智能自动交换光网络的演进

　　摘要：电信服务的发展需要有全新的、更智能化的光网络支持，北电网络公司的OPTera系列产品具备新型光网络的主要性能，符合ITU-T的自动交换光网络标准——G.ASTN。首先介绍了自动交换光网络的结构、信令构件、路由选择；接着对有关的几种标准作了比较，ITU-T建议的主要优点在网络结构方面，而IETF标准的信令和路由协议具有相当大的优越性；最后介绍了北电网络的光服务网络。

　　关键词：ASTN，ASON，路由选择，信令传输，网状网恢复

　　一般说来，骨干网是能够承载复杂的、可预测的语音和专网业务的光网络。处于网络边缘层的因特网业务正在呈爆炸性增长，从而为新服务提供商展现出令人振奋的前景。而且，原先主要用来降低网络规划方面成本的光传输服务，现在可以直接面对最终用户，这就需要一个全新的、更智能化的光网络来迎接这些挑战。

　　新型光网络应具备下列主要特点：

· 标准化的路由选择和信令传输结构；

· 基于网状拓扑结构；

· 网络拓扑结构和资源自动检测；

· 基于SONET／SDH环的灵活的网状恢复机制；

·
通过共享带宽恢复的规划和应用以及分等级服务的资源分配；

·
通过快速连接设备性能和多厂商、内部服务提供商的协同工作；

· 用户信号带宽按需分配。

　　一、G.ASTN结构

　　北电网络公司的OPTera系列产品具备上述新光网络的主要特点，符合ITU-T的自动光交换网络标准（G.ASTN）。G.ASTN的结构框架见图１，其中的光业务层支持从STM-1到波长带宽的多种业务颗粒。G.ASTN支持用户直接和光交叉连接设备（OXC）
相连，也可以通过OPTera Metro 4100／4200和OPTera Metro 5100／5200与接入网连接。G.ASTN控制层面由光连接控制器构成，与传输网络相重叠，各个光连接控制器与OPTera
Connect网络节点一一对应。G.ASTN控制层面根据边缘层用户的要求，通过光网络来提供路由设置和信令传输。

　　路由设置分两个步骤：首先，每个OPTera节点寻找有效资源，然后与相邻节点连接，并将本地拓扑结构信息上报给相关的光连接控制器（OCC），于是光连接控制器自动搜寻优化的传输网络拓扑结构和资源；其次，光连接控制器通过路由协议动态更新拓扑结构数据库以适应相应的拓扑变化，由每个自动交换传输网（ASTN）控制器维护最新的拓扑结构数据库，为连接的建立进行动态路由计算。这个最新的网络状态可以得到当前的信息利用状况，同时可以收集历史信息以满足容量规划的需要，激活最优化触发器，限制路由容量。

　　二、信令构件

　　网络构件是用来描述网络功能结构的一些通用基本元件，与具体实施技术无关。在ASTN控制层面的构件主要有四类：请求代理（RA）、光连接控制器、管理域和接口。

　　ASTN控制层面包括以下几种信令接口。

　　（1）用户网络接口（UNI）

　　这种接口允许用户在建立和拆除连接时产生信号，是基于MPLS（LDP或RSVP）的方案，适用于光网络。它应用于用户系统（如路由器），或更高层的传输网元素。UNI也可被网管用来为不具备UNI信令功能的用户发送用户连接信号。最终用户可能用到的参数包括：QoS、保护级别、带宽、日历功能、路由多样性和其他属性。

　　（2）节点到节点接口（NNI）

　　这是ASTN网络的内部接口，它通过网络传送用户请求，用于在光通道上的中间节点之间建立连接。这个接口的参数包括明确的路由说明、保护能力和路由限制，定义明确的NNI接口可以支持ASTN网络中所定义的不同级别节点相互正常工作。

　　（3）内部接口（IrDI：Inter-Domain Interface）

　　这种接口不显示，用于不同网管下的ASTN网络，是带有UNI功能的NNI，用来交换简单的地址和拓扑结构。它是实现跨越多管理领域的服务能够快速传输的关键。内部接口是对ASTN网络内部连接完全开放的，能够实现不同运营商之间真正的端到端连接。

　　（4）连接控制接口（CCI）

　　这是位于ASTN控制器（前面提到的光连接控制器）和OPTera
Connect交换结构中间的接口，用来配置交换设备的交叉连接和获取当前交换状态的信息。CCI允许多种容量的交换和内部的复杂性。

　　UNI和NNI的性能可以增强服务能力，包括端到端的拨号信令通道保护、软件的永久连接、后台连接的优化、连接的跟踪以及日历连接的设置。

　　三、路由选择

　　每个OPTera Connect节点搜寻有效资源，然后与相邻节点连接并通过CCI向相关的光连接控制器上报本地拓扑信息。同样，光连接控制器也会在光连接控制器之间自动搜寻全球的传输网络拓扑结构和资源，如带宽。这已经通过开放最短路径优先（OSPF）协议扩展到光网络上的形式完成了。一旦它们建立起拓扑结构数据库，ASTN控制器就使用一种路由协议（如CR－LDP或ＲRSVP－TE）动态更新它们的拓扑结构数据库。同样，任何IP地址的改变都会传播开，以保持可通达性。

　　四、几种ASTN协议草案的比较

　　国际上关于ASTN的标准主要有以下4个。

　　（1）IETF标准

　　协议采用对等模型，即让路由器直接接受光网络拓扑信息，从而直接控制光网络完成自动连接建立工作。主要面向传输、数据混合网，利用现有信令协议扩展和修改来开发UNI，RSVP－TE和CR－LDP。它的优点在于利用数据网的网络调配和带宽管理，缺点在于由于采用对等模型，就目前情况看，可处理的网元数受限较大，计算量大，算法不收敛的概率大于客户／服务者模型。

　　（2）ITU-T标准

　　包括ASTN和自动交换光网络（ASON），ASON是前者针对OTN网络的子集。客户层要求通过接口传给服务层，由服务层来解决客户的要求，不让客户层知道服务层的拓扑细节，这就是客户／服务者模型。客户／服务者模型允许光层和客户层独立演进，光层的发展不会受制于IP层的发展速度。

　　（3）ODSI标准

　　针对重叠网，采用客户／服务者模型及新的信令协议。其优点是信令协议的工作效率较高；缺点是由于定义范围有限，可完成的功能也有限。

　　（4）OIF标准

　　更多地基于结构式方法，倾向于客户／服务者模型。

　　ITU-T建议的主要优点在网络结构特性方面，而IETF标准的主要优点在于路由信令部分。如果能够将ITU-T和IETF两种标准的优势结合在一起，那么将会大大加快自动交换光网络标准的建立速度。

　　五、北电网络的光服务网络

　　北电网络的光服务网络（OSN）使用Preside服务软件，提供一系列增值服务：

①多网状网的选择恢复；

②用于网络设计和优化的网状网络工具；

③Preside服务软件（如记费、认证、SLA管理）；

④Preside服务软件的多厂商网管；

⑤信令代理；

⑥OPTera代理服务软件提供的API；

⑦将当前的Preside服务软件的多厂商网管移植到混合的或纯粹的ASTN网络。

　　现代网络多具有高度的不可预知性和多样性。数据服务需要一个从最高等级的服务（如支持金融业务）到低等级服务（如支持提供因特网接入的ISP服务商）的范围。为了保证多服务级别的一致性，OSN将复杂的网状网恢复算法结合应用在ASTN控制层面，以提供下列功能：

·
由通道特性决定的路由选择，如抖动、时延、比特差错率和信号质量标准；

·
路由选择符合网络优化结构可靠性所要求的恢复级别；

· 设计和配置工具；

· 支持ASTN产生的拓扑数据库。

　　Preside服务软件提供了一套强大的服务工具包，可以缩短最新应用投放市场的时间。为了今后加快服务速度和加大G.ASTN的利润产生余地，北电网络开发出了一套用户端软件OSA（OPTera
Service Agent）。

　　OSA有一系列API来驱动网络内部的UNI接口。它是一个智能化、嵌入式的信令代理，可为ASTN光网络的用户提供光层服务。用户（或边缘层）设备可以是基于用户端的路由器、存储设备或一台服务器。实质上OSA要求为支持ASTN信令的光网络
提供“5R+B”的带宽连接。“5R+B”是指： 合适的带宽（Right
bandwidth）、合适的时间（Right time）、 合适的持续时间（Right
duration）、 合适的质量（Right quality）、 合适的对等互联（Right
peers） 和 最佳的价格（Best price）。

　　OSA应用于访问ASTN网络终端系统，使一些能增长利润的服务和应用成为可能，例如自动搜寻验证、带宽管理，弹性带宽的多级别选择以及边缘系统、故障站点的网络自动恢复。

除了能以构件方式提供成本控制、灵活的用户控制、实时请求和带宽服务的配置外，OSA还展示了两个新概念，即光因特网和网络按需分级。

　　六、结 语

　　G.ASTN定位于一个标准的结构和协议，为大批厂商和运营商提供交换光网络服务。ASTN结构已经由T1X1做为北美的建议提交给ITU，现已成为ITU的G.ASTN标准。ASTN结构将来会把信令和路由协议并入到光层上。IETF标准的信令和路由协议具有相当大的优越性，因此，北电网络在IETF中努力将MPLS（OSPF，CRLDP）延伸到支持G.ASTN
的UNI和NNI信令的智能光网络。同时，正在积极吸取OIF标准中面向客户服务部分的精华，以达成与ASTN协议的融合。可以相信，在不远的将来，ASTN／ASON协议将成为支持下一代电信网的基本协议。