浅析智能光网络.docx

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浅析智能光网络

第一章绪论

1.1引言

1.2传统网络的限制…………………..

1.3智能光网络的概念………………………………………………

1.4智能光网络的诞生..........................................................................

第二章智能光网络的概述.............................................................................

2.1智能光网络的概况介绍………………………………...

2.2智能光网络的发展背景…………………………………………………

2.3智能光网络的优势及提供的服务...........................................................

第三章智能光网络的体系结构

3.1智能光网络平面设计结构

3.2智能光网络的传送平面………

3.3智能光网络的控制平面………………..

3.4智能光网络的管理平面

第四章智能光网络的发展和展望

5.1智能光网络的演进策略

5.1当前智能光网络的发展水平………..

5.2智能光网络的发展趋势和前景展望………..

第五章论文总结

参考文献

致谢

第一章绪论

1.1引言

随着互联网协议（InternetProtocol，IP）业务快速增长，因而对网络带宽的要求也随之增高，然而IP业务量不可预见，不确定性高，迫切要求网络带宽能够动态分配。

传统的SDH传输网络跨环业务调度困难，跨环节点就成了最困难的部分；并且传统网络具有比较差的扩展性；SDH/SONET环网结构带宽具有较差的利用率和效率；也不能采取实时的管理措施；这些都难以适应拓展现代网络以及新业务的各种需求。

传统信息内容主要是以语音为主，然而随着网络信息量的迅速发展，信息内容已逐渐向数据、图像业务转移。

传送网作为通信网的承载体，人们对其提出了新的要求，例如，高速增长的专线出租业务和宽带数据业务对网络容量的提出了更高的要求，光网络需随着调度能力的增加实现自动调度。

数据业务突发性强，对网络提出了自动动态按需申请的要求，显然传统的静态配置模式无法满足这种要求。

业务虽在增长，然而运营商并未得到相应的利润，客户希望能够以更低廉的价格获取更好的服务。

传统传输光网络只是简单、固态点对点的传输，无法满足这些功能需求。

因此，需要建立一个更为智能化、更加动态的新型传送网络来支持日益增长的数据业务。

智能光网络以其可实现动态自动完成网络宽带分配和调度的特性，顺应了当前的网络需求。

ITU‐T，即国际电信联盟标准化委员会基于在光传送网中引入智能控制平面（ControlPlane，简称CP）的设想，于2000年3月提出了自动交换光网络的概念，即AutomaticallySwitched0pticalNetwork，简称ASON。

网络动态呼叫连接管理和网络资源的按需分配通过控制平面来实现，光网络以其智能化的特性，迅速成为了推动下一代光网络发展的新型网络体系。

光网络的概念一问世，即成为热点，被国际上标准化组织和各大电信公司竞相追捧

1.2传统网络的限制

传统光网络主要为语音业务而设计,拓扑结构以线形和环形为主,业务配置时,需要逐环、逐点配置业务路径及时隙,难以实时管理,网络拓扑的变化能实时反映到网管。

虽然在这些拓扑结构下实现的保护方式有着快速倒换的优点,但其网络扩展性差,并且带宽利用率较低由于环网保护需要预留一半带宽。

随着网络规模越来越大,网络结构日渐复杂,管理、维护的压力也越来越大,这种配置业务的方式风险较高同时,由于业务从申请到真正开通,都是人工进行,尤其当涉到多厂家的设备互连时,需要人工协调,效率很低,通常需要花费几周甚至几个月的时间。

人们迫切希望借助新技术,实现业务的动态申请、选路、业务自动建立,从而简化网络的业务管理,降低运营成本。

图,,传统网络结构图,业务模式的变化随着、分组业务、宽带数据业务的不断发展,对网络带宽的需求不仅变得越来越大,而且由于数据业务量本身的不确定性和不可预见性,对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。

传统网络的局限性日益凸现,其对突发性大业务量的吞吐能力、业务流量的调控能力、网络扩展的适应能力,以及由此带来的维护操作难度的加大,愈发难于满足人们日益增长业务需求的期望。

1.3智能光网络概念

在当前以IP为主的数据业务日益占据主要的发展形势下，迫切需要一种能提供动态的连接建立的、具有基于网状网的保护和恢复功能的、具有更强的抗毁能力的、并能为用户提供不同带宽和不同类型业务的、以及能提供不同服务质量的区分服务的新型的光网络——智能光网络（IntelligentOpticalNetworks）这是一种利用独立的ASTN/ASON控制面通过各种传送网（包括SDH或OTN）来实施自动连接管理的网络，这种具有独立控制面的光网络称为智能光传送网，简称智能光网络。

“智能光网络”。

IONITU-TSG15将其命名为自动交换光网络。

所谓自动交换光网络，并非是要抛弃现有传送网络而重新构建一个全新的网络，而是以现有传送网络为基础，在现有传送网络中引入动态交换的概念，在网元中实现一定的智能，在信令和路由协议控制下，由网元动态地、自动地完成交换传输功能，从而使光网络由静态的传输网络变成为动态的、可运营管理的网络。

这种智能自动交换光网络能够动态地、自动地完成端到端光通道的建立、拆除和修改，实现网络带宽的动态按需分配。

并且当网络出现故障时，能够根据网络拓扑信息、可用的资源信息、配置信息等动态地指配最佳恢复路由。

它是一种利用独立的控制面通过各种传送网（包括SDH或OTN,OpticalTransportNetwork）来实施自动连接管理的网络，这种具有独立控制面的光网络也称为智能光网络[27]智能光网络通过将网络资源动态地分配给路由，缩短了业务层升级扩容时间，明显增加了业务层节点业务量负荷，更大限度地发挥网络的作用，能够快速地拓展新业务，降低了维护管理运营费用。

智能光网络除了提供传统的SDH保护方式外，还可提供包括网状保护在内的不同等级的保护方式，这有效地提高了网络的可靠性。

同时，还可以提供不同价格、不同优先等级的增值服务，这是传统的SDH设备所无法比拟的。

智能光网络减少了用于新技术配置管理的运行支持系统软件的需要，只需维护一个动态数据库，避免了大量复杂的手工操作，使运维工作大大简化，运维成本大大降低，同时也减少了人工出错机会。

此外，智能光网络还可以引入新的业务类型，如按需带宽业务、波长批发、波长出租、分级的带宽业务、动态波长分配租用业务、带宽交易、光拨号业务、动态路由分配、光虚拟专用网OVPN（OpticalVirtualPrivateNetwork）等，使传统的传送网向业务网方向演进。

1.4智能光网络的诞生

一种能够自动完成网络连接的新型网络概念一自动交换光网络应运而生。

智能光网络是将的功能特性、高效的技术、大容量的和革命性的网络控制软件融合在了一起,形成了自动交换光网络,并将由此构成下一代网络的基础,从而为运营商提供了一个弹性的、可伸缩的、可扩展的光网络,以降低维护成本。

“与时俱进”,在传统的光网络中引入动态交换的概念不仅是十几年来传送网概念的重大历史性突破,也是传送技术的一次重要突破。

总的看来,在光网络中引入智能特性的主要好处有

灵活、安全的组网

网络易扩展

灵活的业务调度

网络资源、拓扑可自动发现

缩短业务建立时间,带宽可动态申请和释放

网络负载自动均衡和优化

提供差异化的业务服务

简化网络管理

最终实现不同网络,不同厂家互连、互通

提供新的增值业务按需带宽、带宽出租、批发、贸易、光虚拟专用网、业务等级协定等,使传统的传送网向业务网演进。

总之,光网络从廉价的带宽传送网转向直接提供赢利服务和应用的业务网。

关于的概念,有两点值得关注令中的“自动交换”的含义,这里的“自动”主要是指在网络中高度智能化的控制平面根据网络运行的种种需要,遵循标准化的协议所引起的交叉或交换。

令自动交换光网络并非意味着一定要是全光网络,并不只有在全光网络中才能实现。

的传送平面可以是全光的,也可以是包含光电光转换的传输,这里“交换”的颗粒不仅可以是光交换或者光波长交换,还可以是一交叉。

第二章智能光网络的概述..

2.1智能光网络概况介绍

自动交换传送网络（AutomaticSwitchingTransportNetwork，ASTN），又名自动交换光网络（AutomaticSwitchingOpticalNetwork，ASON）是一种能够自动完成网络连接的新型网络。

这种利用独立的ASTN/ASON控制面，通过S

DH（SynchronousDigitalHierarchy，同步数字系列）或OTN（OpticalTransportNetwork，光传送网络）等各种传送网技术来实施自动连接管理的光网络统称为智能光网络。

智能光网络是将SONT/SDH（SynchronousOpticalNetwork/SynchronousDataHierarchy，同步光纤网络/同步数据系列）的性能监视、故障管理，利用DWDM技术具有的容量方面的优势，并且根据IP的规约，把管理和配置软件进行结合，使其成为一个基础平台，这个平台伸缩性很高，数据是它的中心，它可以把光层由静态的传输介质变为光网络结构，还可以服务光域以高效并且灵活的业务。

光网络演变成了“服务网络”而非之前的“管道网络”，这种演变是无缝融合的。

目前传送网可以提供的各种速率和不同信号特性（例如比特率、格式等）

的业务均可以利用ASON（智能光网络）实现，因为ASON增加了一个独立控制

面在传送平面SDH、光传送网（OTN）之上。

ASON为两个客户网元提供了带宽

固定的、介于光网络输入接入点和输出接入点之间的传输通道

2.2智能光网络的发展背景

1976年，美国在亚特兰大（Atlanta）进行了世界上第一个使用光纤通信系统的现场试验，标志着光纤通信从基础研究发展到了商业应用的新阶段。

北京、上海、武汉等城市在上世纪80年代作为示范城市，率先使用了光纤通信。

当时，是光纤通信以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。

此后光纤通信技术不断创新：

光纤从多模发展到单模，工作波长从850nm发展到1310nm和1550nm，传输速率从几十Mb/s，发展到几十Gb/s。

世界通信开始出现由模拟技术向数字技术转向的巨大变革。

我国终于走上了以光纤为介质的数字通信技术的道路。

为了适应通信网传输容量不断地增加和满足网络交互性、灵活性的要求，产生了各种各样的复用技术。

常用的复用技术有：

空分复用（SpaceDicisionMultiplexing，SDM）、波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）、时分复用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）。

其中，波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）又分为两种，一种是稀疏波分复用（CoarseWavelengthDivisionMultiplexing，CWDM）另一种是密集波分复用（DenseWavelengthDivisionMultiplexing，DWDM）。

这些技术都迅速地应用到了通信领域。

在超高速传输的网络中，网络节点如果仍采用原有的设备，需要完成光/电/光的转换，就会受到所谓“电子瓶颈”的限制。

鉴于上述问题，人们提出了全光网络（All‐OpticalNetwork，AON）的概念。

全光网的含义就是用光节点取代现有传送网中的电节点，光节点之间用光纤连接成互联网，信号的传输、处理与交换在光域内完成。

光网络的发展有两个阶段，第一发展阶段实现了历史上首次全球统一的光网络互联技术；第二个阶段可以认为是ITU‐T提出的光传送网络（OpticalTransport5Network，OTN），从当前光通信技术发展的潮流来看，统一的支撑网络架构和高效的带宽集散能力代表了未来基础信息网络的主要特征，目前只有光传送网方案才能承担重任。

静态配置方式是传统的传送网络配置方式，这种方式仅仅涉及对业务的复用、传递的交叉连接、控制还有保护。

加入动态交换的含义是智能光网络技术的中心技术，这种创新的体系结构代表了新一代光网络的重要发展趋势。

2.3智能光网络的优势及提供的服务

ITU‐T对ASON的智能化定义是：

由客户进行动态业务的请求，接着由ASON系统根据需要自动选择需要的路径，然后信令实现连接的建立和拆装，完成网络连接实现自动化且动态化，把交换和传送融在一起的新一代光网络。

2.3.1智能光网络既具备了传统的光网络所具有的功能特性，除此之外还有下面几个传统光传送网不具备的优点：

（1）允许将网络资源动态地分配给路由，缩短了业务层升级扩容时间，明显增加业务层节点的业务量负荷。

（2）具有可扩展的信令能力。

　　（3）智能光网络单机集成了多种ADM和DCS设备，简化了网络，降低了投资费用。

光网络的可扩展性也是节省费用的主要因素，智能光网络的灵活组网和扩展能力，为电信运行商节约网络扩展的费用。

　　（4）光层的快速业务恢复能力减少了用于新技术配置管理的运行支持系统软件的需要，只需维护一个动态数据库，也减少了人工出错机会，

　　（5）智能使光网络提供自动化的快速的点对点配置能力，增强了运营商快速提供优质服务的能力，降低了网络的操作费用，使之成为有效运行、能赢利的网络。

（6）可以引入新的业务类型，诸如按需带宽业务、波长批发、波长出租、分级的带宽业务、动态波长分配租用业务、带宽交易、光拨号业务、动态路由分配、光层虚拟专用网（VPN）。

2.3.2智能光网络可提供的服务如下：

（1）个性化光网络服务：

除了减少光网络的整体费用，网络追求一种更有竞争力的服务，个性化服务，这在无管制的市场中十分重要。

智能光网络在新型光网络中推行个性化光通信服务的经济效果是服务供应商网络运行和管理的焦点所在。

智能光传输体系使服务供应商能够低成本的在先进的光网络中提供个性化光通信服务。

（2）灵活的光网络服务：

动态的点对点配置，可以根据用户的需要而提供服务。

另一种动态服务是电路和交换保护环的动态调整，提供根据用户的流量大小方向而动态调整的功能，以适应数据业务的流量动态变化。

在灵活的虚拟容量和级联下，新一代智能光网络能够提供一系列的创新光网络服务，如：

波长批发，波长出租，超宽带服务和非标准带宽服务。

　　（3）虚拟光网络（光VPN）：

虚拟光网络使得网络运营商可以分割网络的物理资源提供给每一个末端用户，使用户像对自己的网络一样进行配置、安全监视和管理。

虚拟光网络对电信运行商来说，通过优化带宽的使用减少运营成本，建立可区分性增值服务，对从波分复用到STS-N的粒度提供简单的点对点配置，实现安全性的分割网络资源，为用户提供多种保护（线，环，网状）和恢复机制。

第三章智能光网络的体系结构

3.1智能光网络平面设计结构

与传统光网络相比,最突出的特征是在传送网中引入了独立的控制平面,正是控制平面的引入给整个光网络带来了革命性的变化,使光传送网具备了自动完成网络带宽分配和动态配置电路的能力。

中三个平面分别完成不同的功能,控制平面主要负责控制网络的呼叫连接,通过信令交换完成传送平面的动态控制,如建立或者释放连接、连接失败时提供保护恢复等管理平面将传送平面、控制平面以及系统作为一个整体进行管理,实现管理平面与控制平面和传送平面之间功能的协调传送层仍然负责业务的传送,但传送层的交换动作是在管理平面和控制平面的作用下进行的。

三个平面虽然相对独立,但是它们之间通过接口和定义的功能相互作用。

管理平面通过网络管理接口与控制平面和传送平面发生联系,控制平面通过连接控制接口与传送平面发生联系。

智能光网络采用分层体系结构，智能光网络结构将使未来网络出现三个平面：

数据/传送面、管理面和控制面，最终实现由业务层提出带宽需求，通过标准的控制面来使传送面提供动态自动的路由，控制面可以通过信令UNI/NNI接口的方式或通过管理系统接口的方式来实现，而网络管理平面将仍然对全网进行管理。

下面分别从构成智能光网络ASTN/ASON的三个逻辑平面，即传送平面（TP）、控制平面（CP）和管理平面（MP）的角度探讨一下光网络的智能性。

3.2智能光网络传送平面

为了实现控制平面的功能,传送平面必须满足如下要求

信令通道的支持路由和信令信息的传送,可以通过带内利用传送平面的一部分资源或带外数据通信网络网络传递。

内存等的支持和非智能网元相比,智能网元在保留原有处理任务的基础上,增加了对智能协议的处理,这意味着传送平面的节点需要更好的配置,如更快的,更大容量的内存等。

设备具有较高的可靠性,关键部分要有冗余设计,网络链路能够实现快速保护和恢复。

　　传送平面由作为交换实体的传送网网元（NE）组成，主要完成连接/拆线、交换（选路）和传送等功能，为用户提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传送，同时，还要传送一些控制和网络管理信息。

目前，传送网中的"智能"只集中在统一的网管上，而构成传送网主体的网元则只是一些被动的调度单元。

与之迥异的是ASON的传送平面具备了高度的智能，这些智能主要通过智能化的网元光节点来体现。

现在研究倾向认为，这些网元是一些具有OXC结构的波长路由器，并具备MPLS信令功能。

这种结合了第三层IP路由与第一层光交换功能的网元，可对路由功能和转发功能进行分离。

3.3智能光网络控制平面

　　光网络智能化的关键之处就在于同现有的传送网络相比，引入了一个控制ASTN/ASON智能光网络内的呼叫控制和连接控制的功能都是由控制平面完成的。

控制平面由信令网络支持，由多种功能部件组成，包括一组通信实体和控制单元（OCC：

光连接控制器）及相应的接口。

这些功能部件主要用来调用传送网的资源，以提供与连接的建立、维持和拆除（释放网络资源）有关的功能。

这些功能中最主要的就是信令功能和路由功能。

　　控制平面接口的主要功能是用于实现控制平面与上层用户之间、控制平面内部各功能实体之间以及控制平面与传送平面、管理平面之间的连接。

控制平面涉及到的接口主要有5种，即：

用户网络接口（UNI）、外部网络节点接口（E-NNI）、内部网络节点接口（I-NNI）、连接控制接口（CCI）和管理平面与控制平面之间的接口（NMI－A）。

　　控制平面的核心功能是连接控制功能，它实际上是控制平面对传送平面的智能化操作。

完成光网络连接的方式有以下三种：

（1）指配方式：

这种方式由用户网络通过用户网络接口（UNI）直接向管理平面提出请求，通过网管系统或人工手段对端到端连接通道上的每个网元进行配置。

在由网管系统实现连接时，需要利用接入网络的数据库，由管理平面计算路由，找出最适宜的路由并分配波长后，直接向传送平面发送连接建立消息来实现各网元的连接。

该连接方式不与控制平面发生任何关系。

目前的传送网就是采用这种"交叉"连接的方式，其特点是静态的。

（2）信令方式：

这种方式的连接过程是由通信的终端系统（或连接端点）向控制平面发起请求命令，再由控制平面通过信令和协议来控制传送平面建立端到端的电路连接。

这种方式类似于PSTN基于"交换"的动态连接方式，因此又称为交换连接方式（SC）。

这种方式是实现光网络智能化的重要手段。

　　（3）混合方式：

这种连接方式介于上述两种方式之间，即在网络的边缘，由网络提供者提供永久性连接，该连接由管理平面来实现；在网络边缘的永久性连接之间提供交换的连接，该连接由控制平面来实现，即通过网络产生的信令和选路协议完成的，并取决于NNI的定义。

由于这种方式的连接没有定义UNI，所以又称之为软永久性连接（SPC）。

　　这三种连接方式的最重要区别是由谁来发起连接建立的请求。

指配方式连接建立的请求是由网络运营者发起的，信令方式连接建立的请求是由终端用户发起的，这时，必须支持第三方信令通过UNI。

另外，这三种方式中，仅SC和SPC与信令和路由有关。

　　另外：

涉及智能光网络控制平面的关键技术还包括：

网络拓扑和资源的自动发现、智能化的光路由和波长分配（RWA）算法、各种不同业务的接入和整合技术、光管理信息的编码和分发、网络生存性策略和自动保护恢复等。

3.4智能光网络管理平面

　　管理平面对控制平面和传送平面进行管理，在提供对光传送网及网元设备进行管理的同时，实现网络操作系统与网元之间更加高效的通信功能。

管理平面的主要功能是建立、确认和监视光通道，并在需要时对其进行保护和恢复。

由于ASTN/ASON在传统光网络的基础上新增了一个功能强大的控制平面，这给智能光网络的管理带来了一些新的问题，这些问题集中表现为以下三个方面：

（1）路径管理功能

　　该项功能要求在多运营商环境下，为了完成网络管理功能，必须统一规范路径建立控制结构，即对控制平面的同一管理域（AD）内光通路的建立以及不同管理域之间光通路的建立进行统一的规范。

（2）命名和寻址

　　由于命名和寻址涉及到用户域名和业务提供者域名之间，以及层网络名之间的翻译和转换，因此在ASON智能光网络环境下，对命名和寻址的要求主要有名的独立性和名的唯一性。

　　（3）网管平面与控制平面的协调问题

由于ASON智能光网络的3种连接类型有的是由网管系统建立的，有的是由信令系统动态建立的，有的则是由两者共同合作建立的，因此需要研究网管平面和控制平面之间的结合问题。

此外，控制平面和管理平面都要维护一定的网络状态信息，它们之间如何协调和配合也是一个重要的研究课题。

目前，ITU-T等组织还没有给出任何与网络管理方面相关的内容，但业界倾向于采用基于CORBA技术实现域间的网络管理方案。

第四章智能光网络的发展和展望

5.1智能光网络的演进策略

智能光网络具有先进的技术和突出的优势，是构建新一代光网络的核心技术之一。

根据自身业务和网络发展需要，合理的引入和开展新业务新运营模式。

逐步向智能光网络演进：

要保证与原有网络设备的良好兼容和业务的平滑过渡。

目前我国已经投入巨资建立起了规模庞大的SDH和WDM网络，它们承担着的骨干网络的信息传送任务，这些网络不具有智能。

鉴于此种情况，在发展ASON网络的策略方面，可以采取分两步走的方式：

第一步：

在现有网络中引入智能光网络集中控制系统，向外提供标

准的UNI接口，实现流量工程和带宽按需自动配置。

可以在现有光传输

网的层面选择几个核心大节点配置大型交叉连接系统，这种方式可以首

先屏蔽现有网络的多厂商环境，构建一个基于网格状网的灵活、强大的智能核心层，或者保持现有传输网不做变动。

第二步：

待智能光网络技术，特别是NNI信令协议最终实现标准化，例如GLS／G．ason等技术的进一步成熟，可以在网络中建立信令机制。

对于传统网络的带宽配置仍可以继续由集中控制系统来实现。

可以说未来两种方式将并存，只有这样才可能保证全网的端到端配置。

如果最终全网实现了GLS／G．ason，网管系统将演变成网络资源的管理监控系统

和业务的政策服务器，提供诸如网络性能，故障处理和资源监控等功能，将继续在未来智能光网络中发挥必不可少的重要作用。

目前形势下通信事业发展蒸蒸日上，通信与网络有更进一步的交融发展的趋势，但是这样就凸显了一个矛盾，即带宽利用