CN1269320C - 基于嵌入式通信通道技术的自动交换光网络节点通信结构组织方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于嵌入式通信通道技术的自动交换光网络节点通信结构组织方法，涉及一种用于光传输的自动交换光网络，具体地说，涉及一种节点通信结构。本发明是要在使用嵌入式通信通道(ECC)技术的情况下，如何组织自动交换光网络(ASON)节点内部的通信，以及节点内部和节点外部(ECC)如何配合，如何配置相关的协议。本发明的核心内容就在于使用ECC作为ASON的数据通信网络(DCN)时，同时考虑节点内部通信系统(ILAN)，即节点通信结构设计。本发明使用ECC作为ASON的DCN，非常有利于ASON节点的部署和原有节点向ASON节点的升级；也非常有利于ASON自动发现功能的实现。

Description

基于嵌入式通信通道技术的自动交换光网络节点通信结构组织方法

技术领域

本发明涉及一种用于光传输的自动交换光网络，具体地说，涉及一种节点通信结构。

背景技术

光传送网技术由于其大容量和低成本而受到人们的高度重视并得到了超常规、大规模的发展。但是，在超常规、大规模发展的同时，如何有效地运行、管理、维护带宽和物理结构都如此庞大的网络已经逐渐被人们所关注；另一方面，随着互联网业务的爆炸性增长，对网络带宽的需求不仅变得越来越大，而且由于IP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。因此，一种可以自动完成网络连接[包括同步传输序列(SDH)和光传送网(OTN)]的新型网络——自动交换传送网(ASTN)便应运而生，其中以SDH技术和OTN技术为基础的ASTN又称为自动交换光网络(ASON)，ASON的实质就是在光传输网的基础上加上智能控制，故也可称其为智能光网络(SON)。

我们知道，由于历史的原因，传送网和交换网在技术上的发展和演进都是相对独立的，因此，在传送网中引入智能控制的动态交换概念不仅是传送网概念的重大历史性突破，也是传送网技术的一次重要突破。引入ASON的好处主要有：一、流量工程，允许将网络资源动态地分配给路由；二、恢复和复原能力，使网络在出问题时仍能维持一定水准的业务，特别是分布式恢复能力，可以实现快速业务恢复；三、将光网络资源与数据业务分布自动联系在一起，可以形成一个响应快和成本低的光传送网；四、可以提供新的业务类型，诸如按需带宽业务和光虚拟专用网(OVPN)等。

可以说，ASON是IP技术与光传输技术融合的产物，采用类似Internet的结构来设计未来的ASON，实现光层上的自动交换，可以使未来的光网络具有流量工程的能力，也即可以使网络资源按照用户的需求快速动态地分配，同时具有快速的网络恢复和自愈能力，从而提高网络运营商的业务收入，降低网络运营商的运营成本。未来光通信网络将向ASON的方向发展，其表现为两种主要趋势：1)组网方式开始从简单的点到点传输向光层联网方式前进，改进组网效率和灵活性；2)光联网将从静态联网开始向智能化动态联网方向发展，改进网络响应和生存性是未来发展的一项主要任务。

ASON被认为是下一代光传送网的发展方向，其显著特点是：1)具有提供动态连接的能力和故障条件下的自愈恢复能力；2)具有支持光传送网的发展需求和网络业务、网络结构的多样性，迅速地引入各种新的增值业务。以上特点对于运营商在竞争中推出与众不同的服务，以及节省运营开支起着至关重要的作用。

因此，光通信技术一直是推动整个通信网络发展的基本动力之一，而ASON代表了光通信的未来发展方向，它既满足运营商的应用要求，也是技术发展的必然结果。

发明内容

依据国际电信联盟电信标准局(ITU-T)对ASON体系结构的描述，管理平面的管理信息和控制平面的信令信息在ASON的数据通信网络(DCN)中传送，DCN用于ASON中支持分布式管理和信令通信，为无连接方式的网络。

在ASON中，DCN按具体传送的信息的不同，分为管理通信网(MCN)和信令通信网(SCN)，分别传送管理信息和信令信息。

ASON节点中信令处理单元的承载平台称作ASON控制单元(ACU)，内嵌于设备的网络管理单元称作节点管理单元(NMU)。ACU和NMU可使用多种硬件平台，如控制单板、工控机、电信服务器，等等。

在ASON中，DCN有各种组织方式，不同的方式对网络节点有不同的要求，下面对此问题进行分析。

DCN的承载通道有如下方式：

◆带内(in-band)；

◆带外(out-of-band)；

◆纤外(out-of-fiber)。

其中带内和带外方式均使用嵌入式通信通道(ECC)技术实现，区别是带内方式使用数据流中的开销字节组成数据通信通道(DCC)网络，如SDH网络或光-电-光(O-E-O)方式的光交叉连接(OXC)设备组成网络中的DCC；而带外方式使用专用的信道传送DCC，但和数据信道在同一光纤中传输，如密集波分(DWDM)网络或光-光(O-O，全光)方式的OXC组成网络中使用1510nm波长的光监控信道(OSC)。纤外方式使用专用的DCN传输信令，属于公共信令网方式，ASON节点将作为信令网的“末端”节点。

相对于基于纤外数据网的组网技术，基于ECC的组网技术主要有如下优势：

1)无需额外的网络通信资源，节省ASON通信网的建设成本。

2)方便和已建设的光传输系统集成，利于网络的平滑演进。现有光传输系统，无论使用SDH技术，还是OTN技术(包括DWDM系统)，均使用ECC技术组建DCN(当然现在的光网络中没有控制平面技术，因此DCN主要传送网管信息，可认为是MCN)。因此，基于ECC组建的ASON的DCN，在和现有光传输系统混合组网中优势明显。

3)继承SDH、OTN已有的成熟技术，无需进行另外的开发和接口适配工作。如果使用纤外DCN作为ASON的DCN，因纤外DCN可使用的技术庞杂，需要ASON节点可适配多种物理和2层接口，增加了系统的复杂度和成本。

4)ECC链路和ASON传送平面网络链路具有相同的拓扑，是随路方式，因此通过ECC可很方便地实现传送平面网络的拓扑自动发现功能。而纤外DCN拓扑和传送平面网络拓扑完全无关，对拓扑自动发现没有帮助，需要开发另外的拓扑自动发现技术。

5)ECC功能由节点设备提供，因此设备网管可对ECC网络的质量和性能进行实时监控，将对DCN的管理纳入到对ASON和设备的管理之中。纤外DCN一般由ASON的使用者——运营商——提供，而ASON节点是其末端节点，因此绝大多数情况下，设备制造商提供的网络管理系统是没有办法对其进行管理的。

6)ECC是随路的专用DCN，和公众DCN没有任何接口，对保证网络的安全性具有重要意义。

本发明的目的是提供一种基于嵌入式通信通道(ECC)技术的自动交换光网络(ASON)节点通信结构组织方法。

具体地说，是要在使用ECC的情况下，如何组织ASON节点内部的通信，以及节点内部和节点外部(ECC)如何配合，如何配置相关的协议。

本发明的目的是这样实现的：即提出一种ASON的节点通信结构组织方法，是用这样的节点构建的ASON使用ECC来传送ASON的网管信息和信令信息。当使用ECC作为管理信息和信令信息的传输通道时，ASON节点需实现ECC的接入和路由功能。因此，本发明的核心内容就在于使用ECC作为ASON的DCN时，同时考虑节点内部通信系统(ILAN)，即节点通信结构设计。

本发明节点通信结构如图1所示，其连接关系是：

A节点700包含NMU+ECC接入单元100、ACU200、接口盘300单元、子框内通信网400、节点内通信网500。

NMU+ECC接入单元100通过子框内通信网400和节点内通信网500与实现ASON传送平面功能的实体接口盘300连接，使接口盘300通过子框内通信网400和节点内通信网500接收和发送网络管理信息。

ACU200通过节点内通信网500连接NMU+ECC接入单元100，并通过它经ECC与其它节点上的控制单元实体通信，交换控制平面信令信息，并根据信令要求通过子框内通信网400和节点内通信网500控制接口盘300，建立数据平面连接。

网管工作站600通过网管工作站接入链路920与A节点700上的网管接入接口连接，使网管工作站600送出的网络管理信息首先经过NMU+ECC接入单元100的接收；如果是发给A节点700，则接入到NMU+ECC接入单元100内部的管理应用层进行处理；否则通过NMU+ECC接入单元100的IP转发功能发送至其目的节点。

节点控制单元ACU200间的连接关系是这样建立的，信令消息在ECC上传送，首先由A节点700上的NMU+ECC接入单元100接收，并通过节点内通信网500转发至ACU200单元进行处理；返回的消息通过节点内通信网500先送至NMU+ECC接入单元100，再通过ECC送至目的节点。

子框内通信网400和节点内通信网500组成ASON节点内部的高速通信局域网，提供节点内部各部件间的高速、大容量通信平台。

节点内部高速通信系统可使用任何一种高速数据通信技术。可供选择的节点内部高速通信系统技术主要有基于电子及电气工程师协会(IEEE)802.3规范的以太网技术(包括10M、100M、1000M以太网技术，以及以后再发展的以太网技术)，ATM技术，令牌环，等等。还可以使用设备制造商开发的私有数据通信技术。也就是说，只要能达到高速双向数据通信目的的技术均可使用。

使用ECC作为DCN时，将ACU和NMU分别在不同的硬件平台上实现，主要基于如下考虑：

1)ACU和NMU对硬件性能的要求不一致。ASON中，控制平面需要实现呼叫和连接的控制，以及连接路由计算，分布式恢复的相关计算和控制，因此对处理能力的要求比较高；同时，还应考虑控制平面信息的永久存储，如网络拓扑信息、邻接状态、呼叫状态、连接状态，等等；因此ACU中应配备硬盘或磁盘阵列(RAID)，支持文件系统。而NMU相对简单，没有复杂的计算和处理，其需要永久保存的信息也不多，而且这些信息在上层网元管理系统(EMS)/子网管理系统(SNMS)上有保存，只需要保持同步即可。

2)将ACU和NMU分开，还有一个考虑是节点可更灵活。即节点设备中不配置ACU时，该节点可作为一个普通的光传输设备使用，而一旦需要支持ASON功能时，在节点中加配ACU后，再作相应的配置，即可实现ASON的功能，实现系统的平滑升级。

在本方案中，在ECC处理单元的外接网管工作站接口和多路ECC端口间进行基于路由信息的IP包转发。ECC接入单元需要将多路ECC传递过来的控制信令数据包转发ACU，既可以是基于IP的三层转发，也可以是传送层或应用层转发。使用传送层或应用层转发时效率要低一些，但可实现节点内外网络的隔离，因此建议使用这种方式。转发的效率问题可通过提高ECC处理单元的能力来实现。

基本工作方式为：ECC提供基于IP的数据传送功能，网管消息和控制信令消息分别在ECC上传送，它们的分离在传送层或应用层完成。假定在传送层分离，例如使用用户数据报(UDP)协议的不同端口Port1和Port2分别传送和接收网管消息和控制信令消息。则NMU+ECC接入单元100在Port1端口上接收的消息直接送本单元应用层处理，在Port2端口上接收的消息通过节点内通信网500转发节点ACU200，由ACU200处理。节点要发送的管理消息由NMU+ECC接入单元100在Port1端口上发送，ACU200要发送控制消息则需要先通过节点内通信网500发至NMU+ECC接入单元100，再由NMU+ECC接入单元100在Port2上转发。节点内部NMU+ECC接入单元100、ACU200、接口盘300单元间的通信通过子框内通信网400和节点内通信网500组成的节点内部局域网进行。

本发明具有以下优点和积极效果：

1)使用ECC作为ASON的DCN，无需额外的网络资源，非常有利于ASON节点的部署和原有节点向ASON节点的升级。同时，使用ECC作为DCN，也有利于ASON节点与传统光传输节点的混合组网。

2)由于SCN的网络拓扑与ASON传送平面拓扑具有一致性，因此也非常有利于ASON自动发现功能的实现，如节点自动发现、邻居自动发现，等等。

附图说明

图1-本发明的节点通信结构图；

图2-本发明实施例组成图。

其中：

100-NMU+ECC接入单元，终结DCC信号，实现ECC的路由转发功能，同时实现节点的网管代理功能。

200-ACU，处理ASON控制信令，并根据信令要求控制接口盘300，建立连接。

300-接口盘，从SDH或OSC的开销中提取DCC信号，送到NMU+ECC接入单元100处理；接收控制指令，建立数据平面的连接。

400-子框内通信网。

500-节点内通信网，组成ASON节点内部的高速通信局域网(ILAN)，提供节点内部各部件间的高速、大容量通信平台。

600-网管工作站，实现对ASON的网络管理功能；可以是网元管理系统(EMS)，也可以是子网管理系统(SNMS)。

700-A节点，701-第1A节点，702-第2A节点，……706-第6A节点；

均是ASON节点；实现ASON的各项功能。

800-S节点，801-第1S节点，802-第2S节点；

均是ASON节点；实现ASON的各项功能。

900-传送网链路。

901-新增传送网链路。

910-ECC网络链路。

911-新增ECC网络链路。

920-网管工作站接入链路。

50-第1网。

60-第2网。

具体实施方式

图2为本发明的一个实施例。

如前述，A节点700包含NMU+ECC接入单元100、ACU200、接口盘300、子框内通信网400和节点内通信网500，它们为可实现由具有传统SDH功能节点向具有ASON功能节点平滑升级的SDH节点；S节点800为具有传统SDH功能的SDH节点。

由图2可知，其连通关系是：

第1A节点701到第6A节点706，以及第1S节点801到第2S节点802通过传送网链路900连接组成ASON传送平面，用来传送网内的各种业务；

为突出ACU200与ECC的连接关系，将ACU200从第1A节点701到第6A节点706中分离了出来，通过节点内通信网500与第1A节点701到第6A节点706连接：

NMU+ECC接入单元100间通过ECC网络链路91O连接；

网管工作站600通过网管工作站接入链路920连接到节点701的网管接入接口。在网络建设的初始阶段，网络由第1A节点701到第6A节点706六个节点和第1S节点801、第2S节点802二个节点共八个组成一个“日”字环；其中第1网50为二纤双向复用段共享保护环，由第1A节点701到第6A节点706六个节点组成；第2网60为虚拟通道保护环，由第3A节点703、第4A节点704、第1S节点801、第2S节点802四个节点组成；第1A节点701为网管网关网元，网管工作站600通过第1A节点701接入网络，网管信息在ECC上传送，实现对全网的管理和控制。

随着网络上业务的扩展和对网络可靠性要求的提高，建设者要求在第1网150上进行设备和网络升级，使用资源利用率更高的Mesh组网方式，并引入ASON功能。根据网络规划，在第1网150的节点间新增了4条链路901，同时相应增加4条ECC网络链路911，这样第1网150就变成了网格Mesh网，同时在第1A节点1701至第6A节点6706的每一个节点上新增ASON控制单元ACU200；第1S节点801和第2S节点802没有变化。网管工作站600仍然可以管理所有的节点。

在新的网络中，由于使用ECC作为ASON的DCN，因此不必重新建设传送ASON控制信令的DVN，网络可快速升级和建设，同时传统的SDH设备和具有ASON功能的设备混合组网，保护了建设者已有的投资。

Claims (2)

1、一种基于嵌入式通信通道技术ECC的自动交换光网络ASON节点通信结构组织方法，其特征在于：

A节点(700)包含节点管理单元NMU+ECC接入单元(100)、自动交换光网络控制单元ACU(200)、接口盘(300)、子框内通信网(400)、节点内通信网(500)；

NMU+ECC接入单元(100)通过子框内通信网(400)和节点内通信网(500)与实现ASON传送平面功能的实体接口盘(300)连接，使接口盘(300)通过子框内通信网(400)和节点内通信网(500)接收和发送网络管理信息；

ACU(200)通过节点内通信网(500)连接NMU+ECC接入单元(100)，并通过它经ECC与其它节点上的控制单元实体通信，交换控制平面信令信息，并根据信令要求通过子框内通信网(400)和节点内通信网(500)控制接口盘(300)，建立数据平面连接；

网管工作站(600)通过网管工作站接入链路(920)与A节点(700)上的网管接入接口连接，使网管工作站(600)送出的网络管理信息首先经过NMU+ECC接入单元(100)的接收，如果是发给A节点(700)，则接入到NMU+ECC接入单元(100)内部的管理应用层进行处理；否则通过NMU+ECC接入单元(100)的IP转发功能发送至其目的节点；

子框内通信网(400)和节点内通信网(500)组成ASON节点内部的高速通信局域网ILAN，提供节点内部各部件间的高速、大容量通信平台。

2、权利要求1所述的一种基于嵌入式通信通道技术的自动交换光网络节点通信结构组织方法，其特征在于：

第1A节点(701)到第6A节点(706)，以及第1S节点(801)到第2S节点(802)通过传送网链路(900)连接组成ASON传送平面，用来传送网内的各种业务；

为突出ACU(200)与ECC的连接关系，将ACU(200)从第1A节点(701)到第6节点(706)中分离了出来，通过节点内通信网(500)与第1A节点(701)到第6节点(706)连接；

NMU+ECC接入单元(100)再通过ECC网络链路(910)连接；

网管工作站(600)通过网管工作站接入链路(920)连接到第1A节点(701)的网管接入接口；

在网络建设的初始阶段，网络由第1A节点(701)到第6A节点(706)六个节点和第1S节点(801)、第2S节点(802)二个节点共八个组成一个“日”字环；其中第1网(50)为二纤双向复用段共享保护环，由第1A节点(701)到第6A节点(706)六个节点组成；第2网(60)为虚拟通道保护环，由第3A节点(703)、第4A节点(704)、第1S节点(801)、第2S节点(802)四个节点组成；第1A节点(701)为网管网关网元，网管工作站(600)通过第1A节点(701)接入网络，网管信息在ECC上传送，实现对全网的管理和控制；

在第1网(50)的节点间新增了4条链路(901)，同时相应增加4条ECC网络链路(911)，这样第1网(50)就变成了网格Mesh网，同时在第1A节点(701)到第6A节点(706)的每一个节点上新增ASON控制单元ACU(200)；第1S节点(801)和第2S节点(802)没有变化，网管工作站(600)仍然可以管理所有的节点。

Images