自動交換光網(wǎng)絡(luò)分級路由技術(shù)的研究

 
 
自動交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）是下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）的核心傳送技術(shù).該技術(shù)在傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)（如SDH、DWDM、OTN等）的基礎(chǔ)上，通過引入控制平面使其具有智能的功能，即光傳送網(wǎng)能夠根據(jù)用戶的呼叫請求,在控制平面的路由與信令機制的引導(dǎo)下，按照用戶的業(yè)務(wù)要求（如服務(wù)等級協(xié)定SLA），自動完成源端用戶與目的端用戶之間光傳輸通道的建立.在實現(xiàn)光傳送網(wǎng)自動交換的過程中，路由技術(shù)是ASON的核心技術(shù)之一.為了在一個路由域內(nèi)或多個路由域之間建立一個連接，可以采用分級路由、源路由和逐步路由3種基本的路由算法.這3種路由算法均可以通過對動態(tài)通道的控制來實現(xiàn)跨越多個路由域的端到端通道的快速連接建立.由于在ASON的傳送平面內(nèi)采用分層的體系結(jié)構(gòu)，因此，為了實現(xiàn)路由選擇，我們可以采用分級路由方式，實現(xiàn)ASON傳送平面內(nèi)支持端到端業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)連接（NC）.本文在分析說明ASON的層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及ASON路由結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，重點討論ASON分級路由技術(shù)的實現(xiàn)方式. 

ASON的層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 

由G.805建議可知，傳送網(wǎng)是分層的，即由垂直方向連續(xù)的傳送網(wǎng)絡(luò)層（即層網(wǎng)絡(luò)）疊加而成，從上至下依次為電路層、通道層和傳輸媒質(zhì)層，因此，ASON的傳送平面也采用分層的方式.另外，由G.8080建議，我們還可知，實現(xiàn)ASON分級路由的關(guān)鍵功能部件連接控制器(CC)工作于ASON傳送平面層網(wǎng)絡(luò)中的子網(wǎng)內(nèi).因此，深刻理解ASON的層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是我們正確分析ASON分級路由實現(xiàn)方式的前提和基礎(chǔ). 

層網(wǎng)絡(luò)（LN）是一種拓撲元件，由描述特殊特征信息的生成、傳送和終結(jié)的傳送實體以及傳送處理功能所組成.為了選路和管理，一個LN可以進行功能分割形成若干個子網(wǎng)，子網(wǎng)是用來實現(xiàn)特殊特征信息選路的拓撲元件.子網(wǎng)還可以進一步分割成較低等級的子網(wǎng)和子網(wǎng)鏈路以及子網(wǎng)點組(SNPP)鏈路，對鏈路的遞歸分解的最低等級是傳輸媒質(zhì).較低等級的子網(wǎng)還可以繼續(xù)往下分割，直至單個物理節(jié)點中的矩陣為止.矩陣也是一種拓撲元件，它代表了對子網(wǎng)進行遞歸分割的最終限制，包含在單個網(wǎng)元內(nèi)，例如ASON中的光連接控制器互換(OCC)就可以看成最低等級的子網(wǎng).LN、子網(wǎng)和子網(wǎng)鏈路等網(wǎng)絡(luò)拓撲元件的邏輯組合構(gòu)成了ASON傳送平面的邏輯拓撲結(jié)構(gòu). 

在ASON的LN中，子網(wǎng)和子網(wǎng)鏈路由連接點(CP)、終端連接點(TCP)、子網(wǎng)點(SNP)和子網(wǎng)點組（SNPP）這些參考點來界定.其中，CP是一種元件的輸出節(jié)點與另一種的輸入節(jié)點相結(jié)合的點，它的基本功能是連接功能.TCP由共處一地的一對“單向TCP”組成，代表了路徑終端與雙向連接的結(jié)合.SNP代表一個實際或潛在的CP或連接終端點（CTP），或者表示一個實際或潛在的TCP或路徑終端點（TTP）.一個SNP和其它SNP之間的不同關(guān)系則形成鏈路連接（LC）和子網(wǎng)連接(SNC).LC表示不同子網(wǎng)中的兩個SNP之間的一種靜態(tài)連接關(guān)系，即子網(wǎng)鏈路，其功能是描述一對子網(wǎng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)路由選擇的網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系和可用的傳送容量.子網(wǎng)之間可以有多條鏈路.SNC表示同一子網(wǎng)邊界的兩個SNP(或多個分布連接的SNP)之間的一種動態(tài)連接關(guān)系.SNC可以由更小的子網(wǎng)連接和鏈路連接串聯(lián)而成，最小的SNC是網(wǎng)元中的矩陣連接，其主要功能是實現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)信息的透明傳輸.為實現(xiàn)選路，一個SNP還可以和其它的SNP組合在一起，形成SNPP.一個SNPP還可以進一步細分成更小的SNPP，表示不同的路由，甚至可以表示不同的波長.在不同子網(wǎng)上的SNPP之間的連接形成一條SNPP鏈路.最后，由一系列鏈路連接和子網(wǎng)連接串聯(lián)形成跨越整個LN的網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)LN中信息端到端的透明傳送.既然如此，那么如何在ASON的LN中建立端到端的網(wǎng)絡(luò)連接呢？這與ASON的路由結(jié)構(gòu)及路由域有密不可分的關(guān)系. 
 
ASON的路由結(jié)構(gòu) 

通常，運營商根據(jù)特定的運營策略（如基于地理、管理和技術(shù)等方面的考慮）將他們的網(wǎng)絡(luò)分成幾個部分.從選路的角度來說，這些部分可以看成是路由域，以便提供路由服務(wù).在ASON中，路由域與子網(wǎng)之間存在這樣的關(guān)系：一個路由域存在于一個單個的LN中，并且由一組子網(wǎng)、連接子網(wǎng)的SNPP鏈路和表示該路由域出口的SNPP鏈路終端點的SNPP來定義.一個路由域可以包含若干個更小的由SNPP鏈路互連的路由域.路由域細分的最小限制是在一個路由域中只包含兩個子網(wǎng)和一條鏈路.當一條SNPP鏈路跨越一條路由域的邊界時，共享公共邊界的所有路由域使用一個公共的確定該SNPP鏈路終端點位置的SNPP標識符（SNPP ID）.ASON的路由域是通過其路由結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)選路功能的.ASON的路由結(jié)構(gòu)由路由控制器（RC）、路由信息數(shù)據(jù)庫（RDB）、鏈路資源管理器（LRM）、CC和協(xié)議控制器（PC）等執(zhí)行路由功能的部件組合形成.其中，RC的作用是響應(yīng)CC為了建立連接而對通道或路由信息的請求，包括與對等的RC交換路由信息，這種信息可以是端到端的，也可以是下一跳的，并在查詢RDB以后對路由查詢（通道選擇）作出回答；為達到網(wǎng)絡(luò)管理目的，RC也負責回送管理網(wǎng)絡(luò)所需要的拓撲信息（SNP和它們的屬性）.RC是與協(xié)議無關(guān)的.RC內(nèi)保存有它所管轄路由域內(nèi)的路由信息，根據(jù)這些信息負責該路由域內(nèi)的路由.該信息包括給定LN中相應(yīng)終端系統(tǒng)地址的拓撲(SNPP、SNP鏈路連接)和SNP地址(網(wǎng)絡(luò)地址)信息，也可以保持同一LN中其他子網(wǎng)絡(luò)（對等子網(wǎng)）的地址信息，以及一個有關(guān)SNP狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫，以供實施受限的選路方式.有了這些信息后，RC就可以在兩個或者多個SNP之間確定一條路由（還需考慮某些選路限制）.詳細的選路信息可有不同的程序，例如，按可達性來提供，則應(yīng)有距離矢量（地址和下一跳）的信息；按網(wǎng)絡(luò)拓撲，則應(yīng)有鏈路狀態(tài)（地址和拓撲位置）信息. 

RDB保存有本地拓撲、網(wǎng)絡(luò)拓撲、可達性和其它路由信息，這些信息可能是經(jīng)路由信息交換以后的更新結(jié)果，也可能還包括含有配置的信息.RDB可以包含多個路由域的路由信息.RDB是與協(xié)議無關(guān)的. 

LRM的主要作用是向RC提供所有相關(guān)的SNPP鏈路信息，并將其控制的鏈路資源的任何狀態(tài)改變告知RC，同時還負責對SNPP鏈路進行管理，其中包括SNP鏈路連接的分配和拆除，提供拓撲和狀態(tài)信息.目前主要使用兩種LRM元件，即LRMA（A端鏈路資源管理器）和LRMZ（Z端鏈路資源管理器），而SNPP鏈路由一對LRMA和LRMZ元件來管理，每一個分別管理鏈路的一端，而申請分配SNP鏈路連接的請求只由LRMA負責.LRM也是與協(xié)議無關(guān)的. 

CC負責路由控制器、鏈路資源管理器以及對等的或下一級CC之間的協(xié)調(diào)工作，以便實現(xiàn)連接的建立和釋放、現(xiàn)有連接參數(shù)的修改、管理和監(jiān)控等功能.CC服務(wù)于傳送平面內(nèi)的一個單獨的子網(wǎng)，并在該子網(wǎng)和控制平面之間提供一個連接控制接口（CCI），直接創(chuàng)建、修改和刪除SNC. 　　PC處理與協(xié)議有關(guān)的消息，具體是何種消息，則取決于交換信息的參考點（例如，E-NNI、I-NNI），PC還會把選路原語傳向RC. 
ASON分級路由的實現(xiàn)方式 

ASON的分級路由方式工作于子網(wǎng)內(nèi).該子網(wǎng)與ASON傳送平面的LN內(nèi)子網(wǎng)的劃分一致.為了使ASON的控制平面與傳送平面內(nèi)子網(wǎng)的劃分對應(yīng)，從而便于選路和管理，在ASON控制平面內(nèi)的CC、RC和LRM等路由控制元件也按子網(wǎng)進行劃分，即它們只負責各自所屬的子網(wǎng)的路由選擇.在這里，CC的實現(xiàn)是基于分布式的實現(xiàn)方式，即采用節(jié)點聯(lián)合模型方式來實現(xiàn)，通過不同等級CC之間的交互通信來實現(xiàn)分級路由方式，而通過分級路由方式，即通過控制平面的呼叫控制和路由選擇可以實現(xiàn)ASON傳送平面中的鏈路連接以及子網(wǎng)連接，最終實現(xiàn)ASON傳送平面內(nèi)支持端到端業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)連接.分級路由的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)及信令流程如圖1所示. 



該網(wǎng)絡(luò)拓撲將基本傳送平面的資源用控制平面的多個實體表示.該LN（記為子網(wǎng)A）分為若干個子網(wǎng)，記為子網(wǎng)B、C、F等及它們之間的連接鏈路.子網(wǎng)B和C又分別進一步分為更小的子網(wǎng)，其中子網(wǎng)B分為子網(wǎng)D和E等及它們之間的連接鏈路，子網(wǎng)C分為子網(wǎng)G和H等及它們之間的連接鏈路.子網(wǎng)之間呈等級關(guān)系或“父”與“子”的關(guān)系（即包含關(guān)系）.在這里，子網(wǎng)A為高級子網(wǎng)（“父”），子網(wǎng)B和C為低級子網(wǎng)（“子”）；在子網(wǎng)B和C中，也可以分為“父”與“子”兩級子網(wǎng)，即子網(wǎng)B和C為“父”級子網(wǎng)，子網(wǎng)D、E以及G、H分別為兩個子網(wǎng)的“子”級子網(wǎng)，依此類推，遞歸構(gòu)成了LN內(nèi)子網(wǎng)之間的等級關(guān)系.在這里，子網(wǎng)D、E、F、G和H是該LN最低等級的子網(wǎng)，不能再細分.在一個LN中，子網(wǎng)的形成以及它們之間的等級關(guān)系通過一些設(shè)備節(jié)點來實現(xiàn)，這些設(shè)備節(jié)點之間的等級關(guān)系決定了子網(wǎng)之間的等級關(guān)系.在子網(wǎng)等級中的每個子網(wǎng)與一個獨立的設(shè)備節(jié)點相關(guān)聯(lián)，該設(shè)備節(jié)點包含一個本級的RC及若干個CC和LRM，例如，子網(wǎng)A（“父”）中的設(shè)備節(jié)點A，子網(wǎng)B和C（“子”）中的設(shè)備節(jié)點B、C，因此，該設(shè)備節(jié)點在該子網(wǎng)中是一個獨立的具有路由功能的節(jié)點.該設(shè)備節(jié)點的主要功能是將一個LN劃分為一系列的子網(wǎng)，其中，RC包含有本級子網(wǎng)的拓撲信息（SNP及SNP連接鏈路），使每個子網(wǎng)都能實現(xiàn)它自己的動態(tài)連接控制，該RC不包含其它子網(wǎng)（該層之上、之下或同層的其它子網(wǎng)）的拓撲信息；LRM包含有本級子網(wǎng)內(nèi)各較小子網(wǎng)之間的鏈路連接信息，主要負責對SNP鏈路的分配和管理.而最低等級子網(wǎng)（該子網(wǎng)不能再細分）中的設(shè)備節(jié)點只包含一個CC，主要任務(wù)是通過與上一級CC的交互實現(xiàn)兩個子網(wǎng)之間的連接控制.由此可見，子網(wǎng)D、E、F、G和H之間的連接構(gòu)成了該LN的一個傳送實體. 

一般來說，上一等級的設(shè)備節(jié)點和相應(yīng)下一等級的設(shè)備節(jié)點之間可以進行交互通信，相同等級的設(shè)備節(jié)點之間不進行交互通信.在圖1所示的分級路由方式中，通過CC之間的交互通信，可以建立一個跨越LN的端到端的連接（D－E－F－G－H），其詳細的操作過程如圖2所示. 



分級路由的具體操作步驟如下： 

(1) 當網(wǎng)絡(luò)呼叫控制器（圖中沒有畫出）發(fā)出一個連接請求消息到達CCA時，CCA在子網(wǎng)A的邊緣指定一對SNP（A端和Z端）. 

(2) CCA向RCA發(fā)送在A、Z兩端建立鏈路連接所需路由消息（包括所要經(jīng)由的鏈路和相關(guān)子網(wǎng)的消息）的請求，CCA使用Z端的SNP詢問RCA ，RCA向CCA返回一組鏈路和相關(guān)子網(wǎng)的路由信息，即子網(wǎng)B、C和F以及它們之間的連接鏈路. 

(3) CCA根據(jù)得到的子網(wǎng)B、C和F以及它們之間連接鏈路的路由消息向本地LRMA請求鏈路連接，LRMA可按任何順序（如圖2中的3a或3b）向CCA返回子網(wǎng)B與F，F(xiàn)與C之間的鏈路連接信息（包含連接鏈路和SNP）.當子網(wǎng)之間的連接鏈路被指定一對SNP時，即實現(xiàn)了鏈路連接，它們之間建立的過程與順序無關(guān). 

(4) CCA向CCB、CCC和CCF分別傳送一對SNP（A端和Z端），下一級子網(wǎng)B、C可以請求子網(wǎng)連接，此操作過程循環(huán)遞歸重復(fù)地進行，直到所有的下一級子網(wǎng)請求子網(wǎng)連接.這些操作順序不固定，唯一的要求是在創(chuàng)建子網(wǎng)連接之前能夠獲得鏈路連接. 

(5) 子網(wǎng)B中的CCB使用該子網(wǎng)Z端的SNP詢問RCB，RCB向CCB返回子網(wǎng)D、E及它們之間的連接鏈路消息，于是，在該子網(wǎng)中指定的一對SNP（A端和Z端）之間決定一條路由；按照同樣的操作，RCC在子網(wǎng)C中指定的一對SNP（A端和Z端）之間決定一條路由. 

(6) CCB根據(jù)得到的子網(wǎng)D和E以及它們之間連接鏈路的路由消息向LRMB請求鏈路連接，LRMB可按任何順序（如圖2中的6a或6b）向CCB返回子網(wǎng)D和E之間的鏈路連接信息；同樣，下一級子網(wǎng)C中的鏈路連接可從LRMC中按任何順序（如圖2中的6a或6b）獲得. 

(7) 最低等級子網(wǎng)D、E、F、G和H中的CC通過CCI控制傳送平面中相應(yīng)的OXC設(shè)備完成鏈路連接和子網(wǎng)連接，最后形成端到端的網(wǎng)絡(luò)連接（D－E－F－G－H）.在這里，最底層的交換不包括任何路由或鏈路配置部件，僅提供必要的子網(wǎng)連接. 

(8) 當完成本連接的建立后，最低等級子網(wǎng)D、E、F、G和H中的CC將向源節(jié)點A的CCA返回連接建立成功的證實信號（如圖2中的步驟8a、8b及9a、9b和9c），最后，源節(jié)點A的CCA將向用戶網(wǎng)絡(luò)返回連接建立成功的證實信號（如圖2中的步驟10）. 

結(jié)束語 

我們在分析ASON的LN結(jié)構(gòu)及路由結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對ASON的分級路由技術(shù)進行了深入的討論.通過討論，我們發(fā)現(xiàn)ASON的分級路由技術(shù)建立在ASON的LN結(jié)構(gòu)之上，這與ATM網(wǎng)絡(luò)中的PNNI技術(shù)十分相似，PNNI也是一種分層的網(wǎng)絡(luò)技術(shù).因此，在我們探討ASON的相關(guān)問題時，如果能將其與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行比較與分析，那么，我們才能夠從本質(zhì)上認識和掌握ASON的核心技術(shù).