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1、自动交换光网络,ASON：Automatic switch optical network,第10章,自动交换光网络(ASON)是一种光传送网络的组网新技术，是构建下一代光网络的核心技术之一，目前已经成为“智能光网络”的代名词。,ASON直接在光纤网络上引入了以IP为核心的智能控制技术，被誉为是传送网概念的重大突破，代表了光通信网络技术新的发展阶段和未来的演进方向。,10.1.1 ASON概述,由来：在2000年3月日本召开的会议上，由国际电信联盟标准化部门(ITU-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。,定义：通过能提供自动发现和动态连接建立功能的分布式(或
2、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。,10.1.1 ASON概述,ASON的特性在于，从传统的传输节点设备和管理系统中抽象分离出了控制平面，首次在传输网络中引入了信令的概念，同时将数据网和传输网管理的优点融合在一起，进而实现了实时动态网络管理。,10.1.1 ASON概述,ASON的特点,10.1.1 ASON概述,ASON的优势,10.1.2 ASON体系结构,与传统光传送网相比，ASON突破性地引入了更加智能化的控制平面，从而使光网络能够在信令的控制下完成网络连接的自动建立、资源的自动发现等过程。,ASON体系结构主要表现在具有AS
3、ON特色的3个平面、3个接口以及所支持的3种连接类型上。,10.1.2 ASON体系结构,图10.1 自动交换光网络(ASON)体系结构,10.1.2 ASON体系结构,10.1.2 ASON体系结构,图10.2 管理/控制和传送资源的关系,10.1.2 ASON体系结构,ASON的3个接口 ASON网络的接口是网络中不同的功能实体之间的连接渠道，它规范化了两者之间的通信规则。在ASON网络体系结构中，控制平面和传送平面之间通过连接控制接口(CCI)相连，而管理平面则通过网络管理接口A（NMI-A）和网络管理接口T（NMI-T）分别与控制平面及传送平面相连。3个平面通过3个接口实现信息的交互。
4、,10.1.2 ASON体系结构,ASON的3种连接 ASON网络体系结构是一种客户/服务器关系结构（即重叠网络模型），其显著特点是客户网络和提供商网络之间有着很明显的边界，它们之间不需要共享拓扑信息。客户方通过向网络提供方发送连接请求，可在网络中动态地建立一条业务通道。在ASON网络中，根据不同的连接需求以及连接请求对象的不同，提供了3种类型的连接：,永久连接（PC，Permanent Connection）软永久连接（SPC，Soft Permanent Connection交换连接（SC，Switched Connection）,10.1.2 ASON体系结构,图10.3 ASON中的永
5、久连接,10.1.2 ASON体系结构,图10.4 ASON中的软永久连接,10.1.2 ASON体系结构,图10.5 ASON中的交换连接,10.1.2 ASON体系结构,ASON网络结构选择考虑的因素,10.1.3 ASON网络结构,根据以上各种因素的不同，ASON网络结构可以采用不同的分层结构和组网方案，主要考虑网络分层、网络分域以及单平面和双平面等几个方面的因素。,10.1.3 ASON网络结构,1.ASON网络分层 网络分层结构主要涉及省际、省内、本地光传送网的组织结构和网络扁平化。针对运营商现有的三层网络结构和未来网络扁平化的发展趋势，目前ASON网络可采用三层组网的模式，即和现有
6、运营商的网络分层保持一致，如图10.6所示。,10.1.3 ASON网络结构,图10.6 ASON网络结构,2.ASON网络分域 ASON通过引入控制域的概念，可以允许运营商根据多种策略来构建ASON网络，使网络具备了良好的规模性和可扩展性。根据ASON网络的分层结构，可以对各层面ASON网络划分控制域。多个控制域之间通过E-NNI(外部网络节点接口)进行互联，实现跨ASON域的端到端资源管理。目前E-NNI标准化情况尚不成熟，只能实现跨域的业务调度，但不能实现跨域的保护恢复，目前可行的跨域保护方式主要是静态的1+1 复用段保护。,10.1.3 ASON网络结构,智能光传送网节点是构建新一代信
7、息网络基础设施的核心设备，应在组网应用中体现动态、灵活、高效的特点，具有良好的可扩展性和可靠性。针对不同的智能化发展方向和应用场合，智能光节点设备的总体需求不同。,10.1.4 ASON智能光传送节点技术,面向广域网络的智能光传送节点设备应满足如下需求：大容量、无阻塞的交叉连接结构，突破现有光传输系统在交换容量和端口数目上的限制，能够实现快速的、远距离的端到端的连接提供，满足带宽网络业务需求。,10.1.4 ASON智能光传送节点技术,面向城域网络的智能光传送节点应满足如下需求：多粒度、多业务类型的接入能力，支持动态灵活的接口操作；强大的业务整合能力，实现业务从网络边界向网络核心的汇聚。,10
8、.1.4 ASON智能光传送节点技术,光交换结构的基本类型：波长选路型、广播与选择型和空分型光交换技术：不经过任何光/电转换，在光域直接将输入光信号交换到 不同的输出端的技术。分为：光路光交换和分组光交换，前者可利用光分插复用器、光交叉连接等设备实现，后者对光部件的性能要求更高，目前采用电控光交换来实现。,1.光交换节点结构,10.1.4 ASON智能光传送节点技术,多粒度交换技术结合了空分、波分以及时分等多种交换方式，将能够提供从分组、帧（信元）、时隙、波长、波带以及光纤等多种带宽粒度的交换。具有以下突出优点：,2.多粒度光交换技术,10.1.4 ASON智能光传送节点技术,图10.7 多粒
9、度光交换节点功能模型,多粒度光交换节点完成对光纤端口级、不同光纤中双向任意光波带级、波长级、数字VC(虚容器)级等不同颗粒度带宽光信号的交叉连接和智能控制功能的实现。多粒度光交换节点的功能模型如下图所示。,1）ASON路由功能结构,1.ASON中的路由技术,10.1.5 ASON路由与生存性技术,图10.8 ASON路由功能组件关系图,10.1.5 ASON路由与生存性技术,针对多域网络环境中动态光通道的建立，提出了3种路由模式:,2）三种路由模式,10.1.5 ASON路由与生存性技术,动态路由的实现是基于GMPLS约束的路由模型，如图10.9所示，通过使用GMPLS控制平台的不同模块显式了
10、光通道路由和信令过程。,3）动态路由的实现,图10.9 ASON智能光网络中的路由模型,1）ASON的生存性特点,2.ASON中的生存性技术,10.1.5 ASON路由与生存性技术,2）ASON中的保护/恢复,10.1.5 ASON路由与生存性技术,ASON中的生存性机制同样分为保护和恢复两种。,10.1.6 ASON演进策略,第一阶段,第二阶段,第三阶段,图10.10 ASON演进阶段一,10.1.6 ASON演进策略,图10.11 ASON演进阶段二,图10.12 ASON演进阶段三,10.2 GMPLS10.2.1 GMPLS基本概念,一、GMPLS发展背景通用多协议标记交换GMPLS(
11、Generalized Multi Protocol Label Switching)也称光标记分组交换OMPLS(Optical Multi Protocol Label Switching)或多协议波长交换MPS(Multiprotocol Label Switching)，于2001年由IETF提出的可用于光层的一种通用MPLS技术。GMPLS技术的提出，是MPLS向光网络扩展的必然产物。,二、GMPLS的主要优点GMPLS对开放标准的支持允许运营商和业务供应商来选择最佳的设备以满足持续增长的网络性能需求。对等模型允许传输网络的拓扑向IP路由器全面开放，从而使IP路由器在为LSP计算通路
12、时可以充分利用光层的资源。消除了叠加模型中使用n个光信道的全链路来交换路由信息的需要，对等模型使得IP路由网络具有拓展性。,GMPLS可以使现有的运营商和服务供应商能充分利用传统的MPLS流量工程。GMPLS消除了重新开发、测试和量化新型控制协议的必要性。开放式的标准使得UNI和NNI标准能够并行发展，因此能不断地满足运营商和服务供应商的需求。,三、GMPLS与MPLS的区别在MPLS中，网络由单纯的分组交换节点组成，传输网络只能被看作是一条预先配置好的物理线路，分组交换节点不能按照资源的需求情况调节传输网络内部的物理线路资源，传输网络内部的电路分配只能通过人工的方式进行配置。GMPLS则可以
13、彻底改变这种状态，实现了快速的配置并能够实现按需分配。这种全新的光Internet能在数秒钟内分配带宽资源、提供新的增值业务和为业务提供商节约大量的运营费用。,MPLS通过在IP包头添加32bit的“shim”标记，使原来面向无连接的IP传输具有了面向连接的特性，极大加快了IP包的转发速度。GMPLS则对标记进行了更大的扩展，将TDM时隙、光波长、光纤等也用标记进行统一标记，使得GMPLS不但可以支持IP数据包和ATM信元，而且可以支持面向话音的TDM网络和提供大容量传输带宽的WDM光网络，从而实现了IP数据交换、TDM电路交换(主要是SDH)和WDM光交换的归一化标记。,MPLS需要在两端路
14、由器之间建立LSP，而GMPLS扩展了LSP的建立概念，可以在任何类型相似的两端标记交换路由器之间建立LSP。MPLS主要关注于数据平面，控制平面的功能则由GMPLS来完成。为了统一光控制平面，实现光网络的智能化，GMPLS在MPLS-TE的基础上进行了相应的扩展和加强，为分组交换设备、时域交换设备、波长交换设备和光交换设备提供了一个基于IP的通用控制平面，从而使得各个层面的交换设备都可以使用同样的信令完成对用户平面的控制，但GMPLS统一的仅仅是控制平面，用户平面则仍然保持多样化特性。,为了充分利用WDM光网络的资源，满足未来一些新业务的开展(如VPN、光波长租用等)，实现光网络的智能化，G
15、MPLS还对信令和路由协议进行了修改和补充。为了解决光网络中各种链路的管理问题，GMPLS设计了一个全新的链路管理协议。为了保障光网络运营的可靠，GMPLS还对光网络的保护和恢复机制进行了改进。,10.2.2 GMPLS接口,分组交换接口PSC(Packet Switch Capable)：进行分组交换。通过识别分组边界，根据分组头部的信息转发分组。例如MPLS的标记交换路由器LSR基于“shim”标记转发数据。第二层交换接口L2SC(Layer2 Switch Capable)：进行信元交换。通过识别信元的边界，根据信元头部的信息转发信元。例如以太网基于MAC的内容交换数据，而ATM LSR
16、则基于ATM的VPI/VCI转发信元。,时隙交换接口TDMC(Time Division Multiplexing Capable)：根据TDM时隙进行业务转发。如SDH DXC设备的电接口，可根据时隙交换SDH帧。光纤交换接口FSC(Fiber Switch Capable)：根据业务(光纤)在物理空间中的实际位置对其转发。例如OXC设备可对一根或多根光纤进行连接操作。,波长交换接口LSC(Lambda Switch Capable)：根据承载业务的光波长或光波段转发业务。例如OXC设备是一种基于光波长级别的设备，可以基于光波长作出转发决定，还可以基于光波段作出转发决定。光波段交换是光波长交
17、换的进一步扩展，它将一系列连续的光波长当作一个交换单元。使用光波段交换可以有效减少单波长交换所带来的波形失真，减少设备的光开关数量，还可以使光波长之间的间隔减小。,GMPLS,10.2.3 GMPLS通用标记,GMPLS定义了分组交换标记(对应PSC和L2SC)、电路交换标记(对应TDMC)和光交换标记(对应LSC和FSC)。其中，分组交换标记与传统MPLS标记相同，这里不再复述。而电路交换标记和光交换标记则为GMPLS新定义，包括请求标记、通用标记、建议标记及设定标记。,请求标记,LSP封装类型(LSP Enc.Type)8bit，指示LSP的类型，例如，LSP=1表示是PSC分组传输，LS
18、P=5表示是TDMC的SDH，LSP=9对应FSC的光纤；保留(Reserved)8bit，保留字节，必须设为全“0”，接收时忽略其数值；G-PID16bit，指示LSP对应的载荷类型，如，G-PID=14，表示字节同步映射的SDH Ei载荷；G-PID=17，表示比特同步映射的SDH DS1/TI载荷；G-PID=32，表示数字包封帧。,通用标记(电路交换),S16比特，指示SDH/SONET的信号速率等级。S=N即表示STM-N/STS-N信号；U4bit，指示一个STM-1中的某个高阶虚容器VC.U只对SDH有效；K4bit，只对SDH有效，表示一个VC-4含有的C-4或TUG-3的数目
19、；L4bit，指示TUG-3，VC-3或STS-1的SPE是否还含有低阶虚容器；M4bit，指示TUG-2/VC的低阶虚容器的数目。,通用标记(光交换),波段ID(Waveband ID)32bit，用于识别某个波段，其数值由发送端OXC设备设定；开始标记(Start Label)32bit，用于表示组成波段的最短波长的数值；结束标记(End Label)32bit，用于表示组成波段的最长波长的数值。,建议标记建议标记是一种优化标记，可以和请求标记同时发出。建议标记可采用与请求标记类似的格式，本文不再复述。,设定标记,保留(Reserved)16bit，保留字节；标记类型(Label Type
20、)8bit，希望下游节点接收的通用标记类型；行为(Action)8bit，“0”表示希望接收以下子信道定义的标记；“1”不希望接收以下子信道定义的标记；子信道(Subchannel)32比特，用于表示某个子信道标记的类型。子信道标记的格式与通用标记的格式相同。,10.2.4 通用标记交换路径LSP,一、LSP分级LSP分级是指低等级的LSP可以嵌套在高等级的LSP中，从而将较小粒度的业务整合成较大粒度的业务。,二、LSP分级技术的实现 LSP分级技术是通过GMPLS标记栈技术实现的。从入口LSR 1来的分组到达入口LSR2后，就进入了下一级LSP。入口LSR 2先将原来的MPLS标记1压栈，再由入口LSR 2分配一个新的标记2到标记栈的栈顶。新的标记2在这个嵌套的LSP里用于交换。,思考与练习,1.ASON有哪些技术特点和优势？2.简要说明ASON的体系结构和网络结构。3.ASON中的多粒度交换技术有哪些优点？并简要说明多粒度交换节点的功能模型。4.简要说明ASON的路由与生存性技术。5.GMPLS有哪些关键技术？,
