下一代光网络ASON中的控制组件

传统的电路交换型光网络中一般采用集中式的网络管理，比如SDH系统和点到点的WDM系统，连接的建立、拆除等都是通过集中式的网络管理系统中的连接管理模块，连接建立时间大概在几天到几个月的时间范围，这对于不需频繁更改连接状态的永久连接来说还可以忍受，但是随着Internet和数据业务的不断增长，当今的数据业务需要能在较短的时间内(几秒到几分钟)建立连接，并且还需要能相对动态地改变连接状态，具有动态连接配置功能的光网络就显得比较迫切。据此ITU-T提出了自动交换传送网(ASTN)概念[1]，而自动交换光网络(ASON)[2]就是一种满足自动交换传送网需求的具有一定智能的下一代光网络。

　　从功能方面可以将ASON划分为3个部分：传送平面、控制平面和管理平面。控制平面是自动交换光网络的核心，主要完成连接建立、拆除、更改、保护和恢复、路由选择、路由信息分发和链路资源管理等，实现交换式连接(SC)和软永久连接(SPC)。

　　SC和SPC的实现是通过控制平面中的不同组件来实现的，这些组件可以大体上分为3个部分：信令、路由和链路资源管理，如图1所示。信令部分是其中的重要组成部分，包括网络呼叫控制器、网络呼叫接纳控制器、连接控制器、连接接纳控制器等；路由部分涉及到光通道的选择和路由信息的分发，包括路由控制器等；而链路资源管理则是管理网络的拓扑和链路资源，包括链路资源管理器、资源发现控制器等。除了这三大部分以外，控制平面中的其他组件还有：网络拓扑和资源数据库、协议控制器、策略控制器等。

图1 ASON中的功能组件

　　下面主要介绍ASON的控制平面中这些组件的功能及其可能的实现方案。

　　1 信令部分的控制组件[2]

　　控制平面中涉及信令的组件包括网络呼叫控制器、呼叫接纳控制器、连接控制器和连接接纳控制器。在ASON中连接方式有3种：永久连接、交换式连接和软永久连接。其中永久连接是由用户网络通过用户网络接口(UNI)直接向ASON管理平面请求的连接，这种连接的服务时间相对较长，不是频繁地更改连接状态。永久连接是由管理平面计算路由分配波长后，直接向传送平面发送连接建立消息来实现的，不与控制平面发生关系。

　　而交换式连接的建立是由用户网络通过UNI向控制平面发送连接请求，并由控制平面中的相关组件协同工作来实现的。软永久连接是指两端的用户网络与ASON网络之间的连接由管理平面来实现，而在ASON网络中由控制平面来实现的一种连接。由此可见，控制平面实现的连接包括交换式连接和软永久连接。

　　1.1 连接建立过程

　　为了比较详细地说明这些信令模块的功能，下面以交换式连接、源端路由为例，介绍信令部分中各个模块之间的相互关系。用户的呼叫请求消息由用户网络中的呼叫方控制器发起，通过UNI接口，经协议控制器翻译之后送到ASON中的呼叫接纳控制器，判别该用户的呼叫请求及其呼叫的参数是否符合双方的原先设定，如果符合则接纳该用户呼叫并转发给网络呼叫控制器，而网络呼叫控制器又将该呼叫请求消息发送给该次呼叫的被呼叫方呼叫控制器，被呼叫方也有其自身的呼叫接纳策略，它可以接纳或拒绝该次呼叫。

　　一旦被呼叫方接纳该呼叫及其相关的参数，将向ASON中的网络呼叫控制器发送接纳该呼叫的确认消息。网络呼叫控制器在得到该接纳确认消息后，向连接控制器发送连接请求消息，连接控制器再调用连接接纳控制器判断现在的网络拓扑和资源能否建立这样一个连接。如果没有适当的空闲资源，将返回阻塞消息；如果有可用的资源则向路由控制器请求该连接的路由信息。路由信息仅包含所要经由的链路信息，而没有特定的SNP(子网点)链路连接(或波长分配)信息，这些SNP链路连接是由本地的链路资源管理器来管理和指配的。连接控制器根据得到的路由信息将向本地的链路资源管理器请求SNP链路连接。链路资源管理器返回SNP链路连接信息后，连接控制器将通过连接控制接口(CCI)，将该SNP链路连接配置消息发送给交叉单元控制器，完成本地的交叉连接并向连接控制器返回确认消息，再向该路由上的下一个网元发送连接建立请求消息，直至完成本连接的建立后，将向源节点的连接控制器返回连接建立成功的确认消息。源节点的连接控制器将向用户网络发送连接建立成功的确认消息，用户网络开始通过传送平面传送用户数据。

　　1.2 连接控制器

　　连接控制器是控制平面中非常重要的一个模块，负责与链路资源管理器、路由控制器、对等的连接控制器、下一级的链路资源管理器之间的协调，从而实现连接建立、释放和已有连接的参数更改等的管理和监视。其相关的接口如表1所示。

表1 连接控制器的接口

　　1.3 呼叫控制器

　　呼叫是由呼叫控制器来控制的，在ASON网络中存在两种呼叫控制器(如果把用户网络侧的呼叫控制也纳入ASON控制平面的话)：呼叫方/被呼叫方控制器和网络呼叫控制器。呼叫方/被呼叫方呼叫控制器位于终端系统，表现为一个终端代理，这个控制器可用来支持主叫部分和被叫部分。网络呼叫控制器也具有两个功能，即支持呼叫方和被呼叫方。一个呼叫方控制器可通过一个或多个中间网络呼叫控制器来协调被呼叫方。呼叫方/被呼叫方呼叫控制器的主要功能是：产生输出呼叫请求，接纳或拒绝输入呼叫请求，产生呼叫终止请求，处理输入呼叫终止请求，呼叫状态管理。其接口如表2所示。

表2 呼叫方/被呼叫方呼叫控制器的接口

　　网络呼叫控制器的功能是：处理输入呼叫请求，产生输出呼叫请求；产生呼叫终止请求，处理呼叫终止请求；呼叫参数确认、用户权限和网络资源接入策略的呼叫允许控制；呼叫状态管理。网络呼叫控制器的接口如表3所示。

表3 网络呼叫控制器的接口

　　在ASON的相关标准中，并没有规定采用什么样的信令协议，不过从现有提出的方案可以看出，一般是采用3种协议：一种是基于ATM(异步传送模式)中的专用网络节点接口(PNNI)协议，一种是基于广义多协议标记交换(GMPLS)中的资源预留协议－流量工程(RSVP-TE)的扩展[3]，最后一种是基于GMPLS中的约束路由－标记分发协议(CR-LDP)的扩展[4]。

　　2 路由部分的控制组件[2]

　　在ASON中，路由方式有3种，分别是分层路由、源端路由和逐跳路由。路由部分的功能是要为连接控制器提供路由信息以及路由信息的分发，主要由路由控制器组成。

　　路由控制器的作用有：对从连接控制器发出的建立连接所需的路由信息作出响应，这种信息可以是端到端的(如源路由)，也可以是下一跳的；为达到网络管理目的，对拓扑信息(SNP和它们的抽象)请求作出响应。路由控制器负责该路由域内的路由，具有的信息包括给定层中相应终端系统地址的拓扑(子网端点组??SNPP、SNP链路连接)和SNP地址(网络地址)信息，也可以保持同一层中的其他子网络的地址信息，维持能进行约束路由的SNP状态信息。路由控制器的接口如表4所示。

表4 路由控制器的接口

　　ASON中路由信息的分发协议有两种：一是基于GMPLS的开放式最短路径优先－流量工程(OSPF-TE)的扩展[5]，另一个是基于GMPLS的中间系统-中间系统－流量工程(IS-IS-TE)的扩展[6]。

　　3 链路管理部分的控制组件[2]

　　链路资源管理则是管理网络的拓扑和链路资源，包括资源发现控制器和链路资源管理器(LRM)等。

　　3.1 资源发现控制器

　　资源发现控制器主要负责本地资源的发现和邻接关系的发现，资源发现控制器在发现本地资源信息(即SNPP地址、SNP端口等相关信息)后将存储于链路资源管理器的数据库中，利用邻居发现机制，获得本节点的所有邻居，并通过与邻居的资源发现控制器之间的信息交互，获得本地SNPP地址、SNP端口与邻居的对应关系，并将这些对应关系存储于链路资源管理器的数据库中。

　　在获得这些对应关系之后，资源发现控制器还需要检测各个端口连接的状态。比如有的端口连接的信噪比太大而不适合数据业务的传输，或某种原因造成的功率太低等等，如果检测到这些信息后，资源发现控制器将认为这些端口连接不可用，并记录在数据库中。关于资源发现控制器的具体功能和结构还需要作进一步的研究。

　　3.2 链路资源管理器

　　链路资源管理器负责对SNPP链路进行管理，包括对SNP链路连接进行分配和拆除，提供拓扑和状态信息。一条SNPP链路是被一对LRM管理的(A端链路资源管理器??LRMA和Z端链路资源管理器??LRMZ)，每一个分别管理一端，而分配SNP链路连接的请求只由LRMA负责，如图2所示。

图2 两种不同的SNPP链路

　　在第1种SNPP链路中，链路1专门用于从子网络X发出的连接建立。子网络X的SNP链路连接请求直接送到相邻链路1的LRMA中去，该LRMA可不经过同链路1的LRMZ协商进行SNP链路连接的分配。同样，链路2专门用于从子网络Y发出的连接建立请求。子网络Y的SNP链路连接请求直接送到相邻链路2的LRMA中去，该LRMA可不经过同链路2的LRMZ协商进行SNP链路连接的分配。

　　在第2种SNPP链路中，子网络X和Y中的链路是被共享的。从子网络X发出的链路请求被传送到相邻的LRMA中，因为在远端的LRMA也可能同时进行SNP链路的分配，所以LRMA必须要同远端的LRMZ进行协商才能进行链路的分配动作。类似的处理过程也发生在从子网络Y发出链路请求到信令的LRMA中。LRMA负责对SNPP链路的A端进行管理，这包括分配和撤消对链路连接的分配、配置、本地ID和接口ID之间的翻译、提供拓扑和状态信息等。

　　ASON中链路资源管理可以采用GMPLS中的链路管理协议(LMP)[7]，LMP可以实现的功能包括：维护控制信道连接性、确认数据信道的物理连接性、确定链路特性的相关性、管理链路故障等。

　　4 传送平面中的控制组件

　　在ASON中，除了控制平面中这些控制组件之外，传送平面的控制也需要许多不同的控制组件，如交叉连接的控制模块、本地网元的单板性能检测模块、通道性能检测模块、随用户数据一起传输的各种随路控制信息的处理模块、将用户的数据信息流适配成能在特定光传送系统中传送的信号适配模块、功率均衡模块、色散补偿模块等等。由于这些模块涉及具体的光传送系统和技术，而且相对于控制平面来说缺少ASON的特色，本文不作重点介绍。这些控制组件的功能及其之间的相互关系不是一成不变的，随着ASON技术的不断发展和成熟，控制组件功能及其相互之间关系的定义将越来越完善。

　　参考文献

1 ITU-T Recommendation G.807. Requirements for the Automatic Switched Transport Network (ASTN), 2001
2 ITU-T Recommendation G.8080. Architecture for the Automatically Switched Optical Network (ASON), 2001
3 Peter Ashwood-Smith, Lou Berger, Ayan Banerjee, et al. Generalized MPLS Signaling-RSVP-TE Extensions. Internet Draft. Draft-ietf-mpls-generalized-rsvp-te-08.txt, 2002
4 Peter Ashwood-Smith, Lou Berger, Ayan Banerjee, et al. Generalized MPLS Signaling-CR-LDP Extensions. Internet Draft. Draft-ietf-mpls-generalized-cr-ldp-07.txt, 2002
5 Kompella K, Rekhter Y, Banerjee, et al. OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS. Internet Draf t(work in progress). Draft-ietf-ccamp-ospf-gmpls-extensions-07.txt, 2002
6 Kompella K, Rekhter Y, Banerjee, et al. IS-IS Extensions in Support of Generalized MPLS. Internet Draft(work in progress). Draft-ietf-isis-gmpls-extensions-10.txt, 2002
7 Jonathan P Lang, Krishna Mitra, John Drake, et al. Link Management Protocol (LMP). Internet Draft(work in progress). Draft-ietf-ccamp-lmp-04.txt, 2002

[摘要] 文章主要阐述了作为下一代光网络的自动交换光网络控制平面的基本功能，以及实现这些功能所需要的控制组件，并对几个主要控制组件的功能和接口作了描述，同时简单介绍了控制平面中信令、路由和链路管理所采用的相关协议。

[关键词] 自动交换光网络；控制平面；控制组件；信令；路由；链路管理

[Abstract] The basic functions of control plane in ASON, which is regarded as the next-generation optical networks, are described and different control components required to implement these functions are introduced. The functions and interfaces of main control components are defined, and relevant protocols used for signaling, routing and link management in the control plane are also briefed.

[Keywords] ASON; Control plane; Control component; Signaling; Routing; Link management