3.5 控制平面

控制平面是ASON的核心，其主要作用就是控制。它利用路由技术、信令技术与链路管理技术来控制，协调传送平面的工作。完成自动发现、状态信息传播、路径的计算与选择、自动呼叫与连接的建立及释放，对已建立连接进行监控、维护、修改与删除，以动态重路由方式对发生故障的连接提供恢复等。

控制平面由提供路由与信令等特定功能的控制元件组成，如呼叫控制器CallC、连接控制器CC、路由控制器RC、协议控制器PC与链路资源管理器LRM等；其控制功能通过软件协议实施，如路由协议、信令协议与链路管理协议等。

3.5.1 控制域

考虑到网络的管理、地理、安全性、可扩展性等各方面因素，通常把网络分割成多个“域”。“域”是一个相对概念，它是由相同目的和功能的实体组成，把“域”的概念用于ASON的控制平面就形成了控制域。

ASON的控制域CD具有确定的自治功能，由一系列具有相同目的的控制元件组成。控制域隐藏了控制元件的实施细节，而且把一组控制元件描述为实体的分布接口，即域的接口。

ASON的控制平面可以被划分为多种不同类型的控制域，例如，从路由选择的角度出发可以划分为多个路由控制域；从管理的角度出发可以划分为多个管理域；从重路由的角度出发可以划分为多个重路由控制域等。不同类型的控制域不一定互相重合。

三级路由域的划分如图3-3所示。

图中把ASON网络按路由域分成了三级，其中第二级路由域分成两个域（即D1、D2）；第三级路由域则分成4个域（即A1、A2、A3、A4），其中D1包括A1、A2两个更小的路由区域，D2则包括A3、A4两个更小的路由区域，从而形成了一定的控制层次。

ASON的传送平面被分割成多个子网，与路由域相配合，但不一定是一一对应关系。

3.5.2 控制平面接口

为了完成控制功能，控制平面拥有各种逻辑接口（参考点），如UNI、E-NNI、I-NNI、CCI、NMI等，接口的规范化不仅有利于各种功能实现，而且有利于不同厂家设备的互通。

1.用户—网络接口UNI

UNI是用户与网络之间的接口，或者说是业务请求者与业务提供者之间的接口。UNI的用户侧称为UNI-C（Client），网络侧称为UNI-N（Network）。ASON的UNI接口如图3-4所示。

1）UNI的主要功能

UNI的主要功能包括呼叫控制、连接控制与自动发现。

（1）呼叫与连接相互分离。

呼叫是在主叫方与被叫方之间建立一种关联关系，通过这种关联关系可能会在它们之间建立实际连接，但呼叫本身并不提供实际连接。呼叫操作完全由控制平面中的呼叫控制器控制，包括主叫/被叫控制器、网络呼叫控制器。

连接是通过控制平面与传送平面的协同操作，在主叫与被叫之间建立满足呼叫请求的实际连接。对应于一个呼叫请求有可能会建立多个连接，这多个连接可能会跨越多个不同的控制域。连接主要由连接控制器控制。

（2）建立连接。

在路由与信令的控制下，UNI可以按用户要求自动建立一条具有指定属性的端到端连接；连接既可以是单向也可以是双向的，并具有固定带宽。

（3）拆除连接。

在信令控制下，UNI可以按用户要求拆除一条已经存在的端到端的连接。

（4）连接状态查询。

在信令控制下，UNI可以对一条现存连接的状态、参数等进行查询。

（5）不中断业务的连接修改。

在不中断业务的前提下，用户可以通过UNI对现有连接的某些参数进行修改；但目前只允许对SDH、以太网业务的连接带宽进行修改，主要是改变连接中的虚容器VC个数。

（6）支持多种类型信号。

UNI支持网络中的连接传送以下种类的信号：

·具有一定帧格式的信号，如SDH信号（VC-N、STM-n）、OTN信号（ODU、OUT等）；

· 以太网业务信号，速率可为10Mbps、100Mbps、1.25Gbps；

· 级联信号，支持以VC级联形式承载的信号，包括相邻级联与虚级联。

（7）自动发现

UNI接口的自动发现包括邻居发现与业务发现。但UNI接口的自动发现功能并非是必须的，因为由其发现的相关信息也可以利用网管系统进行人工配置。

· 邻居发现就是在用户与传送网络元件TNE之间动态地建立映射关系。

· 业务发现就是用户可以通过UNI接口自动从网络获得各种业务信息；包括网络使用的信令协议种类，支持传送的业务类型，路由的多样性等。

2）UNI相关协议

UNI主要使用信令协议，如GMPLS RSVP-TE、CR-LDP、PNNI等。

2.外部网络—网络接口E-NNI

E-NNI有两种类型，一是不同运营商ASON网络之间的E-NNI接口，二是同一运营商网络内部、不同控制域之间的E-NNI接口。

E-NNI功能主要包括呼叫控制、连接控制、路由功能、跨域的恢复功能。

1）支持呼叫与连接相分离

与UNI接口相似，不同控制域间的E-NNI支持把呼叫与连接相分离。

2）支持三种连接方式

（1）永久连接PC。

E-NNI支持由管理平面发起的永久连接。

（2）交换连接SC。

因为一个端到端的交换连接可能会跨不同的控制域，所以不同控制域的E-NNI必须支持跨控制域的交换连接；它不仅要支持跨控制域的路由功能，还要保存通过来自于源端结点发出的呼叫参数，如与业务相关的一些属性作为信令消息中的呼叫属性。

（3）软永久连接SPC。

同交换连接，E-NNI必须支持跨控制域的软永久连接；它要保存通过来自于主叫用户发出的与业务相关的呼叫参数。

与E-NNI相关协议是路由协议和信令协议。对于运营商网络之间的E-NNI，目前倾向于使用外部边界网关协议EBGP。对于同一运营商网络内部、不同控制域之间的E-NNI，为了实现跨越不同控制域的路由计算与选择，应使用域到域路由协议DDRP。

对于信令协议，E-NNI可以采用GMPLS RSVP-TE、CR-LDP信令协议。

3.内部网络—网络接口I-NNI

I-NNI是同一控制域内的不同区域之间或同一区域内结点之间的接口，用于传送同一控制域内部的信息。

I-NNI的主要功能包括自动发现连接控制、连接选择和连接选路功能。

与I-NNI相关的协议是自动发现协议、域内路由协议与信令协议。I-NNI可以采用与UNI相同的信令协议，即GMPLS RSVP-TE或CR-LDP信令协议；对于路由协议，因为GMPLS RSVP-TE、CR-LDP信令协议位于控制域内部，不存在与其他控制域互通的问题，所以在I-NNI接口运行的路由协议不需要标准化，可以是任何私有协议。原用于IP网络后又经扩展的路由协议GMPLS OSPF-TE、GMPLS IS-IS-TE以及PNNI等，都可以用于I-NNI。

4.连接控制接口CCI

CCI是控制平面与传送平面之间的接口（见图3-1），用于传送控制方面的信息。

1）CCI的主要功能

· 建立/拆除传送平面中设备端口之间的连接；

· 传送平面中设备端口状态的查询。

2）与CCI相关的协议

支持CCI的协议是通用交换管理协议GSMP，它是控制交换设备之间建立或拆除连接的协议。

5.网络管理接口NMI

NMI是管理平面与控制平面之间的接口（见图3-1），用于传送管理方面的信息。

NMI可以采用传统的网管接口，如Q3、CORBA，也可以采用通用交换管理协议GSMP。

3.5.3 控制平面结构

控制平面主要由一系列控制元件组成，其结构如图3-5所示。

1.呼叫控制器

呼叫控制器CallC主要用于对呼叫的控制。它包括主叫方/被叫方呼叫控制器CCC与网络呼叫控制器NCC。

1）主叫方/被叫方呼叫控制器CCC

CCC可以支持主叫方，也可以支持被叫方，或两者都支持。其功能示意图如图3-6所示。

CCC的主要作用如下：

· 生成输出的呼叫请求；

· 接受、处理或拒绝输入的呼叫请求；

· 处理输入的呼叫终结请求；

· 呼叫状态管理。

2）网络呼叫控制器NCC

NCC是把主叫方控制器与被叫方控制器相互联系起来。其功能示意图如图3-7所示。

图中的网络呼叫协调是指对网络与网络之间的呼叫进行协调，资源目录请求是为UNI传送资源获得的SNPP名称，策略是提供策略方面的检查，连接请求是向连接控制器发出连接请求。NCC的主要作用如下：

· 处理输入的呼叫请求；

· 生成输出的呼叫请求；

· 生成呼叫终结请求；

· 处理呼叫终结请求；

· 呼叫允许控制（基于呼叫参数确认、用户权限、网络资源接入策略等）；

· 呼叫状态管理。

2.连接控制器

连接控制器CC的主要作用是对交换连接进行控制。它与链路资源管理、路由控制器、同等级和下属的连接控制器等协同工作。

一个CC通常服务于一个子网，它除了提供与其他控制元件的接口（如路由查询接口、对等连接控制器接口等）之外，还提供控制平面与传送平面之间的接口，即连接控制接口CCI。其功能示意图如图3-8所示。

CC的主要作用如下：

· 管理与控制连接建立；

· 管理与控制连接拆除；

· 修改已建连接的参数。

3.路由控制器

路由控制器RC主要是提供路由方面的信息，其功能示意图如图3-9所示。

图中路由查询提供逐跳的或源路由信息，本地拓扑用于配置本地路由表及提供本地拓扑更新信息，网络拓扑提供网络的路由表及网络拓扑更新信息，远端链路入用于接收来自连接控制器的拓扑信息。

RC的主要作用如下：

· 提供建立交换连接的路由信息；

· 提供网络拓扑信息。

4.协议控制器

协议控制器PC的作用是监控是否有违反协议的事情发生，其功能示意图如图3-10所示。

PC将控制元件抽象接口的各种参数映射到支持连接的相关协议的消息中；若发现有违反协议的事件，则报告给监测口。PC可以基于多种协议的控制，如路由协议、信令协议等。

5.链路资源管理器

链路资源管理器LRM负责管理子网点组SNPP链路，包括SNPP链路连接的指配与去指配，提供拓扑信息与状态信息等。

子网点SNP是一种抽象结点，它既可以代表下一层网络中实际连接点，也可以代表实际的终端连接点。而子网点组SNPP则是为了路由目的而组合在一起的一组子网结点。

通常需要两个元件（LRMA和LRMZ）对SNPP链路进行管理，每个元件各负责管理SNPP链路的一端。

SNPP链路连接有两种情况，第一种是链路连接请求直接送到LRMA中，该LRMA可以不与链路另一端的LRMZ协商就对该链路进行指配；第二种是链路被两端的子网所共享，所以LRMA必须同远端的LRMZ进行协商才能对该链路进行指配。

1）LRMA

LRMA负责SNPP链路A端的管理，包括链路连接的指配与去指配，提供拓扑与状态信息，其功能示意图如图3-11所示。图中的接口ID转换是指把某个接口的ID转换成本地的ID。

LRMA的主要作用如下：

· 链路连接的指配与去指配；

· 接口ID转换为本地ID；

· 提供链路拓扑信息。

2）LRMZ

LRMZ负责SNPP链路Z端的管理，提包括供拓扑与状态信息，其功能示意图如图3-12所示。

LRMZ的主要作用如下：

· 链路连接的指配与去指配（仅适用于SNPP连接的第二种情况）；

· 接口ID转换为本地ID；

· 提供链路拓扑信息。

6.发现代理

ASON的传送平面名称空间与控制平面名称空间是相互分离的，发现代理DA工作在传送名称空间，负责保持链路连接的传送名称，它从网络终端点TP与终端连接点TCP获得提示信息，为发现进程提供必要的协调。其功能示意图如图3-13所示。

3.5.4 控制平面技术

与传统的传送网相比，控制平面主要是使用了路由、信令与链路管理技术。

1.路由技术

1）路由技术的作用

路由技术的主要作用是在全网范围为端到端连接计算、选择合适的路径，或者说实现了路由功能。实现路由功能的关键，一是了解全网的拓扑结构与网络资源信息，二是端到端连接的路径计算。自动发现技术是上述两点的必要基础。

端到端连接路径计算有三种方式：分层路由、源路由与逐跳路由方式。

关于路由技术的详细介绍见3.8节。

2）路由协议

路由功能是利用路由协议实现的。需要有三类路由协议支持。

一级路由协议：不同运营商ASON网络间的路由协议。外部边界网关协议EBGP是主要候选路由协议。

二级路由协议：运营商内部、不同控制域间的路由协议。一般采用域间路由协议DDRP。

三级路由协议：同一控制域内部不同区域之间，或同一区域内部的路由协议。因运行于同一控制域内部，不存在互通问题，如GMPLS OSPF-TE、GMPLS IS-IS-TE、PNNI协议等。

2.信令技术

1）信令技术的作用

信令技术的主要作用，一是对控制自动呼叫与连接的进程，二是连接路径确定之后为其选择相应的网络资源，以建立满足要求的实际连接，或者说实现了信令功能。

控制平面对自动呼叫与连接采用分布式的控制与管理方式DCM，即对跨域的呼叫与连接分别由各控制域与相关区域负责对本域的呼叫与连接进行控制与管理。

信令对建立连接的网络资源选择，是在连接路径已经计算并确定的基础上进行的。建立连接的信令由连接的宿结点发出，信令消息中包括了已选路径上的所有结点序列、连接所需要的带宽及共享风险链路组SRLG等信息；信令将顺序经过已选路径上的各个结点，每个结点将根据信令要求为该连接分配相应的资源，并反馈分配的入口与出口标记。

关于信令技术的详细介绍见3.9节。

2）信令协议

信令功能是利用信令协议实现的。

UNI、I-NNI、E-NNI接口可以采用相同的信令协议，也可以独立地选择不同的信令协议。信令协议有多种，基于IP技术的有GMPLS RSVP-TE、CD-LDP信令协议；基于ATM技术的有PNNI协议。

3.链路管理技术

1）链路管理技术的作用

链路管理技术的主要作用是管理网络的拓扑与链路资源，包括子网点SNNP链路连接的分配与去分配，提供网络拓扑与链路状态信息等。

为了对网络中数量极多的链路进行有效的管理，链路管理应具有以下功能：

（1）链路捆绑，即把两个结点之间属性相同的多条链路当做单个链路提供给路由协议，一方面便于对链路进行管理，另一方面也大大减少了网络中需要发布的链路状态信息量；

（2）支持无编号链路，用于解决没有IP地址的光纤、光波长、TDM时隙的识别问题；

（3）指示链路保护类型，链路保护包括额外业务、不保护、共享保护、1:1保护、1+1保护、环网保护等类型，指示它有利于建立具有适当保护能力的端到端连接；

（4）共享风险链路组SRLG，即共享使用具有共同风险物理资源的一组链路；

（5）带宽编码，对离散的带宽进行编码。

2）链路管理协议

链路管理技术通常是利用链路管理协议LMP实现的。

LMP除了管理链路如控制通路管理、链路特性关联之外，还可以自动发现邻居与网络资源。

4.控制平面实现技术GMPLS

ASON核心是控制平面，但采用哪种技术来实现控制平面是人们关注的焦点。目前，业界基本采用基于IP的GMPLS技术来构建ASON。

1）MPLS

多协议标签交换（MPLS）是一种基于IP的数据通信技术，其最大特点就是引入了标签交换。标签是数据分组在网络中进行转发的依据。通过对标签的操作，不仅提高了数据分组的传送速度、保证了通信质量、简化了设备，而且还可以完成其他一些功能，如对数据分组进行分类、确定优先级、更好地利用带宽资源等。

MPLS把控制部分与转发部分互相分离，与一般的数据通信相比，它增加了一个控制数据平面运作的控制部分。控制部分主要使用软件，它使用的协议有路由协议（如OSPF、IS-IS协议）与信令协议（如RSVP、LDP协议），并做了流量工程方面的扩展。转发部分由硬件组成（如路由器），主要是在控制部分的控制下构建交换通道LSP，实现对数据分组进行基于标签的转发。

2）GMPLS

通用多协议标签交换GMPLS是一种在MPLS技术基础上扩展起来的、支持多类型交换的通用技术，一方面沿用了MPLS原有技术，如控制与转发相分离、标签交换、路由技术、信令技术等；另一方面又对MPLS进行了扩展，从而使其不仅支持分组交换，而且还支持时域的TDM交换、光域的波长交换、空间域的光纤端口交换等多种类型交换。

GMPLS控制平面的主要功能有：自动发现、状态信息分发、路由功能、信令控制、连接管理等，所以能比较好地实现ASON的各种功能，如端到端连接的自动建立、保持与拆除，流量工程功能TE，QoS保证，故障情况下的多种保护与恢复能力等。

随着光传送网逐步向智能化方向发展，在SDH或OTN层面上加载GMPLS控制技术是实施ASON的首选方案。