智能光网络技术白皮书(华为)

智能光网络技术白皮书第1章智能光网络的背景1.1 智能光网络的起源传统SDH光网络主要为语音业务而设计，如图1-1，其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，网络拓扑的变化不能实时反映到网管。

虽然在这些拓扑结构下实现的保护方式有着快速保护倒换的优点，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，网络结构的日渐复杂，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，尤其当牵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。

这样智能光网络就应运而生。

图1-1传统网络结构图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：灵活的Mesh组网●网络拓扑自动发现●缩短业务建立时间，带宽的动态申请和释放●网络链路负载自动均衡和优化●简化网络管理●最终实现不同网络互连、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（OVPN）、业务等级协定（SLA）等，使传统的传送网向业务网演进1.2 智能光网络的成本分析对于传统传输网络来讲，运营者面对着如下的问题：●网络缺少实时的业务供给能力，业务配置时间过长，主要原因是人工操作，所需时间按月计算●带宽利用率过低，网络不能满负荷运转●网络中备用容量过大，缺少先进保护、恢复和路由选择功能●不能提供可个性化的多项服务以供选择所损失的利润●送达服务到用户手中需要长时间的计划和分配周期所损失的利润●不能按照服务水平协议满足客户的要求所损失的利润发展智能光网络对于运营商的机会在于：●智能光网络网元集成了MADM和DCS设备的功能，简化了网络结构，降低了投资费用●智能化充分优化并挖掘了现在网络带宽及线路的潜力，提高了网络资源的利用率，从而提高了经济效益●分布式智能在新型光网络中推行个性化光通信服务的经济的效果，它是服务供应商网络运行和管理的焦点所在。

智能光网络使服务供应商能够低成本的在光网络中提供个性化光通信服务●分布式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、能够赢利的网络●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但是运营商希望网络尽量保持稳定，对于全网范围内的业务配置、保护恢复等有全面的管理，因此，如果网络动态程度过高，对运营机制会是一个挑战。

1.3 传统网元和智能网元的比较在智能光网络中网元和非智能光网络中网元相比不同之处在于：●对信令通道的支持在智能光网络中各网元间需要进行路由和信令的协调，需要相应的物理通道承载这些信息；无论这些通道的物理形式是什么，都有相应的字节表示路由或者信令，并且在网元间生成、传送和解释，这些工作在智能光网络的网元中相应的智能软件包完成的，但现有光网络中就不存在这些功能，如图1-2。

●CPU、内存等的支持和非智能网元相比，智能网元不但需要原有的处理功能，而且增加了对智能软件包的处理功能，这意味着智能网元需要更好的配置，如更快的CPU，更大的内存等。

图1-2非智能网元和智能网元的比较第2章智能光网络的网络模型在智能光网络概念诞生之初，对其最终要实现的网络模型和演进结构，业界有较为热烈的争论，争论的焦点是网络的融合到底以什么结构来实现。

目前主要有两种网络模型：重迭模型（Overlay Model）和对等模型（Peer Model）。

重迭模型（Overlay Model）即客户-服务模型，将业务层和传送层之间的关系明确地定义为客户层/服务层结构。

对等模型（Peer Model）也称为集成模型，网络中所有的网元（路由器、光网络网元）都处于对等的关系，网元都清楚全网的资源状况。

在对这两种模型进行描述前先介绍两个相关概念：UNI和NNI。

UNI（User Network Interface）即用户与网络间的接口，是不同域、不同层面之间的信令接口。

UNI不支持选路功能，其所完成的主要任务包括：连接的建立、连接的拆除、状态信息交换、自动发现和实现用户业务传送。

目前在业界标准协议制定得最为完善和成熟的是OIF的UNI协议，它不仅制定了一整套切实可行的UNI信令协议（RSVP或LDP）、控制信道的实现和维护以及相应帧封装标准，而且还提供了一套业务发现和拓扑发现机制。

NNI（Network-to-Network Interface）即网络节点接口，可分为两种类型：外部网络节点接口（E-NNI）和内部网络节点接口（I-NNI）。

●E-NNI：外部网络节点接口E-NNI是网络与外部网络之间的控制面双向信令接口。

这种情况通常发生在不同运营商网络之间的互联上。

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的连接控制。

●内部网络节点接口（I-NNI）I-NNI是指同一网络内部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联上。

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，智能光网可以实现域内的端到端的连接控制。

2.1 重叠模型(Overlay Model)重迭模型又称客户-服务者模型，如图2-1，这种模型的基本思路是将光网络层的控制功能（如路由和信令）完全在本层独立完成，此时光网络层作为服务层，成为一个开放的通信传送平台，可以为包括IP业务层在内的所有客户层提供动态互联。

因此这种模型有两个独立的控制平面：光网络层（服务层）和IP业务层（客户层），它们的关系集中体现在用户-网络接口（UNI）处，即边缘客户设备（客户层）与光网络设备（服务层）之间，两者之间不交换路由信息，独立选路，边缘客户层设备（客户层）看不到光网络的内部拓扑。

每个边缘客户层设备利用标准UNI接口直接与光网络通信，而光网络由子网组成，子网之间的互联利用标准的网络节点接口（NNI）。

图2-1重叠模型这种模型的最大好处首先是可以实现统一透明的光传送层平台，支持多客户层信号，不限定于IP路由器。

其次，让客户层特定要求通过接口送给光服务层，由光网络层来完成客户的连接要求，可以屏蔽光传送层的网络拓扑细节，维护了光网络拥有者的秘密和知识产权。

第三，这种模型允许光传送层和客户层独立演进，也允许光传送层和客户层传送层可以继续以所为的光定律速度快速演进，不会受限制于由摩尔定律所限定的IP层发展速度。

第四，采用了网分割后，运营者既可以充分利用原有基础设施，又可以在网络其他部分引入新技术，不为原有基础设施所累。

最后，这种模型可以利用成熟的标准化的UNI和NNI，比较容易在近期实现多厂家光网络中的互操作性，为迅速实施网络商用化做铺设。

这种模型的缺点是为了实现数据转发，需要在边缘设备间建立点到点的网状连接，即存在N2问题，限制了容许联网的边缘客户层设备数量，导致扩展性受限。

这种模型还会引入附加的集成复杂性和运行成本。

2.2 对等模型(Peer Model)对等模型又称集成模型，基本思路是IP业务层和光网络层是对等的，两个层面上运行同一个路由协议，采用统一集成的控制面，该控制平面称为GMPLS（Generalized MPLS）。

光网络层的交叉连接设备（DXC或OXC）装备GMPLS控制面来接管集中网管系统的连接控制权，连接改由光网络层的信令和选路来控制。

图2-2对等模型这种模型的基本特点是将光网络层的路由控制和IP业务层的路由控制融合，并且由IP 业务层来完成端到端的控制。

此时光网络网和IP网可以看作一个集成的网络，两者之间可以自由地交换所有信息并运行同样的选路和信令协议，允许边缘客户层设备看到光网络的内部拓外结构，参与路由计算和决定，没有分离的UNI接口和NNI接口，消除不同网络区域的壁垒。

但是即便对于采用重叠网策略的情况，GMPLS所详细规范的选路和信令在光层局部子网范围内仍然是可用的。

然而采用这种模型时为了实现路由器对光传送层的全面控制，必须对客户层开放光传送层的网络拓扑等细节，从而无法保持光网络拥有者的秘密和知识产权，这在多数情况下是行不通的。

因为即使是支持单一的IP业务，光网络也往往同时为多个互联网业务提供者（ISP）提供连接业务。

网络运营者绝不会对所有客户开放光传送层的网络拓扑等细节信息的。

而且，这种模型必须在IP和光传送层之间有大量的状态和控制信息需要交换，从标准化的角度较难实现光传送层的互操作性。

在某些场合下，有可能将上述两者结合在一起，形成所谓的混合方式。

基本思路是由同一运营者拥有的光网络和IP网部分可以集成在一起，按集成模型管理，而将该光网络与其支持的其他客户层信号（IP信号和其他非IP信号）部分按重迭模型管理。

从上面各种模型来看，都涉及到路由协议和信令协议。

所谓的路由就是指信息由源向目标传递的通道。

沿着路由，信息总会通过至少一个中间节点，如何选择所经过的节点，从而满足信息传输的要求是网络使用者很关心的问题。

路由选择方法按不同的方法可以分为以下几类：●域内路由或域间路由：为了提高网络的可扩展性和避免控制信息风暴通常将整个网络分成不同的域。

一些路由方法只能用于域内；另外一些方法则用于域间路由的决定，由于两种路由方法本质上有所不同，因此一个最佳的域内路由选择方法并不一定是最佳的域间路由选择方法，反之亦然。

一般域间路由有以下几种：⏹BGP（Border Gateway Protocol）：边界网关协议⏹DDRP（Domain-To-Domain Routing Protocol）：域到域路由协议域内路由有以下几种：⏹OSPF（Open Shortest Path First）：开放最短路径优先协议⏹PNNI（Private Network Node Interface）：专用网络节点接口路由协议⏹IS-IS（Intermediate System-Intermediate System）：中间系统到中间系统路由协议所谓的信令就是用户和服务提供者之间传递的一种对话信息，主要作用包括了业务的建立以及信道状态信息的传递等。

信令协议一般包括…⏹RSVP-TE：流量工程扩展的资源预留协议⏹CR-LDP：基于约束的标记分发协议第3章智能光网络相关标准为了实现自动光交换、带宽按需分配等特性，智能光网络需要有一套通用的标准化网络框架结构和相关标准接口协议。