摘要：網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展，促使交換網(wǎng)和傳送網(wǎng)技術(shù)、結(jié)構(gòu)、功能彼此滲透、不斷融合，這就需要在光網(wǎng)絡中實現(xiàn)靈活高效的智能控制，在接入平臺上提供豐富快捷的接入手段。多業(yè)務傳輸平臺(MSTP)和自動交換光網(wǎng)絡(ASON)分別代表了不同層次網(wǎng)絡邊緣設(shè)備的融合和傳送網(wǎng)的智能化發(fā)展趨勢，有效整合這些技術(shù)，形成智能化的MSTP技術(shù)，可滿足未來網(wǎng)絡發(fā)展的需要。文章討論了智能化的MSTP設(shè)備的構(gòu)造模型：對等模型和重疊模型，并給出了一個為滿足數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務的帶寬動態(tài)變化需求，利用自動連接功能和鏈路容量調(diào)整(LCAS)協(xié)議動態(tài)帶寬分配的解決方案。

　　隨著Internet的不斷發(fā)展，語音、數(shù)據(jù)和多媒體等業(yè)務量的迅速增長對傳送網(wǎng)的傳輸帶寬、接口方式和運營維護提出了更高的要求。40G同步傳輸技術(shù)、波分復用技術(shù)和超長光傳輸技術(shù)的發(fā)展，使得光傳送網(wǎng)具有高速、寬帶、服務優(yōu)質(zhì)的特性，成為傳送網(wǎng)的首選方案。

　　多業(yè)務傳輸平臺(MSTP)的引入大大豐富了光傳輸網(wǎng)絡的接口方式，MSTP能夠迅速快捷地接入語音、數(shù)據(jù)和多媒體等業(yè)務，并在數(shù)據(jù)層提供了匯聚和交換功能，使得光傳送網(wǎng)的使用更為便捷和高效。自動交換光網(wǎng)絡(ASON)是對傳統(tǒng)光網(wǎng)絡的一次顛覆性變革，突破了以往光網(wǎng)絡集中配置和手工維護的運營管理方式，大大提高了運營商響應客戶需求的速度并降低了維護成本。這兩項技術(shù)已成為當前光網(wǎng)絡研究和開發(fā)的兩大熱點方向。如何有效地整合這些技術(shù)，充分發(fā)揮各技術(shù)的特點，產(chǎn)生1加1大于2的效益，倍受網(wǎng)絡技術(shù)研究者和網(wǎng)絡使用者關(guān)心[1—3]。

1.MSTP技術(shù)

　　MSTP技術(shù)是為適應城域綜合傳送網(wǎng)建設(shè)要求，從同步數(shù)字系列(SDH)設(shè)備發(fā)展起來的新興綜合傳送技術(shù)，其基本特征是通過對以太數(shù)據(jù)幀和ATM信元的封裝，實現(xiàn)基于SDH的多業(yè)務綜合傳送[4]。

　　隨著交換技術(shù)的發(fā)展，為克服傳統(tǒng)SDH設(shè)備針對語音業(yè)務不具備數(shù)據(jù)業(yè)務疏導和匯聚功能的缺陷，二層交換功能被引入到MSTP設(shè)備中，使設(shè)備具有部分二層數(shù)據(jù)交換的功能。但是，對于數(shù)據(jù)業(yè)務而言，QoS的保證能力還是比較弱。

　　在此基礎(chǔ)上，各個設(shè)備制造商進一步將彈性分組環(huán)(RPR)，多協(xié)議標簽流(MPLS)，鏈路容量調(diào)整(LCAS)技術(shù)引進到MSTP設(shè)備中，加強對業(yè)務端到端QoS的保證。通過劃分業(yè)務等級，進行流量工程控制，實現(xiàn)接入阻塞和公平算法策略控制，解決了數(shù)據(jù)業(yè)務傳送中突發(fā)性和不均衡性的特性，使得SDH能夠更加高效和穩(wěn)定地傳送此類業(yè)務。

2.ASON技術(shù)

　　在標準化組織ITU－T的ASON標準制訂中，將光傳送網(wǎng)劃分為管理、控制和傳送3個平面，并引入了大量使用各種協(xié)議和控制技術(shù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，使之成為一個具有分布式特點的智能化光網(wǎng)絡[5]。新的光網(wǎng)絡克服建立連接緩慢，配置管理復雜的缺陷，具備了一系列新的功能特性，諸如：

　　自動發(fā)現(xiàn)相鄰設(shè)備之間的鏈路、端口能力、協(xié)議實體之間對等關(guān)系，并進行鏈路傳輸能力的聚合等。

　　網(wǎng)絡拓撲發(fā)現(xiàn)和擴散，進行資源和拓撲管理。{{分頁}}

　　利用信令和路由在網(wǎng)絡中快速建立端到端連接，并進行維護。

　　在Mesh網(wǎng)的拓撲下支持局部或者端到端保護恢復，支持不同分域和分區(qū)的恢復。

　　設(shè)備和網(wǎng)絡級別的故障快速定位和輔助故障定位分析。

　　具有流量工程能力和業(yè)務端到端QoS保證能力。

　　提供按需帶寬調(diào)整、波長出租、波長批發(fā)、虛擬專網(wǎng)等新業(yè)務應用。

3.智能化的MSTP技術(shù)的發(fā)展

　　從技術(shù)角度而言，MSTP代表了交換和傳輸網(wǎng)絡等不同層次網(wǎng)絡在網(wǎng)絡邊緣的設(shè)備的融合，ASON代表了傳送網(wǎng)的智能化和標準化，兩者體現(xiàn)了下一代網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢，即滿足運營商減少網(wǎng)絡設(shè)備數(shù)量，降低運營維護成本，快速響應客戶需求，提供優(yōu)質(zhì)分級服務的基本要求。

　　但是，不同層次的網(wǎng)絡設(shè)備在OSI網(wǎng)絡模型中對應著不同網(wǎng)絡特征和功能模型的實現(xiàn)，將它們?nèi)诤显谕辉O(shè)備中，并建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡平臺，需要解決很多問題。以統(tǒng)計復用為特征的分組交換是一種動態(tài)交換，MPLS技術(shù)提供建立一種軟連接，而以時分/空分復用為特征的電路交換建立的是一種硬連接，為了統(tǒng)一有效的管理和維護，尤其是針對處于兩種網(wǎng)絡交界處的MSTP設(shè)備，有許多需要完善的工作，首要的就是解決網(wǎng)絡設(shè)備的構(gòu)造模型。

3.1重疊模型

　　目前業(yè)界通常有對等(Peer)模型和重疊(Overlap)模型。重疊(或重疊網(wǎng)絡)模型屬于客戶/服務器(Client/Server)模型，顯著的特點是在客戶網(wǎng)絡與提供商域之間存在清晰易辨的邊界?？蛻?提供商域的分離反映了網(wǎng)絡的現(xiàn)狀，即網(wǎng)絡中第三層和第一層的設(shè)備的所有權(quán)可能屬于不同的組織。這種客戶/提供商域的分離要求在各自域運行不同的路由協(xié)議，因此，在運營商及其客戶之間沒有必要共享網(wǎng)絡拓撲信息。智能光網(wǎng)中在光層提供包括SDH/SONET、波長和未來的光纖連接的動態(tài)連接能力，并能按實際需要安排帶寬。數(shù)據(jù)業(yè)務可以在SDH/SONET、波長、光纖連接的基礎(chǔ)上進行服務，還可以發(fā)展新業(yè)務(包括虛擬專用網(wǎng))，有較好的組網(wǎng)靈活性。為了確保端到端業(yè)務QoS，網(wǎng)絡需要明確定義光層為數(shù)據(jù)層提供的業(yè)務類型和服務等級，便于各個層次運營商管理業(yè)務，完善服務質(zhì)量。

　　此時，智能化的MSTP設(shè)備工作是分層展開的：智能化的光層網(wǎng)絡通過運行的自動發(fā)現(xiàn)和路由協(xié)議，將光網(wǎng)絡的網(wǎng)絡資源發(fā)現(xiàn)、聚合、擴散、總結(jié)，最后以端到端的端口資源形式提供給數(shù)據(jù)層面，隱藏了內(nèi)部的網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)和鏈路信息；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡在建立連接的過程中，向服務方光網(wǎng)絡提出連接申請和約束規(guī)則，由智能光網(wǎng)絡自己運行路由策略和信令、創(chuàng)建符合約束要求的連接路徑、對業(yè)務加以保護，并且數(shù)據(jù)流在光網(wǎng)絡中透明傳送，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡則根據(jù)自身網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)、流量和交換能力進行工作。上下層面是客戶、服務器關(guān)系，互不干涉各自的運行和維護，只是在網(wǎng)管層面可以看到統(tǒng)一的設(shè)備管理形式。

　　重疊模型相對簡單，網(wǎng)絡層次分明，對已有網(wǎng)絡改變較少。傳送網(wǎng)絡運營商可以靈活地出租網(wǎng)元設(shè)備端口給數(shù)據(jù)網(wǎng)絡運營商，可充分利用ASON網(wǎng)絡提供的按需帶寬調(diào)整、服務等級協(xié)定、波長出租、波長批發(fā)、虛擬專網(wǎng)等新業(yè)務方式，從而集中發(fā)展自身傳送網(wǎng)的特長。此時MSTP設(shè)備既提供了豐富設(shè)備接口，又在接入部分進行數(shù)據(jù)的匯聚和疏導，無疑使得業(yè)務端到端連接更為順暢和高效。當前設(shè)備多采用這種模型進行演進。{{分頁}}

　　但是，作為整個網(wǎng)絡而言，不同層次網(wǎng)絡資源的割裂會導致運行效率的相對低下。首先，業(yè)務在端到端的連接中沒有統(tǒng)籌考慮業(yè)務路由和流量的分擔，不利于網(wǎng)絡資源的調(diào)配；其次，不同層次網(wǎng)絡都存在保護恢復機制，協(xié)同工作比較困難；再次，沒有滿足全業(yè)務運營商統(tǒng)一規(guī)劃、運營數(shù)據(jù)和傳送網(wǎng)絡的要求。

3.2對等模型

　　MSTP內(nèi)嵌MPLS技術(shù)的使用和GMPLS協(xié)議在ASON網(wǎng)絡中的應用，為對等模型設(shè)備的出現(xiàn)提供了條件。在MPLS協(xié)議族基礎(chǔ)上發(fā)展起來的GMPLS協(xié)議族，在充分利用已有信令、路由、發(fā)現(xiàn)協(xié)議基礎(chǔ)上，充分考慮了傳送網(wǎng)軟件協(xié)議控制和硬件電路傳輸?shù)奶攸c，將鏈路發(fā)現(xiàn)、鏈路聚合、路由和資源擴散、約束路由選路等有機地結(jié)合起來。這樣，數(shù)據(jù)交換層面和傳送層面有了共同的“語言”，便有了網(wǎng)絡互通和共享資源的基礎(chǔ)，而網(wǎng)絡軟硬件設(shè)備在演進過程中各自相對獨立的發(fā)展，也符合下一代網(wǎng)絡承載和控制相分離的原則。但是，將不同層次的網(wǎng)絡融合為統(tǒng)一網(wǎng)絡對等模型還面臨一系列的復雜問題。

(1)資源和拓撲管理

　　網(wǎng)絡設(shè)備模型統(tǒng)一后，網(wǎng)絡設(shè)備中所有節(jié)點及其端口、時隙、通道將會全面展現(xiàn)在網(wǎng)絡管理者和使用者面前，因此傳送資源管理將變得更為復雜，業(yè)務對端節(jié)點之間的鏈路既有SDH(以后還有WDM)的固定通道，又有統(tǒng)計復用的分組通道，這些通道建立連接的特性差別是很大的。同時，不同類型鏈路聚合在一起，需要對各個層次路徑和通道標簽進行規(guī)劃和標識，確保不同層次不同粒度的通道被充分和恰當?shù)厥褂?。在理論上，建立統(tǒng)一的設(shè)備模型下原子功能模型實體成為一項必需的工作，通過對功能、接口的標準化定義和管理，才能為設(shè)備之間、上下層次之間的真正互連和互通奠定基礎(chǔ)。

　　另一方面隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大，數(shù)據(jù)和傳送網(wǎng)絡合并，必然導致網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)目巨大，當組合成為復雜的Mesh網(wǎng)拓撲后如何管理將是一項艱巨的任務。一般認為還是需要根據(jù)地域、行政管理區(qū)、設(shè)備技術(shù)特點、網(wǎng)絡規(guī)模等進行分域解決，從而減小規(guī)模，降低難度。

　　此外，傳送節(jié)點和控制節(jié)點分離以后，地址的表示、翻譯也將成為問題，需要統(tǒng)籌設(shè)計全局唯一的傳送和控制節(jié)點標識，保證數(shù)據(jù)包在不同節(jié)點間的路由。在應用上，單純的IPv4地址有局限，可以引入新的標識如鏈路端口、設(shè)備標識等加以區(qū)分。

(2)路由算法和選路

　　當網(wǎng)絡聚合多個子層以后，在一個網(wǎng)絡中進行路徑的選擇，特別是優(yōu)化路徑的選擇變?yōu)槁酚捎嬎愕腘P問題，如果將光纖、波長、VC通道、標簽通道疊加在一起，算法將會變得非常復雜，在有限的時間和計算能力下，有可能無法完成求解。如果簡化為不同層次路徑分別計算，優(yōu)化的效果又會大打折扣，在多大程度上折衷考慮算法拓撲需要單獨研究。一般而言，源路由在流量控制方面比較容易，但是控制機制復雜，逐跳路由使用靈活而無法自行解決流量控制問題。層次路由可以是一個不錯的選擇，配合不同的網(wǎng)絡子層的劃分，分層進行源路由的選擇和優(yōu)化，可以簡化選路復雜性，又可以兼顧流量均衡的控制。

　　受到傳送網(wǎng)節(jié)點設(shè)備交叉容量的限制，如果考慮擴展到配置WDM層面，則還有波長轉(zhuǎn)換的問題。在業(yè)務路徑優(yōu)化過程中，除了考慮鏈路傳輸容量、質(zhì)量的因素外，還需要重點對節(jié)點交叉能力進行考慮，確保業(yè)務連接能夠順利通過交換/交叉節(jié)點，減少產(chǎn)生阻塞情況發(fā)生。{{分頁}}

(3)連接和信令

　　針對語音、數(shù)據(jù)和多媒體等業(yè)務的使用特性，在多層網(wǎng)絡的連接過程中可以采用不同的策略：對于端到端的語音業(yè)務而言，從呼叫到建立連接一般要求時間較短，而即使是自動連接的光網(wǎng)絡建鏈時間也相對較長，那么諸如SDH的大容量固定通道可用來在骨干節(jié)點之間傳送、預先建立連接，并長時間保持穩(wěn)定，而分組交換網(wǎng)絡可以實時地在呼叫連接過程中創(chuàng)建標簽通道；對于相對穩(wěn)定而且傳輸容量較大的數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務，連接有突發(fā)、多變、長保持時間、高帶寬、對距離不敏感等特點，可以考慮實時建立連接，并利用帶寬調(diào)整功能滿足變化。

　　信令在不同網(wǎng)絡層次存在轉(zhuǎn)換和嵌套。分組交換網(wǎng)絡中，信令和載荷都以分組的形式進行交換，路徑通常是一致的，路由器具有根據(jù)包頭、墊層(Shim)的信息轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的能力。而電路交換傳送網(wǎng)中的信令和路由通常是分離的，標簽路由器要依靠時隙、波長、物理端口來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這需要統(tǒng)一規(guī)范信令的語義和語法，在光纖、波長、時隙和包各個層次上建立嵌套的標簽接口，構(gòu)成一個完整的端到端的標簽交換路徑。當業(yè)務從分組網(wǎng)進入光傳送網(wǎng)時，信令協(xié)議能夠識別嵌套的標簽，并在光網(wǎng)絡中創(chuàng)建隧道，業(yè)務從隧道出來時應彈出標簽嵌套，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。

(4)生存性協(xié)調(diào)

　　由于數(shù)據(jù)層面和傳送層面都有各自的自愈措施，在網(wǎng)絡節(jié)點或者鏈路發(fā)生故障的時候，需要協(xié)調(diào)兩個層面的保護恢復動作，避免因為重復操作導致業(yè)務不必要的損傷。在多層網(wǎng)絡中，存在自頂向下和自底向上兩種保護恢復策略，既然統(tǒng)一模型使得兩個層面保護恢復功能可以相互通知和協(xié)調(diào)，那么就應該建立協(xié)同保護模式。為此首先需要加強故障定位和分析功能的開發(fā)與研究，只有在規(guī)定的時間片內(nèi)準確地定位出故障點，才能確定使用何種保護恢復手段。目前傳送網(wǎng)中的故障定位相對比較容易，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中的快速故障定位則是一項正在發(fā)展的技術(shù)。

　　總而言之，兩種模型各有優(yōu)缺點，目前采用的多為重疊模型設(shè)備，而對等模型設(shè)備則是今后發(fā)展的一個方向。

4.智能化的多業(yè)務端到端動態(tài)傳輸

　　當前的新技術(shù)使得業(yè)務應用有了新的突破。例如，虛級聯(lián)技術(shù)的使用使數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務使用SDH通道的效率大為提高，常用的以太網(wǎng)FE、GE不必占用像STM-1、STM-16這樣的整個群路端口的所有通道，分別只需使用VC-3-2v和VC-4-7v。但是，虛級聯(lián)組某個成員鏈路出現(xiàn)故障，往往會影響整個虛級聯(lián)組的信號傳送，特別是多個成員分布在不同鏈路上，故障的概率將大為增加。LCAS是一種在SDH業(yè)務發(fā)端和收端握手的傳送層信令協(xié)議，允許無損傷地調(diào)整傳送網(wǎng)中虛級聯(lián)信號的鏈路容量，而不至于中斷現(xiàn)有業(yè)務，逐漸成為MSTP中核心和必備的技術(shù)之一。

　　鑒于數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務的帶寬需求具有隨時間的推移而動態(tài)變化的特點，在帶寬變化比較頻繁，如秒和分鐘級的時候，傳送網(wǎng)傳統(tǒng)的手工指配連接已不能滿足需要，必須利用LCAS協(xié)議帶寬調(diào)整和GMPLS信令快速建立或者刪除連接的功能。當IP網(wǎng)絡流量在一個穩(wěn)定時間內(nèi)下降到容量門限以下，可以利用GMPLS信令動態(tài)拆除部分虛級聯(lián)成員的連接，通過LCAS協(xié)議進行端到端的無縫切換。反之，當容量需求上升到設(shè)定容量門限時，GMPLS信令則可以執(zhí)行相反的建立連接過程，LCAS也進行增加成員的操作，整個過程不會損傷IP業(yè)務的正常傳送。

　　一個MSTP設(shè)備動態(tài)帶寬分配的過程如圖1所示。客戶層或者網(wǎng)管層向傳送網(wǎng)提出帶寬增加申請，控制層面計算出傳送路徑，產(chǎn)生建立連接的控制信令，執(zhí)行ASON的SPC/SC連接，連接建立成功后信號反饋到發(fā)端，然后運行LCAS協(xié)議，在成員間執(zhí)行增加成員的流程。

　　可見，動態(tài)帶寬調(diào)整實際上是由ASON連接建立和LCAS增加成員兩個階段組成。由于改變帶寬可能是由客戶設(shè)備發(fā)起的，所以級聯(lián)傳送的準備指令應該是從具有級聯(lián)屬性的業(yè)務建立完成后開始的，而不一定是由網(wǎng)管觸發(fā)。在傳送網(wǎng)中，絕大多數(shù)業(yè)務連接都是雙向的，因此源宿兩端的級聯(lián)成員增加也可能是雙向同時進行的。源在首尾確認成功(Conf)確認消息發(fā)出的同時進行LCAS成員增加，而反向業(yè)務則需在收到Conf確認后執(zhí)行LCAS成員增加協(xié)議，因為必須保證連接建立成功后方可運行LCAS協(xié)議；拆除則是相反過程，必須先運行LCAS解除多余成員后，方可進行正常的連接拆除工作。

5.結(jié)束語

　　隨著網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展，交換網(wǎng)和傳送網(wǎng)的技術(shù)、結(jié)構(gòu)和功能彼此滲透，不斷融合，扁平化、業(yè)務化和智能化將成為網(wǎng)絡發(fā)展的主要趨勢。MSTP技術(shù)和ASON技術(shù)的成功應用為網(wǎng)絡的演進提供了一條切實可行的發(fā)展道路，在光網(wǎng)絡中實現(xiàn)靈活高效的智能控制、在接入平臺上提供豐富快捷的接入手段，必將在下一代網(wǎng)絡的構(gòu)建中占據(jù)一席之地，在未來的發(fā)展中呈現(xiàn)越來越美好的前景。