基於嵌入式通信通道技術的自動交換光網絡節點通信結構組織方法
2023-06-25 11:18:26 1
專利名稱：基於嵌入式通信通道技術的自動交換光網絡節點通信結構組織方法
技術領域：
本發明涉及一種用於光傳輸的自動交換光網絡，具體地說，涉及一種節點通信結構。
背景技術：
光傳送網技術由於其大容量和低成本而受到人們的高度重視並得到了超常規、大規模的發展。但是，在超常規、大規模發展的同時，如何有效地運行、管理、維護帶寬和物理結構都如此龐大的網絡已經逐漸被人們所關注；另一方面，隨著網際網路業務的爆炸性增長，對網絡帶寬的需求不僅變得越來越大，而且由於IP業務量本身的不確定性和不可預見性，對網絡帶寬的動態分配要求也越來越迫切。因此，一種可以自動完成網絡連接[包括同步傳輸序列(SDH)和光傳送網(OTN)]的新型網絡——自動交換傳送網(ASTN)便應運而生，其中以SDH技術和OTN技術為基礎的ASTN又稱為自動交換光網絡(ASON)，ASON的實質就是在光傳輸網的基礎上加上智能控制，故也可稱其為智能光網絡(SON)。
我們知道，由於歷史的原因，傳送網和交換網在技術上的發展和演進都是相對獨立的，因此，在傳送網中引入智能控制的動態交換概念不僅是傳送網概念的重大歷史性突破，也是傳送網技術的一次重要突破。引入ASON的好處主要有一、流量工程，允許將網絡資源動態地分配給路由；二、恢復和復原能力，使網絡在出問題時仍能維持一定水準的業務，特別是分布式恢復能力，可以實現快速業務恢復；三、將光網絡資源與數據業務分布自動聯繫在一起，可以形成一個響應快和成本低的光傳送網；四、可以提供新的業務類型，諸如按需帶寬業務和光虛擬專用網(OVPN)等。
可以說，ASON是IP技術與光傳輸技術融合的產物，採用類似Internet的結構來設計未來的ASON，實現光層上的自動交換，可以使未來的光網絡具有流量工程的能力，也即可以使網絡資源按照用戶的需求快速動態地分配，同時具有快速的網絡恢復和自愈能力，從而提高網絡運營商的業務收入，降低網絡運營商的運營成本。未來光通信網絡將向ASON的方向發展，其表現為兩種主要趨勢1)組網方式開始從簡單的點到點傳輸向光層聯網方式前進，改進組網效率和靈活性；2)光聯網將從靜態聯網開始向智能化動態聯網方向發展，改進網絡響應和生存性是未來發展的一項主要任務。
ASON被認為是下一代光傳送網的發展方向，其顯著特點是1)具有提供動態連接的能力和故障條件下的自愈恢復能力；2)具有支持光傳送網的發展需求和網絡業務、網絡結構的多樣性，迅速地引入各種新的增值業務。以上特點對於運營商在競爭中推出與眾不同的服務，以及節省運營開支起著至關重要的作用。
因此，光通信技術一直是推動整個通信網絡發展的基本動力之一，而ASON代表了光通信的未來發展方向，它既滿足運營商的應用要求，也是技術發展的必然結果。
發明內容
依據國際電信聯盟電信標準局(ITU-T)對ASON體系結構的描述，管理平面的管理信息和控制平面的信令信息在ASON的數據通信網絡(DCN)中傳送，DCN用於ASON中支持分布式管理和信令通信，為無連接方式的網絡。
在ASON中，DCN按具體傳送的信息的不同，分為管理通信網(MCN)和信令通信網(SCN)，分別傳送管理信息和信令信息。
ASON節點中信令處理單元的承載平臺稱作ASON控制單元(ACU)，內嵌於設備的網絡管理單元稱作節點管理單元(NMU)。ACU和NMU可使用多種硬體平臺，如控制單板、工控機、電信伺服器，等等。
在ASON中，DCN有各種組織方式，不同的方式對網絡節點有不同的要求，下面對此問題進行分析。
DCN的承載通道有如下方式◆帶內(in-band)；◆帶外(out-of-band)；◆纖外(out-of-fiber)。
其中帶內和帶外方式均使用嵌入式通信通道(ECC)技術實現，區別是帶內方式使用數據流中的開銷字節組成數據通信通道(DCC)網絡，如SDH網絡或光-電-光(O-E-O)方式的光交叉連接(OXC)設備組成網絡中的DCC；而帶外方式使用專用的信道傳送DCC，但和數據信道在同一光纖中傳輸，如密集波分(DWDM)網絡或光-光(O-O，全光)方式的OXC組成網絡中使用1510nm波長的光監控信道(OSC)。纖外方式使用專用的DCN傳輸信令，屬於公共信令網方式，ASON節點將作為信令網的「末端」節點。
相對於基於纖外數據網的組網技術，基於ECC的組網技術主要有如下優勢1)無需額外的網絡通信資源，節省ASON通信網的建設成本。
2)方便和已建設的光傳輸系統集成，利於網絡的平滑演進。現有光傳輸系統，無論使用SDH技術，還是OTN技術(包括DWDM系統)，均使用ECC技術組建DCN(當然現在的光網絡中沒有控制平面技術，因此DCN主要傳送網管信息，可認為是MCN)。因此，基於ECC組建的ASON的DCN，在和現有光傳輸系統混合組網中優勢明顯。
3)繼承SDH、OTN已有的成熟技術，無需進行另外的開發和接口適配工作。如果使用纖外DCN作為ASON的DCN，因纖外DCN可使用的技術龐雜，需要ASON節點可適配多種物理和2層接口，增加了系統的複雜度和成本。
4)ECC鏈路和ASON傳送平面網絡鏈路具有相同的拓撲，是隨路方式，因此通過ECC可很方便地實現傳送平面網絡的拓撲自動發現功能。而纖外DCN拓撲和傳送平面網絡拓撲完全無關，對拓撲自動發現沒有幫助，需要開發另外的拓撲自動發現技術。
5)ECC功能由節點設備提供，因此設備網管可對ECC網絡的質量和性能進行實時監控，將對DCN的管理納入到對ASON和設備的管理之中。纖外DCN一般由ASON的使用者——運營商——提供，而ASON節點是其末端節點，因此絕大多數情況下，設備製造商提供的網絡管理系統是沒有辦法對其進行管理的。
6)ECC是隨路的專用DCN，和公眾DCN沒有任何接口，對保證網絡的安全性具有重要意義。
本發明的目的是提供一種基於嵌入式通信通道(ECC)技術的自動交換光網絡(ASON)節點通信結構組織方法。
具體地說，是要在使用ECC的情況下，如何組織ASON節點內部的通信，以及節點內部和節點外部(ECC)如何配合，如何配置相關的協議。
本發明的目的是這樣實現的即提出一種ASON的節點通信結構組織方法，是用這樣的節點構建的ASON使用ECC來傳送ASON的網管信息和信令信息。當使用ECC作為管理信息和信令信息的傳輸通道時，ASON節點需實現ECC的接入和路由功能。因此，本發明的核心內容就在於使用ECC作為ASON的DCN時，同時考慮節點內部通信系統(ILAN)，即節點通信結構設計。
本發明節點通信結構如圖1所示，其連接關係是節點700包含(NMU+ECC接入單元)100、ACU200、接口盤300單元、子框內通信網400、節點內通信網500。
(NMU+ECC接入單元)100通過子框內通信網400和節點內通信網500與實現ASON傳送平面功能的實體接口盤300連接，使接口盤300通過子框內通信網400和節點內通信網500接收和發送網絡管理信息。
ACU200通過節點內通信網500連接(NMU+ECC接入單元)100，並通過它經ECC與其它節點上的控制單元實體通信，交換控制平面信令信息，並根據信令要求通過子框內通信網400和節點內通信網500控制接口盤300，建立數據平面連接。
網管工作站600通過網管工作站接入鏈路920與節點上的網管接入接口連接，使網管工作站600送出的網絡管理信息首先經過(NMU+ECC接入單元)100的接收；如果是發給本節點700，則接入到(NMU+ECC接入單元)100內部的管理應用層進行處理；否則通過(NMU+ECC接入單元)100的IP轉發功能發送至其目的節點。
節點控制單元ACU200間的連接關係是這樣建立的，信令消息在ECC上傳送，首先由節點700上的(NMU+ECC接入單元)100接收，並通過節點內通信網500轉發至ACU200單元進行處理；返回的消息通過節點內通信網500先送至(NMU+ECC接入單元)100，再通過ECC送至目的節點。
子框內通信網400和節點內通信網500組成ASON節點內部的高速通信區域網，提供節點內部各部件間的高速、大容量通信平臺。
節點內部高速通信系統可使用任何一種高速數據通信技術。可供選擇的節點內部高速通信系統技術主要有基於電子及電氣工程師協會(IEEE)802.3規範的乙太網技術(包括10M、100M、1000M乙太網技術，以及以後再發展的乙太網技術)，ATM技術，令牌環，等等。還可以使用設備製造商開發的私有數據通信技術。也就是說，只要能達到高速雙向數據通信目的的技術均可使用。
使用ECC作為DCN時，將ACU和NMU分別在不同的硬體平臺上實現，主要基於如下考慮1)ACU和NMU對硬體性能的要求不一致。ASON中，控制平面需要實現呼叫和連接的控制，以及連接路由計算，分布式恢復的相關計算和控制，因此對處理能力的要求比較高；同時，還應考慮控制平面信息的永久存儲，如網絡拓撲信息、鄰接狀態、呼叫狀態、連接狀態，等等；因此ACU中應配備硬碟或磁碟陣列(RAID)，支持文件系統。而NMU相對簡單，沒有複雜的計算和處理，其需要永久保存的信息也不多，而且這些信息在上層網元管理系統(EMS)/子網管理系統(SNMS)上有保存，只需要保持同步即可。
2)將ACU和NMU分開，還有一個考慮是節點可更靈活。即節點設備中不配置ACU時，該節點可作為一個普通的光傳輸設備使用，而一旦需要支持ASON功能時，在節點中加配ACU後，再作相應的配置，即可實現ASON的功能，實現系統的平滑升級。
在本方案中，在ECC處理單元的外接網管工作站接口和多路ECC埠間進行基於路由信息的IP包轉發。ECC接入單元需要將多路ECC傳遞過來的控制信令數據包轉發ACU，既可以是基於IP的三層轉發，也可以是傳送層或應用層轉發。使用傳送層或應用層轉發時效率要低一些，但可實現節點內外網絡的隔離，因此建議使用這種方式。轉發的效率問題可通過提高ECC處理單元的能力來實現。
基本工作方式為ECC提供基於IP的數據傳送功能，網管消息和控制信令消息分別在ECC上傳送，它們的分離在傳送層或應用層完成。假定在傳送層分離，例如使用用戶數據報(UDP)協議的不同埠Port1和Port2分別傳送和接收網管消息和控制信令消息。則(NMU+ECC接入單元)100在Port1埠上接收的消息直接送本單元應用層處理，在Port2埠上接收的消息通過節點內通信網500轉發節點ACU200，由ACU200處理。節點要發送的管理消息由(NMU+ECC接入單元)100在Port1埠上發送，ACU200要發送控制消息則需要先通過節點內通信網500發至(NMU+ECC接入單元)100，再由(NMU+ECC接入單元)100在Port2上轉發。節點內部(NMU+ECC接入單元)100、ACU200、接口盤300單元間的通信通過子框內通信網400和節點內通信網500組成的節點內部區域網進行。
本發明具有以下優點和積極效果1)使用ECC作為ASON的DCN，無需額外的網絡資源，非常有利於ASON節點的部署和原有節點向ASON節點的升級。同時，使用ECC作為DCN，也有利於ASON節點與傳統光傳輸節點的混合組網。
2)由於SCN的網絡拓撲與ASON傳送平面拓撲具有一致性，因此也非常有利於ASON自動發現功能的實現，如節點自動發現、鄰居自動發現，等等。
圖1-本發明的節點通信結構圖；圖2-本發明實施例組成圖。
其中100-(NMU+ECC接入單元)，終結DCC信號，實現ECC的路由轉發功能，同時實現節點的網管代理功能。
200-ACU，處理ASON控制信令，並根據信令要求控制接口盤300，建立連接。
300-接口盤，從SDH或OSC的開銷中提取DCC信號，送到(NMU+ECC接入單元)100處理；接收控制指令，建立數據平面的連接。
400-子框內通信網。
500-節點內通信網，組成ASON節點內部的高速通信區域網(ILAN)，提供節點內部各部件間的高速、大容量通信平臺。
600-網管工作站，實現對ASON的網絡管理功能；可以是網元管理系統(EMS)，也可以是子網管理系統(SNMS)。
700-A節點，701-A節點1，702-A節點2，……70N-A節點N，均是ASON節點；實現ASON的各項功能。
800-S節點，801-S節點1，802-S節點2，……80N-S節點N，均是ASON節點；實現ASON的各項功能。
900-傳送網鏈路。
901-新增傳送網鏈路。
910-ECC網絡鏈路。
911-新增ECC網絡鏈路。
920-網管工作站接入鏈路。
50-網1。
60-網2。
具體實施例方式
圖2為本發明的一個實施例。
如前述，A節點700包含(NMU+ECC接入單元)100、ACU200、接口盤300、子框內通信網400和節點內通信網500，它們為可實現由具有傳統SDH功能節點向具有ASON功能節點平滑升級的SDH節點；S節點800為具有傳統SDH功能的SDH節點。
由圖2可知，其連通關係是
(節點1)701到(節點6)706，以及(S節點1)801到(S節點1)802通過傳送網鏈路900連接組成ASON傳送平面，用來傳送網內的各種業務；為突出ACU200與ECC的連接關係，將ACU200從節點700中分離了出來，通過節點內通信網500與節點700連接(NMU+ECC接入單元)100間通過ECC網絡鏈路910連接；網管工作站600通過網管工作站接入鏈路920連接到節點701的網管接入接口。
在網絡建設的初始階段，網絡由8個節點(6個A節點700和2個S節點800)組成一個「日」字環。其中(網1)50為二纖雙向復用段共享保護環，(網2)60為虛擬通道保護環。A節點700為網管網關網元，網管工作站600通過A節點701接入網絡，網管信息在ECC上傳送，實現對全網的管理和控制。
隨著網絡上業務的擴展和對網絡可靠性要求的提高，建設者要求在(網1)50上進行設備和網絡升級，使用資源利用率更高的Mesh組網方式，並引入ASON功能。根據網絡規劃，在(網1)50的節點間新增了4條鏈路901，同時相應增加4條ECC網絡鏈路911，這樣(網1)50就變成了Mesh網，同時在(A節點1)701至(A節點6)706的每一個節點上新增ASON控制單元ACU200；(S節點1)801和(S節點2)802沒有變化。網管工作站600仍然可以管理所有的節點。
在新的網絡中，由於使用ECC作為ASON的DCN，因此不必重新建設傳送ASON控制信令的DVN，網絡可快速升級和建設，同時傳統的SDH設備和具有ASON功能的設備混合組網，保護了建設者已有的投資。
權利要求
1.一種基於嵌入式通信通道技術的自動交換光網絡節點通信結構組織方法，其特徵在於節點(700)包含(NMU+ECC接入單元)(100)、ACU(200)、接口盤(300)、子框內通信網(400)、節點內通信網(500)；(NMU+ECC接入單元)(100)通過子框內通信網(400)和節點內通信網(500)與實現ASON傳送平面功能的實體接口盤(300)連接，使接口盤(300)通過子框內通信網(400)和節點內通信網(500)接收和發送網絡管理信息；ACU(200)通過節點內通信網(500)連接(NMU+ECC接入單元)(100)，並通過它經ECC與其它節點上的控制單元實體通信，交換控制平面信令信息，並根據信令要求通過子框內通信網(400)和節點內通信網(500)控制接口盤(300)，建立數據平面連接；網管工作站(600)通過網管工作站接入鏈路(920)與節點上的網管接入接口連接，使網管工作站(600)送出的網絡管理信息首先經過(NMU+ECC接入單元)(100)的接收，如果是發給本節點(700)，則接入到(NMU+ECC接入單元)(100)內部的管理應用層進行處理；否則通過(NMU+ECC接入單元)(100)的IP轉發功能發送至其目的節點；子框內通信網(400)和節點內通信網(500)組成ASON節點內部的高速通信區域網(ILAN)，提供節點內部各部件間的高速、大容量通信平臺。
2.權利要求1所述的一種基於嵌入式通信通道技術的自動交換光網絡節點通信結構組織方法，其特徵在於(A節點1)(701)到(A節點6)(706)，以及(S節點1)(801)到(S節點1)(802)通過傳送網鏈路(900)連接組成ASON傳送平面，用來傳送網內的各種業務；為突出ACU(200)與ECC的連接關係，將ACU(200)從節點(700)中分離了出來，通過節點內通信網(500)與節點(700)連接；(NMU+ECC接入單元)(100)再通過ECC網絡鏈路(910)連接；網管工作站600通過網管工作站接入鏈路920連接到A節點(700)的網管接入接口；在網絡建設的初始階段，網絡由8個節點，即6個A節點(700)和2個S節點(800)組成一個「日」字環，其中(網1)(50)為二纖雙向復用段共享保護環，(網2)(60)為虛擬通道保護環，A節點(700)為網管網關網元，網管工作站(600)通過A節點(701)接入網絡，網管信息在ECC上傳送，實現對全網的管理和控制；在網1(50)的節點間新增了4條鏈路(901)，同時相應增加4條ECC網絡鏈路(911)，這樣網1(50)就變成了Mesh網，同時在A節點1(701)至A節點6(706)的每一個節點上新增ASON控制單元ACU(200)；S節點1(801)和S節點2(802)沒有變化，網管工作站(600)仍然可以管理所有的節點。
全文摘要
本發明公開了一種基於嵌入式通信通道技術的自動交換光網絡節點通信結構組織方法，涉及一種用於光傳輸的自動交換光網絡，具體地說，涉及一種節點通信結構。本發明是要在使用嵌入式通信通道(ECC)技術的情況下，如何組織自動交換光網絡(ASON)節點內部的通信，以及節點內部和節點外部(ECC)如何配合，如何配置相關的協議。本發明的核心內容就在於使用ECC作為ASON的數據通信網絡(DCN)時，同時考慮節點內部通信系統(ILAN)，即節點通信結構設計。本發明使用ECC作為ASON的DCN，非常有利於ASON節點的部署和原有節點向ASON節點的升級；也非常有利於ASON自動發現功能的實現。
文檔編號H04B10/02GK1482751SQ0312837
公開日2004年3月17日 申請日期2003年7月24日 優先權日2003年7月24日
發明者王志峰, 魏學勤, 雷榮華, 孫俊, 劉翔宇, 吳兵波, 朱冰 申請人:烽火通信科技股份有限公司