1、自動交換光網(wǎng)絡(luò),ASON：Automatic switch optical network,第10章,自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)是一種光傳送網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)新技術(shù)，是構(gòu)建下一代光網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一，目前已經(jīng)成為“智能光網(wǎng)絡(luò)”的代名詞。,ASON直接在光纖網(wǎng)絡(luò)上引入了以IP為核心的智能控制技術(shù)，被譽為是傳送網(wǎng)概念的重大突破，代表了光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新的發(fā)展階段和未來的演進(jìn)方向。,10.1.1 ASON概述,由來：在2000年3月日本召開的會議上，由國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化部門(ITU-T)的Q19/13研究組正式提出的，并由此形成了G. ason的建議草案。,定義：通過能提供自動發(fā)現(xiàn)和動態(tài)連接建立功能的分布式(

2、或部分分布式)控制平面，在OTN或SDH網(wǎng)絡(luò)之上，實現(xiàn)動態(tài)的、基于信令和策略驅(qū)動控制的一種網(wǎng)絡(luò)。,10.1.1 ASON概述,ASON的特性在于，從傳統(tǒng)的傳輸節(jié)點設(shè)備和管理系統(tǒng)中抽象分離出了控制平面，首次在傳輸網(wǎng)絡(luò)中引入了信令的概念，同時將數(shù)據(jù)網(wǎng)和傳輸網(wǎng)管理的優(yōu)點融合在一起，進(jìn)而實現(xiàn)了實時動態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理。,10.1.1 ASON概述,ASON的特點,10.1.1 ASON概述,ASON的優(yōu)勢,10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),與傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)相比， ASON突破性 地引入了更加智能化的控制平面，從而使 光網(wǎng)絡(luò)能夠在信令的控制下完成網(wǎng)絡(luò)連接 的自動建立、資源的自動發(fā)現(xiàn)等過程。,ASON體系結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)

3、在具有ASON 特色的3個平面、3個接口以及所支持的3種 連接類型上。,10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),圖10.1 自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)體系結(jié)構(gòu),10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),圖10.2 管理/控制和傳送資源的關(guān)系,10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),ASON的3個接口 ASON網(wǎng)絡(luò)的接口是網(wǎng)絡(luò)中不同的功能實體之間的連接渠道，它規(guī)范化了兩者之間的通信規(guī)則。在ASON網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，控制平面和傳送平面之間通過連接控制接口(CCI)相連，而管理平面則通過網(wǎng)絡(luò)管理接口A（NMI-A）和網(wǎng)絡(luò)管理接口T（NMI-T）分別與控制平面及傳送平面相連。3個平面通過3個接口實

4、現(xiàn)信息的交互。,10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),ASON的3種連接 ASON網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是一種客戶/服務(wù)器關(guān)系結(jié)構(gòu)（即重疊網(wǎng)絡(luò)模型），其顯著特點是客戶網(wǎng)絡(luò)和提供商網(wǎng)絡(luò)之間有著很明顯的邊界，它們之間不需要共享拓?fù)湫畔ⅰ？蛻舴酵ㄟ^向網(wǎng)絡(luò)提供方發(fā)送連接請求，可在網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)地建立一條業(yè)務(wù)通道。 在ASON網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)不同的連接需求以及連接請求對象的不同，提供了3種類型的連接：,永久連接（PC，Permanent Connection） 軟永久連接（SPC，Soft Permanent Connection 交換連接（SC，Switched Connection）,10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),圖10

5、.3 ASON中的永久連接,10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),圖10.4 ASON中的軟永久連接,10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),圖10.5 ASON中的交換連接,10.1.2 ASON體系結(jié)構(gòu),ASON網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)選擇考 慮的因素,10.1.3 ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),根據(jù)以上各種因素的不同，ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以采用不同的分層結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)方案，主要考慮網(wǎng)絡(luò)分層、網(wǎng)絡(luò)分域以及單平面和雙平面等幾個方面的因素。,10.1.3 ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),1. ASON網(wǎng)絡(luò)分層 網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)主要涉及省際、省內(nèi)、本地光傳送網(wǎng)的組織結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)扁平化。針對運營商現(xiàn)有的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和未來網(wǎng)絡(luò)扁平化的發(fā)展趨勢，目前ASON網(wǎng)絡(luò)可采

6、用三層組網(wǎng)的模式，即和現(xiàn)有運營商的網(wǎng)絡(luò)分層保持一致，如圖10.6所示。,10.1.3 ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),圖10.6 ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),2. ASON網(wǎng)絡(luò)分域 ASON通過引入控制域的概念，可以允許運營商根據(jù)多種策略來構(gòu)建ASON網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)具備了良好的規(guī)模性和可擴展性。根據(jù)ASON網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)，可以對各層面ASON網(wǎng)絡(luò)劃分控制域。多個控制域之間通過E-NNI(外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口)進(jìn)行互聯(lián)，實現(xiàn)跨ASON域的端到端資源管理。 目前E-NNI標(biāo)準(zhǔn)化情況尚不成熟，只能實現(xiàn)跨域的業(yè)務(wù)調(diào)度，但不能實現(xiàn)跨域的保護(hù)恢復(fù)，目前可行的跨域保護(hù)方式主要是靜態(tài)的1+1 復(fù)用段保護(hù)。,10.1.3 ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),

7、智能光傳送網(wǎng)節(jié)點是構(gòu)建新一代信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的核心設(shè)備，應(yīng)在組網(wǎng)應(yīng)用中體現(xiàn)動態(tài)、靈活、高效的特點，具有良好的可擴展性和可靠性。針對不同的智能化發(fā)展方向和應(yīng)用場合，智能光節(jié)點設(shè)備的總體需求不同。,10.1.4 ASON智能光傳送節(jié)點技術(shù),面向廣域網(wǎng)絡(luò)的智能光傳送節(jié)點設(shè)備應(yīng)滿足如下需求： 大容量、無阻塞的交叉連接結(jié)構(gòu)，突破現(xiàn)有光傳輸系統(tǒng)在交換容量和端口數(shù)目上的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的、遠(yuǎn)距離的端到端的連接提供，滿足帶寬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求。,10.1.4 ASON智能光傳送節(jié)點技術(shù),面向城域網(wǎng)絡(luò)的智能光傳送節(jié)點應(yīng)滿足如下需求： 多粒度、多業(yè)務(wù)類型的接入能力，支持動態(tài)靈活的接口操作；強大的業(yè)務(wù)整合能力，實現(xiàn)業(yè)務(wù)

8、從網(wǎng)絡(luò)邊界向網(wǎng)絡(luò)核心的匯聚。,10.1.4 ASON智能光傳送節(jié)點技術(shù),光交換結(jié)構(gòu)的基本類型： 波長選路型、廣播與選擇型和空分型光交換技術(shù)： 不經(jīng)過任何光/電轉(zhuǎn)換，在光域直接將輸入光信號交換到 不同的輸出端的技術(shù)。分為：光路光交換和分組光交換，前者可利用光分插復(fù)用器、光交叉連接等設(shè)備實現(xiàn)，后者對光部件的性能要求更高，目前采用電控光交換來實現(xiàn)。,1. 光交換節(jié)點結(jié)構(gòu),10.1.4 ASON智能光傳送節(jié)點技術(shù),多粒度交換技術(shù)結(jié)合了空分、波分以及時分等多種交換方式，將能夠提供從分組、幀（信元）、時隙、波長、波帶以及光纖等多種帶寬粒度的交換。具有以下突出優(yōu)點：,2. 多粒度光交換技術(shù),10.1.4 A

9、SON智能光傳送節(jié)點技術(shù),圖10.7 多粒度光交換節(jié)點功能模型,多粒度光交換節(jié)點完成對光纖端口級、不同光纖中雙向任意光波帶級、波長級、數(shù)字VC(虛容器)級等不同顆粒度帶寬光信號的交叉連接和智能控制功能的實現(xiàn)。多粒度光交換節(jié)點的功能模型如下圖所示。,1）ASON路由功能結(jié)構(gòu),1. ASON中的路由技術(shù),10.1.5 ASON路由與生存性技術(shù),圖10.8 ASON路由功能組件關(guān)系圖,10.1.5 ASON路由與生存性技術(shù),針對多域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中動態(tài)光通道的建立，提出了3種路由模式:,2）三種路由模式,10.1.5 ASON路由與生存性技術(shù),動態(tài)路由的實現(xiàn)是基于GMPLS約束的路由模型，如圖10.9所示

10、，通過使用GMPLS控制平臺的不同模塊顯式了光通道路由和信令過程。,3）動態(tài)路由的實現(xiàn),圖10.9 ASON智能光網(wǎng)絡(luò)中的路由模型,1）ASON的生存性特點,2. ASON中的生存性技術(shù),10.1.5 ASON路由與生存性技術(shù),2）ASON中的保護(hù)/恢復(fù),10.1.5 ASON路由與生存性技術(shù),ASON中的生存性機制同樣分為保護(hù)和恢復(fù)兩種。,10.1.6 ASON演進(jìn)策略,第一階段,第二階段,第三階段,圖10.10 ASON演進(jìn)階段一,10.1.6 ASON演進(jìn)策略,圖10.11 ASON演進(jìn)階段二,圖10.12 ASON演進(jìn)階段三,10.2 GMPLS10.2.1 GMPLS基本概念,一、G

11、MPLS發(fā)展背景 通用多協(xié)議標(biāo)記交換GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching )也稱光標(biāo)記分組交換OMPLS(Optical Multi Protocol Label Switching)或多協(xié)議波長交換MPS(Multiprotocol Label Switching)，于2001年由IETF提出的可用于光層的一種通用MPLS技術(shù)。GMPLS技術(shù)的提出，是MPLS向光網(wǎng)絡(luò)擴展的必然產(chǎn)物。,二、GMPLS的主要優(yōu)點 GMPLS對開放標(biāo)準(zhǔn)的支持允許運營商和業(yè)務(wù)供應(yīng)商來選擇最佳的設(shè)備以滿足持續(xù)增長的網(wǎng)絡(luò)性能需求。 對等模型允許傳輸網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湎?/p>

12、IP路由器全面開放，從而使IP路由器在為LSP計算通路時可以充分利用光層的資源。 消除了疊加模型中使用n個光信道的全鏈路來交換路由信息的需要，對等模型使得IP路由網(wǎng)絡(luò)具有拓展性。,GMPLS可以使現(xiàn)有的運營商和服務(wù)供應(yīng)商能充分利用傳統(tǒng)的MPLS流量工程。 GMPLS消除了重新開發(fā)、測試和量化新型控制協(xié)議的必要性。 開放式的標(biāo)準(zhǔn)使得UNI和NNI標(biāo)準(zhǔn)能夠并行發(fā)展，因此能不斷地滿足運營商和服務(wù)供應(yīng)商的需求。,三、GMPLS與MPLS的區(qū)別 在MPLS中，網(wǎng)絡(luò)由單純的分組交換節(jié)點組成，傳輸網(wǎng)絡(luò)只能被看作是一條預(yù)先配置好的物理線路，分組交換節(jié)點不能按照資源的需求情況調(diào)節(jié)傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的物理線路資源，傳輸

13、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的電路分配只能通過人工的方式進(jìn)行配置。GMPLS則可以徹底改變這種狀態(tài)，實現(xiàn)了快速的配置并能夠?qū)崿F(xiàn)按需分配。這種全新的光Internet能在數(shù)秒鐘內(nèi)分配帶寬資源、提供新的增值業(yè)務(wù)和為業(yè)務(wù)提供商節(jié)約大量的運營費用。,MPLS通過在IP包頭添加32bit的“shim”標(biāo)記，使原來面向無連接的IP傳輸具有了面向連接的特性，極大加快了IP包的轉(zhuǎn)發(fā)速度。GMPLS則對標(biāo)記進(jìn)行了更大的擴展，將TDM時隙、光波長、光纖等也用標(biāo)記進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)記，使得GMPLS不但可以支持IP數(shù)據(jù)包和ATM信元，而且可以支持面向話音的TDM網(wǎng)絡(luò)和提供大容量傳輸帶寬的WDM光網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)了IP數(shù)據(jù)交換、TDM電路交換(主

14、要是SDH)和WDM光交換的歸一化標(biāo)記。,MPLS需要在兩端路由器之間建立LSP，而GMPLS擴展了LSP的建立概念，可以在任何類型相似的兩端標(biāo)記交換路由器之間建立LSP。 MPLS主要關(guān)注于數(shù)據(jù)平面，控制平面的功能則由GMPLS來完成。為了統(tǒng)一光控制平面，實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的智能化，GMPLS在MPLS-TE的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相應(yīng)的擴展和加強，為分組交換設(shè)備、時域交換設(shè)備、波長交換設(shè)備和光交換設(shè)備提供了一個基于IP的通用控制平面，從而使得各個層面的交換設(shè)備都可以使用同樣的信令完成對用戶平面的控制，但GMPLS統(tǒng)一的僅僅是控制平面，用戶平面則仍然保持多樣化特性。,為了充分利用WDM光網(wǎng)絡(luò)的資源，滿足未來一

15、些新業(yè)務(wù)的開展(如VPN、光波長租用等)，實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的智能化，GMPLS還對信令和路由協(xié)議進(jìn)行了修改和補充。 為了解決光網(wǎng)絡(luò)中各種鏈路的管理問題，GMPLS設(shè)計了一個全新的鏈路管理協(xié)議。 為了保障光網(wǎng)絡(luò)運營的可靠，GMPLS還對光網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)和恢復(fù)機制進(jìn)行了改進(jìn)。,10.2.2 GMPLS接口,分組交換接口PSC(Packet Switch Capable)：進(jìn)行分組交換。通過識別分組邊界，根據(jù)分組頭部的信息轉(zhuǎn)發(fā)分組。例如MPLS的標(biāo)記交換路由器LSR基于“shim”標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。 第二層交換接口L2SC(Layer2 Switch Capable)：進(jìn)行信元交換。通過識別信元的邊界，根據(jù)信元頭

16、部的信息轉(zhuǎn)發(fā)信元。例如以太網(wǎng)基于MAC的內(nèi)容交換數(shù)據(jù)，而ATM LSR則基于ATM的VPI/VCI轉(zhuǎn)發(fā)信元。,時隙交換接口TDMC(Time Division Multiplexing Capable)：根據(jù)TDM時隙進(jìn)行業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)。如SDH DXC設(shè)備的電接口，可根據(jù)時隙交換SDH幀。 光纖交換接口FSC(Fiber Switch Capable)：根據(jù)業(yè)務(wù)(光纖)在物理空間中的實際位置對其轉(zhuǎn)發(fā)。例如OXC設(shè)備可對一根或多根光纖進(jìn)行連接操作。,波長交換接口LSC(Lambda Switch Capable)：根據(jù)承載業(yè)務(wù)的光波長或光波段轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)。例如OXC設(shè)備是一種基于光波長級別的設(shè)備，可以基

17、于光波長作出轉(zhuǎn)發(fā)決定，還可以基于光波段作出轉(zhuǎn)發(fā)決定。光波段交換是光波長交換的進(jìn)一步擴展，它將一系列連續(xù)的光波長當(dāng)作一個交換單元。使用光波段交換可以有效減少單波長交換所帶來的波形失真，減少設(shè)備的光開關(guān)數(shù)量，還可以使光波長之間的間隔減小。,GMPLS,10.2.3 GMPLS通用標(biāo)記,GMPLS定義了分組交換標(biāo)記(對應(yīng)PSC和L2SC)、電路交換標(biāo)記(對應(yīng)TDMC)和光交換標(biāo)記(對應(yīng)LSC和FSC)。其中，分組交換標(biāo)記與傳統(tǒng)MPLS標(biāo)記相同，這里不再復(fù)述。而電路交換標(biāo)記和光交換標(biāo)記則為GMPLS新定義，包括請求標(biāo)記、通用標(biāo)記、建議標(biāo)記及設(shè)定標(biāo)記。,請求標(biāo)記,LSP封裝類型(LSP Enc.Type

18、)8bit，指示LSP的類型，例如，LSP=1表示是PSC分組傳輸，LSP=5表示是TDMC的SDH，LSP=9對應(yīng)FSC的光纖； 保留(Reserved)8bit，保留字節(jié)，必須設(shè)為全“0”，接收時忽略其數(shù)值； G-PID16bit，指示LSP對應(yīng)的載荷類型，如，G-PID=14，表示字節(jié)同步映射的SDH Ei載荷；G-PID=17，表示比特同步映射的SDH DS1/TI載荷；G-PID=32，表示數(shù)字包封幀。,通用標(biāo)記(電路交換),S16比特，指示SDH/SONET的信號速率等級。S=N即表示STM-N/STS-N信號； U4bit，指示一個STM-1中的某個高階虛容器VC. U只對SDH

19、有效； K4bit，只對SDH有效，表示一個VC-4含有的C-4或TUG-3的數(shù)目； L4bit，指示TUG-3，VC-3或STS-1的SPE是否還含有低階虛容器； M4bit，指示TUG-2/VC的低階虛容器的數(shù)目。,通用標(biāo)記(光交換),波段ID(Waveband ID)32bit，用于識別某個波段，其數(shù)值由發(fā)送端OXC設(shè)備設(shè)定； 開始標(biāo)記(Start Label)32bit，用于表示組成波段的最短波長的數(shù)值； 結(jié)束標(biāo)記(End Label)32bit，用于表示組成波段的最長波長的數(shù)值。,建議標(biāo)記 建議標(biāo)記是一種優(yōu)化標(biāo)記，可以和請求標(biāo)記同時發(fā)出。 建議標(biāo)記可采用與請求標(biāo)記類似的格式，本文不再復(fù)述。,設(shè)定標(biāo)記,保留(Reserved)16bit，保留字節(jié)； 標(biāo)記類型(Label Type)8bit，希望下游節(jié)點接收的通