智能光网络中的自动发现技术

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智能光网络中的自动发现技术

作者：佚名文章来源：不详点击数：1526 更新时间：2007-2-13

0、前言

　　智能光网络中存在多种不同的链路资源，如光纤链路、波长链路、SDH中各种STM层链路和VC层链路，以及OTN中的各种OTM层链路和OCh层链路等等。这些链路在ASON中称为子网点(SNP)链路，为了路由协议的可扩展性和路由分集，多个不同的SNP链路可以组合成子网点池(SNPP)链路(在GMPLS中这些SNP链路称为数据链路，而把这些SNPP链路称为业务量工程(TE)链路)。在ASON中这些SNPP链路资源是在由链路资源管理器(LRM)来管理的，即根据连接控制器的请求来分配或释放SNP链路连接。但是在管理和控制这些SNPP链路资源之前，首先要发现这些链路资源及其控制实体，这就是自动发现技术，是由发现代理(DA)、终端和适配器(TAP)以及链路资源管理器一起来实现的。

　　自动发现技术包括物理媒质层上邻接的发现、层邻接的发现和控制实体的逻辑邻接的发现。物理媒质层上的邻接发现是用来确认物理媒质层上邻近的网元的两个端口之间物理上的连接性(通过光纤或其他物理媒质)。层邻接发现是要确认(或根据SNP和TCP之间的关系推断)两个相邻网元之间的一对SNP的关联性，从而在一个特定的层网络上形成SNP链路连接。只要支持SNP链路连接的路径是有效的话，这种通过层邻接发现而获得的关联性就是有效的。而控制实体的逻辑邻接发现过程是要在控制这些SNP链路资源的两个控制实体之间建立逻辑的邻接关系。

　　本文提出了智能光网络中的一种基于光监控信道(0SC)方式实现邻居发现和链路资源发现的方法，包括邻接的控制实体自动发现、SNPP(SNP)链路的发现。

1、自动发现的原理

　　为了对层网络中的连接进行管理，在控制平面中，下层的传送平面资源是用一些实体表示的，图1所示的就是ITU-T G.805中描述的不同传送平面资源之间的关系、便于网络管理而来表示这些资源的实体以及控制平面所看到的传送平面资源的视图。从该图和ITU-T G.8080可知，智能光网络中的路由功能是以SNPP链路连接来理解传送平面拓扑的，在SNPP链路连接建立之前，必须要先建立下层的传送平面拓扑，即连接点(CP)之间的链路连接。SNP之间的连接关系以及CP之间的连接关系都可以通过网络管理系统实现人为的配置，也可以使用不同的机制来自动发现，比如使用在客户层净荷中加载Test信号或使用服务层的路径踪迹字节就可以发现这些链路连接关系。

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图1　传送平面、管理平面和控制平面中不同结构实体之间的关系

　　智能光网络中的自动发现主要是由发现代理(DA)、终端和适配器(TAP)和链路资源管理器(LRM)来完成的，如图2所示，其中发现代理是完全针对传送平面的名称空间(即是针对CP)来操作的，是要维护CP和CP之间的连接关系；终端和适配器是针对传送平面的命名空间和控制平面的名称空间来操作的，是要维护SNP和CP之间的绑定关系；而链路资源管理器则是完全针对控制平面的名称空间来操作的，是要管理SNP和SNP之间的链路连接，路由控制器也是针对这些SNPP链路(或SNP链路)来选择路由的。自动发现的目的是要最终获得相邻节点之间的SNPP(SNP)链路连接。

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图2　自动发现时不同控制组件之间的相互作用

　　由上所述，要获得SNPP(SNP)链路连接关系，需要先获得两个相邻节点各自的SNP和CP之间的绑定关系，以及相邻节点的CP之间的连接关系。由图2中可知，SNP链路连接可以通过两种方法来获得，第一种方法是利用路径踪迹ID来发现对等TCP之间的连接关系(图2中的TCP3s和TCP3R)，也就是在服务层的路径踪迹字节中加载发现消息，将发现消息传输到邻近节点，邻近节点再从控制信道传送发现响应消息，从而获得TCP3s和TCP3R之间的链路连接关系，再根据本地配置和适配功能与路径终端功能之间的关系，从而获得本节点待联系的CP与邻近节点的CP之间的链路连接。结合本节点配置和维护的SNP和CP之间的绑定关系，最终获得本节点SNP与邻近节点对应SNP之间的链路连接关系。

　　另一种方法是使用测试(Test)信号来发现对等TCP之间的连接关系(图2中的TCP1s和TCP1R，也就是在客户层信号的净荷中加载发现消息，将发现消息传输到邻近节点，邻近节点再从控制信道传送发现响应消息，从而获得TCP1s和TCP1R之间的链路连接关系，再根据早先建立的矩阵连接关系(是为了把Test信号与期望的CP连接在一起)，从而获得本地CP与邻近节点CP之间的链路连接关系，结合本节点配置和维护的SNP和CP之间的绑定关系，最终获得本节点SNP与邻近节点对应SNP之间的链路连接关系。很显然这种方法只有当链路连接上没有承载客户层业务时才可以使用。

2、利用光监控信道的自动发现过程

　　智能光网络中的自动发现过程可分为以下几个阶段，即本地节点中的资源发现、邻近节点和物理媒质层邻接的发现、层邻接的发现以及业务属性信息的交互。本地节点的资源发现是本节点中的控制实体首先要确定本地的SNP-ID、SNPP-ID、TCP-ID、CP-ID、SNP-CP的绑定关系、TCP-CP绑定关系等。

　　从上面的发现机制可看出，不管是发送客户层Test消息还是使用服务层路径踪迹字节的方法，都需要在发现物理媒质层邻接关系以及邻接节点的地址的基础上再发现其上各层的邻接关系。图3所示是采用Test测试方法来发现邻接节点的地址信息，两个智能光网络节点A和Z，通过一条光纤相连，为了简化起见并没有画出控制平面的相关组件，也没有考虑光纤级链路连接和各种VC层链路连接的情况。

　　(1)物理媒质层邻接发现和邻接节点发现

　　如图3，节点A发送Test消息，该消息应包括节点A的IP地址和名称、节点A中发现代理(DA)的地址和名称、终端和适配器(TAP)的地址和名称、本地波长端口(TCP-ID)。该消息采用PPP/HDLC的帧格式，调制到波长λ1上，由发送模块上路到波长为λ1的光开关，并交叉连接到指定的端口，该端口的波长信号经复用器、光放大器、光纤等传输到节点Z。节点Z在接收到该Test消息后，将获得节点A的IP地址和名称、节点A中发现代理的地址(DA-A-ID)和名称、终端和适配器的地址(TAP-A-ID)和名称、以及节点A所使用的本地波长端口标识符(TCP-ID)。在接收到发现响应消息时也同时确认了节点A和节点Z是邻接节点。

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图3　采用Test信号实现邻接节点发现的示意图

　　如图4所示，本文提出的邻接节点与物理媒质层邻接，其发现的方法是使用光监控信道(OSC)，根据ITU-T G.872中的规定，光监控信道在光传输段层的传送实体之间传送开销信息，使用1510nm的波长信道，监控信道所传输的信息速率为2Mbit/s(当然也可扩展到更高的速率，如155Mbit/s)，物理接口应符合G.703标准，帧结构采用PCM30/32，应满足G.704的规定，光监控信道的功能原理框图如图5所示。光监控信道所传输的净负荷信息包括：用于网元间进行交互的面向比特的维护信息和用于网元和操作系统之间传递的面向消息的管理信息。

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图4　采用光监控信道(0SC)实现邻接节点发现的示意图

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图5　光监控信道(OSC)的功能框图

　　在OSC信道传输面向消息的开销信息帧中可加载包括节点A地址及名称、节点A中发现代理的地址(DA-A-ID)和名称、终端和适配器地址(TAP-A-ID)与名称等信息。这些信息可由OSC信道传输到其邻近节点，由于OSC在光传输段层传输，因此当邻近节点中间跨越多个传输段时，在每个传输段OSC中的信号都要被终结，提取本地所需信息，并将本地相关信息及原来OSC中本地不需要的信息(其中包括这些邻近节点发现消息)重新组帧，继续传输，这些发现消息只有到达邻近节点Z处才会被提取出来，传递给节点Z中的相关控制实体。节点Z在接收到这些发现消息后，将通过信令网络(采用数据通信网DCN)向节点A发送发现响应消息。

　　(2)层邻接的发现

　　在获得了物理媒质层(如光纤层)上的邻接关系和两端节点的IP地址之后，就可以发现不同层上的链路连接关系，如在ITU-T G.7714.1中规定的SDH和OTN中基于路径踪迹字节和嵌入式通信通道的各种不同层邻接的发现机制，是把发现消息加载在这些路径踪迹字节中传送到邻近节点。在SDH网络中，可以使用的方式有：在再生段(RS)层，J0段踪迹字节和段DCC可以支持RS段层的TCP之间的邻接关系；在复用段(MS)层，复用段的DCC可以用来发现MS段层的TCP之间的邻接关系；在高阶VC层，高阶通道层J1踪迹字节可用来发现高阶VC层的TCP之间的邻接关系；在低阶VC层，低阶通道层J2踪迹字节可用来发现低阶VC层的TCP之间的邻接的关系。在OTN网络中，可以使用的发现方法有：在光信道传输单元-k(OTUK)层，段监视字节和通用通信通道-O(GCC0)可用来发现OTUk层TCP之间的邻接关系，特别地，在段监视字节中的源端接入点标识符(SAPI)子域可以携带发现消息；在光信道数据单元-k(ODUk)层，段监视字节和通用通信通道-1(GCC1)可用来发现ODUk层TCP之间的邻接关系，特别地，在段监视字节中的源端接入点标识符(SAPI)子域可以携带发现消息。

　　在这里主要考虑波长层上的邻接发现。

　　节点A中的发现代理DA-A首先向节点Z中的DA-Z发送发现消息，该消息包括DA-A的IP地址和名称、待确认的波长信道ID(即TCPs-ID)等。节点Z在接收到该消息后，将向节点A发送发现响应消息，该消息包括节点Z中DA-Z的IP地址和名称、待确认的波长信道Z端的ID(即TCPR-ID)。节点A在接收到从节点Z发送回的发现响应消息后，即获得节点A和节点Z之间所测试的TCP端口之间的对应关系。

　　在经过物理媒质层的邻接发现和层邻接发现之后，节点A中就可获得与节点Z之间的关系，其中在发现消息和发现响应消息的交互过程中，有关链路的物理属性的信息也一并获得，如表1所示。

表1　节点A和节点Z之间的对应关系

A端	Z端
节点A的IP地址	节点Z的IP地址
节点A的名称	节点Z的名称
DA-A的IP地址	DA-Z的IP地址
DA-A的名称	DA-Z的名称
TAP-A的IP地址	TAP-Z的IP地址
TAP-A的名称	TAP-Z的名称
LRM-A的IP地址	LRM-Z的IP地址
LRM-A的名称	LRM-Z的名称
TCP_s的ID	TCP_R的IP
TCP_s所使用的信号类型、传输速率、编码格式、波长等	TCP_R所使用的信号类型、传输速率、编码格式、波长等

　　节点A在获得这些信息后，再根据本节点TAP所维护的SNP-CP之间及CP-TCP之间的绑定关系，LRM-A就可得到节点A和Z中对应SNP之间的链路连接关系、该SNP链路连接所使用的信号类型、传输速率、编码格式及波长等等。该对应关系如表2所示。

表2　LRM中所维护的SNPP(SNP)链路连接关系

A端	Z端	物理属性	状态属性
A端的SNP ID	Z端的SNP ID	信号类型、传输速率、编码格式、波长、传输方向等	可用、潜在可用、已经指配、正忙
A端的SNPP ID	Z端的SNPP ID	包含的SNP数目、共享风险链路组(SRLG)、保护类型、VPN ID等	可用带宽
A端的CTP ID	Z端的CTP ID		CTP和链路连接、存在、不存在
LRM-A的IP地址	LRM-Z的IP地址

　　注：SNP链路连接的使用属性中包括四种状态，其中“可用”表示适配功能已经启用，两端的CTP及链路连接存在；“潜在可用”表示适配功能没有启用，CTP还不存在；“已经指配”是指已经被本子网使用；“正忙”表示底层的传送资源正被另一个层网络或另一个子网中的SNP所使用。CTP表示的是CP经适配后的信号状态。

3、结论

　　由于光监控信道可在邻接的节点之间传输，因此可以使用光监控信道来传送邻接节点之间的发现消息，从而实现邻接节点之间的地址发现、SNPP链路连接的控制实体之间的邻接发现等。基于光监控信道的这种发现技术可以充分利用OTN中本身原有的传输系统，无需额外增加硬件设备，同时实现起来也比较简单。

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