按需分配頻寬:簡介,特點,關鍵技術,通用成幀協定,虛級聯,鏈路容量調整方案,ASO

按需分配頻寬（bandwidth on demand，BOD）是根據接受服務的信道的需要，以頻寬增量方式增加吞吐量的能力。BOD是最能體現自動交換光網路（ASON）特點和優勢的一種業務。通過BOD服務提供者按照用戶需求提供可以使用的頻寬。

中文名稱	按需分配頻寬
英文名稱	bandwidth on demand
定　　義	在電信技術中，根據接受服務的信道的需要，以頻寬增量方式增加吞吐量的能力。
套用學科	通信科技（一級學科），通信原理與基本技術（二級學科）

基本介紹

中文名：按需分配頻寬
外文名：bandwidth on demand，BOD

簡介,特點,關鍵技術,通用成幀協定,虛級聯,鏈路容量調整方案,ASON中頻寬按需分配的實現,業務實現,頻寬調整過程,頻寬保證,自動頻寬調整,

簡介

目前，BOD是最能體現ASON動態特點和優勢的一種業務。BOD業務能夠適應網路業務日益數據化的趨勢，能夠增強用戶和網路的互動能力，由用戶自己定製和控制自己需要的網路頻寬，在滿足用戶個性化需求、降低用戶費用的同時，提高網路資源的有效利用率。

所謂BOD，顧名思義，就是服務提供者按照用戶的需求提供可以使用的頻寬。BOD包含兩個層面的含義：一是能夠快速地建立和拆除符合用戶頻寬需求的業務，二是對於已經建立的業務，可以根據用戶的需求動態地調整頻寬（增大或減小）。第一種情況是第二種情況的特例，利用ASON的交換連線（SC）或半永久連線（SPC）方式可以快速地建立和拆除連線，從而滿足用戶需求，其實現相對簡單，而第二種情況，如果不希望業務損斷的話，其實現要複雜得多。

特點

BOD業務具有以下特性：

客戶或其代理可以直接通過網管配置或用戶網路接口（UNI）發起BOD業務建立。BOD業務可以由用戶通過UNI以SC連線的方式發起以及進行頻寬調整，也可以通過網路管理以SPC或SR連線的方式發起以及進行頻寬調整。
根據所使用的互連模式和網路管理策略不同，光網路對客戶可以不具有或者具有有限的可見性。
根據控制平面互連模型的不同，連線的建立依賴於網路或用戶的智慧型。對於對等模型，由於客戶和網路的資源共享，所以可以由用戶進行資源最佳化和路由配置；而對於重疊模型：由於信息隱藏，用戶只能通過接口請求，而由網路提供者進行資源最佳化和路由配置。

對於動態調整頻寬的方法，也有多種選擇：一種是有業務損斷的調整方式，就是建立一個新的滿足用戶頻寬需求的連線，替換舊的連線，具體方式包括先拆後建、先建後拆、同時拆建等等，由於存在連線的切換，需要消耗時間，所以這種方式也會產生一定時間的業務中斷，但是其實現相對簡單；還有一種方式就是不損斷業務的動態調整方式，這需要使用一些特殊的技術，包括虛級聯（VC）、鏈路容量調整方案（LCAS）等，通過動態增加或者減少業務所綁定的虛容器的數量來調整頻寬。

關鍵技術

在實現BOD業務過程中，需要使用通用成幀協定(GFP)實現數據幀到SDH虛容器的有效映射，同時使用VC和LCAS來進行頻寬的動態綁定和調整，這是實現頻寬無損調整的基礎。

通用成幀協定

GFP是由ITU-T G.7041標準化的一種面向無連線的新型數據鏈路層封裝協定，可以透明地將高層的各種數據格式封裝為可以在同步數字型系/光傳送網(SDH/OTN)傳輸網路中有效傳輸的信號，具有封裝效率高、誤碼擴展小、無隨機頻寬膨脹代價等優點。GFP封裝的高層客戶信號可以是面向協定數據單元(PDU)數據流，也可以是面向塊狀編碼的固定比特速率數據流。GFP使用了基於差錯控制的幀定界機制，不需要對業務數據流進行特別處理。GFP封裝方式具有協定透明性和通用性，能夠後向兼容，目前已經得到大多數廠家的支持。

虛級聯

虛級聯是SDH中的一種數據傳輸技術，它可將多個虛容器組合起來，作為一個保持比特序列完整性的單容器使用，實現大顆粒業務的傳輸，存在著兩種級聯方式，相鄰級聯和虛級聯。相鄰級聯要求所有級聯容器在時隙上連續相鄰排列，組成單一的邏輯傳送實體在網路中進行交叉、復用和傳輸，它要求傳輸通道的所有節點都必須支持相鄰級聯方式。而虛級聯則沒有此要求，它可以把不同路徑的多個物理流合併成單個邏輯流，實現傳送層的鏈路匯聚。一般來說，虛級聯要完成傳送和接收兩個方向的功能：在傳送方向將接入信號分裝至若干各高階或低階容器中，使相鄰級聯業務轉化為可在現有SDH設備上傳輸的虛級聯業務；在接收方向，將線路上傳輸的虛級聯業務轉換成相鄰級聯業務，從而獲得原始的接入信號。

相對於相鄰級聯，虛級聯在技術上需要考慮的主要問題是時延。由於虛級聯每個虛容器的傳輸所通過的路徑有可能不同，因此在各虛容器之間可能出現傳輸時差，在極端情況下，可能會出現序列號偏後的虛容器比序列號靠前的虛容器先到達終節點，這無疑給信號的還原帶來了困難。目前，解決這一問題的有效方法是採用一個大的延時對齊存儲器對數據進行快取，並儘可能地讓各個虛容器沿相同的路由傳輸。

虛級聯技術對網路中間節點透明，只要求在接入業務的源、宿端支持虛級聯功能，並且虛級聯組中的各條成員鏈路可沿不同的路由獨立進行傳送，所以對網路資源的使用相當靈活，能夠提高網路資源利用率。

鏈路容量調整方案

LCAS最初被稱為可變頻寬分配技術(VBA)。LCAS是對虛級聯技術的擴充，建立在虛級聯技術基礎之上，是一種收發雙方握手的傳送層信令協定，可以通過該協定來動態地調整虛級聯組的數量和狀態，從而無損地調整連線的頻寬。此外，LCAS技術還提供一種容錯機制，可增強虛級聯的健壯性：當虛級聯組中有一個成員失效，不會使整個虛級聯組失效，而是自動地將失效的成員從虛級聯組中剔除，剩下的正常的成員繼續傳輸業務、當失效成員恢復後，系統自動地又將該成員重新加入虛級聯組。

ASON中頻寬按需分配的實現

虛級聯和LCAS為無損頻寬調整提供了技術基礎。在傳統的網管方式下，可以通過虛級聯和LCAS按照需求來調整連線的頻寬，當網元管理系統/網路管理系統(EMS/NMS)接收到用戶發來的頻寬請求後，EMS/NMS首先進行端到端的選路，然後利用網管命令建立新增的通道，為新增的頻寬做好準備。然後EMS/NMS就下發命令，在業務的源、宿兩端觸發LCAS，執行LCAS頻寬調整動作序列，從而將新增的成員通道無損地增加到虛級聯組中，從而實現頻寬的無損調整。但是這種傳統網管的調整方式，由於過程中需要大量的人工操作，所以調整周期長，實時性差。隨著ASON的出現，人們可以利用其控制平面提供的強大的信令和路由功能，來自動、快速高效地實現BOD。

業務實現

在ASON中，當BOD業務有頻寬改變請求時，可以通過控制平面來快速地建立和拆除BOD業務所需要的連線，然後由控制平面通知傳送平面啟動LCAS頻寬調整過程，從而實現快速的頻寬無損調整。ASON中的BOD業務模型如圖所示。

BOD業務建立後，可以通過UNI接口發起頻寬調整請求，也可以由網管系統通過控制平面網管接口(NMI-A)發起頻寬調整，將請求傳送給控制平面。控制平面負責根據頻寬請求參數以及網路的拓撲和資源情況，通過路由和信令建立新的連線（頻寬增加），或者拆除已有的連線（頻寬減少）。然後控制平面通過連線控制接口（CCI）將增加/減少的通道通知給傳送平面。傳送平面在業務的源，宿兩節點上啟動LCAS調整過程，將需要調整的通道添加到虛級聯組中。或者從虛級聯組中移去。

頻寬調整過程

以客戶通過UNI接口發起的頻寬增加為例。給出頻寬調整的過程，信令採用資源預留協定（PSVP），頻寬增加過程如圖所示。

源客戶通過UNI接口發出頻寬調整請求，控制平面接收到請求後。進行呼叫過程，PATH命令從源控制節點直接到達宿控制節點。然後傳遞給宿客戶。宿客戶確認後。通過PSVP命令返回給源控制節點。
源控制節點根據頻寬調整的參數，確定是新建連線還是拆除連線，以及連線的頻寬。根據當前的網路拓撲和資源使用情況，確定新建連線的路由，在進行選路時，還需要考慮BOD業務當前的虛級聯通道分布情況，為避免不同通道的時延差別過大、不利於信號合併、所以在選擇新的路由時，應儘可能地和原來的通道走相同的路由。然後控制平面通過信令過程控制傳送平面，在傳送平面里建立起新的連線。信令過程完成後，控制平面通過CCI接口發出命令，通知傳送平面的源，宿節點啟動LCAS。
傳送平面接收到控制平面命令後，源，宿節點啟動LCAS動作命令，將新增的連線增加到BOD業務所關聯的虛級聯組中，LCAS過程完成後，傳送平面將執行結果反饋給控制平面。
控制平面收到傳送平面反饋後，知道LCAS執行完畢，然後向源客戶返回調整結果，源客戶可以發起ResvConf命令對頻寬的調整進行確認，表明新的頻寬已可以使用.。

頻寬保證

當網路發生故障時，BOD業務的頻寬也會受到影響，這就需要採取措施保證BOD業務的頻寬，使網路故障給用戶帶來的影響最小，通常，在傳輸網中都會對連線採用保護、恢復等方式來保證連線的可用性，但是BOD業務和普通的連線不同，有一些獨特的特點、BOD業務採用虛級聯，對應多個成員通道連線，並且各個成員通道的路徑可能是不一樣的；BOD承載的都是數據業務，不同數據業務類型的實時性要求是不一樣的，所以當BOD業務受到故障影響時，不能簡單地等同於普通的連線恢復，需要在恢復啟動條件和恢複方式上作一些特殊考慮。

BOD業務故障恢復啟動條件的確定。當網路故障時，可能只會影響到BOD業務的部分成員通道，但整個業務並沒有斷掉，只是業務的頻寬減小，當BOD所承載的是一些非實時性的業務時，如上網瀏覽、下載數據、收發郵件等等，頻寬的小幅減小對用戶的使用影響並不大，但當BOD業務承載的是一些實時性很強的業務，如實時視頻、語音等，即使是頻寬的小幅減小，也會給用戶的使用帶來較大的影響，所以，針對BOD業務，可以根據業務的性質和用戶需求劃分等級，根據不同的等級設定一個頻寬容量減少比率門限值，作為BOD業務是否啟動保護/恢復的一個依據，當網路故障對BOD業務產生影響時，如果容量的減少小於門限值，系統可以不啟動恢復機制，只是採用LCAS，將產生故障的通道暫時從虛級聯組中刪除，降低數據業務的丟包率和時延，待故障的通道修復後，系統再自動地將修復好的通道增加到虛級聯組中，恢復業務原來的頻寬，如果容量的減少大於門限值，系統需要將故障的通道從虛級聯組中刪除，同時立即啟動保護/恢復機制，快速找到替換通道並將其增加到虛級聯組中，保證業務的頻寬不變。
BOD業務故障恢複方式選擇一個BOD業務包含多個成員連線，很自然地，可以針對BOD業務的每個成員連線獨立地進行恢復，找到替代的連線並切換過去，如果多個成員連線同時發生故障，各個通道連線的恢復過程互不影響，這種恢複方式思路清晰，處理相對簡單，對於那種包含的成員連線的路由比較分散、並且同時故障的成員連線數目較少的BOD業務來說是比較有效的，如果BOD業務的成員連線的路由比較集中，在同一路徑中包含了數個成員連線，如果該路徑某處發生故障，則該路徑上的所有成員連線都會失效，都要觸發恢復，在這種情況下如果對每個成員連線獨立地恢復，總的恢復時間可能會比較長，針對這種情況，可以將多條成員連線作為一個整體，統一進行一次恢復，這種恢復的效果要好得多，圖3給出了兩種恢複方式的特點和適用場景。

自動頻寬調整

除了可以由用戶或者網管系統發起頻寬調整請求外，還可以設定一些自動觸髮帶寬調整的條件，當條件滿足時，系統可以自動發起BOD業務的頻寬調整請求，通過ASON的智慧型化和自動化能力來完成頻寬的調整，為BOD業務增加更多的智慧型特性。

定時調整頻寬。存在某一類業務，可能在不同的時間段內，有著不同的頻寬需求，這是事先已經明確好的，從減少用戶頻寬租用費用和提高網路的使用效率的角度，系統可以設定一個定時機制，按照事先約定好的協定，在規定的時間點自動發起頻寬調整請求，由ASON來自動地完成頻寬調整，為用戶提供滿意的頻寬。
根據流量自動調整頻寬。可以在ASON中增加業務流量自動檢測能力，收集、統計BOD業務的流量變化，分析業務流量變化規律，得到業務流量變化的趨勢，制訂相應的策略，當業務流量變化滿足設定條件時，系統就自動觸發業務頻寬調整，改變業務的頻寬，實現網路根據流量自主地調整頻寬，提高網路資源的有效利用率，這應該是BOD業務發展的趨勢。

按需分配頻寬