北京邮电大学光通信中心 龚涌涛
北京广播学院信息工程学院 刘开贤
当前的网络是一个资讯爆炸的网络，随着数据服务量的激增，这种发展在带来巨大成效的同时也给现实中的传送网带来了沉重的压力，这种压力给传统传送网络提出了明确的革新和发展的要求。实际需求迫使传统网络向下一代能支持多信道、高容量、可配置、智能型的网络演进。在这种演进过程中，点到点的WDM系统迈出了解决问题的第一步。在具备了WDM能力之后，光传送网络第一次拥有了在光层直接交叉组网的能力。而现代光网络技术的发展可谓是一日千里，各种新技术纷至沓来，这些新技术使得我们在设计和实现全新传送网络的时候具备前所未有的能力和空间，在网络现实需求和新兴技术的双重推动下，自动交换光网络，也即是ASON网络的出现就成为大势所趋，顺理成章了。
ASON网络之所以是自动交换光网络，就在于它本身具备的智能性，这种智能性体现在ASON网络第一次在光网络中实现了光信道建立的智能性。也即是ASON网络在不需要人为管理和控制的作用下，可以依据控制面的功能，按用户的请求来建立一条符合用户需求的光信道。这一前所未有的革命性进步为光网络带来了质的飞跃。而ASON网络之所以具备这种智能，究其原因是在于它首次引入了光网络中的控制面（Control Plane）。本文的目的就是对ASON光网络进行总体分析，然后再对ASON网络控制面重点问题进行进一步探讨。
一、ASON网络总体结构
1． ASON网络的层次结构
在ASON网络的整体结构中，层次模型关系是一个非常重要的方面。因为从实现目的讲，ASON网络设计的目的是为了实现大范围全局性整体网络，因此ASON网络在结构上采用了层次性的可划分为多个域的概念性结构。这种结构可以允许设计者根据多种具体条件限制和策略要求来构建一个ASON网络。在不同域之间的互作用是通过标准抽象接口来完成的，而把一个抽象接口映射到具体协议中就可以实现物理接口，并且多个抽象接口可以同时复用在一个物理接口上。
通过引入域的概念，使ASON网络具备了良好的规模性和可扩展性，这保证了将来网络平稳升级。通过标准接口的引入，使多厂商设备的互联互通成为可能。因此，标准的接口就成为ASON网络中一个非常关键的方面。另外通过E-NNI，I-NNI的引入，使得ASON具备良好的层次性结构；通过E-NNI接口来传递网络消息，可以满足不同域之间的消息互通的要求；通过对外引入I-NNI，就能屏蔽了网络内部的具体消息，保证了网络安全性需求，而标准的UNI接口的引入，使得用户具备统一的网络接入方式。
2. ASON的功能性结构
从ASON功能层面上来讲，ASON可被视为是由三大平面，即控制平面，管理平面和传送平面所组成的。同传统的光传送网相比较，一个明显的不同就是控制平面的引入，这一平面的引入给整个光网络带来了前所未有的变化。我们可以用图2来表示三个平面之间的关系。
从图2中我们可以看出，三个平面分别完成不同的功能。同传统网络类似，传送层仍然负责业务的传送，但这时传送层的动作却是在管理面和控制面的作用之下进行的。控制面和管理面都能对传送层的资源进行操作。这些操作动作是通过传送面与控制面和管理面之间的接口来完成的。同时管理面在结构中是作为高层管理者的作用出现的，在管理面中存在着三个管理器，分别是控制面管理器、传送面管理器和资源管理器，这三个管理器是实现管理面同其它平面之间实现管理功能的代理。此外，从图中还可以看出，在控制面和其它层面之间也存在着不同的接口，通过这些接口，可以实现同管理面之间功能的协调，可以实现对传送面资源的管理动作。
二、 ASON网络中控制面问题分析
1． 控制面引入的原因
正如前面所论述到的，ASON网络之所以成为智能光网络的原因就在于它能应客户的需求来动态分配光通道。而这一能力的实现是依赖于ASON网络中交换式连接（Switched Connection）概念的引入。在ASON中，连接不再是全部由管理控制实现的一成不变的固定连接了。这里，连接被分为三种类型：它们分别是交换式连接，永久连接（Provisioned Connection）和软永久性（Soft-permanent Connection）连接。这三种连接的不同之处就在于对连接建立起主控作用的部件不同：永久性连接的发起和维护都是由管理面来完成的，并且传送面中为具体业务建立通道的路由消息和信令消息都是由管理面发出的，控制面在永久性连接中并不起作用；而同永久性连接相反的是交换式连接，这种连接的发起和维护都是由控制面来完成的，控制面通过UNI接口接收到用户方面传来的请求，在经过控制面的处理过后在传送面中为这个客户请求提供一条具体的可满足用户需求的光通道，并且把结果报告给管理面。管理面在这种连接的建立过程中并不直接起作用，它只是接收从控制面传来的连接建立的消息；而介于上面两种连接之间的是软永久性连接，这种连接的建立、拆除请求也是由管理面发出的，但是对传送面中具体资源的配置和动作却是由控制面发出的指令来完成的。
从上面分析中可以看出，交换式连接的引入是使ASON网络成为真正的交换式智能网络的核心所在。正是由于有了交换式连接的引入，才有了应用户要求来产生恰当光通道的能力。而这种能力的具备是同ASON网络中控制面的作用息息相关的。可以说没有控制面的引入，ASON网络就失去了智能的灵魂，就不具备了自动交换的能力。因此，很有必要对ASON网络中的控制面进行详细研究。
2． 在ASON控制面问题中起主要作用的国际标准化组织
在具体分析ASON控制面问题之前，有必要先来看看在这个问题上国际标准化组织是怎样考虑的，他们各自负责哪些方面的工作，考虑的问题都有哪些侧重和不同。这对于研究工作的开展和深入很有意义。
现在，在ASON控制面问题讨论中，主要有ITU-T，ASNI，IETF和OIF等国际标准化组织在进行标准化工作。其中ITU-T主要集中于网络框架体系结构、总体需求、以及控制面的特性方面的建议。IETF则主要集中于为支持IP控制信道而进行的IP方面的扩展。OIF则把注意力放到了UNI和NNI的具体实现方面。
在我国现实工作中，主要依据的还是ITU-T的相关建议，同时兼顾IETF和OIF的相关文档。这一方面是有历史原因，另外一方面是因为ITU-T是一个官方机构，而IETF和OIF则是多厂家的比较松散的联盟，因此ITU-T的建议对于我国有更重要的参考价值。
3．控制面结构和相关问题
ASON网络的控制面就其实质而言，是一个IP网络。也就是说ASON控制面是一个能实现对下层传送网进行控制的IP网。因此，它的结构符合标准IP网络层次结构。从层次模型的观点它可以分为多个管理域，一个管理域内可以根据不同原因被划分为多个子域（当然一个管理域也可以是只有单一子域的管理域），每个子域内可以包含多个子网络。不同的管理域之间以及同一个管理域的不同子域之间通过E-NNI来交流信息，而同一个子域内的不同子网络之间是通过I-NNI来交流信息的。客户和控制网络之间则是通过客户网络接口UNI来进行信息交流。
4．控制面主要问题分析
为实现ASON网络的控制平面功能，仅仅知道控制面的接口机构是远远不够的。经过仔细分析后，发现在ASON控制面设计中存在很多问题远未解决。这些问题主要集中在下面几个方面：
（1） 结构和整体需求问题分析
对于光网络而言，它的整体结构和需求方面的分析可谓是整个光网络中的至关重要的一环。结构的分析直接关系到具体的设计问题、呼叫控制问题、链路管理问题、DCN网络问题、网络管理问题等等。因此，对光网络整体结构和需求的分析一直是标准化组织在这方面的重点关注问题，也是提出建议最早，相对比较完整的一个方面。在这其中，ITU制定/修订了三个纲领性文件，它们分别是G.astn协议，G.872协议（修订版）以及G.ason协议。
G.astn协议是完成时间最早的一个光网络框架性协议。早在2001年6月就在ITU大会上得以通过。这个协议的主要目的在于制定自动传送网络（ASTN：Automatic Switch Transport Network）的控制层面标准的问题。G.astn协议明确指出这个协议就是作为解决自动传送网络对于控制面的网络级需求问题的。这个标准被做为制定自动交换光网络的基础和模板。在G.astn协议中主要分析和提出了关于控制层面的问题，并且对这一问题进行了进一步的分析，这些分析包括：定义了UNI和NNI接口（参考点）；提出了所支持的连接类型（交换连接和永久连接）；提出了对名称和地址的总体要求；提出了对于拓扑的域视图问题。
ITU在完成了G.astn协议之后，紧接着的一个动作就是根据G.astn协议的概念来对原来的G.872协议进行了更改。这个修改后的G.872协议协议在2001年11月得到了通过。在G.872协议中主要的修改包括下面几个方面：新增加了对ODU复用的TDM结构；ODU的反转复用结构；新增了由G.709修改版支持的新增特性。
在有了前面两个协议的基础之上，ITU又针对光网络制定了另外一个更加重要的建议，这就是关于自动交换光网络控制层面的核心建议G.ason建议。在这个协议中主要进展包括：为呼叫和连接提出了规范的定义，并且为将来的更加具体的建议打下了一个坚实的基础。 突出了本协议的应用是同具体的传送技术无关的；ASON网络控制面的具体结构和应用应该是同下层传送协议无关的。它应该兼容现有的光网络传送技术，不应该因下层传送技术的不同而导致上层控制层面的不同。这种协议无关性是通过对具备协议无关性的部分和具备协议相关性的部分进行严格的区分来实现的。
（2） 呼叫和连接管理问题
在有了上面提到的光网络的整体结构和需求协议之后，下面一个顺理成章的问题就是怎样对呼叫和连接进行管理的问题了。之所以提出这个问题是因为ASON的本质特点就是具备按需提供连接的功能。而呼叫同连接又是两个密不可分的概念，因此就很有必要对这个问题进行详细分析了。对于这个问题，三大标准化组织都进行了大量的工作，得出了各自的进展，简述如下：
ITU对这个问题的成果是提出了G.sig协议，对域内和域间信令问题进行了详细讨论，对把G.sig协议映射为具体的应用协议提出了可能的解决方案。
OIF对于这个问题的考虑是得出了OIF UNI 1.0文档以及进一步提出了OIF UNI 2.0作为工作组计划。OIF把它的主要精力集中在了UNI方面，这涉及到了信令、命名、地址、自动发现等等方面。并且在OIF的工作中还采用了很多IETF的成果（诸如利用了GMPLS的很多相关内容）。
IETF对于这方面的主要工作集中在GMPLS协议方面。从本质上而言，GMPLS和ASON是两个方面并不是非常一致的两个问题。但是这两个问题又有很多可以相互借鉴的地方。现在提出的解决ASON网络中很多问题的方法（诸如信令和路由）都可以参考GMPLS中的思想。但是由于他们二者本身有很大的不同，另外还因为GMPLS本身也是一个正在快速发展的非常新兴的技术，所以这两方面结合的问题还有待进一步仔细考虑。
（3） 自动发现和链路管理问题
自动发现和链路管理问题也是一个非常重要的问题。这一问题的重要性因为网络结构程度的复杂和可使用波长数的增加而变得更为重要了。在这两个方面中，ITU主要把精力集中在自动发现的方面，而IETF则提出了一整套链路管理协议（Link Management Protocol），OIF则把注意力集中在了应用LMP来解决UNI的方面。
ITU提出了两个建议G.ndisc和G.sdidc来解决自动邻居发现和自动服务发现的问题。自动邻居发现协议是要解决光网络中对新增节点的自动发现以及处理问题，而自动服务发现问题是要解决对新发现的节点的服务功能的确认问题。
IETF提出链路管理协议LMP的目的不仅仅在于要解决具体的自动发现问题，除此之外LMP还要求解决下面的这些问题：
◎故障隔离定位以及控制信道维护的问题；
◎控制层面中对于下层传送平面中平行链路的管理问题；
◎WDM中特有的XC-OLS应用问题。
OIF则借用了IETF定义的LMP来具体解决NUI中的问题，在OIF中，它不仅采用了LMP，并且还对LMP进行了扩展以便完成UNI的功能。
（4） DCN网络方面的问题
DCN网络方面的问题主要是由ITU来考虑的。在ITU中，给出了G.dcn建议来解决这一问题。这个建议的主要内容是对为在DCN网络中承载IP业务提出一种工业标准，这具体包括：
◎在SONET/SDH中使用的IP和OSI堆栈结构；
◎在DCN中使用的IP路由协议（Integrated-ISIS）；
◎IP和OSI之间和互操作问题；
◎IP和OSI之间相互的封装和建立隧道过程。
摘自《通信世界》
|