1.2 智能光网络基础知识
智能光网络基本知识包括网络构成、基本概念、业务特性和时钟特性等方面的内容，特别是智能光网络的许多术语来源于IP网络而又有别于这个网络，这些术语在光网络中的应用有着其特殊的含义，所以弄清基本术语和概念对完成好智能光网络的维护管理是非常重要的。
1.2.1 智能光网络构成
智能光网络由智能网元、TE链路、智能域和智能业务SPC构成。智能光网络的组网配置应能体现网状网结构，并能满足路由多样性，抗多重故障的特性。智能光网络构成如图1-1所示。
图1-1 智能光网络结构
1.2.2 网络基本术语
1.智能网元
智能网元是智能光网络中的拓扑元件。相对于传统传送网络而言，智能网元在传统网元上增加了链路管理功能、信令功能和路由功能，如图1-2所示。
图1-2 智能网元
智能网元的节点ID是其在控制平面内的唯一标识。节点ID格式与IP地址格式相同，但节点ID与网元IP不能在同一网段内。智能网元的网元ID与传统网元意义相同，是传送平面内网元的唯一标识。节点ID与网元ID、网元IP是相互独立的。
在智能光网络中，构成网络的智能节点分为OTN节点和ASON节点。
2.智能域
智能域是为了选择路由和业务管理方便而设定的，其本质就是对网络进行功能分割产生的子集，通常所称的智能域为子集范围内的智能控制域。一个智能域由多个智能网元和多条TE链路构成。一个智能网元只能归属于一个智能域。
3.链路
所谓链路就是从一个节点到相邻节点的一段物理线路，而中间没有任何其他的节点。
智能光网络中链路（TE，Traffic Engineering）通常是指流量工程链路。在一个中继段内，OTN设备线路接口单元FIU与FIU之间只包含一条TE链路。如果配置了ODUk SPRing保护，那么ODUk SPRing环内的TE链路就分为工作资源和保护资源，其他ODUk SPRing环外的TE链路为无保护资源。
在智能光网络中智能网元将自己的带宽等信息以TE链路的形式向网络中的其他智能网元发送，为网络的路由计算提供数据支持。
4.路径
路径在图论中又称初级通路，即无向图中能够完成起点至终点连接的点边序列，且通路中所有顶点（除起点、终点外）各异，所有边也各异。路径可以是开放的，也可以是闭合的。
智能光网络在传输业务中所经过的路径称为标签交换路径（LSP，Label Switched Path），该路径是一种传送实体，负责将信息从路径源点的输入传递到路径宿点的输出，并对传递信息的完整性实施监视。
智能波分OTN网络中的路径分为：智能波分OCh路径、智能波分ODU2路径、智能波分ODU1路径、智能波分Client路径，如图1-3所示。
只要存在足够的OCh TE链路资源，即可创建智能波分OCh 路径。
只要存在足够的净荷类型为ODU1的TE链路资源，即可创建智能波分ODU1路径。
只要存在足够的净荷类型为ODU2的TE链路资源，即可创建智能波分ODU2路径。
只要存在足够的净荷类型为GE/Any的TE链路资源，即可创建智能波分Client路径。
图1-3 智能波分路径
5.智能业务组
智能业务组功能是指对多条智能业务配置智能业务组号，使同一组内的业务在建立、重路由等操作时尽量路径分离。智能业务组多与LCAS结合使用，以减少网络故障时数据业务的带宽大幅度下降。
6.业务恢复优先级
智能业务的恢复优先级分为高、低两个级别。在同一源节点上，高恢复优先级业务先于低恢复优先级业务得到恢复，并且恢复资源不足时高优先级业务可以抢占低优先级业务。需要注意的是恢复优先级只适用于钻石级、金级和银级业务的重路由。
7.共享Mesh恢复
多条业务可以共享部分或全部预留恢复资源，称为共享Mesh恢复。如果共享的Mesh恢复资源已经被其中一条业务恢复占用，其他业务将自动计算并建立其他恢复路径而不会抢占此共享Mesh恢复资源。因此，为了更有效地使用预留的恢复路径，使用相同预留资源的可返回银级业务应该是风险分离的。
8.重路由
1）重路由
路由在智能光网络中是一条连接源点至宿点间的业务传送通道。
重路由是一种LSP业务的恢复方式。当LSP中断时，首节点将计算出一条业务恢复的最佳路径，然后通过信令建立起一条新的LSP，由新的LSP来传送业务。当新的LSP建立后，原来的LSP将被删除。
重路由的优势是实现自动快速的业务恢复。采用网络恢复技术后，实时恢复所需的网络空闲容量将大大降低，极大地提高了带宽利用率。通常网络节点越多，迂回路由就越多，所需空闲资源就越少。
2）重路由锁定
在某些特定的情况下，LSP失效后不希望进行重路由，这时就需要设置重路由锁定。锁定后的LSP，如果出现LSP失效，网络将不进行重路由。
9.重路由策略
钻石级业务、金级业务和银级业务都支持三种重路由策略。
（1）尽量利用原路径资源，即重路由时新建的LSP尽量利用原路径资源；
（2）尽量不利用原路径资源，即重路由时新建LSP的路由与原LSP的路由尽量分离；
（3）最佳路由策略：重路由时为新LSP计算出最佳路由，即最短路由优先原则。
为了优化网络规划，使得业务路径失效时能够按照用户的想法进行重路由，即提高业务重路由路径的可控性。需要预先设置恢复路径，恢复路径的设置包括两方面内容：一是预先设置钻石级、金级和银级智能业务的恢复路径，当智能业务发生重路由时，优先把业务恢复到已经预置的路径上；二是预先设置反向复用智能业务的恢复路径，可单独设置每一条反向复用业务的预置恢复路径，与普通业务设置预置恢复路径相同。
1.2.3 网络业务特性
智能光网络业务特性包括业务等级划分、业务配置、业务关联、业务优化等内容。
1.SLA业务等级
智能光网络可以根据客户对业务质量的需求不同，提供不同的服务等级业务。
SLA（Service Level Agreement）就是服务等级协定，从业务保护的程度将业务分成多种级别，不同厂商或用户对等级划分有不同的内涵和标准。下面以华为公司等级划分为例，其业务的等级分类如表1-1所示。SLA的设定与重路由时间、设备类型、中断业务数量、网络资源和网络设置等因素有关，以下数据仅供参考。
表1-1 业务等级
智能业务对TE链路资源的使用说明如表1-2所示。
表1-2 智能波分路径使用TE链路资源的说明
1）钻石级智能路径
钻石级智能路径的保护能力最强，在资源充足的前提下提供永久的1+1保护。在智能波分网络中包括钻石级OCh路径、ODU1路径、ODU2路径、Client路径。钻石级智能路径主要用于传送重要的语音和数据业务，重要客户专线，如银行、证券、航空等。
钻石级业务是指一条从源节点到宿节点的具有1+1保护属性的业务，也叫1+1业务。在源节点和宿节点之间同时建立起两条LSP，这两条LSP的路由尽量分离。一条称为主LSP，另一条称为备LSP。源节点和宿节点同时向主LSP和备LSP发送相同的业务。宿节点在主LSP正常的情况下，从主LSP接收业务；当主LSP失效后，从备LSP接收业务。
钻石级业务如图1-4所示。
图1-4 钻石级业务
钻石级业务的重路由策略有如下三种：
① 永久1+1钻石级业务，任意一条LSP失效即触发重路由；
② 重路由1+1钻石级业务，两条LSP都失效才触发重路由；
③ 不重路由钻石级业务，不管LSP是否失效，都不触发重路由。
下面以华为公司智能光网络OTN设备为例，分别介绍三种钻石级业务的属性特点，以帮助大家理解其内涵。永久1+1钻石级业务的特点如表1-3所示，重路由1+1钻石级业务的特点如表1-4所示，不重路由钻石级业务的特点如表1-5所示。
表1-3 永久1+1钻石级业务属性
表1-4 重路由1+1钻石级业务属性
表1-5 不重路由的钻石级业务属性
2）金级智能波分路径
金级业务适用于传统语音业务和较重要的数据业务，包括金级智能波分ODU1路径和ODU2路径。同钻石级业务相比，金级业务的带宽利用率要高。
金级业务需要创建一条LSP，并且LSP所经过的链路必须是TE链路的工作资源或无保护资源。金级业务经过的ODUk SPRing第一次断纤时，启动ODUk SPRing保护倒换实现业务保护；ODUk SPRing倒换失效时再触发重路由进行业务恢复。如图1-5所示，从A到I建立一条金级业务。
图1-5 金级业务
金级业务属性如表1-6所示。
表1-6 金级业务属性
3）银级智能波分路径
银级智能波分路径包括智能波分OCh路径、ODU1路径、ODU2路径和Client路径，恢复时间为秒级，适用于实时性要求不太高的数据业务、小区上网业务等。
银级业务也叫重路由业务。如果银级业务的LSP失效，将触发重路由进行业务恢复，如果网络资源不足，可能造成业务中断。如图1-6所示，重新建立一条业务连接，从而达到保护目的。
图1-6 银级业务
银级业务属性如表1-7所示。
表1-7 银级业务属性
4）铜级智能波分路径
铜级智能波分路径应用很少，一般适用于配置临时业务，如节假日期间的突发业务，包括铜级智能波分OCh路径、ODU1路径、ODU2路径和Client路径。
铜级业务就是无保护业务。如果LSP失效，不会发起重路由，业务中断。铜级业务的特点如表1-8所示。
表1-8 铜级业务属性
2.隧道业务
隧道业务即是智能服务路径。由于硬件限制和处理复杂度等原因，目前智能服务还不能直接控制低阶业务，而是采用隧道技术来实现低阶业务（VC12/VC3）的支持。建立低阶业务时，需要先建立智能服务路径（一种智能隧道业务，具有钻石、金、银、铜4个保护级别，粒度为VC4），用于承载低阶业务，然后在网管的配合下，可完成低阶业务的端到端配置。智能软件通过FA隧道可以使其承载的低阶业务同样具有重路由、优化等智能特性。
3.智能业务连接类型
智能光网络控制平面和管理平面都可以对网络资源进行管理，配置连接资源。依据配置过程的不同，可以分成3种类型的连接：交换连接（SC，Switched Connection）、永久连接（PC，Permanent Connection）以及“软永久”交换连接（SPC，Soft Permanent Connection）。这3种连接方式很好地满足了在当前复杂异构的光网络条件下端到端连接配置的管理需求。
（1）SC是指交换连接方式。它是由终端用户（如路由器）向智能网络控制平面发起呼叫，在控制平面内通过信令自动建立起的业务连接。SC的创建过程由控制平面单独完成，但是管理平面要完成对SC的资源管理。
（2）PC是指永久连接方式。在这种方式中网络操作者通过管理平面直接配置传送平面网络资源完成对PC的创建、调整、释放操作，控制平面不参与PC的建立过程。
（3）SPC是“软永久”交换连接。它是介于PC和SC之间的业务连接方式。SPC是指在用户到传送网络部分由网络管理者通过网管进行配置，而传送网络内部的连接由网管向网元控制平面发起请求，由智能网元的控制平面通过信令自动完成配置。通常所说的智能路径或者智能业务就是指通过SPC的连接方式所进行的业务配置。
4.端到端业务配置
智能光网络支持端到端业务配置，业务配置非常方便。
智能光网络在支持传统WDM和SDH业务的同时，还支持端到端的智能业务。在智能业务配置中只需知道源节点、宿节点、带宽和保护级别，即可完成业务的配置。智能网元之间可以自动选择路由创建各个节点的交叉连接，也可以通过设置必经节点、排除节点、必经链路和排除链路来约束业务的路由。
在图1-7所示的网络中，若A和I之间要配置一条智能业务。网络自动寻找到A-D-E-I这条路由，并配置各个节点的交叉连接。当然，这里从A到I的路由有很多，网络将计算最佳路由，最终选择A-D-E-I这条路由。业务建立的过程是首先选择该条业务的服务等级，然后选择源节点、宿节点，最后建立业务。
图1-7 端到端业务配置
5.业务关联
关联业务可用于同一条业务从两个不同的接入点接入智能光网络的情况。
业务关联是将两条业务关联起来。在其中一条LSP重路由或优化时，尽量与另外一条LSP分离，而且不会与关联LSP完全重合，主要用来接入有两个接入点的业务（双归属业务）。
如图1-8所示，把D-E-I和A-B-G-H两条LSP关联。如果B和G之间断纤，则A-B-G-H这条LSP将进行重路由，而且会尽量避开D-E-I这条链路。
图1-8 业务关联
关联业务的特点如表1-9所示。
表1-9 关联业务的特点
6.业务优化
智能光网络在经历多次拓扑改变后，各个业务的LSP经常不是最优的，为此提供优化功能。优化就是新建LSP并将被优化的业务倒换到新的LSP，删除原LSP，达到改变并优化业务路由的目的。当然，优化过程中也可以对业务路由进行约束。
对于OTN智能网络产品，波长路径优化由于要改变LSP路径，就要涉及WSS器件的切换，因此优化操作可能会影响业务，必须慎用此功能。
智能光网络业务优化功能的主要特点如下：
（1）只支持手动优化；
（2）优化不能改变被优化的LSP的保护级别；
（3）正在优化时不能进行重路由、升降级、删除等操作；
（4）正在新建、重路由、升降级、重启恢复、删除时不能进行优化；
（5）支持优化功能的业务类型包括钻石级业务、银级业务和铜级业务。
7.业务转换
业务转换就是智能业务之间相互转换或智能业务与传统业务相互转换。而且业务转换是无损转换，不会造成业务中断。
（1）传统业务与智能业务之间相互转换的内容如下：
① 传统1+1波分路径与钻石级智能波分路径相互转换；
② 钻石级智能波分OCh路径可转换为传统波分板内；
③ 传统ODUk SPRing业务与金级智能波分路径相互转换；
④ 传统无保护波分路径与银级智能波分路径相互转换；
⑤ 传统无保护波分路径与铜级智能波分路径相互转换。
（2）智能业务之间相互转换的内容如下：
① 钻石级智能波分路径与银级智能波分路径相互转换；
② 钻石级智能波分路径与铜级智能波分路径相互转换；
③ 金级智能波分路径与银级智能波分路径相互转换；
④ 金级智能波分路径与铜级智能波分路径相互转换；
⑤ 银级智能波分路径与铜级智能波分路径相互转换。
8.网络流量均衡
智能光网络尽量将业务流量分配到不同的路由上。
智能光网络根据OSPF算法计算最佳路由。但是，当两个节点之间的LSP很多时，可能会出现多个LSP经过相同的路由。网络流量均衡功能将避免这种情况发生。如图1-9所示，R2和R4之间有多条银级业务，网络尽可能将其分配到不同的路由上，如A-D-E-I、A-B-C-F-I和A-B-G-H-I 3条路由，从而提高网络的安全性和可靠性。
图1-9 网络流量均衡
9.风险共享链路组SRLG
在智能光网络中，当某些光纤在同一根光缆中时，需要考虑设置SRLG。
SRLG（Shared Risk Link Group）就是共享风险链路组。通常位于同一个光缆中的光纤具有相同的风险，即如果光缆被切断则光缆里的所有光纤都被切断，意味着同时失效的业务量可能越多，所需的恢复带宽也越大。当智能业务发生重路由时就不应该重路由到具有相同风险的链路上，只有掌握该项数据，才能对网络保护恢复资源进行准确的计算。对一个建设和运行多年的光缆网络要掌握SRLG是一件非常不容易的事，特别是光缆基础资料收集整理不是很到位的情况下要想掌握光缆的SRLG信息将会面临更大的困难。
因此，在网络管理中对于网络中具有相同风险的链路需要正确设置SRLG，尽量避免智能业务重路由后的LSP经过与故障链路具有相同风险的链路，缩短智能业务在发生重路由时的业务恢复时间。在智能网管中可以在TE链路管理视图中修改SRLG属性。
10.保护与恢复
保护通常利用网元间预先分配的容量，简单的如板内1+1保护，复杂的如ODUk SPRing保护。保护往往处于网元的控制之下，不需要外部网管系统的介入，保护倒换时间很短，一般在50 ms以内。但是备用资源无法在网络范围内由大家共享。
恢复则通常利用网元间可用的任何容量，包括低优先级的额外容量。当业务的路由失效时，网络自动寻找失效路由的替代路由，其恢复算法与网络选路算法相同。使用恢复方式时，网络必须预先保留一部分空闲资源，供业务重路由时使用。由于重路由时需要重新计算业务路由，业务恢复时间较长，网络较大时可达秒级。
网络恢复方法从控制机制上看，可分为集中式恢复和分布式恢复。
采用集中式恢复方法时，网络由一个集中控制系统（通常为网管系统）全面控制。其内部有一个庞大的网络数据库，存有所有节点、链路和空闲容量的全部信息。当链路或节点失效后，故障信息经其他路由上报给网管系统。然后网管系统根据网络数据库中的信息，计算出替代路由，并向各个节点下发控制命令，从而建立起新的路由，起到网络恢复的作用。
采用分布式控制方法时，无须集中控制系统。当链路失效时，链路两端的节点检测到故障后，向全网洪泛故障信息。当节点失效时，相邻节点检测到故障后，向全网洪泛故障信息。然后所有经过此链路或节点的LSP发起重路由，建立新的LSP，起到网络恢复的作用。
1.2.4 网络时钟特性
智能光网络时钟特性分为物理层时钟和PTP（Precision Time Protocol）时钟，以便实现网络时钟同步和时间同步。
物理层时钟同步机制是从传输链路物理通道的串行码流中提取时钟信息，从而完成频率同步的技术。
PTP（Precision Time Protocol）时钟遵循IEEE 1588 V2协议。IEEE 1588 V2是一种同步协议，通过交换协议报文产生的时间戳来实现频率和时间同步，精度可以达到微秒级，满足3G基站或高级用户的要求。
1.物理层时钟
物理层提取时钟方式为从网元的外时钟口接收的2 M定时信号或从OTU线路侧提取时钟。物理层时钟工作模式分为三种即跟踪、保持和自由振荡模式。
跟踪模式：也就是正常工作模式。指本地时钟同步于输入的基准时钟信号。
保持模式：当所有外部定时基准都丢失后，时钟进入保持模式。时钟利用定时基准信号丢失之前所存储的最后的频率信息作为其定时基准而工作。这种方式可以应付外定时信号中断故障。
自由振荡模式：当所有外部定时基准丢失，而且也失去了对定时基准的记忆，时钟开始跟踪网元的内部晶振。
物理层时钟的同步过程如下：
网元时钟处理模块从线路上的串行码流里提取时钟并选源。
时钟锁相环跟踪其中一个线路时钟，产生系统时钟。
系统时钟作为物理层发送时钟，向下级传递。
物理层时钟特点是实现简单，可靠性高。使用SSI（Synchronization Status Information）信息来表示时钟质量等级，通过专用的OAM报文来传递SSI信息。
2.PTP时钟
PTP（Precision Time Protocol）时钟遵循IEEE 1588 V2协议，可以实现时间的同步。
IEEE 1588 V2是一种同步协议，通过交换协议报文产生的时间戳来实现时间同步，精度可以达到微秒级，满足3G基站或高级用户的要求。
IEEE 1588 V2时钟架构有三种模型。
1）OC（Ordinary Clock）主时钟
OC只有一个IEEE 1588 V2端口的时钟设备，需要恢复时钟。可作为一个时间源，即主时钟设备，或者同步于其他时钟设备，即从时钟设备。
2）BC（Boundary Clock）从时钟
BC有多个IEEE 1588 V2端口的时钟设备，需要恢复时钟，可作为主时钟设备和从时钟设备。
3）TC（Transparent Clock）透明时钟
TC对经本设备转发的 PTP 事件消息，记录其驻留时间，并且把记录的信息提供给接收这些PTP事件消息的时钟。不参与时钟同步，只负责处理延时，能够有效解决主从层次结构引入的误差累计效应，使得时钟/时间同步精度满足应用要求。
根据处理延时的机制不同，透明时钟TC可分为P2P TC和E2E TC。
1）P2P TC
当PTP报文进入P2P TC时，P2P TC不但修正PTP报文的驻留时间，而且修正接收端口连接链路的传输延时。主要应用于MESH组网。
2）E2E TC
使用主从时钟之间的端到端延时测量机制，中间节点不参与传输延时处理，仅对PTP报文透传处理，主要应用于链型组网。
在时钟选取中通常采用BMC（Best Master Clock）算法，通过比较两个或多个时钟的描述数据，来确定哪一个数据描述的时钟更好，从而选取时钟源，该算法由数据集比较算法和状态决定算法两部分组成。
首先通过数据集比较算法（Data set comparison algorithm），确定网元使用哪个时钟更好，选取更好的时钟作为时钟源。对于同一网元，若有两路或多路来自同一GMC（Grandmaster Clock）的时钟信号，则选取到达本网元经过节点数最少的一路GMC作为本网元的时钟源。
然后通过状态决定算法（State decision algorithm），根据数据集比较算法比较的结果，决定端口的下一个选择状态。