ASON的控制平面及其核心技术

1 引言
    从80年代光纤通信技术商用化以来，传输体制经历了准同步数字体制(PDH)到同步数字体制(SDH)的过渡；复用技术从电域的时分复用(TDM)向光域波时的分复用(WDM)的过渡，伴随着IP与SDH，WDM及光传送技术的融合，提出了光分组交换(Optical Packet Switch，简称0PS)和光突发交换(Optical Burst Switching，简称OBS)技术，所有这些都有力促进传送网技术的迅猛发展。但是，传统光传送网技术存在诸多棘手问题，将成为从传统语音和数据分离业务向未来语音、高速数据及实时图像业务融合方向发展的拦路虎。
    为了顺应未来光网络对业务支撑能力和丰富性的高要求，在2000年3月国际电信联盟提出了自动交换光网络(Automatically Switched 0ptical Network，简称ASON)的概念，其基本设想是在光传送网中引入智能控制平面(Control
Plane，简称CP)。通过控制平面，实现了网络动态呼叫连接管理和网络资源的按需分配，使光网络具有智能化，成为推动下一代光网络发展的新型网络体系。

2 ASON的控制平面结构
2．1 ASON的基本概念
    ASON可以定义为一种基于SDH传送网和光传送网，通过分布式或部分分布式控制平面自动实现配置连接管理的光网络。传统光网络包括传送平面、管理平面及数据通信网络。其中，传送平面既可提供用户信息的双向或单向传送，也可提供一些辅助控制和网络管理信息的传输；管理平面用以完成传送平面及整个系统的管理；数据通信网络可完成传送平面、管理平面内部及它们之间管理信息和控制信息的传送。在ASON中，引入了独有的控制平面技术，用以完成传送平面呼叫控制和连接控制。
2．2 控制平面的优势与基本结构
2．2．1 引入控制平面的优势
    ASON中最具特色的就是控制平面，它赋予ASON的智能性和生命力。归纳起来，控制平面技术为ASON带来的优势有：①能够实现流量工程的要求；②控制平面协议代替通用网络管理协议，并且可使用于不同的传送技术；③信令具有可扩展性，能实现在多厂商环境下的连接控制，能根据传送网络资源的实时使用情况，动态地进行故障排除；④具有快速服务支配功能，能够自动建立、维护、释放连接及网络的重构与恢复；⑤支持各种新的业务类型，如相关用户组和虚拟专网等；⑥减少服务提供商为新技术开发维护系统软件的需要。
2．2．2 控制平面的构成
    控制平面由独立或分布于网元设备中通过信令通道连接在一起的多个控制节点构成，如图1所示。通过用户一网络接口(User-Network Interface，简称UNI)，实现用户终端与ASON的连接；通过外部网络一网络接口(Extemal Network-to-Network Interface，简称E—NNI)，实现ASON子网之间的互连；通过内部网络一网络接口(Intemal Network-to-Network Interface，简称I—NNI)，实现子网内部ASON网元的互连。

3 控制平面的核心技术
    在控制平面中，涉及的核心技术主要包括网络接口、功能模块及信令协议3部分。
3．1 控制平面网络接口
    ASON中可能包括多种厂商设备及多种不同技术设备。根据技术或厂商设备的不同，可将ASON划分成不同的自治区域。根据位置、功能的不同，ITU—T在控制平面内部定义了两种逻辑接口，即用户一网络接口UNI和网络一网络接口NNI(含E—NNI和I—NNI)。UNI和NNI是实现ASON的关键，也是ASON区别于现有光网络的一个重要特征。
    光互联论坛(Optieal Internetworking Forum，简称OIF)对UNI进行了规范，分别推出了UNIl．0标准和UNI2．0标准。此后，OFI又着手规范NNI。目前将推出E—NNIl．0标准，这将加快全球光网络互通操作的实现。
3．1．1 用户一网络接口
    UNI定义了包括IP路由器、ATM交换机及SDH交叉连接设备等用户与OXC和OADM的ASON设备的接口协议。对于用户而言，用户侧接口称为用户侧用户一网络接口(User-Network Interface for Client，简称UNI—C)；对于网络侧来说，网络侧接口称为网络侧用户一网络接口(User—Network Interrace for Network，简称UNI—N)。
    用户设备通过该接口动态请求获取、撤消及修改有一定特性的光带宽连接资源，可以支持多种网元类型。支持自动业务发现、自动邻居发现等网络功能。具体支持包括接入用户请求，即呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择及呼叫的安全管理和认证管理等功能。在UNI中，传送的信息流包括终端点的名称和地址、认证和连接接纳控制以及连接服务消息。

3．1．2 网络一网络接口
    NNI是光网络子网之间的接口，主要解决不同供应商光网络设备之间的互联互通问题。在由多个自治网络构成的光网络内部，实现动态光路的建立、维护及释放等功能。
    I—NNI是一个自治域内或有信任关系的多个自治域、控制实体之间的双向信令接口。I—NNI支持资源发现、连接控制、连接选择及连接路由等功能。在接口中，传送的信息流包括拓扑／路由信息、连接服务信息及控制网络资源信息。
    E—NNI是不同自治域或提供商网络中控制实体之间的双向信令接口。E—NNI用于实现跨域连接的建立，支持呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择和连接路由。接口中的信息流包括可达网络地址信息、认证和连接接纳信息及连接服务信息。
3．2 控制平面控制节点功能
    在ITU-T建议中，控制平面节点的核心功能主要由连接控制器、路由控制器、链路资源管理器、流量策略、呼叫控制器、协议控制器、发现代理及终端适配器等8类组件构成。图2中省略了发现代理和终端适配器两个组件模块的标注。图2中的呼叫控制器和连接控制器用于完成信令功能，实现ASON中的分离呼叫和连接处理两个过程；路由控制器用于完成路由功能，为连接控制器将要发起的连接建立选择路由，同时还负责网络拓扑和资源利用等信息的分发；链路资源管理器用于完成资源管理功能，检测网络资源状况，管理链路占用、状态及告警等性能；协议控制器用于完成消息的分类收集和分发，负责将通过接口的消息正确送往处理模块；流量策略负责检查用户连接是否满足已协商好的参数配置；发现代理和终端适配器用于完成自动发现功能。

3．3 控制平面的信令协议
    控制平面的信令协议包括路由协议、信令协议及链路资源管理协议3部分。在ASON中，使用由互联网工程任务组(Intemet Engineering Task Force，简称IETF)提出GMPLS的协议框架，在该协议框架中，不同的协议功能由所对应不同协议模块完成，分别为路由协议、信令协议及链路管理协议等模块。
    (1)路由协议 互联网工程任务组提出的路由协议包括开放最短路径优先一流量工程和媒介系统一媒介系统一流量工程(Intermediary System一Intermediary System一Traffic Engineering，简称IS—IS—TE)两个协议。路由协议基本功能包括资源发现、状态信息传播及信道选择。路由协议模块由路由表管理器、通道计算、开放最短路径优先一流量工程及链路状态通告一数据库(Link State Advertisement一Database，简称LSA—DB)构成。因为传送平面和控制平面的拓扑不需要完全相同，所以路由协议需要负责广播它们的拓扑，使得每个节点都能保持网络拓扑视图的一致性。传送平面拓扑用于连接建立时的路径选择，而控制平面拓扑则用于构建IP控制消息的路由表。
    (2)信令协议互联网工程任务组提出了两种改进的信令协议，即资源预定协议一流量工程和基于约束的路径标签分布协议(Constraint一Based Routed Iatbel Distribution Protocol，简称CR—LDP)。信令协议模块主要包括开发最短路径优先一流量工程，用于创建、维护、恢复和释放光链路连接。信令包含地址和命名、信令的过程、信令类型、信令的具体内容及其安全性等方面。
    (3)链路管理协议互联网工程任务组提出了链路管理协议。链路管理协议模块的主要功能是维护网络中的链路资源信息，为连接的建立提供资源保证。

4 结语
    通过引入控制平面完成了路由自动发现、呼叫连接管理、保护恢复等功能，实现了网络动态呼叫连接管理和网络资源的按需分配，使得光网络具有智能化功能。为了实现智能光网络，必须关注控制平面网络接口、功能模块及信令协议等核心技术的完善与发展。