ASON技术在网络共享保护的应用探讨

方壮鸿 覃开基

摘 要：本文主要针对ASON技术在网络共享保护的应用展开了探讨，对相关方面的计算算法设计作了详细的论述，并且系统分析了ASON技术在共享保护上的扩展和实现，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：ASON技术；算法设计；扩展；实现

0 引言

所谓的ASON技术，是指一种具有灵活性、高可扩展性的能直接在光层上按需提供服务的光网络，并且因其具有着独特的优点，逐渐在共享网络上得到深入的应用。但是ASON仍然属于比较新型的技术，在应用中有着些许问题需要思考研究。因此，基于此，本文就ASON技术在网络共享保护的应用进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1 SPP业务保护路由计算算法设计

共享保护业务保护路径的计算与网络中已有业务的分布状况有关。在此基础上，本文中设计了WDM网络中基于波长连续性限制条件的SPP算法。

1.1 输入变量

G（N，L，W）：表示网络拓扑，其中，N、L、W分别为网络节点、链路及波长的集合。L：L=|L|，网络链路数，各链路从1～L编号。D：网络中的SPP业务集合。αr（r∈D）：网络中已存在的SPP业务r的工作路径。元素αrl（l∈L）表示r的工作路径是否经过链路l。若经过，则为1；否则，为0。βr（r∈D）：網络中已存在的SPP业务r的保护路径。元素βlr（l∈L）表示r的保护路径是否经过链路l。若经过，则为1；否则，为0。Dw（w∈W）：保护路径占用波长平面w的共享路径保护业务集合。αwr（r∈Dw）：Dw中业务r的工作路径。βwr（r∈Dw）：Dw中业务r的工作路径。Aw、Bw：|Dw|×L的二进制矩阵，分别由所有行向量（αwr）T（r∈Dw）、（βwr）（r∈Dw）组成。fwl（l∈L，w∈W）：二进制指示符，指明链路l上的波长w是否被某个专用路径占用（包括所以业务工作路径，专用保护业务保护路径）。s，d（s，d∈N）：新到达的共享路径保护业务的源节点和目的节点。

1.2 输出变量

xl（l∈L）、yl（l∈L）：二进制指示符，分别表示新到达SPP业务的工作路径、保护路径是否通过链路l。若是，则为1；否则，为0。aw（w∈W）、bw（w∈W）：二进制指示符，分别表示新到达SPP业务的工作路径、保护路径是否占用波长w。若是，则为1；否则，为0。t、tr、p1、p2、u：1×L的二进制列向量。zl（l∈L）：二进制变量。C、Cr：L×L的二进制行矩阵。

1.3 计算步骤

1.3.1 第一步

在波长平面w内，为新到达的共享路径保护业务计算工作路径。流程如下：

（1）按照下式提供设置各链路费用：

（2）调用最短路算法，计算节点s与d之间最短路径。若计算成功，则可得xl，且aw=1；若计算失败，则继续在下一个波长平面上计算。

1.3.2 第二步

逐个波长平面的为业务计算保护路径。在波长平面w内计算方法为：

（1）计算C矩阵：C=BTwAw，其中BTw表示向量Bw的转秩。

（2）计算t向量：t=row-max{C}，即t中每一个元素为C矩阵每一行各元素的最大值。计算u向量：各元素uj=fwj，坌j∈L。

（3）按照如下各式计算各中间变量：

（4）根据如下规则设置各链路的费用：

其中，pl1和pl2分别为向量p1和p2的第l个元素。

（5）根据所设置的链路费用，计算s与d之间最短路径。若计算成功，则变为共享保护路径yl，且bw=1；若计算失败，则继续在下一个波长平面上计算。

1.3.3 第三步

返回计算结果。

通过以上计算，即可为新到达的共享路径保护业务计算出工作路径及资源尽量共享的保护路径。

2 协议及信令扩展

共享路径保护业务的服务，具有诸多不同于ASON上已实现的专用路径保护业务和自动重路由业务的地方。主要不同点有“路由计算”和“连接建立管理与保护倒换”两个方向。

（1）路由计算。共享路径保护业务保护路径的计算除了需要网络链路状态信息以外，还需要使用当前网络中已经存在的共享路径保护业务及其路径信息。然而，目前标准化的OSPF-TE协议中LSA（链路状态泛洪）模块在连接建立成功后，仅进行链路状态信息的泛洪，而不泛洪链路上所承载的业务信息。因而需要对OSPF-TE协议进行扩展，在泛洪数据链路（datalink，WDM网络中即为光纤链路中的每一个波长通道）状态的同时，将该数据链路上承载的业务信息同时进行全网泛洪，以供共享路径保护业务计算保护路径用。

（2）连接建立管理与保护倒换。共享路径保护业务的连接建立和拆除流程与专用路径保护业务类似。然而，共享业务在连接建立时不配置保护路径上的光交叉连接。因此，共享路径保护业务进行保护倒换时，需要配置保护路径上的交叉连接，并且，在连接拆除时，如果保护路径某条链路上还承载有其它共享业务，则该链路上资源不能释放。

ASON中连接的建立和管理通过RSVP-TE协议来完成，资源的预留和释放通过Path/Resv消息和Path_tear/Resv_tear消息来完成。依据当前研究，根据SPP业务保护路径的特点，设计了SPP业务的连接建立、拆除、保护倒换的消息传递流程及消息处理操作如下。

图1所示流程中，消息1与消息16是用户与ASON控制平面通过UNI（用户网络接口）进行交互：1为用户向网络发送连接建立请求消息；业务源节点收到消息1后，向本节点路由模块发送路由计算请求消息2，请求路由计算；路由模块计算完毕后，向本地信令模块（运行RSVP-TE协议）发送包含路由计算结果的消息3。路由计算结果中同时包含工作路径和保护路径及其需要占用的波长。信令模块收到路径计算结果之后，同时并行的开始两条路径的建立。消息4～9为Path消息，10～15为Resv消息。在传递Resv消息的同时，每个节点进行本地资源预留。对于共享路径保护，其保护路径各节点上无需配置本地的光交叉连接（Optical Cross Connect，OXC）。消息16为控制平面通过UNI接口向用户返回连接建立结果。

图1 具有保护路径的业务连接建立流程

SPP业务连接拆除时，其信令传递流程与图1基本一致。主要区别在于：

（1）源节点收到连接拆除请求后，由信令模块直接触发两条路径的连接拆除流程，无需与本地路由模块交互；信令传递过程中，传递的消息为Path_tear消息和Resv_tear消息。

（2）在保护路径拆除过程中，如果某条链路上的保护资源是与其它业务的保护路径共享的，当该链路上仍然承载有业务时，该链路上的保护资源不能释放，只需修改其承载的业务信息即可。

当发生网络故障时，共享路径保护进行倒换的过程中，需要配置保护路径上各节点的OXC。基于此，可设计共享路径保护的倒换流程如图2所示。

图2 共享路径保护倒换流程

当网络发生故障时，发生故障链路的上游节点发现故障，并向被中断业务的源节点发送通告消息（消息1）；源节点收到故障通告后，触发保护倒换流程。其流程为：源节点向目的节点发送通告消息（消息2）。目的节点收到消息后，配置本地节点OXC，然后沿保护路径向从后向前逐跳的发送通告消息（消息3、4、5）。同时，在消息传递的过程中，保护路径上各节点配置本地OXC，最后至源节点完成保护倒换。

当业务原工作路径上的故障修复后，需要将业务的传送路径从保护路径倒换回至原工作路径，其流程与发生故障时的倒换相同，在保护路径上各中间节点收到通告消息后，将本地OXC设置为未配置状态，即解除本地OXC配置。

3 实现平台

根據以上设计，我们在ASON实验平台上实现了共享路径保护机制。该实验平台如图3所示，包含2个OXC与1个OADM，具有100个虚拟节点，140个仿真节点。在实验平台中我们配置了如图4所示的5节点6条链路的小规模网络，进行了测试验证。在节点1和5之间建立了两个SPP业务，一个的工作路径是节点1→4→5，另一个的是1→2→5，而其保护路径均为1→3→5。由于每条链路上仅占用一个波长，因此可知，两个业务的保护路径发生了共享。

图3 大规模ASON网络实验平台

图4 两个共享路径保护业务的连接信息

连接建立成功后，初始各业务保护路径的状态均为空闲（IDLE）。当某条链路发生故障致使某个业务的工作路径中断后，将触发该业务进行保护倒换，保护路径将被激活占用，工作路径状态变为空闲，此时该业务通过保护路径进行传输。当发生故障链路修复后，该业务倒换至原工作路径进行传输，保护资源将又置于空闲状态。如果网络中同时出现了两个链路故障，使得发生保护资源共享的2个业务工作路径都被中断，则保护资源将被先进行保护倒换的业务占用，而第2个被中断的业务将无法被恢复。

4 结束语

综上所述，ASON技术在网络共享中逐渐开始有了应用。但是由于ASON还处于比较初步阶段，对其的应用仍然存在着些许技术层面的问题，需要我们进行深入的思考研究，以能为ASON应用的成熟发展带来有效的帮助作用。

参考文献

[1]李舒.ASON技术在电力通信专网中的应用探讨[J].中国新通信.2012（11）.

[2]徐俊、常会友、许昌、衣杨.ASON中考虑双链路失效的共享链路保护方法[J].小型微型计算机系统.2010（07）.