智能光网络的标准化进程

荆瑞泉

　　摘要：目前，国际上许多标准化组织都在对智能光网络的相关技术和标准规范进行研究。介绍了ITU-T，IETF和OIF等几个主要的标准化组织在智能光网络标准研究方面的进展情况，指出对智能光网络应用的要求。

　　关键词：GMPLS，O-UNI，LMP，ASON，智能光网络，标准

　　传统的SDH和ＷＤＭ网络是通过网络管理系统来提供连接配置服务的。这种静态网络配置方式的缺点是速度慢、成本高、灵活性差。智能光网络是具有动态连接管理能力的光传送网络，可以提供光虚拟专用网（OVPN）、按需提供带宽（Bandwidth on Demand）等服务。这些服务可以光－电－光（O－E－O）方式实现，也可以全光方式实现。

　　智能光网络的核心技术包括信令技术——通用多协议标记交换（GMPLS）和标准化的光接口——光用户网络接口（O－UNI）。这些协议可以使电信网络的运营自动化，以便更加有效地利用网络资源，更快地提供业务。但智能光网络的许多技术还不成熟，对现有网络的改造也是一项非常艰巨的工程。

　　同时，世界范围的电信基础设施正在经历一场巨变，即从以话音为中心向以数据为中心转变，其中就包括增加新的信令系统。目前的语音网络已经实现了自动化，如七号信令使得电话呼叫可以自动进行，无需人工参与。GMPLS要比七号信令功能更强，可使光网络层的配置自动化。

　　下面介绍几个主要的标准化组织在智能光网络标准方面的进展情况。

1.OIF

　　OIF（Optical Internetworking Forum）不是一个正式的标准组织，下设体系结构、运营商、运行／告警／维护／配置（OAM&P）、信令、物理和链路层等工作组。OIF制定一些实施协议并提交给正式的标准化组织。OIF在光网络信令方面最重要的贡献是O－UNI。O-UNI的作用是支持在光网络的客户之间快速建立连接，并提供不同等级的保护和恢复能力，其信令包括用于建立连接的信令，自动邻接发现信令，自动服务发现信令，故障监测、定位和通告信令等。因此O－UNI是实施重叠模型光网络的基础。

　　OIF目前主要关注的是IP客户端，随着规范的发展，也将包括ATM、以太网交换机、SDH分插复用器（ADM）和数字交叉连接设备（DXC）等。O-UNI的组成单元包括：UNI-N（在光网络侧实施）和UNI-C（在客户侧实施）。

　　与O-UNI相关的应用是智能光网络的基础，这些应用包括从简单的连接配置到动态的带宽分配。O-UNI规范的主要内容是快速的电路提供， 不同等级的保护和恢复，连接建立信令， 自动拓扑发现，自动服务发现以及故障监测、定位和通告等。

　　OIF的体系结构工作组和信令工作组是所有工作组中最为活跃的。其中，体系结构工作组正在制定一个框架结构和UNI1.0的需求，目前已定义了三种基于SONET／SDH的服务：连接建立（在一对终端节点之间建立一条具有相关属性的连接）、连接删除（删除一条存在的连接）和连接状态查询（查询一特定连接的某些参数），其基本带宽颗粒为STS-1／STM-1。

　　信令工作组正在对当前用户网络接口（UNI）的一些问题进行研究，并在研究下一代UNI的范围和需求。该工作组将制定UNI的核心内容，包括服务发现、终端系统发现、信令协议定义以及网络－网络接口（NNI）与UNI的相互关系。

　　OIF与IETF密切配合是其最终取得成功的保证，二者的工作具有非常好的互补性。OIF主要关注于UNI规范和以后的NNI规范。许多运营商都非常重视OIF，积极参与其规范的制定，因此OIF的实施协议很有可能在运营商的网络中得到应用。

2.ODSI

　　ODSI（Optical Domain Service Interconnect）主要是由Sycamore公司在1999年创建的，目的是解决光网络的开放接口问题。ODSI的目标是定义一个O－UNI，并推广智能光网络的概念。但由于缺少大型网络设备供应商的参与使其影响力受到很大的削弱。

　　ODSI在2001年早期完成了其O－UNI规范，并提交给了OIF。OIF信令工作组决定采用ODSI的O－UNI作为其O－UNI的基础结构。两种O－UNI的主要区别在于信令协议选择的不同。ODSI开发了一种基于TCP的信令协议，而OIF选择多协议标记交换（MPLS）作为信令协议。

　　ODSI完成的主要工作包括：开发了一种开放式O－UNI接口，允许电层设备向光交换网络请求所需带宽；进行多厂商的互操作性测试；向正式的标准组织提交功能规范和互操作性测试结果。

ODSI对于启动O－UNI规范的制定工作起了重要的作用，加速了OIF的工作进度。

3.IETF

　　IETF是由网络设计者、运营商、设备供应商和研究人员共同组成的一个开放式国际性团体，目的是开发Internet的标准和规范。IETF的标准是开放而非私有的，并且可以免费提供。虽然对这些标准的遵守是自愿的，但是由于Internet的快速普及，这些标准得到了广泛的应用。

　　IETF对Internet中使用的核心技术进行开发和标准化，最近IETF的GMPLS及相关工作组主要工作是定义用于智能光网络的控制协议。Sub－IP是IETF成立的一个临时技术区域，负责GMPLS和相关技术的开发。Sub－IP中与智能光网络相关的工作组有IP over Optical（IPO）工作组、CCAMP（Common Controland Measurement Plane）工作组和MPLS工作组等。

　　IPO工作组的目标包括：制定IP／Optical网络的体系结构，提出运营商光网络服务的特点和需求；IP/Optical网络的流量工程、保护和恢复；使用基于IP协议的信令协议在IP/Optical网络中扩散网络拓扑状态信息。该工作组的目的是确保Sub－IP其它工作组开发的通用技术可以满足光网络的特殊需求。IPO工作组提出的IP／Optical网络体系结构基于GMPLS，最终目标是IP/Optical网络中的所有控制协议都基于IP技术。

　　GMPLS主要由CCAMP工作组进行标准化。该组正在定义一套用于核心IP隧道技术的通用控制和测量平面，其工作重点放在GMPLS上，包括GMPLS与SONET／SDH的结合，以及对链路管理协议（LMP）和内部网关协议（IGP）的扩展。

　　值得注意的是许多标准化组织必须等IETF完成了GMPLS的标准化以后才可以开始其正式工作。IETF与ITU在这方面的区别在于，ITU主要关心整体结构组成元素的标准化，而IETF则侧重于开发用来支持整体结构的工具和协议族。由于IETF推动了MPLS的发展，因此GMPLS将继承其相关工作的成果。GMPLS是基于MPLS可以用于不同交换技术的控制平面这一假设而提出的，包括分组交换（如IP，以太网，ATM）、时分交换（如TDM）、波长交换（如WDM）和空间交换（如OXC）等。

　　需要说明的是，GMPLS是一套协议而不是一个协议，它是IETF关于MPLS用于IP网络流量工程相关工作的扩展。由于GMPLS对MPLS的信令协议进行了扩展，从而可以同时控制光交换和分组交换。GMPLS协议族包括：链路管理协议，用于邻居发现；扩展的开放最短路径优先（OSPF）协议和中间系统—中间系统（ISIS）路由协议，用于链路状态分发；资源预留协议流量工程扩展（RSVP－TE）和路由受限－标记分配协议（CR－LDP），用于通道管理和控制。

　　IETF对现有路由和信令协议进行扩展的工作也要由CCAMP工作组进行协调。由于路由协议中没有时间或特定带宽的概念，因此需要对路由协议进行扩展，使其包含时隙、保护方式、带宽和误码率等信息。

　　另外，由于MPLS定义了两种标记分配协议：CR－LDP和RSVP－TE，因此也需要对其扩展以支持光交换。MPLS工作组已经对相关协议的扩展进行了标准化。

　　目前，GMPLS的标准化工作还没有完成，有些功能特别是网间互联信令功能还在进一步研究中；通道管理和控制规范（信令协议）已经基本完成；链路管理协议和路由协议还有许多工作要做。

4.ITU-T

　　ITU-T是通信行业主要的标准化组织，它制定的标准对通信市场有着深远的影响。但是ITU制定标准的速度相对较慢，ITU-T在智能光网络领域的主要工作是定义了一个标准的自动交换光网络体系结构。由于ITU-T已经制定了光网络的一些基础性标准（如WDM的波长分配），因此关注ITU-T在智能光网络领域的工作是十分必要的。

　　ITU-T与其它标准化组织的不同在于它是从整体结构的角度研究光网络的，之后再决定如何实现。例如ITU-T制定的第一个光网络方面的标准是《光传送网体系结构》，它描述了如何设计一个光网络的基本原则。ITU-T已经完成或已取得正式编号的建议包括：

·G.709（2001）：光传送网接口，定义了用于网间互联的接口规范，可以看作是光NNI。

·G.707(2000)：SDH网络节点接口。

·G.959.1：OTN物理层接口。

·G.783(2000)：SDH设备功能模型。

·G.8030（2000）：基于SDH的传送网网络结构。

· G.8050（2000）：通用传送网功能结构。

· G.871(2000)：光传送网建议框架。

·G.872(1999)：光传送网体系结构，这是光网络结构标准的基础。该标准定义的光传送网包括3层，即光通道层、光复用段层和光传输段层，其中光通道是智能光网络中最重要的部分，控制平面将对其进行管理和控制。

·G.8070（2001）：即以前的G.astn，提出了对自动交换传送网的总体要求。G.astn提供了一套可以在传送网中建立和释放连接的控制功能模块。该建议提出的要求与技术无关，其它相关建议规范了如何用特定的传送技术来具体实现。

·G.8080：即以前的G.ason，描述了自动交换光网络的控制平面参考结构，用于满足G.8070定义的要求。该建议给出了一种客户端－服务器模型的光网络结构，定义了主要的功能模块及其相互之间的作用。利用这些功能模块可以建立、维持和释放连接，允许将呼叫控制从连接控制中分离出来，并允许路由和信令分离。G.8080从通道层和呼叫层两个层面来看待一个光连接，并使用分布式的呼叫模型来控制这些连接。运营商可以利用这种呼叫模型对每个呼叫进行计费，还可以根据呼叫请求的服务类别来选择不同的保护和恢复方式。

　　其它与G.8080相关的建议包括：G.7713／Y.1704（分布式呼叫和连接管理）、 G.7714／Y.1705（通用自动发现技术）和G.7712／Y.1703（数据通信网（DCN）体系结构与规范）。

　　事实上，OTN规范还没有完成，如规范OTN的G.709还需要定义复用和传送开销；OTN体系结构文件G.872还在进行修订和扩充；定义中距离OTN功能的G.798还没有完成；关于OTN保护恢复的G.841和G.842还没有开始；关于网络管理信息模型和功能需求的G.874和G.875也没有完成。一般认为第一代的ASON将基于SONET／SDH传送网。

　　ITU和OIF的工作具有很强的互补性，OIF主要是制定UNI和NNI接口规范。ITU与IETF的工作有部分重叠，而且两者目前的合作还不是很多。ITUA没有像IETF那样关注于将IP和MPLS用于信令协议，而是还在考虑其它可能的选择，包括基于ATM专用网络网络接口（PNNI）的信令方案和一套全新的信令协议。

5.智能光网络的未来

　　虽然人们对智能光网络投入了很大的热情，但智能光网络的未来却还存在许多不确定因素。运营商是否会很快就使用这种新技术，它可以为运营商带来什么都还未知。在全球电信行业低潮的影响下，许多运营商都陷入了困境，纷纷减少网络建设支出，这无疑将延缓智能光网络的引入。尽管如此，许多大的运营商已经开始在实验室里对智能光网络设备进行测试和实验。如果部署智能光网络可以为运营商带来新的收入而不仅仅是降低运营成本，则有可能加速智能光网络的应用。

摘自《现代电信科技》2002.4