本文主要討論自動交換光網絡（ASON）中的路由技術。首先介紹了ITU-T關于ASON路由技術體系結構和對ASON路由的技術要求。然后討論了ASON路由技術與IP網絡路由的不同之處。接著分析了IETF GMPLS對IP路由協議的擴展，包括OSPF-TE和IS-IS-TE。最后介紹了OIF在NNI路由協議的方面的進展情況。

關鍵詞：ASON，GMPLS，NNI, 路由

1．? 前言
自動交換光網絡（ASON）的出現是傳送網發展的歷史性突破。ASON也稱為智能光網絡，是一種利用獨立的控制平面來實施動態配置連接管理的網絡。ASON體系結構的核心技術包括信令協議，路由協議和鏈路資源管理等。其中信令協議用于分布式連接的建立、維護和拆除等管理；路由協議為連接的建立提供選路服務；鏈路資源管理用于鏈路管理，包括控制信道和傳送鏈路的驗證和維護。
本文主要討論ASON路由技術，首先介紹ASON路由技術體系結構，包括ASON路由的技術要求和路由信息分發拓撲。然后討論了ASON路由技術與IP網絡路由的不同之處。接下來介紹了IETF GMPLS對IP路由協議的擴展。最后介紹了OIF在NNI路由協議的方面的進展情況。

2．ASON路由體系結構
?ITU-T G.7715定義了在ASON 網絡中建立SC和SPC 連接選路功能的結構和要求。主要內容包括ASON選路結構、路徑選擇、路由屬性、抽象信息和狀態圖轉移等功能組成單元。G.7715的目的是提供一種與協議無關的方法，用來描述用于ASON的路由技術。路由消息是通過數據通信網絡（DCN）進行傳送，G.7712規范了DCN的一種可能的實現方式。為了提供路由服務，需要事先了解網絡資源的情況。這些資源可以通過人工配置，也可以是自動發現。
ASON路由體系結構支持G.8080定義的不同的路由方式，如分級路由，逐跳路由和源路由。這種結構也對路由信息表達方式的不同進行了抽象，如鏈路狀態，距離向量等。ASON路由體系結構在網絡被分割為多個路由域，并對網絡資源進行了分配后使用。
(1)基本概念
? 運營商可以基于特定的策略對網絡進行分割，分割的依據可以是地理，管理范圍，技術等。運營商可以將細分后的網絡看作是由不同的路由域組成，以便提供路由服務。路由域提供路由信息的抽象，從而使得路由信息的表示具有可擴展性。路由域是通過路由執行器（RP）來提供服務的（如通道計算），路由執行器是路由控制器（RC）的聯盟，每個RP負責控制一個路由域。RP在其提供路由服務的路由域中支持通道計算功能，并與G.8080定義的路由范例一致（源路由、分級路由和逐跳路由）。RP所能支持的通道計算功能是基于路由信息數據庫為其提供的信息類型。
? 路由域可以分級包含，在路由等級中每個路由域與一個獨立的RP相關聯。路由等級中的每一層面可以使用支持不同路由模式的RP。RP的實現可以是基于分布式的路由控制器。RC提供路由服務接口，即為RP定義的服務接入點。RC同時負責路由信息的協調和分發。RC服務接口在一個給定層面的NNI參考點提供路由服務。不同的RC實例由于其提供服務的組織不同，從而可能受到不同的策略限制。策略的執行可以通過不同的機制，如使用不同的協議。
RC的實現可以是一組分布式的實體，這一組實體稱為一個路由控制域（RCD）。RCD是一個抽象的實體，它隱藏了路由控制域的內部細節，而提供與RC分發接口相同特征的接口。RCD之間交換的路由信息屬性包含了RC分發接口之間交換的路由信息的共同語義，并允許每個域內使用不同的表達方式。RCD的實現依賴于具體的實施方式。
RA, RP, RC, 和 RCD之間的關系在圖1中給出。
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圖1? RA, RP, RC, 和 RCD之間的關系
如圖1所示，路由域包含路由域，遞歸的定義了連續的分層路由等級。一個獨立的RP與一個路由域相關聯。依此類推，RP自身是由分布式的RC來實現的，RC1由RPRA 而來，RC2由RPRA.1 和RPRA.2 而來。可以發現RCD分發接口與RC分發接口的特征是一致的。
(2)路由體系結構和功能部件
路由體系結構包括與協議無關的部件如鏈路資源管理器（LRM）和RC，以及與協議相關的部件如協議控制器（PC）。RC處理用于路由的抽象信息。PC依據信息經過的參考點（如E-NNI，I-NNI）處理與協議相關的消息，并將路由原語傳遞給RC。圖2給出路由功能部件的一個示例。
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圖2 路由功能部件示例
????????? 路由控制器（RC）：RC的功能包括與對端RC交換路由信息，并通過對路由信息數據包的操作回復路由查詢（路徑選擇）。RC是與協議無關的。
????????? 路由信息數據庫（RDB）：RDB存儲本地拓撲，網絡拓撲，可達性和其它通過路由信息交換獲得的信息，以及配置信息。RDB可以包含多個路由域的路由信息。RC可以接入RDB的一個視圖（關系數據庫的專用名詞。視圖是一個虛表，它自己沒有存儲空間，而是從實際存放在數據庫中的表中導出的。視圖用法與物理表相同，并可使不同用戶看到同樣數據的不同格式，以及利用授權模式控制用戶對敏感數據的存?。D2 的虛線框表示了這種關系。RDB是協議無關的。由于RDB可以包含多個路由域的路由信息（即可能是多層網絡），因此接入RDB的RC可能共享路由信息。如圖3 所示。
????????? 鏈路資源管理器（LRM）：LRM向RC提供所有SNPP鏈路信息，并將其控制的鏈路資源的任何狀態改變告知RC。
????????? 協議控制器（PC）：PC將路由原語轉換成特定路由協議的協議消息，因此是與協議相關的。PC還處理用于路由信息交換的與協議相關的控制信息。
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圖3 RDB與多RC/路由域的關系
(3)路由域分級
圖4給出路由域的一個示例，高層路由域（父）RA包含低層路由域（子）RA.1, RA.2和 RA.3。同樣，RA.1和RA.2進一步包含路由域RA.1.x和RA.2.x。
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圖4 路由域分級示例
3．ASON路由與IP網絡路由的不同
在IP網絡中，數據轉發是逐跳進行的，不需要事先建立連接。而在基于電路交換的光網絡中，數據的交換是基于端到端的，需要事先建立連接。另外，在IP網絡中，每個路由器根據IP數據包中的目的地址進行獨立的路由選擇。因此，為了防止錯誤路由或路由循環，每個節點必須使用相同的網絡拓撲數據庫和路由算法。與之相反，在光網絡中，請求建立連接時就給出路由選擇，并且在傳送連接建立請求時不會影響已有的業務。
由于光網絡中的路由協議并不直接參與數據平面的交換，因此可以認為其是不影響業務的。例如，拓撲和資源狀態的不準確可能影響新的連接（或恢復連接）的建立，但是不會拆除已有的連接。這就使得光網絡的路由協議可以非常靈活地包含各種新的信息。事實上任何有助于路由計算或業務區分的信息都可以包含在路由協議中，這些信息可以是標準的，也可以是廠家專用的。由于光網絡中的連接是顯示路由的，并且對于某一特定的連接，路由計算是由單一網元完成的，因此不同的網元不需要使用相同的路由算法。事實上，對于相同的信息，不同的路由算法可以采用不同的處理方式。
光網絡中的帶寬統計也要比IP網絡簡單，從而使得帶寬資源的管理更加容易。這將影響保護和恢復帶寬如何分配。在IP網絡中，可以事先配置好保護通道，而在失效發生以前并不占用網絡資源。在電路交換網絡中，建立保護通道通常需要占用相應的資源。這一基本的不同限制了直接將IP網絡中的一些流量工程機制應用于光網絡之中。
鄰居發現過程是許多域內IP路由協議的基本功能。光網絡中的鄰居發現則是由其它的自動發現機制來實現的。在光網絡中，這一過程除了基本的鄰居發現，還包括鏈路相關屬性的發現。盡管大部分控制平面信息的傳送可以是帶內或帶外方式，部分自動發現的信息必須在帶內傳送。ITU-T G.7714定義了自動發現過程的基本模型，IETF的LMP協議定義了一種通用的實現方式。
4．GMPLS對路由協議的擴展
MPLS對傳統的路由協議進行了擴展（ISIS－TE和OSPF－TE），用來支持流量工程。GMPLS在此基礎上又對其進行了擴展和加強，從而支持鏈路狀態信息的傳送。GMPLS對路由協議的擴展主要包括對未編號鏈路的支持，以及對鏈路保護類型（LPT），共享風險鏈路組信息（SRLG），接口交換能力描述符，帶寬編碼等的支持。GMPLS－OSPF和GMPLS－ISIS則分別描述了OSPF-TE和ISIS－TE對擴展功能的具體實現方式。GMPLS路由協議主要用于I-NNI接口的路由。
（1）對未編號鏈路的支持
MPLS網絡中的所有鏈路通常都有IP地址。當在網絡中計算出一條路徑后，組成該路徑的鏈路用其IP地址來標識。并將該信息傳送給信令協議，然后由信令協議建立該路徑。因此，似乎每條鏈路都必須有IP地址。但是要為每個光纖、波長和TDM通道都分配IP地址卻值得考慮，一個因素是IP地址的匱乏，另一個因素是管理的困難性。未編號鏈路可以用來解決這個問題。
一條未編號鏈路必須是點到點的鏈路。鏈路兩端的LSR分別為該鏈路分配一個標識符。這個標識符是一個非零的32比特數字，并且在分配該標識符的LSR范圍內是唯一的。
對未編號鏈路的支持包括傳送鏈路的標識符信息。當一個LSR 廣播一條未編號TE鏈路時，廣播包括鏈路的本地和遠端標識符。如果該LSR不知道鏈路的遠端標識符，則使用0作為遠端標識符。
（2） 鏈路保護類型
鏈路保護類型（LPT）表示鏈路所具有的保護能力。利用這個信息，路徑計算算法可以建立具有合適保護特性的LSP。LPT按等級組織，在建立通道時指定最少可接受的保護方式，然后利用路徑選擇算法尋找能夠滿足條件的路徑。保護方案從低到高排列。
????????? 額外業務（Extra Traffic）：如果鏈路的保護類型是額外業務，表示該鏈路是用來保護其它鏈路。如果該鏈路保護的任一鏈路失效，該鏈路承載的LSP將丟失。
????????? 未保護（Unprotected）：如果鏈路的保護類型是未保護，表示沒有其它鏈路保護該鏈路。如果鏈路失效，其承載的LSP將丟失。
????????? 共享（Shared）：如果鏈路的保護類型是共享，表示有一條或多條不相交的額外業務型鏈路保護該鏈路。這些額外業務型鏈路由一條或多條鏈路共享。
????????? 專用1:1（Dedicated 1:1）：如果鏈路的保護類型是專用1:1，表示有一條專用且不相交的額外業務型鏈路保護該鏈路。
????????? 專用1+1（Dedicated 1+1）：如果鏈路的保護類型是專用1+1，表示有一條專用且不相交的鏈路保護該鏈路。然而，鏈路狀態數據庫并不廣播用于保護的鏈路，因此該鏈路不能用于LSP的選路。
????????? 增強型（Enhanced）：如果鏈路的保護類型是增強型，表示該鏈路使用比專用1+1更可靠的保護方案，如4纖MS-SPRING。
??? 鏈路保護類型是可選的，如果鏈路狀態廣播沒有攜帶該信息，則LPT未知。
（3）共享風險鏈路組信息
如果一組鏈路共享某一種資源，而這種資源的失效可能會影響到所有這些鏈路，則稱這一組鏈路為“共享風險鏈路組”（SRLG：Shared Risk Link Group）。例如，在同一個管道中的兩條光纖屬于同一SRLG。一條鏈路可以屬于多個SRLG。因此SRLG信息是鏈路所屬的所有SRLG的一個列表。一個SRLG用一個32 bit的數字來標識，這個標識在一個IGP域內是唯一的。SRLG信息是鏈路所屬的所有SRLG的一個無序列表。
一條LSP的SRLG是組成該LSP的所有鏈路的SRLG的組合。一條捆綁鏈路的SRLG是所有成員鏈路SRLG的組合。如果要求在兩個LSR之間建立多條不同路由的LSP，計算得到的路徑不應該包含相同的鏈路，即路徑的SRLG是不相交的。
SRLG信息可以設置一個初始值，并且不隨時間變化（除非重新配置）。SRLG信息是可選的，如果LSA不包含SRLG信息，則表示該鏈路的SRLG未知。
（4）接口交換能力描述符
GMPLS接口可以具有不同的交換能力。一條鏈路兩端的接口也可以具有不同的交換能力，同一節點的接口也可以有不同的交換能力。接口交換能力描述符描述接口的交換能力。對于雙向鏈路，一個接口的兩個方向具有相同的交換能力。
鏈路的LSA只攜帶近端的接口交換能力描述符。LSR使用鏈路狀態數據庫（LSD）確定一條鏈路是單向還是雙向。對于雙向鏈路，LSR使用LSD確定遠端的接口交換能力描述符。對于單向鏈路，則認為鏈路兩端具有相同的接口交換能力描述符。
GMPLS定義了以下的接口交換能力：
??? PSC：分組交換
??? L2SC：L2交換
??? TDM：時分交換
??? LSC：波長交換
FSC：光纖交換
可以使用一個包含接口交換能力的二維數組來描述一條TE鏈路，下面給出一些例子：
[PSC, PSC]:兩個數據LSR之間的一條鏈路
[TDM, TDM]:兩個DXC之間的一條鏈路
[PSC, LSC]:LSR和OXC之間的一條鏈路
[TDM, LSC]:DXC和OXC之間的一條鏈路
（5）帶寬編碼
GMPLS采用IEEE浮點格式表示離散帶寬值，包括剩余帶寬，最大/最小LSP帶寬等。

5. NNI路由協議
目前，OIF正在進行域間路由協議的制定工作。OIF接受了ITU－T G.7715關于ASTN路由的技術要求，以及結構和術語的定義，并將其作為制定NNI路由的基礎。G.7715定義了路由分級的概念，而在某一層內，可以將網絡劃分為多個路由域，每個路由域又可以包含更小的路由域。這就產生了路由分級的概念。OIF NNI要求路由協議至少支持4級路由等級，在同一路由層面的不同路由域可以運行不同的路由協議。路徑計算只在某一特定的層面進行，可以是分級路由，逐跳路由和源路由。OIF還要求E-NNI和I-NNI路由協議的選擇相互獨立。GMPLS的路由協議不能滿足G.7715的要求，因為OSPF或IS-IS定義的域不同與G.7715定義的域。
根據ITU-T G.8080和G.7715，OIF E-NNI的參考模型如圖5所示。在這個參考模型中需要在三個層面運行路由協議，即運營商間的E-NNI，運營商內的E-NNI和I-NNI。EBGP是運營商間的E-NNI的主要候選路由協議。在I-NNI可以使用任何私有的路由協議，因此不需要標準化。所以OIF的主要工作是制定運營商內的E-NNI路由協議。
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圖5? OIF E-NNI參考模型
OIF正在考慮的NNI候選路由協議包括DDRP，BGP和GMPLS OSPF-TE等，而DDRP又有基于OSPF和IS-IS兩種。DDRP（Domain to Domain Routing Protocol）是分級鏈路狀態路由協議，滿足G.7715的路由體系結構。DDRP并不是一個全新的路由協議，而是分別基于OSPF和IS-IS兩種路由協議而來。DDRP可以用于NNI路由協議，實現不同廠商的互通。表1給出了這些協議的比較。
表1 NNI 路由協議比較

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6．結束語
ASON路由技術是整個自動交換光網絡的核心技術之一，目前還在進一步的研究之中。ITU-T的G.7715定義了一個與協議無關的ASON路由體系結構，下一步的工作就是制定具體的路由協議實施規范。IETF主要是對已有的域內路由協議進行了擴展，以便支持傳送網路由的需要。而OIF則主要關注E-NNI接口的路由協議的制定。為了制定完善的ASON路由技術體系結構，我們需要綜合考慮這幾個標準化組織的研究成果。
參考文獻：
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2.?????? K. Kompella , et al.” Routing Extensions in Support of Generalized MPLS” draft-ietf-ccamp-gmpls-routing-04.txt (work in progress).
3.?????? OIF2002.087.4,”NNI Routing using OSPF-TE”，OIF，July 22,2002.