自动交换光网络技术在骨干传送网的应用

zjol

摘要：自动交换光网络（ＡＳＯＮ）技术近年来发展迅速，在国内得到了一定应用。从ＡＳＯＮ技术的特点、标准化、设备和商用化等方面进行了分析，同时分析了骨干传送网目前存在的问题，总结了现阶段ＡＳＯＮ技术适用于骨干传送网的技术特征。

一、自动交换光网络技术

自动交换光网络（ＡＳＯＮ）技术的提出是为了适应数据业务的迅猛增长，而这种趋势在城域传送网中表现得最为明显。从理论上说，ＡＳＯＮ技术非常适用于城域传送网，下面就从ＡＳＯＮ技术的特点、提供的业务类型、标准化、设备现状和应用情况来说明为什么ＡＳＯＮ技术适用于城域传送网。

１．ＡＳＯＮ的技术特点

以同步数字序列（ＳＤＨ）和光传送网（ＯＴＮ）为基础的自动交换传送网称为ＡＳＯＮ。它是符合Ｇ．８０８０框架要求、通过控制平面来完成自动交换和连接控制、以光纤为物理传输媒质、由ＳＤＨ和ＯＴＮ等光传输系统构成的智能光传送网。 在ＡＳＯＮ网络结构中引入控制平面具有以下优点：

·支持快速业务配置：满足紧急业务需求；

·支持流量工程：允许网络资源的动态分配，满足网络结构的不断调整和业务增长的不均衡，同时还可满足各种临时性业务，能提高网络资源利用率，发掘网络潜力，降低运营成本及提高资源利用效率；

·采用专门的控制平面协议：适用于各种不同的传送技术；

·根据实时的传送网络状态实现恢复功能：提供网状网（ｍｅｓｈ）保护恢复能力，具有抗多节点失效功能，提高了网络的生存性和抗灾能力；

·支持多厂商设备环境下的连接控制；

·可引入新的补充业务（例如封闭用户组和虚拟专网）：随着运营商竞争的加剧，可提供服务等级协定（ＳＬＡ）网络，以实现用户的定制服务，为重点大客户提供更具吸引力的服务，提升运营商的整体竞争能力。

根据以上分析，ＡＳＯＮ技术在快速业务提供、网络资源动态分配、多厂商设备环境下的连接控制和提供各种新型补充业务等方面都适应城域传送网的特点。

２． ＡＳＯＮ的业务类型

ＡＳＯＮ支持三种连接类型——永久连接（ＰＣ）、交换连接（ＳＣ）和软永久连接（ＳＰＣ），以满足不同网络的需要。另外，ＡＳＯＮ支持的连接类型包括双向点到点连接、单向点到多点连接、单向点到点连接。它支持的业务种类包括：ＳＤＨ业务、ＯＴＮ（Ｇ．７０９）业务、光波长业务（透明或不透明）、以太网业务（速率包括１０ Ｍｂｉｔ／ｓ、１００ Ｍｂｉｔ／ｓ和ＧＥ等）。

同时ＡＳＯＮ网络可以支持许多新型业务，例如按需分配带宽业务（ＢｏＤ）、光虚拟专用网（ＯＶＰＮ）以及指配带宽业务（ＰＢＳ）。目前光虚拟专用网一般采用基于网管系统的实现方案；而ＢｏＤ由于带宽按需调整的技术不是十分成熟，而且其业务应用前景也不明确，目前可以实现按时间调度带宽的功能，为运营商提供近似实时的调度，满足一些临时业务的需求。

从业务类型来看，ＡＳＯＮ网络可以提供多种新型业务，尤其是具有动态性的ＢｏＤ和ＰＢＳ业务非常适合城域传送网，但是由于标准化和客户端设备的缺乏，这些新业务目前尚难完全商用。

３． ＡＳＯＮ标准化现状

对ＡＳＯＮ技术进行跟踪研究的国际标准化组织主要包括ＯＩＦ、ＯＤＳＩ、ＩＥＴＦ和ＩＴＵ－Ｔ，各标准化组织的研究工作既有重叠，又互为补充。 ＩＴＵ－Ｔ是通信行业主要的标准化组织，它为ＡＳＯＮ定义了一个标准的自动光网络体系结构，与其他标准化组织的不同在于它从整体结构的角度研究光网络，之后再考虑如何实现的问题。

ＩＥＴＦ的通用多协议标记交换（ＧＭＰＬＳ）及相关工作组的主要工作是定义用于智能光网络的控制协议。ＩＥＴＦ提出了关于ＧＭＰＬＳ的一系列标准草案，包括资源预留协议－流量工程扩展／路由受限－标记分配协议（ＲＳＶＰ－ＴＥ／ＣＲ－ＬＤＰ）、开放最短路径协议（ＯＳＰＦ）、链路管理协议（ＬＭＰ）等。

ＯＩＦ目前主要关注的是ＩＰ客户端，已经规范了智能光网络的用户－网络接口（ＵＮＩ），对内部网络－网络接口（Ｉ－ＮＮＩ）也有初步的定义。但对用于各光网络节点互连的外部网络－网络接口（Ｅ－ＮＮＩ）尚未给出定义。

ＡＳＯＮ的标准化工作非常活跃，已具有阶段性进展，但是标准化的完成和完善还需要时间，主要体现在ＵＮＩ、Ｅ－ＮＮＩ、路由、自动发现、链路管理协议、控制平面管理等几个方面。标准化工作的过程决定了设备的实现程度和应用方式。

４． ＡＳＯＮ设备的现状

目前传送平面的ＡＳＯＮ设备相对比较成熟，这里主要是指基于ＳＤＨ的ＡＳＯＮ设备，其交叉矩阵的速率从１６０ Ｇｂｉｔ／ｓ到Ｔｂｉｔ／ｓ量级不等，最常见的速率是３２０ Ｇｂｉｔ／ｓ和６４０ Ｇｂｉｔ／ｓ，处理的颗粒为ＶＣ－４－ｎＣ／Ｖ，能部分支持Ｇ．７０９，但核心交叉还是基于ＳＤＨ的ＶＣ交叉，其中只是增加了ＯＴＮ 封装。

ＡＳＯＮ设备的控制平面的功能和性能存在差异。在接口方面，Ｉ－ＮＮＩ的功能较成熟，ＵＮＩ功能的应用还没有完善的商用模式和应用需求，Ｅ－ＮＮＩ功能尚处于起步阶段。在信令通信网络（ＳＣＮ）方面，大部分ＡＳＯＮ设备支持带内和带外两种实现方式。对于ＳＣＮ的保护恢复，在带外方式下，采用带外网络自身的保护恢复机制，ＡＳＯＮ设备并不提供这种机制；在带内方式下，一般通过信令网络本身的保护机制以及重路由功能实现信令通道的保护恢复。

ＡＳＯＮ管理平面的规范尚未确定，对于ＡＳＯＮ的智能化管理还不完善。各个厂商设备的保护机制都比较成熟，但在ＡＳＯＮ网络基于控制平面的保护和恢复功能的实现机制、保护恢复时间和成熟完善程度等方面仍有较大的差别。

根据ＡＳＯＮ设备的现状，不难看出目前能够使用的主要是域内的连接控制、保护恢复功能等。

随着ＡＳＯＮ技术的逐步发展，国内外的运营商开始在其网络中逐步部署ＡＳＯＮ或者构建实验网。ＣＩＥＮＡ的ＡＳＯＮ设备首先在北美ＡＴ＆Ｔ公司的骨干网络中得到应用，共有１００多个节点。随后日本ＮＴＴ采用Ｓｙｃａｍｏｒｅ的设备在骨干网络中部署了４０个节点的ＡＳＯＮ网络用来承载话音和数据业务，欧洲沃达丰也采用Ｓｙｃａｍｏｌｅ的设备部署了有７９个物理节点的ＡＳＯＮ网络。此外，华为的ＡＳＯＮ设备也在巴西ＴＥＬＥＭＡＲ国家干线和伊朗德黑兰城域网络中得到了应用。根据现有情况，与客户直接连接的ＵＮＩ接口还没有应用。




图1　省际干线传送网在传送网中的位置

我国从２００４年开始，首次在省内干线网和城域层面引入了ＡＳＯＮ技术，如吉林铁通、江苏电信和北京通信分别采用了ＣＩＥＮＡ、朗讯和阿尔卡特的ＡＳＯＮ技术。

二、省际干线传送网

省际干线传送网的作用是为各省会城市及汇接节点城市提供大容量的省际电路，并连接各个省内干线传输网。它在网络中的位置如图１所示。目前各大运营商的省际干线传送网主要采用２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ和１０ Ｇｂｉｔ／ｓ的ＳＤＨ／波分复用（ＷＤＭ）技术，以ＷＤＭ作为大容量的基础传输平台，以ＳＤＨ自愈环作为主要的网络结构形式，在无法成环的地方辅以少量线性链路。有些运营商还在业务量比较大的重要节点设置了数字交叉连接设备（ＤＸＣ）。 在建网初期，由于建设时间短、光纤材料短缺、业务量较少、环内电路量不大、跨环电路较少，采用环网结构有一定的优势，但随着业务的发展，为了电路疏通的合理性，大环数量在不断增加，同时由于业务量的增加，省际干线传送网普遍存在以下问题。

１．灵活性和可扩展性较差

环网由于受自身结构的限制而缺乏灵活性，不利于网络扩容和发展，特别是当电路割接或业务预测不准确时，这种矛盾更为突出。每次出现增加电路或调整电路的需求时，就需要对全网的资源进行大调整，不利于快速提供电路；由于是在原有系统上进行扩容，对工程施工带来极大不便，施工周期长，对现网的业务影响较大；不利于维护管理，会引起硬件资源和人力资源的浪费。随着网络中环网结构数量以及每个环网结构上重叠的系统数量的增加，业务调度和通道配置将更加繁琐。

２．安全问题

环网只能抗单点故障，其保护机制一般不适用于出现多点故障的情况。由于环网距离较长，环内出现多处光纤断裂故障的概率也比较大，单纯利用环网保护不能满足业务安全的需求。某些重要节点特别是跨环节点（如北京、武汉等）的业务量越来越大，大量的业务转接由多套插入／分出复用（ＡＤＭ）设备完成，电路调配以及管理维护不方便，且安全性不高。当网络发生保护倒换时，数据业务的传输时延较大，经过的节点数多，造成吞吐量等性能参数发生劣化。

３． 网络利用率低

环网网络利用率低主要体现在复用段共享保护环中有５０％的带宽用于保护；环内的多跳业务需要占据相应各个复用段之间的通道，尤其在保护倒换时，环回的业务经过的跳数可能等于或大于环内的节点数，使用的通道资源过多；对于跨环业务，每个环都要做相应的保护，过多占用了环内带宽资源；由于业务需求不均衡，导致部分空余时隙无法利用等。

４．端到端业务配置问题

目前在省际骨干网层面都采用了多厂商的设备，因此在建立一个端到端业务时势必要跨越多个厂商的设备，但各个厂商的子网管理系统无法互连互通，而网络层又缺乏综合网管，导致无法快速进行端到端业务自动配置，子网间业务调度和维护困难，故障查找难度大，不便于实现全网统一管理。从目前商用化的综合网管来看，在ＳＤＨ层面做综合网管互通的实例很少，目前在国内只有中国联通的长途传输网实现了可以进行电路调度的综合网管。

５．无法实现ＳＬＡ

传送网络建设初期，由于业务量较小，业务分级的优势不是特别明显，随着数据业务的发展，对传输网的分级需求会越来越明显，而环网无法实现该功能，即差异化服务，目前环网只提供单一等级的业务。

三、ASON技术适用于省际骨干传送网的特点

ＡＳＯＮ技术从应用现状和技术特点来看，在省际骨干传送网的应用有很好的发展前景。

根据ＡＳＯＮ设备的现状和标准化情况，目前能够提供且适用于骨干传送网的的主要功能包括以下几个方面：

·大容量的交叉矩阵，多光口方向的业务疏导：可以用于骨干传送网业务量较大的重要节点，实现业务调度和疏导。

·网状网组网功能：用于提高骨干传送网的灵活性和可扩展性。

·分布式控制功能：包括分布式信令、路由和自动发现，目前它在Ｉ－ＮＮＩ层面上比较成熟，可用于实现连接配置等功能，如建立软永久连接和永久连接。

·保护恢复功能：ＡＳＯＮ设备除了能够实现传统ＳＤＨ保护以外，还能够实现基于控制平面的保护（包括１＋１、１?押１保护功能）、恢复（包括动态重路由恢复、预置路由恢复）以及保护与恢复结合，以实现抗多重故障能力，解决骨干传送网上的安全可靠性问题，通过与保护和恢复方式的对应，在一定程度上可以实现ＳＬＡ功能。

·支持带内（带外）信令通信网：考虑到成本等方面的问题，商用网络中都采用带内方式来实现信令通信网，但是对这一功能的选择还应从安全性等角度进一步斟酌。

随着Ｅ－ＮＮＩ技术的成熟，还可以解决省际骨干传送网中跨厂商的业务调度等问题，如果业务的动态变化调整较多，也有可能利用ＡＳＯＮ中的ＵＮＩ技术。从标准和技术来看，ＡＳＯＮ正处于发展阶段，尚未大规模应用，相信随着市场和技术的进一步发展，ＡＳＯＮ在省际骨干传送网中的应用会更加广泛，从而为下一代网络提供高效、可靠和灵活的传送网络。