智能光网络的接口技术

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摘要：文章介绍了智能光网络产生的背景和基本结构，详细介绍了ASON的3个平面所涉及到的各种接口，如用户网络接口、内部网络节点接口、外部网络节点接口、控制连接接口、管理平面和控制平面接口、管理平面和传送平面接口等等。

1 智能光网络及其基本结构

        近几年来互联网的迅猛发展给我们的生活带来了巨大的影响。网络业务量爆炸性增长，各种新型业务如视频点播、带宽租用、虚拟专用网(VPN)等不断涌现。这为服务提供商带来广阔的市场和新的利润增长点，但同时，也对传送网络提出了更高的要求。新业务的不可预测性使得静态的网络资源配置方式无法与动态的业务分布模式相适应；另一方面，密集波分复用(DWDM)的发展，使传输容量极大地提高。在这种情况下，光网络的管理与控制若仍然采用传统模式，就不能及时提供各类业务所需的带宽。一种能够自动完成网络连接的新型网络概念——智能的自动交换传送网(ASTN)应运而生[1]。这是一种利用独立的控制平面来实施动态配置连接管理的网络。其中专门以光传送网(OTN)为基础的ASTN又称为自动交换光网络(ASON)，是开发ASTN的主要方向。历史上，传送网只涉及客户层信号的传送、复用、交叉连接、监控和生存性处理，通常不含交换，只具备较低的功能。因此，在传统的传送网中引入动态交换的概念不仅是几十年来传送网概念上的重大历史性突破，也是传送网技术的一次重要突破，使传送网具备了自动选路和管理的更高智能。而且，这类新型网络的一个重要特点是支持多种客户信号，因此是与客户和技术独立的网络。

        ASON主要由3个独立的平面组成，分别是传送平面、控制平面和管理平面。

        ASON节点设备传送平面主要完成的功能包括信号传输、交叉连接、业务上下路、业务疏导、业务级联、性能监测和故障管理、保护和恢复等。

        控制平面是ASON体现特点，区别于传统光网络的主要标志，其基本功能包括提供呼叫控制、呼叫许可控制、连接管理、连接控制、连接许可控制，支持UNI/NNI接口及与其他网络互连，支持与网管系统的联系，支持多域环境中的连接管理，支持动态带宽分配，支持多种连接方式，支持呼叫控制和连接控制的分离等。

        ASON的管理平面包括对传送平面的管理和控制平面的管理。

        对传送平面的管理比较接近传统的光网络管理系统功能，其主要内容包括网元层的设备管理和部分连接管理。基本管理功能包括：硬件配置管理、设备故障管理、设备性能管理、业务管理(主要是对业务汇聚和业务梳理功能的管理)、设备告警管理、基本安全管理、地址配置管理、对数据通信网(DCN)的管理等、计费管理等。

        对控制平面的管理功能主要包括：连接管理、拓扑管理、策略管理、实体配置管理、业务管理、故障告警管理、安全管理等等。

2 智能光网络的接口技术

        接口技术在ASON网络中非常重要。接口技术把用户和网络、网络节点、各个平面都有机地连接在一起。在智能光网络中要实现的接口主要包括UNI、NNI(包括I-NNI和E-NNI)、CCI、NMI－A、NMI－T几种。

2.1用户网络接口

        UNI指的是核心光网络和它的客户设备(边缘电设备)之间的光接口，通过这个接口，可以实现光网络和电设备的连通，电设备可以动态地获取、撤销、修改具有一定特性的光带宽资源。光网络的透明性带来了光网络业务的多样性，这导致了光网络接口类型的多样性，但总的来说，光网络的接口技术包括以下3个方面的问题：模型问题、功能问题、信令问题。

(1)模型问题

        模型问题涉及核心光网络与电设备的相互关系。有3种，即对等关系、层叠关系和混和模型。对等模型指的是电设备和光网络的各节点处于平等的地位，电设备本身对光网络内部的实际状况有切实的了解，并参与光网络内部的路由、资源分配等操作。而层叠模型则指的是电设备和光网络之间是客户服务者的关系，光网络为电设备提供服务，电设备对光网络内部的情况不需要了解，只需要给出必要的信息，接受光网络的服务。混和模型是上述两者的结合。当前讨论的主要是层叠模型，已有多家国际组织正在致力于层叠模型及其应用技术的进一步完善，并考虑在实际网络系统中实用。

(2)功能问题

        功能问题涉及核心光网络与电设备之间的接口，其最基本的问题是能支持的业务种类。目前，研究比较多的接入业务包括：即时调整的业务供给、按需分配带宽以及光虚拟专用网络等。如何通过合适的接口协议，实现对这些功能的支持，是光网络接口的一个研究重点。

(3)信令问题
        
        信令是电设备和光网络沟通的规则，它决定了接口的功能、效率等，它是接口实现的具体形式中的软件部分。信令的具体内容包括：地址的定义、信令的物理传输通道、帧格式、支持业务、信令的传递过程等。地址定义是指电设备和光网络的之间相互的命名规则，可以采用IP地址等不同的方法对各种业务端点赋予唯一的标志；信令的物理传输通道则有带内(控制信号和数据信号走同一个通道)和带外(控制信号和数据信号走两个个不同的通道)两种；帧格式指的是信令支持的数据格式，比如SDH、以太网、数字包封等；支持的业务一般有链路的建立、删除、修改和查询等等。

2.2网络节点接口

        网络节点接口工作在ASON节点之间，根据ASON网络内部的分域，NNI还可以分为两种接口：I－NNI和E－NNI。

        I-NNI是指同一网络内部或网络与可信网络实体之间的控制面双向信令接口。这种情况通常发生在同一运营商网络内部的互连上。I-NNI将提供网络内部的拓扑等信息，其所传递的信息将被用来进行选路和路由。其传送的主要信息包括资源发现、连接控制、连接选择和连接选路。通过这个接口信令，智能光网络可以实现域内的端到端连接控制。

        E-NNI是网络与外部网络之间的控制面双向信令接口，是网络与外部不可信网络实体的控制面通信接口。这种情况通常发生在不同运营商网络之间的互连上。E-NNI接口信令将屏蔽网络内部的拓扑等信息，其传送的主要信息包括呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择和连接选路。通过这个接口信令，智能光网络可以被划分成几个子网管理域，E-NNI可以实现这几个域间的端到端连接控制。UNI、I－NNI以及E－NNI的功能需求如表1所示。



2.3控制连接接口

        控制连接接口(CCI)工作在控制平面和传送平面之间，一般情况下这是一个私有接口。CCI接口必须支持两个基本功能：

(1)从控制平面接收命令，翻译以后下发到传送平面，对传送平面的光开关、功率均衡等实体进行控制。

(2)搜集传送平面实体当前状态包括开关状态、告警等信息，翻译以后发送到控制平面，即主动上报和支持查询的功能。

        控制连接接口的特点有：

(1)实时性

        建设自动交换光网络的出发点是使网络实时地响应用户的带宽请求，动态地分配光网络的波长资源。要满足这一点，CCI接口必须具有实时响应的特性，快速地处理通过接口的各种信息。

(2)高效性

        要做到实时响应用户的请求，CCI接口还必须做到接口协议尽可能地简单而高效。

(3)开放性

        开放的设计模型已经被证明是一种先进的模型，这种模型使得任何遵循一定协议的设备都可以互连，同时各层之间可以独立演进。

2.4管理平面和控制平面接口

        NMI－A接口是管理平面和控制平面信息交互的通道，是管理平面实现对控制平面管理功能的重要手段。

        NMI－A按照对控制平面网络管理的需求分析，定义控制平面的信息模型。管理平面可通过NMI－A接口实现对控制平面的管理，更确切地说是实现对控制平面管理对象的管理。NMI－A接口中流过的管理信息类型包括配置信息、性能信息、故障信息、连接信息、资源发现信息等。

2.5管理平面和传送平面接口

        NMI－T按照传送平面网络管理的需求分析，定义传送平面的网管信息模型，使用CORBA技术定义互操作的接口，设计网络管理操作的流程。对传送网络单元的管理主要完成以下的操作：

(1)配置管理

        配置管理主要完成网络初始创建阶段传送网络资源的配置，包括创建网络拓扑(如配置子网络、划分网络区域、添加网络节点、配置初始网络邻居关系等)，配置各种传送网元的性能参数等。在网络运行维护阶段，主要完成与网络故障维护相关的配置操作。

(2)连接管理

        主要完成永久连接的创建、删除、调整以及维护操作。对用于软件交换连接(SPC)，完成其用户网络部分连接的创建、删除、调整以及维护操作。这些连接指令都通过NMI－T接口下达。

(3)性能管理

        性能管理主要完成传送网络资源的性能监测与维护管理。性能管理包括性能质量保证、性能监测、性能管理控制以及性能分析等功能。主要包括3个功能模块：性能监测事件处理模块、性能监测数据收集模块与历史记录功能模块。

(4)故障管理

        故障管理功能主要完成传送网络资源的故障管理维护操作。故障管理又划分为故障监测、故障隔离、故障等级划分与设置、故障报告等。

3 结束语

        随着社会的发展，技术的进步，人们对信息量的需求越来越大。而最近提出的自动交换光网络(ASON)对解决日益增长的网络流量是个很好的方案。

4 参考文献

[1]韦乐平.智能光网络的发展与演进结构[J].光通信技术, 2002(3):4-7.

作者简介：

何永琪，大唐电信科技股份有限公司光通信分公司副总经理，高级工程师，北京邮电大学兼职教授。北京邮电大学电信工程系硕士毕业，丹麦技术大学博士毕业。从事高速光纤传输系统、宽带光网络、电信网络管理等方面的研发工作。

黄耀钧，天津大学电子系毕业，现在为电信科学技术研究院在读硕士研究生。研究方向为光纤通信，目前重点研究智能光网络的接口技术。