不断修正.有资料透露在2001年10月,ITU-T又对G.ason进行了修改,在总体结构方面有了一些变化,在框架结构中弱化了TP,而更加突出了网络管理和CP的功能.与此同时,未来网络的节点技术、生存性机制作为ASON的相关技术也需突破,但ASON的核心技术和功能将是未来光网络发展的方向这一点却是勿庸置疑的.

摘自 北极星电技术网