智能光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)走向和應(yīng)用策略

顧生華

[摘要]文章根據(jù)智能光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)全面介紹了其分層結(jié)構(gòu)體系和關(guān)鍵控制協(xié)議，并對智能光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用策略進(jìn)行了分析。

[關(guān)鍵詞]智能光網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)控制協(xié)議應(yīng)用策略

1前言

為滿足以IP為代表的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，提高傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性和靈活性，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬按需分配的目的，智能光網(wǎng)絡(luò)解決方案應(yīng)運(yùn)而生，并成為國際上許多電信組織、設(shè)備供貨商、運(yùn)營商等正在積極研究的熱門技術(shù)。智能光網(wǎng)絡(luò)是近年來光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個最重要的發(fā)展，它使運(yùn)營商可以直接從光領(lǐng)域快速提供業(yè)務(wù)。智能光網(wǎng)絡(luò)將SONET/SDH的故障管理、性能監(jiān)視和恢復(fù)功能，DWDM的容量，以IP為基礎(chǔ)的聯(lián)網(wǎng)規(guī)約，先進(jìn)的配置軟件和創(chuàng)新的系統(tǒng)以及管理軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，形成一個更具伸縮性、以數(shù)據(jù)為中心的基礎(chǔ)平臺，從而把光層從一種靜態(tài)的傳輸媒體變成一種智能的光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并可以直接從光域提供各種靈活的高速增值業(yè)務(wù)。由此可見，智能光網(wǎng)絡(luò)可以提供多樣化、個性化的服務(wù)，將在提高網(wǎng)絡(luò)效率、提供新的業(yè)務(wù)手段和解決網(wǎng)絡(luò)傳輸安全問題等多個方面對移動運(yùn)營商產(chǎn)生巨大的吸引力。

2智能光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)

智能光網(wǎng)絡(luò)(ASON)是指一種具有靈活性、高可擴(kuò)展性的，能直接在光層上按需提供服務(wù)的光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

智能光網(wǎng)絡(luò)是以軟件為核心的，其優(yōu)勢集中表現(xiàn)在組網(wǎng)應(yīng)用的動態(tài)、靈活、可靠、高效和智能方面。它的出現(xiàn)使光網(wǎng)絡(luò)從傳統(tǒng)的“管道網(wǎng)絡(luò)”向“服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”演變。這種演變一方面不是對以前所建網(wǎng)絡(luò)的拋棄，而是一個無縫融合的革新過程，在很大程度上保護(hù)了用戶原有的投資。隨著DWDM的廣泛應(yīng)用、波長數(shù)目的不斷增加，對網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的有效管理和利用顯得尤為重要；另一方面，通過智能光網(wǎng)絡(luò)，通信運(yùn)營商將可以依據(jù)與用戶達(dá)成的服務(wù)水平協(xié)議，隨時、隨地、快速地在光層直接提供/撤消用戶需求的各種特殊服務(wù)(如可用性、時延、抖動、吞吐量、約定信息速率CIR、超越信息速率EIR、誤碼率/丟包率、業(yè)務(wù)級別等)，有助于其增加收入及增強(qiáng)競爭力。由此可見，智能光網(wǎng)絡(luò)可以提供多樣化、個性化的服務(wù)，將在提高網(wǎng)絡(luò)效率、提供新的業(yè)務(wù)手段和解決網(wǎng)絡(luò)傳輸安全問題等方面對運(yùn)營商產(chǎn)生吸引力。

智能光網(wǎng)絡(luò)的基石是智能光交換。智能光交換的出現(xiàn)使得光網(wǎng)絡(luò)的核心開始從以環(huán)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)向以網(wǎng)狀網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能結(jié)構(gòu)發(fā)展。當(dāng)復(fù)雜的光通道路由功能和交換功能引入到智能光網(wǎng)絡(luò)以及光纖網(wǎng)絡(luò)從環(huán)形過渡到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以后，提供端到端的特色波長服務(wù)的關(guān)鍵將是嵌在光網(wǎng)絡(luò)中的智能。智能的光交換使服務(wù)提供商能夠立即提供光通路，同時，通過各種等級的保護(hù)恢復(fù)還可以增強(qiáng)服務(wù)的特色。

智能光網(wǎng)絡(luò)中采用的先進(jìn)的基于IP的光路由和控制算法使得光路的自動配置、選路和快速恢復(fù)成為可能。同時，具有智能決策和動態(tài)調(diào)節(jié)能力的智能光交換設(shè)備可以使傳統(tǒng)上復(fù)雜而耗時的操作自動化，并且還能為構(gòu)建一種具有高度彈性和伸縮性的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施打下基礎(chǔ)。

3智能光網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)

智能光網(wǎng)絡(luò)ASON的分層結(jié)構(gòu)主要由三個邏輯平面組成，即傳送平面(TP)、控制平面(CP)和管理平面(MP)。

3.1傳送平面

傳送平面由作為交換實(shí)體的傳送網(wǎng)網(wǎng)元(NE)組成，主要完成連接/拆線、交換(選路)和傳送等功能，為用戶提供從一個端點(diǎn)到另一個端點(diǎn)的雙向或單向信息傳送：同時，還要傳送一些控制和網(wǎng)絡(luò)管理信息。目前，傳送網(wǎng)中的“智能”中集中在統(tǒng)一的網(wǎng)管上，而構(gòu)成傳送網(wǎng)主體的網(wǎng)元則只是一些被動的調(diào)度單元。與之不同的是ASON的傳送平面具備了高度的智能，這些智能主要通過智能化的網(wǎng)元光節(jié)點(diǎn)體現(xiàn)。

3.2控制平面

光網(wǎng)絡(luò)智能化的關(guān)鍵之處就在于同現(xiàn)有的傳送網(wǎng)相比，引入了一個控制平面。ASON智能光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的呼叫控制和連接控制的功能都是由控制平面完成的。控制平面由信令網(wǎng)絡(luò)支持，由多種功能部件組成，包括一組通信實(shí)體、控制單元(OCC：光連接控制器)及相應(yīng)的接口。這些功能部件主要用來調(diào)用傳送網(wǎng)的資源，提供與連接的建立、維持和拆除(釋放網(wǎng)絡(luò)資源)有關(guān)的功能。這些功能中最主要的就是信令功能和路由功能。

控制平面接口的主要功能是實(shí)現(xiàn)控制平面與上層用戶之間，控制平面內(nèi)部各功能實(shí)體之間以及控制平面與傳送平面、管理平面之間的連接?？刂破矫嫔婕暗慕涌谥饕?種，即：用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)、外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(E-NNI)、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(I-NNI)、連接控制接口(CCI)和管理片面2與控制平面之間的接口(NMI-A)。

控制平面的核心功能是連接控制功能。它實(shí)際上是控制平面對傳送平面的智能化操作。涉及智能光網(wǎng)絡(luò)控制平面的關(guān)鍵技術(shù)還包括：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唾Y源的自動發(fā)現(xiàn)、智能化的光路由和波長分配(RWA)算法、各種不同業(yè)務(wù)的接入和整合技術(shù)、光管理信息的編碼和分發(fā)、網(wǎng)絡(luò)生存性策略和自動保護(hù)恢復(fù)等。

3.3管理平面

管理平面對控制平面和傳送平面進(jìn)行管理，在提供對光傳送網(wǎng)及網(wǎng)元設(shè)備的管理的同時，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與網(wǎng)元之間更加高效的通信功能。管理平面的主要功能是建立、確認(rèn)和監(jiān)視光通道，并在需要時對其進(jìn)行保護(hù)和恢復(fù)。由于ASON在傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上新增了一個功能強(qiáng)大的控制平面，這給智能光網(wǎng)絡(luò)的管理帶來了一些新問題，這些問題集中表現(xiàn)為以下三個方面：

(1)路徑管理功能

該功能要求在多運(yùn)營商環(huán)境下，為了完成網(wǎng)絡(luò)管理功能，必須統(tǒng)一規(guī)范路徑建立控制結(jié)構(gòu)，即對控制平面的同一管理域(AD)內(nèi)光通路的建立以及不同管理域之間光通路的建立進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)范。

(2)命名和尋址

由于命名和尋址涉及用戶域名和業(yè)務(wù)提供者域名以及層網(wǎng)絡(luò)名之間的翻譯和轉(zhuǎn)換，因此，在ASON智能光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，對命名和尋址的要求主要有名的獨(dú)立性和名的唯一性。

(3)管理平面與控制平面的協(xié)調(diào)問題

由于ASON智能光網(wǎng)絡(luò)的3種連接有的是由網(wǎng)管系統(tǒng)建立的，有的是由信令系統(tǒng)動態(tài)建立的，有的則是由兩者共同建立的，因此要研究管理平面和控制平面之間的結(jié)合問題。此外，控制平面和管理片面都要維護(hù)一定的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，他們之間如何協(xié)調(diào)和配合也是一個重要的研究課題。目前ITU-T等組織還沒有給出任何與網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)的內(nèi)容，但業(yè)界傾向于采用CORBA技術(shù)實(shí)現(xiàn)域間的網(wǎng)絡(luò)管理。

4智能光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵控制協(xié)議

智能光網(wǎng)絡(luò)的核心在于明確地提出了光傳送網(wǎng)的控制平面，通過控制平面的方式并引入信令控制的交換能力來實(shí)現(xiàn)連接配置的管理，因此控制平面的信令協(xié)議對于智能光網(wǎng)絡(luò)尤為重要；另一方面，智能光網(wǎng)絡(luò)的真正實(shí)現(xiàn)還需要一系列光網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的配套關(guān)鍵技術(shù)。如可調(diào)諧激光器和光包交換等。在智能光網(wǎng)絡(luò)中，關(guān)鍵控制協(xié)議部分以ITU-T、IETF目

前正在規(guī)范的通用多協(xié)議標(biāo)簽交換(GMPLS)協(xié)議集為主要內(nèi)容，這是由GMPLS所具備的強(qiáng)大優(yōu)勢決定的，而利用GMPLS來構(gòu)建可擴(kuò)展的、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的智能光網(wǎng)絡(luò)控制平面將是今后網(wǎng)絡(luò)的必然選擇。

為了使智能光網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)不同的分組和電路交換技術(shù)，并且能夠在不同技術(shù)區(qū)域、行政管理區(qū)域和商業(yè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)互通，目前電信界各大標(biāo)準(zhǔn)化組織基本達(dá)成共識，即采用基于IP/MPLS的控制協(xié)議GMPLS來構(gòu)建一個通用的智能光網(wǎng)絡(luò)控制平面以實(shí)現(xiàn)光交換通道的自動建立。

MPLS作為當(dāng)今數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域內(nèi)最有前途的網(wǎng)絡(luò)解決方案之一，為IP更有效地傳送作出了很大的貢獻(xiàn)，因此在數(shù)據(jù)和光網(wǎng)絡(luò)融合的趨勢下，結(jié)合現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀，將IP有關(guān)靈活控制的基本思想和相關(guān)協(xié)議引入光域并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展來構(gòu)建新一代更靈活、更智能的光網(wǎng)絡(luò)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。GMPLS標(biāo)準(zhǔn)考慮了不同設(shè)備的傳送能力且擴(kuò)充了IP和MPLS的控制協(xié)議，使GMPLS的智能控制平面可以支持任何類型網(wǎng)絡(luò)連接的建立。它不僅允許不同廠商的光傳送網(wǎng)設(shè)備自動地互聯(lián)互通，而且允許其他類型的設(shè)備(例如IP路由器、ATM交換機(jī))和光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)互通。GMPLS能夠很好地實(shí)現(xiàn)智能光網(wǎng)絡(luò)的功能要求，提供網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)所需的外部接口，同時GMPLS控制平面還支持多種保護(hù)和恢復(fù)能力，并且具有很好的可擴(kuò)展性，為將來的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容提供了便利。因此，隨著光傳送網(wǎng)逐步向智能化邁進(jìn)以及智能光網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的出臺，GMPLS協(xié)議集作為構(gòu)建智能光網(wǎng)絡(luò)控制平面的首選方案以實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)是實(shí)時智能化控制和連接的靈活動態(tài)配置將成為一種必然趨勢。

5智能光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用策略

智能光網(wǎng)絡(luò)的特性體現(xiàn)在資源的動態(tài)配置和業(yè)務(wù)提供的自動性，其控制對象可以是傳送網(wǎng)中各個層面的網(wǎng)絡(luò)資源，包括光纖、波長和SDH電路等。因此。預(yù)計在未來幾年內(nèi)通信網(wǎng)將會大量采用智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)。其中，ASON代表智能光網(wǎng)絡(luò)的主流方向。

智能光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以從長途傳輸網(wǎng)到城域網(wǎng)的各種層次的傳輸網(wǎng)中，具體應(yīng)用需要根據(jù)長途傳輸網(wǎng)與城域網(wǎng)的不同特點(diǎn)分別考慮，并采用不同的演進(jìn)策略。對于長途傳輸網(wǎng)，由于目前多采用環(huán)網(wǎng)，環(huán)路較長，出現(xiàn)兩點(diǎn)故障或多點(diǎn)故障的概率較大。因此可以通過引入智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的生存性，同時提高光通道的調(diào)度效率。并提供差異化的長途傳輸服務(wù)。在長途網(wǎng)中引入ASON時，可以考慮“自下而上”的演進(jìn)策略，也就是說先在局部網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)引入ASON，然后根據(jù)技術(shù)發(fā)展情況，采用UNI接口或NNI接口將多個局部ASON互連起來，最終實(shí)現(xiàn)在整個網(wǎng)絡(luò)上智能光網(wǎng)絡(luò)的部署。

根據(jù)業(yè)務(wù)狀況，目前城域網(wǎng)對智能光網(wǎng)絡(luò)的需求更為迫切，在大都市的城域網(wǎng)中尤其是在其核心層引入ASON，可能要先于長途網(wǎng)中部署ASON，這是因為在城域網(wǎng)中電路調(diào)度頻繁、開通時限緊急、電路需求的不確定性很大，而智能光網(wǎng)絡(luò)的引入能有效地應(yīng)對這些問題。在城域網(wǎng)范圍內(nèi)引入ASON可以采用“自上而下”的演進(jìn)策略，也就是說先在城域骨干層引入ASON，然后逐步向匯聚層和接入層延伸，最終在整個城域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能光網(wǎng)絡(luò)的部署。

6結(jié)束語

ASON是下一代光網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。它通過引入智能特性強(qiáng)化控制平面，可極大地增強(qiáng)光傳送網(wǎng)絡(luò)的生存性、擴(kuò)展性和靈活性，加快電路的配置速度，提供更高的帶寬利用率、按需進(jìn)行動態(tài)帶寬分配、提供多種業(yè)務(wù)等級，是光傳送網(wǎng)演進(jìn)策略的重要部分。

構(gòu)建新一代光傳輸網(wǎng)是通信業(yè)務(wù)發(fā)展的必然要求，是通信網(wǎng)絡(luò)向下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重要部分，也必將為光通信產(chǎn)業(yè)再鑄輝煌創(chuàng)造新的歷史契機(jī)。