智能光网络体系结构建议培训教材.docx
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智能光网络体系结构建议培训教材
目录
智能光网络体系结构建议2
引言2
1概述2
1.1智能光网络控制平面的作用2
1.2控制平面的组成2
1.3控制平面的细分3
1.4呼叫和连接控制相分离4
1.5呼叫控制4
1.6呼叫的三个阶段5
1.7呼叫允许控制5
1.8连接控制5
1.9连接允许控制6
1.10呼叫状态和连接状态的关系6
2传送资源及组织6
2.1传送实体6
2.2路由域9
2.3拓扑和发现9
3控制平面体系结构11
3.1标记法11
3.2策略和联合13
3.3体系组件15
3.4协议控制组件25
3.5连接建立的组件交互26
4参考点29
4.1UNI29
4.2I-NNI29
4.3E-NNI30
5控制平面实体的网络管理30
6地址30
7连接的可用性改善技术31
智能光网络体系结构建议
引言
智能光网络体系结构建议(ArchitecturefortheAutomaticSwitchedOpticalNetwork(ASON),G.8080)是第15研究小组2001年10月在日内瓦提交ITU-T审核批准的智能光网络体系结构的草案。
这个建议用关键功能组件(keyfunctioanalcomponents)和它们之间的交互来描述了支持G.8070建议要求的智能光网络的控制平面的参考结构。
这个建议描述了应用于G.803SDH传输网、G.872光传输网的智能光网络的体系结构和需求,也详细说明了一套操作传输网资源的控制平面组件,这些组件提供了连接的创建、维护、释放的功能。
使用这些组件,可以使呼叫控制与连接控制相分离,路由与信令相分离。
该建议采用类似于UML的表示法来描述智能光网络的组件,需要注意的是,组件是抽象的实体,而不是具体实现的软件实例。
1概述
1.1智能光网络控制平面的作用
1、实现交换连接(switchedconnection)和软永久连接(softpermanentconnection)在传输层网络的高效快速的配置;
2、实现通过呼叫的已建立连接的重新配置和修改;
3、实现失效恢复保护功能。
另外:
4、一个设计良好的控制平面不但能提供快速可靠的呼叫建立连接,而且还应该提供给业务供应商以网络控制权限;
5、控制平面自身应该是可靠的,可扩展的,高效的;
6、控制平面应该足够通用的支持不同的技术、不同的商业需求、卖主的不同的功能发布(比如控制平面中不同的包封装技术)。
1.2控制平面的组成
图1体系组件之间的关系
智能光网络的控制平面是由提供特定功能的不同组件组成,这些功能包括路由确定、信令等。
组件之间的交互、组件之间的通信信息流都是通过组件的接口获得。
这个建议涉及控制平面的体系上的组件、在控制平面、管理平面、传送平面之间的交互。
管理平面和传送平面的详细说明不在本建议的论述范围内。
三个平面之间通过DCN提供通信通道,执行信令和管理信息的传输。
控制平面支持用户需求(交换连接)和管理需求(软永久连接)的连接的创建和拆除,另外,控制平面支持失效连接的重建(恢复)。
传输平面探测到连接状态信息(告警和信号质量)并提供给控制平面。
控制平面提供链路状态信息(LinkStatusInformation,邻接、可用容量、失效)以支持连接的创建、拆除、恢复。
1.3控制平面的细分
控制平面和传输平面都可以细分成与多个网络管理域对应的多个子域。
在一个管理域内,控制平面可以进一步细分成子域,比如一个控制平面子域可以细分成不同可扩展的路由域,一个路由域再可细分成控制组件的集合,那么在这个智能光网络内部对应的传输平面可以对应控制平面也如此细分。
子域、路由域(RoutingArea)、控制组件集合之间通过参考点(ReferencePoint)互联。
位于管理域和端用户之间的参考点叫UNI;
不同管理域之间的参考点叫E-NNI;
一个管理域内部的不同路由域之间的参考点,或者路由域内部控制组件集合之间的参考点都叫I-NNI。
控制平面的进一步细分也允许资源的分离,比如在不同VPN之间的资源分离。
由控制平面产生的控制平面与传输平面的交互、以及管理平面和传输平面交互中的改变包括以下活动:
连接管理、配置层网络的路径终结点、配置监视连接、客户层请求或者释放服务层的资源。
目前版本的G.8080建议只描述连接管理。
1.4呼叫和连接控制相分离
G.8080建议把呼叫和连接控制分别处理,这有利于这可以减少中继连接控制接口的冗余信息,因而减少了中继节点解码、翻译整个交互信息和参数的开销。
因此呼叫控制仅需要在网络入口、网关、网络边界处理提供,而中继节点仅需要提供支持连接交叉的处理。
1.5呼叫控制
呼叫控制是在一个或多个用户应用和网络之间提供连接的创建、释放、修改、维护的信令交互(SinallingAssociation)。
呼叫控制被用于去维护主叫和被叫间的交互和联系(Association),一个呼叫包括多个下层的连接。
呼叫连接通过以下几种方法之一去实现:
A、分割呼叫信息成分别通过一次呼叫(连接协议)传送的多个参数;
B、呼叫控制和连接控制分离成单独的状态机,同时,信令信息单次呼叫或者连接协议传送;
C、信息和为呼叫控制、连接控制提供单独的信令协议的状态机的分割。
呼叫控制必须提供对等连接(在多连接呼叫中)、对等主被叫(多主叫呼叫)。
对于网络中的对等多连接,下列活动必须采取:
A、所以连接必须是经由某一线路发送,这样这些连接可以被至少一个对等的呼叫控制实体监控;
B、呼叫控制关联(Association)必须在连接建立之前完成,一个呼叫控制可以不存在任何连接中(在实现复杂的连接重整情况下)。
1.6呼叫的三个阶段
1.6.1建立
在这个阶段,用户和网络之间交互信令消息去协调呼叫特性。
主叫方和网络之间的信令消息交换叫做呼出(OutgoingCall);网络和被叫方的信令消息交换叫做呼入(IncomingCall)。
1.6.2激活
在这个阶段,数据能在关联的连接上交换,并且呼叫参数可以被修改(比如在点到多点呼叫中,加入新的被呼叫方)。
1.6.3释放
在这个阶段,主、被叫方交换信令信息,网络终止呼叫。
一个呼叫可以被主叫方、被叫方、代理、网管释放。
1.7呼叫允许控制
呼叫允许控制是被网络始发端调用,也可能包括网络终结端的对等协调的一个策略功能。
注意一个呼叫被允许,仅仅意味着这个呼叫可以继续请求一个或多个连接,这并不暗示这些连接请求将会成功。
其它网络边界也可以调用这个呼叫接入控制。
源端呼叫允许控制功能负责检查是否提供了一个有效的用户名和参数。
业务级别规格(ServiceLevelSpecification,SLS,网络管理员和客户就一特定的业务的“范围”达成的一套参数和值)检查业务参数的有效性,如果有必要,这些参数可以和源端用户再次协商,协商的范围由SLS决定。
SLS从业务级别协议(SeviceLevelAgreement,SLA,网络管理员和客户之间定义的一个全局的职责业务合同)派生而来。
终端呼叫接入控制功能根据主叫和被叫的业务合同,检查被叫方是否被授予去接收这个呼叫。
比如,一个主叫方地址可能需要屏蔽,也就是被叫不接受这个地址来的呼叫。
1.8连接控制
连接控制(ConnectionControl)负责单个连接的全局控制。
连接控制也可以认为是链路控制(LinkControl)的关联。
全局连接控制通过保证相关连接的创建、释放过程和维护连接状态的协议来实现。
1.9连接允许控制
连接允许控制在本质上是一个检查是否有足够资源接纳一个连接,或者在一个呼叫中,重新协商资源的过程。
这个通常执行在基于本地条件和策略的链路-链路(link-by-link)基础上。
对于一个简单的交换电路网络,这个问题变成了是否有足够的可用资源。
相对于ATM等有多业务参数质量的包/分组交换网络,连接允许控制需要保证新接入的连接与已存在连接的业务协议所确定的业务质量是一致的。
连接允许控制可以拒绝连接请求。
1.10呼叫状态和连接状态的关系
呼叫状态与连接状态有依赖性。
这个依赖性与呼叫类型和策略相关。
比如,当一个连接失效了,那对应的呼叫就要立即释放,另外情况下,如果使用保护和恢复机制没有可以替代的连接获得,这个呼叫在一定的拖延时间后会被释放。
2传送资源及组织
传输网的功能结构描述了为实现基本的传输功能,传输网资源被使用的方式,但没有涉及这些功能的控制和管理。
为了控制和管理,每个传输资源有一个紧密耦合的代理,这些代理通过接口相互交互参与管理和控制,表达信息,执行需要的操作。
根据控制和管理的目的,这些传输资源被组成路由域(RoutingArea)或者子网。
2.1传送实体
2.1.1子网点和子网点池
为了在一个层网络内管理连接,控制平面内有对应数量的实体代表下层的传输平面的资源。
一个子网点(SNP)同其它SNP的关系:
A在不同子网的两个SNP的静态联系,这涉及到一个SNP链路连接;
B在同一子网的边界的两个(在广播连接中,是多个)子网点(SNP)的动态联系,这涉及到一个子网连接;
子网点根据路由目的,可以进行分组,这就是子网点池(SNPP)。
子网点池与链接端点(LinkEnd,定义在建议G.852.2)有强力的联系,但这种联系比链接端点本身的联系更具伸缩性。
一个子网点池可以进一步细分成更小的池。
这种细分的一个用处就是描述多样路由的不同程度。
比如,与另一个子网的一个相似分组有联系的一个子网的所有SNP分成一个SNPP,这个SNPP可以进一步细分成表达不同的路由,或者表达不同的波长。
在不同子网的SNPP之间的关联叫做SNPPLink。
图2传送平面、管理平面、控制平面体系实体之间的关系
对于控制平面连接管理有用的SNP状态:
A有用的(Available):
适配器激活,CTP、链路连接(LinkConnection)存在;
B潜在的(Potential):
适配器没有激活,CTP不存在;
C已供给的(Provisioned):
子网的这一部分已使用;
D忙(Busy):
下层的传输资源已被另一个层网络或者其它子网的SNP使用;
2.1.2可变的适配功能
大量的传输系统支持不同的适配,因此一个服务层路径(ServerLayerTrail)可以动态的支持不同的复用的结构。
这种情况通过给不同的结构中的连接点(CP)指派SNP,并放置这些SNP在单独的层网络中。
当一个特定的SNP实例被分配,这引起适配功能的相关特定的客户处理被激活,并创造对应的CTP,在其它层网络使用同一资源的SNP就变成Busy状态。
比如,一个STM-1的路径支持3个VC3、或者1个VC4的复用。
图3可变适配例子(STM-1路径支持3×VC3或者1×VC4)
2.1.3虚拟专网(VPN)之间的链路资源共享
在G.8080建议中,VPN定义成在被多用户共享的传输链路上支持一个封闭的用户组的一套虚拟专用的传输资源。
不同VPN之间共享链路的联通性可以通过在每一个子网的每一个共享的连接点(CP)上创建一个SNP来进行建模分析。
当在一个VPN子网中,一个特定的SNP被分配,在另外一个子网中代表相同资源的SNP变成忙(Busy)状态。
图4VPN之间链路资源的分配
2.2路由域
在G.8080建议中,一个路由域(RoutingArea)仅存在于一个单层网络中。
路由域定义为一组子网的集合,这些子网通过子网点池连接(SNPPLink)互通,并且SNPP代表存在于这个路由域的SNPPLink的端点。
一个路由域可包括更小的通过SNPPLink互联的子路由域。
最小的路由域(路由域细分的极限)是一个包括两个子网和一个子网间连接的路由域。
当一个SNPPLink穿越一个路由域的边界时,所有共享这个普通边界的路由域使用一个SNPPID去标明SNPPLink的结束点。
图5路由域、子网、SNP、SNPP之间的关系
2.3拓扑和发现
路由功能从SNPPLink的角度去理解拓扑。
在SNPPLink被创建之前,其下层的传送拓扑比如CTP之间的链路连接关系必须被创建。
采用一些不同的技术(比如,使用测试信号或者服务层的路径跟踪方法),这种关联关系可以被发现或者根据网络规划被确认。
传送设备支持可多种适配功能的容量也可以被发现或者汇报。
具有相同路由目的的链路连接被分成一个链接组(Links)。
这种分组基于链路成本、时延、质量或多样性等参数,这些参数通常是管理平面提供,也可以继承自服务层。
独立的链接组(Links)可以被创建,比如具有相同的路由目的的链接也可以分在不同的链接组(Links),这样可以允许不同智能光网络之间资源的划分、或者被智能光网络控制的资源与管理平面的划分。
构成连接的链接和CTP名字等链路信息被用来配置与SNPPLinks关联的链路资源管理器(LRM)实例。
其它基于链路连接参数的链路特性可以被提供。
在链路端点的链路资源管理器(LRM)必须建立一个与SNPPLink对应的相邻控制平面。
接口SNPPID在邻居发现中可以通过协商确定,也可以作为LRM配置的一部分被提供。
然后链路连接(LinkConnection)和CTP名字被映射到SNPID中。
如果一个链路的两端在同一个路由域内,那么本地和接口的SNPPID和SNPID是相同的。
否则,在链路的每一端,接口SNPPID被映射到本地的SNPPID,接口的SNPID被映射到本地的SNPID,如图6所示。
图6本地和接口ID的关系
通过邻居发现过程,可以确认一个有效的SNPLink。
在这个阶段,连接的有效程度与传送平面、管理平面初始提供的链路连接关系的完整性相关,也与映射CTP到SNP的过程的完整性相关。
连接的有效性可以从服务层的路径追踪而来,也可以通过一个测试信号、测试连接而确认。
如果使用测试连接,发现过程将通过管理平面或者控制平面建立和释放这些连接。
如果使用控制平面,测试连接只能临时性的有效去进行路由和连接控制。
一旦SNPPLink的有效性确认完成,LRM通知与SNPPLink相邻的资源控制器(ResourceControl)有关的链路的特性:
成本、性能、质量、多样性等。
3控制平面体系结构
这部分描述了支持建议G.8070所支持需求的控制平面的参考体系结构,这个结构确定了关键功能组件和它们之间的交互。
这个可修改的参考体系结构的目的使运营商能支持他们内部的业务和可管理实践,以及他们提供给客户的帐单服务。
这个控制平面应该具有下列属性:
1、支持各种传送结构,比如定义在G.803中的SONET/SDH传送网,定义在G.872中的光传送网(OTN);
2、可应用于各种不同的协议选择,比如采用一个独立于已使用的连接控制协议的不确定的算法的协议;
3、无论控制平面怎样去细分成子域或路由域,无论传送平面怎样去细分成子网,该体系结构都能适用;
4、无论连接控制的实现是分布式架构或者集中式架构,该体系结构都能适用。
这个参考的体系结构描述:
A控制平面的功能组件,包括抽象接口和原语;
B呼叫控制组件之间的交互;
C连接建立过程中,组件之间的交互;
D转化抽象组件接口到外部接口协议的功能组件;
3.1标记法
在这一部分,我们考虑组件结构基于UML术语的简单软件块(BuildingBlock)。
3.1.1接口(Interface):
接口是定义一个组件一个特定服务的一组操作的集合,并且接口的定义与使用或提供这种服务的组件独立。
操作定义了输入、输出的信息和可应用的约束。
接口定义以表的形式表现,如表1。
每个接口有一个标示接口角色的接口名。
输入接口(InputInterface)表达这个组件提供的服务,基本的输入参数被这个特定的角色所要求,而基本的返回参数是这些输入参数的操作结果;输出接口(OutputInterface)代表这个组件使用的服务,基本输出参数定义了提供的信息,基本返回参数是这些输出参数的响应。
通知接口(NotificationInterface)表示这个组件无需请求的输出活动,或者表示没有返回参数的输出接口。
这些接口类型在接口规格中单独描述。
关联特定事务的事务语义假定被透传处理,因此,在接口描述中不需要明确的表示单个参数。
表1:
通用接口描述
inputinterface
basicinputparameters
basicreturnparameters
outputinterface
basicoutputparameters
basicreturnparameters
3.1.2角色(Role):
角色是一个实体参与在一个特定的场景(Context)中的行为。
角色允许不同的实体在不同的时间参与的可能性,通过一个注释标示与接口名的关系。
3.1.3组件(Component):
在G.8080建议中,组件代表抽象的实体,而不是代码实现的实例。
组件被用来构造方案(Scenario)去解释体系结构的运作。
组件用一个有标签(tab)的矩形来表示,如图7。
图7组件的表示
通常,每个组件有一套组件操作监控、动态配置策略、改变内部行为的特殊接口,这些接口不是必要的,只是当需要时提供。
监视接口只使用在单个的组件描述中。
在本建议中,组件假定不是是静态分布的。
描述一个组件的接口时,仅不同类类型的接口被描述。
所有组件有支持多个呼叫者、提供者(Provider)的属性,并发的请求处理并没有明确提及。
由于组件的使用是抽象的,所以通过组件的细分和组合,这个规格是可以扩展的。
3.2策略和联合
3.2.1通用策略模型
根据策略模型的目的,系统表示为组件的集合,策略在系统的边界被应用。
策略被定义为应用在系统边界接口上的通过端口控制器实现的一组规则。
通过系统边界的嵌套允许在任意范围的共享策略的正确建模。
注意策略应用的顺序是嵌套的顺序。
图8与策略控制相关的系统边界
在图8中,虚线框表示系统边界,系统边界上的封闭小矩形表示端口控制器。
在每个系统或者组件,监视、策略、配置端口都是有用的,因此不必进一步描述。
监视端口允许相关的性能降级、异常事件、失效等管理信息穿越系统边界,对于组件,是一些策略的约束条件。
策略端口允许与组件相关的策略信息的交互。
配置端口允许配置信息、可以动态调整系统内部行为的预制、管理信息的交互。
图8表达了加密、签权、类型检查怎样组成一个三层嵌套的端口控制器,这儿,策略的应用顺序对应于嵌套的顺序。
在鉴权边界以内的组件处理加密和鉴权的需求,这些属性属于组件外界的属性。
端口控制器被定义为单个策略的控制器,组合策略通过单个策略端口控制器的组合得到。
这就允许通过一个描述性的前缀来区别的可重用的组件的使用。
通过监控端口向上汇报策略违反。
策略端口可以看作是入口消息的过滤器,违背策略的消息可以被拒绝。
通过策略端口,策略可以动态的改变,因此,组件可能有动态的行为变化。
讨论策略怎样应用到参考点上是一个通常的想法,但策略仅仅能应用到穿过参考点的单个接口上。
组合几个接口成一个单个实现的接口的方法在协议控制器部分描述。
策略的其它方面与组件的各种行为相关,这些方面被组件制定或者实现。
组件行为可以动态改变,这种改变得能力是通过策略控制的。
这就允许我们可以去确定系统的哪个方面的行为可以被制定。
策略以及系统的其它方面可以是分布的。
3.2.2通用联合模型
存在跨越多个域的连接的创建、维护、删除的需求,这通过不同域的之间的控制器的协调操作完成。
联合(Federation)是为了实现连接管理的协同操作的域的合作形式。
有两种形式的联合:
主从联合模型(JointFederationModel)、协同操作模型(Co-operativeModel)。
主从联合模型(JointFederationModel)存在一个对不同子域的字连接控制器有权限的父连接控制器,由父连接控制器充当总体协调者,来划分不同域的子连接控制器的责任。
这种模式是可以第归的,一个父连接控制器可以是更高层次连接控制器的字连接控制器。
图9连接控制器模型
协同操作模型不存在父连接控制器的概念,当一个连接请求产生时,源端的连接控制器根据它自己的意愿与它相邻域的连接控制器进行协商,而不存在一个全局的协调者。
每个一个连接控制器计算它自己应该提供的部分连接,并指明下一个连接应该是什么,这个过程一致持续直到一个完整的连接被提供。
图10协同操作模型
一般在不同管理域之间采用协同操作模型,同一一个管理域内采用主从联合模型。
一个管理域可以细分成不同的子域,子域内采用的模型形式与其它子域采用的模型是独立的。
通过协同操作模型和主从联合模型的组合可以去构造一个大的网络。
以上对于各种模型也可应用于呼叫控制器。
图11组合的联合模型
3.3体系组件
根据不同的功能需求,组件可以以不同的形式组合。
3.3.1连接控制器组件
连接控制器(ConnctionController):
为了管理和监控连接的建立、释放、修改已存在连接的连接参数,连接控制器负责协调链路资源管理器、路由控制器、对端以及下层的连接控制器。
连接控制器的抽象接口如表2,图12。
另外,连接控制器提供一个连接控制器接口(ConnectionControllerInterface,CCI),这个接口用于传送平面和控制平面之间,连接控制器通过CCI创建、修改。
删除SNC。
策略不应用于CCI。
表2连接控制器的接口
图12连接控制器组件
连接建立操作:
为相应一个来自封闭范围的连接控制器或者一个对端连接控制器连接请求,连接创建过程被执行。
在主从联合模型,ConnectionRequestIn/Out被使用,在协作操作模型,PeerCoordinationIn/Out被使用。
首先,连接控制器通过RouteTableQuery接口,明确本连接控制器需要负责的部分路由(连接);然后,连接控制器检查要创建的连接是否有足够资源被分配;第三,通过ConnectionRequestOut接口,向下层的连接控制器发起相应连接的创建请求;第四,在本连接控制器没有分配的路由组件被传送到下游的对端的连接控制器。
实际的连接建立过程依靠于许多因素,包括有效路由信息的数量、是否需要访问特殊的链路资源管理器,然后,连接控制器的基本操作是不变的。
连接的拆离操作与此类似。
3.3.2路由控制器组件
路由控制器的功能:
A相应来自连接控制器的需要建立连接请求的路由信息,这些路由信息或许是一个端到端、或许仅是下一跳的信息;B相应网络管理的拓扑信息。
路由控制器提供它负责的管理域的路由信息。
这些信息包括:
拓扑(SNPPs,SNPLinkConnections)、SNP地址、同层对端子网的地址信息、SNP状态、路由细节(可达性、拓扑视图)。
路由控制器的接口如表3和图13所示。
表3路由控制器接口
图13路由控制器组件
路由查询接口(RouteQueryInterface)接收一个未确定的路由元素,返回在路由控制器责任域内的一组链接。
其响应形式包括,但不限于,逐跳转发理由、源路由(全路径路由)。
本地拓扑接口(LocalTopologyInterface):
这个接口用来配置和更新在本路由控制器责任域内的本地拓扑信息的路由表。
网络拓扑接口(Networ
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