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【摘要】 当代我国光网络发展的中心已经从技术驱动转变给业务驱动。而未来业务的主要特点为数据化、差异化、具有实时性，未来满足这些要求，下一代光网络发展时运动了各种智能控制技术。如今，自动交换光网络技术已经是公认的下一代传输网络基础，在这一背景下，更要求加大对自动交换光网络分层路由技术的关键技术进行理论研究，以推进我国科学技术更加迅猛的发展。
【关键词】 自动交换光网络（ASON） 分层路由 关键技术
一、引言
自动交换光网络（ASON）是国际电联在2000年3月提出的，其基本设想是将控制平面引入光传送网中，实现网络资源可以按需分配，从而进一步实现光网络的智能化的目的。使我国未来的光传送网可以发展为可以向任何地点任何用户提供连接的网，成为一个全自动智能化交换的光网络。自动交换光网络发展的驱动力来源主要有技术、政策和业务三个方面，三者相互依赖、互相影响，共同为自动交换光网络技术的发展助力。而分层结构ASON是我国现阶段自动交换光技术研究与网络理论的重点。通过将连接管理策略在分层结构ASON网络中的应用与多种路由进行对比，不难发现分层路由在提升网络连接接纳容量这方面更具有优势，连接管理策略基于本地信息比基于全局链路状态也更有优势。所以，提高自动交换光网络分层路由的关键技术，可以实现分层分域条件下各种管理功能。
二、ASON概述及自动交换光网络分层路由原理分析
2.1 ASON概述
ASON是原有交叉技术与引入传送层面的交换技术有机结合的产物，是能够自动完成光网络交换连接功能的智能化的新一代光传送网。交换技术与原有交叉技术的区别在于：①交换技术一般在有控制平面的参与下可以自动实现，不需要人工进行控制干预;而交叉的实现主要通过维护人员网管系统实现，人员参与不可避免。②交叉技术不需要信令支持，而交换需要。ASON作为新一代光传送网，可以自动智能完成光网络的交换连接功能。正是ASON的出现，将光传输网向智能化发现推进了重要的一步，为我国通信网络的发展打下了雄厚的基础。ASON备受瞩目的主要原因是它第一次将信令的概念引入到传输网络中，将传输网和数据网的优点进行结合，从而实现可实施分配动态资源和及时进行网络管理。
另外，ASON构建的网状网拓扑可以为网络运营商带来许多好处：为网络运营商提供了更加灵活的选择网络方式，提高了传输带宽利用率、降低网络运营商的总体成本、为运营商开发创造新业务提供帮助。同时，由于ASON的控制平面使用的是可以快速灵活的实现多种业务类型的GMPLS协议，很大程度上提高了网络的可行性。ASON（自动交换光网络）的体系结构及ASON的平面和接口ASON的三个平面及所支持的三种类型连接是其体系结构的主要表现。根据ITU-T（国际电信联盟电信标准分局）提出的ASON定义结构，可以清晰的从中了解到ASON主要包括三个平面，即管理平面、控制平面和传送平面，具体如下图所示：
①控制平面是ASON的核心部分，也是最具特色的部分，它由指令转发、路由选择及资源管理等模块组成，完成连接控制和呼叫控制等任务。控制平面通过对协议、信令及接口系统的使用，可以将光网络内的拓扑信息、路由信息和其他信息进行动态交换，实现动态建立和拆除光通道的目的，还能及时恢复在连接时出现的故障。②管理平面的主要作用和特征是将管理功能智能化和分布化。光传送网管理方案已经由传统的逐步演变为一个结合集中管理与分布智能的、保证运营者维护管理需求与用户动态服务需求的综合化系统化的光网络管理方案。管理平面与控制平面相互补充，实现对网络资源进行故障管理、动态配置及路由规划等功能。③传送平面是进行传送业务的通道，由一系列传送实体组成，可提供端用户业务流量的双向和单向传输。ASON的传送网络基于网状网结构，但是环网保护也是支持的。光节点使用具有智能的OADM设备、OXC设备及SDH ADM設备等，同时，传送平面所拥有分层结构可以实现多粒度光交换技术。
管理平面通过NMI-A和NMI-T等网络管理接口分别连接控制平面与传送平面;传送平面通过CCI（连接控制接口）与传送平面相连。自动交换光网络的这三个平面通过三个接口实现信息的交流。
2.2 自动交换光网络分层路由原理分析
2.2.1自动交换光网络分成路由关键技术理论分析
根据不同的地址位置和提供路由服务等目的，可以将网络分成多样化的路由域，主要由子网以及连接的子网链路构成。从光网络的分层路由结构图不难看出光网络分层路由的结构主要有三个重要的层次，分别为外部层次，内部层次以及外部层次。位于第二层次的内部层次代表的是运营商内部层次化结构。通过模型可以看出，该逻辑上的层次结构向上汇聚成逻辑节点，而此逻辑节点就和气压运营商网络的逻辑节点组合构成了第三层次外部层次。最后和网络运营商达成协议，通过相应的方式实现互联。
2.2.2自动交换光网络分层路由工作的原理分析
将大型网络化整为零的过程就是自动交换光网络。所以，网络的管理和计算路径所需花费的费用就会比没有分层的大型网络少很多。在此过程中，对大型网络进行技术上的分割，这样可以使得每层网络和路由都只需要负责这一路由域的路由的解析，其分割的依据不仅是网络运营商的策略，也是属于地理地形规划的范畴。这一方法可以解决本地路由的信息遇到无法充分解决查询的问题，在层间路由的信息支持下可以对这一路由的查询问题进行解决。
三、自动交换光网络分层路由关键技术及实现思想
3.1 自动交换光网络分层路由实现思想
分层路由是IS-IS区域提供了一种在IS-IS域中伸缩路由的方法。正常的IS-IS区域和连接其骨干的区域形成两级的路由层次。将路由域分层后就要实现路由的相关功能，在这一环节的每个路由域都需要关联路由执行器，最后RP在路由控制器间分布联盟方式上完成相关的路由服务，而对等RC间路由交换信息以及基于路由信息库对远端RC查询路由业务接口进行操作答复，这样可以实现跨域的路由业务。其中，通过路由控制域形式进行功能实现RC，而RCD则是对内呈现出分布式的特征。接着基于分布式路由实体组成对外呈现出抽象式的特征。在层次路由中，按照不同的分簇方法将网络节点分为不同的簇，实现有层次的网络逻辑结构。另外，层次路由的信息交换主要分为层间路由信息交换和域间的信息交换，两者的信息交换内容主要都包括可达性信息和资源信息。其中，层间信息交换是由低层RC向高层RC进行输入或者高层RC向低层RC输入内容。每新建立一次路径，都需要建立其他域的拓扑信息，都需要穿过很多路由域，此时区域之间也需要进行信息交换。所以，每个方面的信息交换都要在接口的帮助作用下完成。 3.2 自动交换光网络分层路由关键技术
1.路由协议。路由协议是GMPLS协议集的组成部分之一，GMPLS协议集中的路由协议的主要任务是传递交换通道建立必需的链路状态信息、完成拓扑发现、完成可用的光网络资源信息和策略信息，并对路由实施计算、选取及在故障情况下重新路由功能。GMPLS（通用多协议）关于传统的IP路由协议的沿用是可以使non-PSC（非分组交换层）吸收IP路由协议在不断发展过程中积累下的有点，特别是链路状态选路（域内路由）和策略选路（域间路由）。GMPLS在MPLS已经对OSPF-TE（具有流量工程和GMPLS扩展的OSPF协议）和IS-IS-TE（具有流量工程和GMPLS扩展的IS-IS协议）进行扩展的基础上又进行了进一步加强，从而支持信息在链路状态的传送，使其在光网络中更适合传输，特别是更适合在ASON中应用。目前，GMPLS协议集中包含的两种内部网协议分别为：OSPF-TE和IS-IS-TE。这两个路由协议都主要用于ASON控制平面的I-NNI的路由。现实生活中业界使用更加广泛的为OSPF-TE协议。
2.自动交换光网络分层路由关键技术。自动交换光网络分成路由技术需求的主要限制是一个路由域内所有RC之间交换的信息都要服从参考点。由于各RA之间信息交换不依赖域内的协议，各域内的RP都是独立的，且RP对系统提供失效后进行恢复的能力;另外，各RA之间的路由信息交换也不依赖于分布方式或者集中控制。在协议的需求方面，协议支持多级的结构，并可以支持链路和节点的多样性以及路由的信息摘要等。为了进行分层路由协议的完整性和正确性的测试，需要借助OPENT网络仿真的帮助，以离散事件系统的仿真技术为基础，通过C/C++语言技术实现ASON网络的仿真平台建立。OPENT仿真平台主要记录系统中将要发生的事件和事件类型，而ASON网络仿真平台是通过时间的顺序对系统中的事件进行处理，进而对系统中的事件进行管理。其中，对仿真环境中的事件处理流程主要分为两个阶段：第一阶段：生成本地信息库、发现链路和邻居、对链路和邻居的信息进行接收、第n层拓扑信息稳定、分层网络系统的最高层信息稳定;第二阶段：接到连接请求、完成建立连接过程、连接结束（任务完成）、信息到达。在自动交换光网络中，动态配置光通道的过程是并行心信令过程，动态连接的建立采取不同的策略進行。
四、结语
当前我国网络技术的发展还需要不断的科学创新，有关自动交换光网络分层路由关键技术的研究还需要不断探索。网络的高速发展和数据业务的不断扩展，导致对自动交换光网络的拓扑结构要求也在不断提升，所以在这一大背景下发展自动交换光网络分成路由关键技术便十分必要。自动交换光网络分层技术符合我国下一代光网络发展趋势，所以更需要得到相关科技人员不断努力，为我国科技的发展提供力量。
参 考 文 献
[1] 姚玉坤，刘耀瑞，徐栋梁等.6LoWPAN网络中基于负载均衡的分层路由算法[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2017，37（4）：78-83.
[2] 张东升.基于路由距离度量的WSN分层分簇路由协议[J].控制工程，2017，24（12）：2560-2565.
[3] 王磊，乔莉，齐俊艳等.改进簇头选举的分层传感网络能量优化算法[J].测控技术，2018，37（1）：92-95，115.
[4] 梁薇，黎军，张怡等.光电混合网络中基于QoS分层图模型的路由算法[J].光通信技术，2019，43（3）：54-58.
[5] 宋高俊，胡成，周芳等.基于分层PE技术的MPLS-VPN架构优化[J].计算机工程，2017，43（6）：66-72.
[6] 宾康成，张晓普，佟训乾等.基于WSN的分布式节点地震仪分层通信网络[J].地球物理学报，2017，60（11）：4313-4320.
【关键词】 自动交换光网络（ASON） 分层路由 关键技术
一、引言
自动交换光网络（ASON）是国际电联在2000年3月提出的，其基本设想是将控制平面引入光传送网中，实现网络资源可以按需分配，从而进一步实现光网络的智能化的目的。使我国未来的光传送网可以发展为可以向任何地点任何用户提供连接的网，成为一个全自动智能化交换的光网络。自动交换光网络发展的驱动力来源主要有技术、政策和业务三个方面，三者相互依赖、互相影响，共同为自动交换光网络技术的发展助力。而分层结构ASON是我国现阶段自动交换光技术研究与网络理论的重点。通过将连接管理策略在分层结构ASON网络中的应用与多种路由进行对比，不难发现分层路由在提升网络连接接纳容量这方面更具有优势，连接管理策略基于本地信息比基于全局链路状态也更有优势。所以，提高自动交换光网络分层路由的关键技术，可以实现分层分域条件下各种管理功能。
二、ASON概述及自动交换光网络分层路由原理分析
2.1 ASON概述
ASON是原有交叉技术与引入传送层面的交换技术有机结合的产物，是能够自动完成光网络交换连接功能的智能化的新一代光传送网。交换技术与原有交叉技术的区别在于：①交换技术一般在有控制平面的参与下可以自动实现，不需要人工进行控制干预;而交叉的实现主要通过维护人员网管系统实现，人员参与不可避免。②交叉技术不需要信令支持，而交换需要。ASON作为新一代光传送网，可以自动智能完成光网络的交换连接功能。正是ASON的出现，将光传输网向智能化发现推进了重要的一步，为我国通信网络的发展打下了雄厚的基础。ASON备受瞩目的主要原因是它第一次将信令的概念引入到传输网络中，将传输网和数据网的优点进行结合，从而实现可实施分配动态资源和及时进行网络管理。
另外，ASON构建的网状网拓扑可以为网络运营商带来许多好处：为网络运营商提供了更加灵活的选择网络方式，提高了传输带宽利用率、降低网络运营商的总体成本、为运营商开发创造新业务提供帮助。同时，由于ASON的控制平面使用的是可以快速灵活的实现多种业务类型的GMPLS协议，很大程度上提高了网络的可行性。ASON（自动交换光网络）的体系结构及ASON的平面和接口ASON的三个平面及所支持的三种类型连接是其体系结构的主要表现。根据ITU-T（国际电信联盟电信标准分局）提出的ASON定义结构，可以清晰的从中了解到ASON主要包括三个平面，即管理平面、控制平面和传送平面，具体如下图所示：
①控制平面是ASON的核心部分，也是最具特色的部分，它由指令转发、路由选择及资源管理等模块组成，完成连接控制和呼叫控制等任务。控制平面通过对协议、信令及接口系统的使用，可以将光网络内的拓扑信息、路由信息和其他信息进行动态交换，实现动态建立和拆除光通道的目的，还能及时恢复在连接时出现的故障。②管理平面的主要作用和特征是将管理功能智能化和分布化。光传送网管理方案已经由传统的逐步演变为一个结合集中管理与分布智能的、保证运营者维护管理需求与用户动态服务需求的综合化系统化的光网络管理方案。管理平面与控制平面相互补充，实现对网络资源进行故障管理、动态配置及路由规划等功能。③传送平面是进行传送业务的通道，由一系列传送实体组成，可提供端用户业务流量的双向和单向传输。ASON的传送网络基于网状网结构，但是环网保护也是支持的。光节点使用具有智能的OADM设备、OXC设备及SDH ADM設备等，同时，传送平面所拥有分层结构可以实现多粒度光交换技术。
管理平面通过NMI-A和NMI-T等网络管理接口分别连接控制平面与传送平面;传送平面通过CCI（连接控制接口）与传送平面相连。自动交换光网络的这三个平面通过三个接口实现信息的交流。
2.2 自动交换光网络分层路由原理分析
2.2.1自动交换光网络分成路由关键技术理论分析
根据不同的地址位置和提供路由服务等目的，可以将网络分成多样化的路由域，主要由子网以及连接的子网链路构成。从光网络的分层路由结构图不难看出光网络分层路由的结构主要有三个重要的层次，分别为外部层次，内部层次以及外部层次。位于第二层次的内部层次代表的是运营商内部层次化结构。通过模型可以看出，该逻辑上的层次结构向上汇聚成逻辑节点，而此逻辑节点就和气压运营商网络的逻辑节点组合构成了第三层次外部层次。最后和网络运营商达成协议，通过相应的方式实现互联。
2.2.2自动交换光网络分层路由工作的原理分析
将大型网络化整为零的过程就是自动交换光网络。所以，网络的管理和计算路径所需花费的费用就会比没有分层的大型网络少很多。在此过程中，对大型网络进行技术上的分割，这样可以使得每层网络和路由都只需要负责这一路由域的路由的解析，其分割的依据不仅是网络运营商的策略，也是属于地理地形规划的范畴。这一方法可以解决本地路由的信息遇到无法充分解决查询的问题，在层间路由的信息支持下可以对这一路由的查询问题进行解决。
三、自动交换光网络分层路由关键技术及实现思想
3.1 自动交换光网络分层路由实现思想
分层路由是IS-IS区域提供了一种在IS-IS域中伸缩路由的方法。正常的IS-IS区域和连接其骨干的区域形成两级的路由层次。将路由域分层后就要实现路由的相关功能，在这一环节的每个路由域都需要关联路由执行器，最后RP在路由控制器间分布联盟方式上完成相关的路由服务，而对等RC间路由交换信息以及基于路由信息库对远端RC查询路由业务接口进行操作答复，这样可以实现跨域的路由业务。其中，通过路由控制域形式进行功能实现RC，而RCD则是对内呈现出分布式的特征。接着基于分布式路由实体组成对外呈现出抽象式的特征。在层次路由中，按照不同的分簇方法将网络节点分为不同的簇，实现有层次的网络逻辑结构。另外，层次路由的信息交换主要分为层间路由信息交换和域间的信息交换，两者的信息交换内容主要都包括可达性信息和资源信息。其中，层间信息交换是由低层RC向高层RC进行输入或者高层RC向低层RC输入内容。每新建立一次路径，都需要建立其他域的拓扑信息，都需要穿过很多路由域，此时区域之间也需要进行信息交换。所以，每个方面的信息交换都要在接口的帮助作用下完成。 3.2 自动交换光网络分层路由关键技术
1.路由协议。路由协议是GMPLS协议集的组成部分之一，GMPLS协议集中的路由协议的主要任务是传递交换通道建立必需的链路状态信息、完成拓扑发现、完成可用的光网络资源信息和策略信息，并对路由实施计算、选取及在故障情况下重新路由功能。GMPLS（通用多协议）关于传统的IP路由协议的沿用是可以使non-PSC（非分组交换层）吸收IP路由协议在不断发展过程中积累下的有点，特别是链路状态选路（域内路由）和策略选路（域间路由）。GMPLS在MPLS已经对OSPF-TE（具有流量工程和GMPLS扩展的OSPF协议）和IS-IS-TE（具有流量工程和GMPLS扩展的IS-IS协议）进行扩展的基础上又进行了进一步加强，从而支持信息在链路状态的传送，使其在光网络中更适合传输，特别是更适合在ASON中应用。目前，GMPLS协议集中包含的两种内部网协议分别为：OSPF-TE和IS-IS-TE。这两个路由协议都主要用于ASON控制平面的I-NNI的路由。现实生活中业界使用更加广泛的为OSPF-TE协议。
2.自动交换光网络分层路由关键技术。自动交换光网络分成路由技术需求的主要限制是一个路由域内所有RC之间交换的信息都要服从参考点。由于各RA之间信息交换不依赖域内的协议，各域内的RP都是独立的，且RP对系统提供失效后进行恢复的能力;另外，各RA之间的路由信息交换也不依赖于分布方式或者集中控制。在协议的需求方面，协议支持多级的结构，并可以支持链路和节点的多样性以及路由的信息摘要等。为了进行分层路由协议的完整性和正确性的测试，需要借助OPENT网络仿真的帮助，以离散事件系统的仿真技术为基础，通过C/C++语言技术实现ASON网络的仿真平台建立。OPENT仿真平台主要记录系统中将要发生的事件和事件类型，而ASON网络仿真平台是通过时间的顺序对系统中的事件进行处理，进而对系统中的事件进行管理。其中，对仿真环境中的事件处理流程主要分为两个阶段：第一阶段：生成本地信息库、发现链路和邻居、对链路和邻居的信息进行接收、第n层拓扑信息稳定、分层网络系统的最高层信息稳定;第二阶段：接到连接请求、完成建立连接过程、连接结束（任务完成）、信息到达。在自动交换光网络中，动态配置光通道的过程是并行心信令过程，动态连接的建立采取不同的策略進行。
四、结语
当前我国网络技术的发展还需要不断的科学创新，有关自动交换光网络分层路由关键技术的研究还需要不断探索。网络的高速发展和数据业务的不断扩展，导致对自动交换光网络的拓扑结构要求也在不断提升，所以在这一大背景下发展自动交换光网络分成路由关键技术便十分必要。自动交换光网络分层技术符合我国下一代光网络发展趋势，所以更需要得到相关科技人员不断努力，为我国科技的发展提供力量。
参 考 文 献
[1] 姚玉坤，刘耀瑞，徐栋梁等.6LoWPAN网络中基于负载均衡的分层路由算法[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2017，37（4）：78-83.
[2] 张东升.基于路由距离度量的WSN分层分簇路由协议[J].控制工程，2017，24（12）：2560-2565.
[3] 王磊，乔莉，齐俊艳等.改进簇头选举的分层传感网络能量优化算法[J].测控技术，2018，37（1）：92-95，115.
[4] 梁薇，黎军，张怡等.光电混合网络中基于QoS分层图模型的路由算法[J].光通信技术，2019，43（3）：54-58.
[5] 宋高俊，胡成，周芳等.基于分层PE技术的MPLS-VPN架构优化[J].计算机工程，2017，43（6）：66-72.
[6] 宾康成，张晓普，佟训乾等.基于WSN的分布式节点地震仪分层通信网络[J].地球物理学报，2017，60（11）：4313-4320.