3.7 自动发现技术

自动发现是ASON的一项十分重要的技术，其结果可用于控制平面的控制操作以及网络的智能管理等。

3.7.1 自动发现技术概述

自动发现是一个过程，通过这个过程可以确定网元与网元之间、子网与子网之间的连接关系，以及连接或路径上所支持的业务等。

G.7714建议规定，ASON的自动发现包括物理媒质邻接发现、层邻接发现、控制实体逻辑邻接发现与业务能力交换。

物理媒质邻接发现就是通常所讲的邻居发现（包括网络资源），它利用经光纤连接的网元接口来发现相邻网元结点及相关特性。当网络中的所有结点都完成了邻居自动发现之后，各结点运行路由协议，通过在网络中发布各结点的拓扑信息，可以建立起全网的网络拓扑。

层邻接发现是发现两个子网终端点SNTP的连接，因为SNTP可以界定子网，所以通过它可以发现子网与子网之间的邻接关系。但因为层邻接发现面对的是层网络，所以经SNTP连接的两个子网不一定经光纤直接相互连接。

控制实体逻辑邻接发现是在两个控制实体之间创建逻辑邻接关系。这些控制实体控制着由物理媒质邻接发现的连接端口或由层邻接发现的邻接SNTP，在建立逻辑邻接之后，才可以进行业务能力交换。

业务能力交换是发现路径或连接所支持的各种类型业务。

当自动发现用于控制平面时，提供用户层的SNTP邻接发现与服务层的SNTP邻接发现；当自动发现用于管理平面时，提供物理媒体的发现与物理链路连接的发现。

3.7.2 自动发现功能

1.物理媒质邻接发现（PMAD）

物理媒质邻接发现（PMAD）是一个检验两个接口之间物理连通性的过程，这两个接口位于经光纤连接的网元上。

PMAD的主要发现对象是网元接口，通过检验两接口的连通性，可以验证接口特性、确定连接接口的链路参数、链路状态等，还可以发现网络中新增的网元及各种类型的接口，如SDH光接口、WDM光接口，从而可以更新网络中的网络资源目录等。其结果可以用于层邻接发现与控制实体逻辑邻接建立。此外，路由协议可以把PMAD发现的结果进行扩散，进而建立起网络拓扑，以用于路由的计算、选择。

2.层邻接发现（LAD）

1）LAD的含义

层邻接发现（LAD）是对形成链路连接的一对SNTP建立邻接过程。主要对象是能界定子网终端点SNTP。由于它针对的是层网络，所以由LAD所获得的具有层邻接关系的SNTP不一定位于物理媒质直接相连的邻接网元上。

在SDH网络中，LAD需要考虑的层网络包括三类，即再生段层、复用段层和通道层，每一类层网络又可分为多个子层网络，如再生段层和复用段层分为STM-1、STM-4、STM-16等子层，通道层分为VC-12、VC-4、VC-4-Xc子层等。

在OTN网络中，LAD考虑的层网络是光通路层、光复用段层和光传送段层及构成光通路层的光通路净荷单元层OPUk、光通路数据单元层ODUk与光通路传送单元层OTUk。

注意：一对SNTP与CTP绑定后，一对SNTP的邻接才能成为一条实际的链路连接。

2）LAD应用

LAD的应用主要有以下几个方面：

· 构建层网络拓扑，帮助计算、选择路由；

· 在控制实体之间建立逻辑邻接关系，即用于CELA；

· 在连接管理中，识别链路连接的终端点CTP。

为了使LAD有效地建立邻接关系，应该为邻接端点提供适当标识，如为其分配SNTP ID。LAD结果不同所分配的SNTP ID也不同。若LAD的结果用于路由计算与选择，则必须要了解网络的拓扑信息，如链路与链路连接端点标识等；若LAD的结果用于连接管理，则需要了解与SNTP捆绑的CTP及CTP ID等。

3.控制实体逻辑邻接（CELA）

控制实体逻辑邻接（CELA）是在两个控制实体之间创建逻辑邻接关系，进而建立通信关系的过程。

CELA的主要发现对象是控制实体。这些控制实体控制着由PMAD发现的相互连接端口或由LAD发现的相互邻接的SNTP，所以CELA包括端口的控制实体逻辑邻接与SNTP的控制实体逻辑邻接。只有在控制实体逻辑邻接CELA建立之后，控制实体之间才能进行业务能力交换。

4.业务能力交换（SCE）

业务能力交换（SCE）是一个获得与业务相关信息的过程，它获得的由PMAD或LAD发现的路径或链路所支持的业务相关信息。这些相关信息包括：

· 该路径或链路支持的业务类型；

· 连接的两端支持适配的能力；

· 支持多种路由分集的能力；

· 不同管理域支持的业务等级/服务等级（CoS/GoS）。

SCE可以减少执行自动发现所要求的带内事件数量。通过在服务层发现路径，可以推断出该路径所支持的链路关联（SNTP-SNTP邻接），所以共享被推断的邻接不需要任何带内事件，并且作为业务能力交换的一部分。

3.7.3 自动发现结构与进程

1.自动发现结构

基于G.8080的自动发现结构如图3-14所示。

从图中看出，自动发现结构由4个功能元件组成，即发现代理（DA）、终端/适配执行器（TAP）、链路资源管理器（LRM）和协调控制器（PC）组成。

1）发现代理（DA）

DA为自动发现进程提供必要的协调，如从必需的元件上搜集提示信息。

2）终端/适配执行器（TAP）

TAP提供网络资源状态的视图，如链路或路径的状态。

3）链路资源管理器（LRM）

LRM提供关于“已分配”和“可用”的链路连接状态。

4）协调控制器（PC）

PC为建立DA之间协调的原语提供协议封装。

ASON的自动发现技术需要3种类型的绑定，即SNTP-SNTP绑定、SNTP-CTP绑定、CTP-CTP绑定。其中，SNTP-CTP绑定和CTP-CTP绑定可以提供提示信息来帮助自动发现（或推断）SNTP-SNTP的绑定。

2.自动发现进程

由于ASON体系结构的重要特点之一是控制平面与传送平面相分离，所以它们的名称空间也是相互分离的，这导致传送平面的自动发现与控制平面的自动发现是相互独立的。

自动发现进程一般分为两部分，一部分发生在传送平面及其名称空间内（连接点CP与连接终端点CTP），另一部分完全发生在控制平面及其名称空间内（子网点SNP）。

发现代理DA完全工作在传送平面名称空间内，负责保持、传送链路连接的名称。DA通过与网络中所有DA之间的协作来解析、传送连接点名称，协助底层实现一个自动发现进程，从而使DA传送链路连接的每一端连接点CP的名称，并与此链路连接相关的通信。

链路资源管理器LRM保持链路连接的控制平面名称所需要的SNP-SNP绑定，而终端/适配执行器TAP保持着控制平面名称与资源的传送平面名称之间的对应关系，这种分离允许控制平面名称完全不同于传送平面的名称。

在自动发现过程中，必须首先发现物理媒质邻接关系，然后才能进行层邻接发现与控制实体逻辑邻接发现，其中控制实体逻辑邻接发现可以利用前两个发现的结果。

一个完整的自动发现过程如图3-15所示。

3.自动发现的基本实现机制要求

ASON应支持以下自动发现实现机制要求。

1）物理媒质邻接发现PMAD

在物理媒质邻接发现PMAD的同时，可以发现复用段层邻接关系；同时为了支持以后的控制实体逻辑邻接建立，应在发现消息中传送接口控制实体的标识符。

2）层邻接发现LAD

在层邻接发现LAD时，为了支持以后的控制实体逻辑邻接建立，应在发现消息中传送SNP控制实体的标识符。

3）控制实体逻辑邻接发现CELA

为了减少发现消息的数量，控制实体应具备业务交换能力，在控制实体逻辑邻接建立后，通过控制实体业务能力交换来发现层邻接关系。如业务能力交换中的“链路连接类型和适配能力信息”可以用来发现层邻接关系。因为光网络支持多层次结构，同一个网元设备应具有处理多个层网络的能力。

4）UNI的自动发现

UNI接口的自动发现过程包括邻居发现、IP控制通路维护和业务发现，这三个过程可以采用带外或带内两种方式来实现。

UNI接口的邻居发现、IP控制通路维护是基于链路管理协议LMP实现的。

5）I-NNI的自动发现

I-NNI的自动发现可以采用带外或带内两种方式来实现。

采用带内方式时，若网元设备是基于SDH的，可利用SDH的踪迹字节或DCC通路承载发现消息；若网元设备是基于OTN的，可利用OTN的段/通道监视字节或GCC通路承载发现消息。

6）E-NNI的自动发现

E-NNI接口的自动发现可采用自动或人工配置方式，其中人工配置方式是必选。

7）关于自动发现协议

自动发现可采用IETF规范的链路管理协议LMP或其他私有协议。

用于ASON的LMP应该符合GMPLS-SDH（LMP的SDH扩展）与GMPLS-WDM （LMP的WDM扩展）要求。

3.7.4 链路管理协议（LMP）

1.概述

链路管理协议（LMP）是IETF规范的（RFC4204），主要用于管理流量工程TE链路的协议。它可以把多条数据链路聚合成一条TE链路，从而把普通物理资源的信息与特性转换为可用于基于约束条件的SPF路由计算与GMPLS信令技术的信息。

LMP主要有4个功能，即控制通路管理、链路特性关联、链路检验、故障管理。其中前两个功能是必需的，后两个功能是可选的。

1）控制通路管理

所谓控制通路，就是在两相邻结点的相互可达接口之间可以进行通信（主要是控制信息）以支持路由、信令与管理的链路。

控制通路可以用多种方法实现，如光纤、WDM的波长、以太网链路、IP隧道与数据链路的开销字节等。LMP并不具体规定控制通路的实现方法。

控制通路管理就是在两个相邻结点之间建立并保持、维护控制通路。它是通过在相邻结点接口之间交换“配置”消息与不断地交换“Hello”消息实现的。

LMP要求一对相邻结点之间至少有一个激活的单向控制通路，每个单向控制通路用控制通路标识符CC-ID进行标识，利用“配置”消息交换可以把一对单向的控制通路组合在一起，构成双向的控制通路。当两个结点之间建立了一个单向控制通路时，就形成了所谓LMP邻接。

控制通路可用于控制平面信息的交换，控制平面信息包括：链路指配信息与故障管理信息、通道管理信息与标签分配信息、网络拓扑信息与状态分配信息等。

控制通路与TE链路是相互独立的，控制通路的参数必须在每个控制通路上进行协商，LMP Hello消息将在每个控制通路上进行交换以维护LMP连接。

有4种LMP消息控制通路消息管理：“配置”消息、“配置应答”消息、“配置非应答”消息与“Hello”消息。

（1）参数协商。

LMP利用“配置”、“配置应答”、“配置非应答”消息进行控制通路参数协商。

为了激活控制通路，本地结点向远端结点发送“配置”消息，其内容是与远端结点进行协商的控制通路参数，如控制通路ID、发送结点ID、消息ID与配置对象等。“配置”消息将启动本地结点与远端结点的配置进程。

远端结点收到后，将返回的“配置应答”或“配置非应答”消息。“配置应答”消息表示同意消息中关于配置参数的设置。“配置非应答”消息表示配置的参数是不可接受的，并提出建议值；本地结点收到后，如果认为建议值是可以接受的，则将发送新的“配置”消息以达到最终协商参数的目的。

为了避免本地结点与远端结点同时发送“配置”消息而引起的混乱，以高数值结点ID发送的“配置”消息为准。

（2）Hello参数协商。

一旦两相邻结点之间的控制通路被激活，将用LMP的Hello协议来维护控制通路的连接及检测控制通路的故障。

· Hello参数协商。

在发送Hello消息之前，必须在本地结点与远端结点之间就“Hello间隔”与“Hello绝对间隔”参数值取得一致，它是通过交换“配置”消息实现的。

“Hello间隔”参数表示结点陆续发送Hello消息的频度，单位为ms。如参数值为150时，表示每隔150ms发送一次Hello消息。而“Hello绝对间隔”参数则是在宣布控制通路“失效”之前，接收下一个Hello消息的等待时间，它至少应该是“Hello间隔”参数的3倍。

应该仔细设置“Hello间隔”与“Hello绝对间隔”的参数值，以避免出现混乱。“Hello间隔”参数的建议值为150ms，“Hello绝对间隔”参数的建议值为500ms。

当远端结点发送或本地结点收到“配置应答”消息后，它们开始发送Hello消息，一旦发送了Hello消息并收到了有效的Hello消息，该控制通路将被“升级”，即进入运行状态。

· 控制通路的激活与保持。

LMP利用Hello协议来激活与保持两相邻结点之间的控制通路。

每个Hello消息都有两个顺序号：发送顺序号（TxSeqNum）与接收顺序号（RevSeqNum）。前者代表正在发送的Hello消息序号，后者代表上一次收到的Hello消息序号。

TxSeqNum=1，表明发送机刚刚启动或重启动，是发送的第1个“Hello”消息；

RevSeqNum =0，代表没收到“Hello”消息；RevSeqNum =1，代表收到第1个“Hello”消息。所以本地结点发送的第1个Hello消息，其序号为：TxSeqNum=1、RevSeqNum =0。

Hello消息中的顺序号操作为：

① 完成配置后，结点A向结点B发送第1个Hello消息（TxSeqNum=1、RevSeqNum =0）；② 结点A继而会收到由结点B返回的第1个Hello消息（TxSeqNum=1、RevSeq-Num =1）；

③“Hello间隔”期满，结点A再向结点B发送第2个Hello消息（TxSeqNum=2、RevSeqNum =1）；

④结点A又会收到由结点B返回的第2个Hello消息（TxSeqNum=2、RevSeq-Num =2）。

依次循环下去。正常情况下，本地结点发送的Hello消息中的TxSeqNum总比RevSeqNum大1，利用这种关系，结点都可以检验其对等体是否正确地接收了它所发送的Hello消息。因此，利用Hello消息可以维护、保持控制通路的连接。

（3）控制通路关闭。

出于管理方面的目的，可以把控制通路关闭。此时必须在LMP分组的公共头部中设置一个“控制通路关闭”的标志，并通过该控制通路发送，其他结点收到后，在一个“Hello间隔”期满时，停止发送Hello消息，关闭该控制通路。

2）链路特性关联

链路特性关联就是把多条数据链路聚合成一条TE链路，并把TE链路的本地特性与远端特性相互关联在一起。

数据链路是指可以在一对接口之间传送用户数据的链路。而TE链路则是一种逻辑结构链路，它可以把连接标签交换路由器的普通物理资源的信息与特性转换成可用于基于约束条件的SPF路由计算与GMPLS信令的信息。

每条TE链路都有一个由其端点指配的标识符即TE链路的ID，它两端的ID必须属于同一种类型，如同属于IPv4、IPv6与未编号链路等。

数据链路的情况与上述类似。

LMP利用“链路汇总”、“链路汇总应答”、“链路汇总非应答”等消息实现LMP的链路特性的关联。

“链路汇总”消息用于检验TE链路的一致性与其中的数据链路信息。它可以把多条数据链路聚合成一条TE链路，并交换、关联与修改TE链路对参数，还可以交换、关联与修改接口ID等。

“链路汇总”消息的内容包括“TE链路对象”、多个“数据链路对象”。“TE链路对象”标识TE链路的本地与远端链路ID，说明支持的故障管理及对TE链路的检验；而“数据链路对象”则描述数据链路的特性，包括本地与远端的接口ID及说明数据链特性的一个或多个子对象。

当结点收到“链路汇总”消息后，必须发送“链路汇总应答”或“链路汇总非应答”消息。

如果收到的“链路汇总”消息中的接口ID与本地存储的ID相匹配，则结点发送“链路汇总应答”消息，告知同意接口ID的映射与链路特性的定义，从而将进行检验与数据链路ID配置。

如果收到的“链路汇总”消息中TE链路两端的ID类型不一样或接口ID与本地存储的ID不匹配，则会返回 “链路汇总非应答”消息，说明出现接口ID的映射错误，并对所有失配的数据链路重复进行检验。

3）链路连通性检验

链路连通性检验主要用于数据平面（即传送平面）的自动发现、接口ID的交换等。

链路连通性检验通过在数据链路上发送“测试”消息，在控制通路上反馈“测试状态”消息来实现。

“测试”消息是只能在数据链路上传送的LMP消息，而“测试状态”消息的交换通常是在控制通路上进行。注意，除了“测试”消息之外，其他LMP消息都是在控制通路上进行交换。

在检验过程中，“Hello”消息将连续不断地在控制通路上进行交换。

链路连通性检验的过程如下：

① 本地结点启动检验进程。

本地结点A通过控制通路向远端结点B发送“开始检验”消息，以启动检验进程，消息的内容包括将要检验的数据链路的数量、发送“测试”消息的间隔（称为检验间隔）、编码方案、数据链路支持的传送机制与传输速率等。

② 远端结点应答。

远端结点B收到“开始检验”消息后，将向结点A返回一个包括“检验ID”的“开始检验应答”消息。“检验ID”由结点B产生，以32bit表示，其值是唯一的，用以区别其他数据链路的连通性检验。

③ 本地结点发送“测试”消息。

本地结点A收到“开始检验应答”消息后，将周期性地通过数据链路向远端结点B发送“测试”消息，其内容包括结点B指定的“检验ID”与该链路的“本地接口ID”（如ID=01）等。

④ 远端结点进行检验。

远端结点B收到“测试”消息后，将消息中的接口ID与该链路在本端的接口ID进行映射比较，确认无误后便向结点A返回“测试状态成功”消息。其内容包括收到的“检验ID”与该数据链路在A、B两端的接口ID。

注意：数据链路两端的接口ID有确定的映射关系，一般的准则是远端接口的ID值比本地接口的ID值大1，如某数据链路在A端的接口ID=01，则在B端的接口ID=10。利用这种关系来进行接口ID的映射比较。

如果结点B在规定的检验周期内没有收到“测试”消息或接口ID映射比较出现错误，便通过控制通路向结点A返回“测试状态失败”消息。

⑤ 本地结点确认检验结果。

如果本地结点A收到“测试状态成功”消息，说明它发送的“测试消息”已经在结点B被检测、数据链路的物理连通性已成功进行了检验，所以便把该数据链路标上表示可以进行运行状态的“升级”标记，然后向结点B回送“测试状态应答”消息。这样就完成了一条数据链路的连通性检验，从而将对下一条数据链路进行连通性检验。

如果本地结点A收到“测试状态失败”消息，便把该数据链路标上“失效”的标记，也向结点B发送“测试状态应答”消息。

⑥ 检验结束。

当“开始检验”消息所列的数据链路都检验完毕，本地结点A将发送“检验结束”消息。

由上述可知，通过对数据链路的连通性检验可以实现接口的“自动发现”，即PMAD。

4）故障管理

LMP利用“通路状态”消息的交换来实现故障管理。

故障管理使用的消息有：“通路状态”消息、“通路状态请求”消息、“通路状态响应”消息与“通路状态应答”消息。

· “通路状态请求”消息提出查询TE链路中数据链路邻接关系的请求；

· “通路状态响应”消息是对“通路状态请求”消息的响应，说明要查询的数据链路状态；

· “通路状态应答”消息是对收到“通路状态”消息的回答。

（1）故障监测。

链路故障监测在最靠近失效点的层面（即物理层）进行，在物理层最常用方法是检测光信号是否丢失。如果检测到组成TE链路的一条或多条数据链路出现失效，一方面要快速予以通告，另一方面要对故障进行定位与隔离，以便启动保护/恢复机制。

（2）故障定位。

故障发生后，紧靠故障点的下游结点将会检测到故障的发生，便向其上游邻结点发送“通路状态”消息，说明已经检测到故障；上游邻结点收到后，将对故障进行定位，并向下游结点回送“通路状态应答”消息以表示收到了“通路状态”消息；如果下游结点没收到“通路状态”消息，将发送“通路状态请求”消息进行查询。一旦故障定位，将启动保护/恢复操作。

2.LMP消息

LMP消息由“公用报头”与“LMP对象”两部分组成。

1）公用报头

所有的LMP消息都有一个相同结构的公用报头，其格式如图3-16所示。

（1）版本号，4bit，表示目前使用的LMP协议的版本号。

（2）标记，8bit，标记LMP进程。

（3）消息类型，8bit，标记LMP消息的类型。1～20代表各种不同的消息。

在诸多消息中，只有“测试”消息在被测试的数据链路中传送，其余的消息都在控制通路中传送。

（4）LMP消息长度，16bit，表示LMP消息的长度，包括公用报头与其后面的“对象”。

2）“LMP对象”

所有LMP消息都通过“LMP对象”构建。而每一个“LMP对象”都用“种类”与“C-类型”进行标识并分类，而且只有一个名称。“LMP对象”的格式如图3-17所示。

（1）N，1bit，N=1表示可协商，即接收端同意“LMP对象”中的消息对相关参数的设置；N=0表示不可协商，即不同意对相关参数的设置，需要重新设置。

（2）种类号，如把它分成链路ID类、结点ID类、接口ID类与Hello类等，在此基础上，再利用“C-类型”对其进行更细的划分。

（3）C-类型，7比特，用以对同一“种类号”对象进行更细的划分。

（4）长度，表示“LMP对象”的长度，包括N比特、C-类型、种类号与长度标识。

（5）对象内容，对象的具体内容。

3.LMP扩展

1）LMP的SDH扩展

为了把LMP用于SDH技术，RFC4207对其进行了扩展。

当LMP用于SDH时，故障管理功能不是必须的，因为SDH技术本身就具有非常完善的故障管理功能。

LMP-SDH主要关注用于链路连通性的检验与链路特性的关联。

用于链路连通性的检验的测试消息将由SDH再生段DCC或复用段DCC承载；数据通路和传输速率以IEEE规范的浮点格式来表示，编码类型符合G.707规定。

结点可利用SDH特性来实施踪迹监测，它用“踪迹监测消息”、要求远端结点利用开销字节中规定的图案内容来监测链路；如果出现不匹配现象，远端结点应该报告失配情况。

2）LMP的WDM扩展

为了把LMP用于WDM技术，RFC4209对其进行了扩展。主要是增加了对等体结点（OXC）与光线路系统OLS之间，以及OLS之间的链路管理，其模型如图3-18所示。

图中，LMP-WDM不仅可以像传统的LMP一样可以对对等结点OXC1-OXC2之间的链路进行管理，而且也可以对对等结点与光线路系统OLS之间的链路进行管理，即OXC1-OLS1及OXC2-OLS2之间的链路。

OXC1-OXC2之间的构建用于GMPLS路由与信令的TE链路，而OXC1-OLS1、OXC2-OLS2之间的对话则主要用于交换信息，即WDM光链路的配置信息与状态信息、利用WDM光链路构建的LSP的状态信息等。