自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由關(guān)鍵技術(shù)初探

陽柳

【摘要】??? 當(dāng)代我國光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的中心已經(jīng)從技術(shù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變給業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)。而未來業(yè)務(wù)的主要特點(diǎn)為數(shù)據(jù)化、差異化、具有實(shí)時(shí)性，未來滿足這些要求，下一代光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時(shí)運(yùn)動(dòng)了各種智能控制技術(shù)。如今，自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)是公認(rèn)的下一代傳輸網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，在這一背景下，更要求加大對(duì)自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行理論研究，以推進(jìn)我國科學(xué)技術(shù)更加迅猛的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】??? 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）??? 分層路由??? 關(guān)鍵技術(shù)

一、引言

自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）是國際電聯(lián)在2000年3月提出的，其基本設(shè)想是將控制平面引入光傳送網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源可以按需分配，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的智能化的目的。使我國未來的光傳送網(wǎng)可以發(fā)展為可以向任何地點(diǎn)任何用戶提供連接的網(wǎng)，成為一個(gè)全自動(dòng)智能化交換的光網(wǎng)絡(luò)。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力來源主要有技術(shù)、政策和業(yè)務(wù)三個(gè)方面，三者相互依賴、互相影響，共同為自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展助力。而分層結(jié)構(gòu)ASON是我國現(xiàn)階段自動(dòng)交換光技術(shù)研究與網(wǎng)絡(luò)理論的重點(diǎn)。通過將連接管理策略在分層結(jié)構(gòu)ASON網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用與多種路由進(jìn)行對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)分層路由在提升網(wǎng)絡(luò)連接接納容量這方面更具有優(yōu)勢(shì)，連接管理策略基于本地信息比基于全局鏈路狀態(tài)也更有優(yōu)勢(shì)。所以，提高自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由的關(guān)鍵技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)分層分域條件下各種管理功能。

二、ASON概述及自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由原理分析

2.1 ASON概述

ASON是原有交叉技術(shù)與引入傳送層面的交換技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，是能夠自動(dòng)完成光網(wǎng)絡(luò)交換連接功能的智能化的新一代光傳送網(wǎng)。交換技術(shù)與原有交叉技術(shù)的區(qū)別在于：①交換技術(shù)一般在有控制平面的參與下可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，不需要人工進(jìn)行控制干預(yù);而交叉的實(shí)現(xiàn)主要通過維護(hù)人員網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，人員參與不可避免。②交叉技術(shù)不需要信令支持，而交換需要。ASON作為新一代光傳送網(wǎng)，可以自動(dòng)智能完成光網(wǎng)絡(luò)的交換連接功能。正是ASON的出現(xiàn)，將光傳輸網(wǎng)向智能化發(fā)現(xiàn)推進(jìn)了重要的一步，為我國通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展打下了雄厚的基礎(chǔ)。ASON備受矚目的主要原因是它第一次將信令的概念引入到傳輸網(wǎng)絡(luò)中，將傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)可實(shí)施分配動(dòng)態(tài)資源和及時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。

另外，ASON構(gòu)建的網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)淇梢詾榫W(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商帶來許多好處：為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供了更加靈活的選擇網(wǎng)絡(luò)方式，提高了傳輸帶寬利用率、降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的總體成本、為運(yùn)營商開發(fā)創(chuàng)造新業(yè)務(wù)提供幫助。同時(shí)，由于ASON的控制平面使用的是可以快速靈活的實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)類型的GMPLS協(xié)議，很大程度上提高了網(wǎng)絡(luò)的可行性。ASON（自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)）的體系結(jié)構(gòu)及ASON的平面和接口ASON的三個(gè)平面及所支持的三種類型連接是其體系結(jié)構(gòu)的主要表現(xiàn)。根據(jù)ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局）提出的ASON定義結(jié)構(gòu)，可以清晰的從中了解到ASON主要包括三個(gè)平面，即管理平面、控制平面和傳送平面，具體如下圖所示：

①控制平面是ASON的核心部分，也是最具特色的部分，它由指令轉(zhuǎn)發(fā)、路由選擇及資源管理等模塊組成，完成連接控制和呼叫控制等任務(wù)?？刂破矫嫱ㄟ^對(duì)協(xié)議、信令及接口系統(tǒng)的使用，可以將光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的拓?fù)湫畔?、路由信息和其他信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)交換，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)建立和拆除光通道的目的，還能及時(shí)恢復(fù)在連接時(shí)出現(xiàn)的故障。②管理平面的主要作用和特征是將管理功能智能化和分布化。光傳送網(wǎng)管理方案已經(jīng)由傳統(tǒng)的逐步演變?yōu)橐粋€(gè)結(jié)合集中管理與分布智能的、保證運(yùn)營者維護(hù)管理需求與用戶動(dòng)態(tài)服務(wù)需求的綜合化系統(tǒng)化的光網(wǎng)絡(luò)管理方案。管理平面與控制平面相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行故障管理、動(dòng)態(tài)配置及路由規(guī)劃等功能。③傳送平面是進(jìn)行傳送業(yè)務(wù)的通道，由一系列傳送實(shí)體組成，可提供端用戶業(yè)務(wù)流量的雙向和單向傳輸。ASON的傳送網(wǎng)絡(luò)基于網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但是環(huán)網(wǎng)保護(hù)也是支持的。光節(jié)點(diǎn)使用具有智能的OADM設(shè)備、OXC設(shè)備及SDH ADM設(shè)備等，同時(shí)，傳送平面所擁有分層結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多粒度光交換技術(shù)。

管理平面通過NMI-A和NMI-T等網(wǎng)絡(luò)管理接口分別連接控制平面與傳送平面;傳送平面通過CCI（連接控制接口）與傳送平面相連。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)的這三個(gè)平面通過三個(gè)接口實(shí)現(xiàn)信息的交流。

2.2 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由原理分析

2.2.1自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分成路由關(guān)鍵技術(shù)理論分析

根據(jù)不同的地址位置和提供路由服務(wù)等目的，可以將網(wǎng)絡(luò)分成多樣化的路由域，主要由子網(wǎng)以及連接的子網(wǎng)鏈路構(gòu)成。從光網(wǎng)絡(luò)的分層路由結(jié)構(gòu)圖不難看出光網(wǎng)絡(luò)分層路由的結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)重要的層次，分別為外部層次，內(nèi)部層次以及外部層次。位于第二層次的內(nèi)部層次代表的是運(yùn)營商內(nèi)部層次化結(jié)構(gòu)。通過模型可以看出，該邏輯上的層次結(jié)構(gòu)向上匯聚成邏輯節(jié)點(diǎn)，而此邏輯節(jié)點(diǎn)就和氣壓運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的邏輯節(jié)點(diǎn)組合構(gòu)成了第三層次外部層次。最后和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商達(dá)成協(xié)議，通過相應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

2.2.2自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由工作的原理分析

將大型網(wǎng)絡(luò)化整為零的過程就是自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。所以，網(wǎng)絡(luò)的管理和計(jì)算路徑所需花費(fèi)的費(fèi)用就會(huì)比沒有分層的大型網(wǎng)絡(luò)少很多。在此過程中，對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)上的分割，這樣可以使得每層網(wǎng)絡(luò)和路由都只需要負(fù)責(zé)這一路由域的路由的解析，其分割的依據(jù)不僅是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的策略，也是屬于地理地形規(guī)劃的范疇。這一方法可以解決本地路由的信息遇到無法充分解決查詢的問題，在層間路由的信息支持下可以對(duì)這一路由的查詢問題進(jìn)行解決。

三、自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)思想

3.1 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由實(shí)現(xiàn)思想

分層路由是IS-IS區(qū)域提供了一種在IS-IS域中伸縮路由的方法。正常的IS-IS區(qū)域和連接其骨干的區(qū)域形成兩級(jí)的路由層次。將路由域分層后就要實(shí)現(xiàn)路由的相關(guān)功能，在這一環(huán)節(jié)的每個(gè)路由域都需要關(guān)聯(lián)路由執(zhí)行器，最后RP在路由控制器間分布聯(lián)盟方式上完成相關(guān)的路由服務(wù)，而對(duì)等RC間路由交換信息以及基于路由信息庫對(duì)遠(yuǎn)端RC查詢路由業(yè)務(wù)接口進(jìn)行操作答復(fù)，這樣可以實(shí)現(xiàn)跨域的路由業(yè)務(wù)。其中，通過路由控制域形式進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)RC，而RCD則是對(duì)內(nèi)呈現(xiàn)出分布式的特征。接著基于分布式路由實(shí)體組成對(duì)外呈現(xiàn)出抽象式的特征。在層次路由中，按照不同的分簇方法將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為不同的簇，實(shí)現(xiàn)有層次的網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)。另外，層次路由的信息交換主要分為層間路由信息交換和域間的信息交換，兩者的信息交換內(nèi)容主要都包括可達(dá)性信息和資源信息。其中，層間信息交換是由低層RC向高層RC進(jìn)行輸入或者高層RC向低層RC輸入內(nèi)容。每新建立一次路徑，都需要建立其他域的拓?fù)湫畔ⅲ夹枰┻^很多路由域，此時(shí)區(qū)域之間也需要進(jìn)行信息交換。所以，每個(gè)方面的信息交換都要在接口的幫助作用下完成。

3.2 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由關(guān)鍵技術(shù)

1.路由協(xié)議。路由協(xié)議是GMPLS協(xié)議集的組成部分之一，GMPLS協(xié)議集中的路由協(xié)議的主要任務(wù)是傳遞交換通道建立必需的鏈路狀態(tài)信息、完成拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、完成可用的光網(wǎng)絡(luò)資源信息和策略信息，并對(duì)路由實(shí)施計(jì)算、選取及在故障情況下重新路由功能。GMPLS（通用多協(xié)議）關(guān)于傳統(tǒng)的IP路由協(xié)議的沿用是可以使non-PSC（非分組交換層）吸收IP路由協(xié)議在不斷發(fā)展過程中積累下的有點(diǎn)，特別是鏈路狀態(tài)選路（域內(nèi)路由）和策略選路（域間路由）。GMPLS在MPLS已經(jīng)對(duì)OSPF-TE（具有流量工程和GMPLS擴(kuò)展的OSPF協(xié)議）和IS-IS-TE（具有流量工程和GMPLS擴(kuò)展的IS-IS協(xié)議）進(jìn)行擴(kuò)展的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了進(jìn)一步加強(qiáng)，從而支持信息在鏈路狀態(tài)的傳送，使其在光網(wǎng)絡(luò)中更適合傳輸，特別是更適合在ASON中應(yīng)用。目前，GMPLS協(xié)議集中包含的兩種內(nèi)部網(wǎng)協(xié)議分別為：OSPF-TE和IS-IS-TE。這兩個(gè)路由協(xié)議都主要用于ASON控制平面的I-NNI的路由?，F(xiàn)實(shí)生活中業(yè)界使用更加廣泛的為OSPF-TE協(xié)議。

2.自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由關(guān)鍵技術(shù)。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分成路由技術(shù)需求的主要限制是一個(gè)路由域內(nèi)所有RC之間交換的信息都要服從參考點(diǎn)。由于各RA之間信息交換不依賴域內(nèi)的協(xié)議，各域內(nèi)的RP都是獨(dú)立的，且RP對(duì)系統(tǒng)提供失效后進(jìn)行恢復(fù)的能力;另外，各RA之間的路由信息交換也不依賴于分布方式或者集中控制。在協(xié)議的需求方面，協(xié)議支持多級(jí)的結(jié)構(gòu)，并可以支持鏈路和節(jié)點(diǎn)的多樣性以及路由的信息摘要等。為了進(jìn)行分層路由協(xié)議的完整性和正確性的測(cè)試，需要借助OPENT網(wǎng)絡(luò)仿真的幫助，以離散事件系統(tǒng)的仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，通過C/C++語言技術(shù)實(shí)現(xiàn)ASON網(wǎng)絡(luò)的仿真平臺(tái)建立。OPENT仿真平臺(tái)主要記錄系統(tǒng)中將要發(fā)生的事件和事件類型，而ASON網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)是通過時(shí)間的順序?qū)ο到y(tǒng)中的事件進(jìn)行處理，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)中的事件進(jìn)行管理。其中，對(duì)仿真環(huán)境中的事件處理流程主要分為兩個(gè)階段：第一階段：生成本地信息庫、發(fā)現(xiàn)鏈路和鄰居、對(duì)鏈路和鄰居的信息進(jìn)行接收、第n層拓?fù)湫畔⒎€(wěn)定、分層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最高層信息穩(wěn)定;第二階段：接到連接請(qǐng)求、完成建立連接過程、連接結(jié)束（任務(wù)完成）、信息到達(dá)。在自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)中，動(dòng)態(tài)配置光通道的過程是并行心信令過程，動(dòng)態(tài)連接的建立采取不同的策略進(jìn)行。

四、結(jié)語

當(dāng)前我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展還需要不斷的科學(xué)創(chuàng)新，有關(guān)自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層路由關(guān)鍵技術(shù)的研究還需要不斷探索。網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，導(dǎo)致對(duì)自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求也在不斷提升，所以在這一大背景下發(fā)展自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分成路由關(guān)鍵技術(shù)便十分必要。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)分層技術(shù)符合我國下一代光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)，所以更需要得到相關(guān)科技人員不斷努力，為我國科技的發(fā)展提供力量。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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