下一代光網(wǎng)絡(luò)的ASON技術(shù)探討

陳桂芳 上海鐵路局上海通信段

自動交換光網(wǎng)絡(luò)ASON(Automatic Switched Optical Network)，又稱智能光網(wǎng)絡(luò)，是以SDH和OTN（光傳送網(wǎng)）為基礎(chǔ)，在路由與信令的控制下完成自動交換和連接的新一代智能化光網(wǎng)絡(luò)，是具有標(biāo)準(zhǔn)化智能特性的光傳送網(wǎng)。ASON自21世紀(jì)初誕生以來，由于其強(qiáng)大的保護(hù)恢復(fù)能力、端到端業(yè)務(wù)快速提供、智能化的網(wǎng)絡(luò)管理等給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營帶來諸多價值，從而成為光網(wǎng)發(fā)展的寵兒。近幾年，隨著WDM（波分）/OTN網(wǎng)絡(luò)對智能需求的逐漸明晰，ASON已從傳統(tǒng)的SDH領(lǐng)域擴(kuò)展至WDM/OTN領(lǐng)域，并在商用上掀起一波新的應(yīng)用熱潮。

1 ASON技術(shù)產(chǎn)生的背景

長期以來，地震、洪災(zāi)、雪災(zāi)、泥石流等自然災(zāi)害，以及由工程開挖、爆破等引發(fā)的人為損壞及自然災(zāi)害對電信網(wǎng)絡(luò)的安全構(gòu)成了極大威脅。據(jù)美國運(yùn)營商Level3的統(tǒng)計，其光纖網(wǎng)絡(luò)大概每年每千公里就會中斷1次；中國電信大約每年會發(fā)生50次以上干線光纜中斷；而在印度，幾乎每天都會中斷幾次甚至十幾次。

此外，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益龐大，管理運(yùn)維方面也體現(xiàn)出很多弊病，使得傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)面臨巨大挑戰(zhàn)--電路調(diào)配繁瑣、提供的業(yè)務(wù)單一、帶寬利用率低以及在多點(diǎn)故障面前所表現(xiàn)出的無能為力……，因而，如何提高網(wǎng)絡(luò)的生存性要求，如何做到自動的按需調(diào)配資源，從而達(dá)到降低維護(hù)成本的目的，已成了各方關(guān)注的焦點(diǎn)。在這種背景下，ASON技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2 ASON網(wǎng)絡(luò)的組成

ASON是一種具有高靈活性、高可擴(kuò)展性的能直接在光層上按需提供服務(wù)的智能光網(wǎng)絡(luò)。傳輸設(shè)備是ASON的基本傳輸載體，通常提供線性或環(huán)形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)；光交叉連接設(shè)備OXC是ASON的核心，為其提供交換平臺。光交叉連接設(shè)備的引入，使組網(wǎng)拓?fù)鋸沫h(huán)形、線性結(jié)構(gòu)演進(jìn)成高效的Mesh(網(wǎng)狀)拓?fù)?，從而為尋找最?yōu)化的光路由或在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時快速尋找保護(hù)路由提供了可能，同時也便于整個網(wǎng)絡(luò)共享備用資源。

ASON由傳送平面、控制平面和管理平面組成。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同，ASON增加了一個新的層面--控制平面，并相應(yīng)地在控制平面中引入了選路、信令和鏈路管理等機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)帶寬自動管理。ASON概念的提出，使傳輸、交換和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的路由設(shè)置、端到端業(yè)務(wù)調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)自動恢復(fù)。ASON功能結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 ASON功能結(jié)構(gòu)圖

傳送平面包括提供子網(wǎng)絡(luò)連接（SNC）的網(wǎng)元（NE），它具有各種粒度的交換和疏導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如光纖交叉連接、波長交叉連接；具有各種速率和多業(yè)務(wù)的物理接口，如SDH（STM－N）、以太網(wǎng)接口、ATM接口以及其它特殊接口等；具有與控制平面交互的連接控制接口（CCI）。

ASON控制平面的核心是利用信令實(shí)現(xiàn)端到端自動連接的建立，它基于通用交換協(xié)議（GM-PLS）族，其智能化實(shí)現(xiàn)的前提是傳送平面的網(wǎng)元設(shè)備具備全自動時隙交換功能（包括SDH時隙和波長時隙），即時隙信號可以從網(wǎng)元設(shè)備的任意入時隙位置交叉到出時隙位置。

管理平面通過網(wǎng)絡(luò)管理接口T（NMI－T）管理傳送平面，通過網(wǎng)絡(luò)管理接口A（NMI－A）管理控制平面，通過結(jié)合控制模塊的鏈路管理協(xié)議（LMP）協(xié)同完成對DCN的管理。它主要面向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者，側(cè)重于對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營情況的掌握和網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置。

3 ASON的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢

ASON的技術(shù)特點(diǎn)在于它為“靜態(tài)”的光傳送網(wǎng)引入了智能，使之變?yōu)椤皠討B(tài)”的光網(wǎng)絡(luò)。ASON將IP的靈活和效率、SDH的保護(hù)能力、DWDM(密集波分)的容量通過創(chuàng)新的分布式網(wǎng)管系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，形成以軟件為核心的能感知網(wǎng)絡(luò)和用戶服務(wù)要求，并能按需直接從光層提供服務(wù)的新一代光網(wǎng)絡(luò)。

ASON在傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)上引入了控制平面，實(shí)現(xiàn)了對傳送平面的實(shí)時控制，實(shí)現(xiàn)了資源管理、連接、保護(hù)恢復(fù)等方面的智能化。與傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)相比，ASON具有突出的優(yōu)勢，具體反映在以下幾個方面。

（1）生存能力提高。傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)為環(huán)形拓?fù)洌Ｗo(hù)方式一般為專用保護(hù)，對單點(diǎn)故障具有良好的保護(hù)能力，但是無法應(yīng)對兩點(diǎn)以上的故障。ASON是網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制能夠提供給用戶更加可靠的業(yè)務(wù)傳輸，特別是在光網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行高速信息傳輸尤為重要。ASON的控制平面能在光層對傳輸故障快速作出反應(yīng)，進(jìn)而及時地將數(shù)據(jù)流倒換到備用通道上，從而實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的快速保護(hù)和恢復(fù)，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

（2）可提供多種業(yè)務(wù)分級接入（SLA）。ASON網(wǎng)絡(luò)針對不同等級的客戶可以提供不同的保護(hù)恢復(fù)方式，為客戶提供差異化、可選擇的服務(wù)。

（3）資源利用率高，抗災(zāi)能力強(qiáng)。SDH網(wǎng)絡(luò)采用的是專用保護(hù)方式，理論上資源利用率最大為50%。而ASON網(wǎng)絡(luò)采取保護(hù)資源共享的方法，Mesh網(wǎng)絡(luò)的多路由支持ASON的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)功能，使網(wǎng)絡(luò)不需為工作資源預(yù)留100%的保護(hù)通道，在相同網(wǎng)絡(luò)安全條件下所需備用資源少于傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)。此外，傳統(tǒng)的SDH環(huán)網(wǎng)只能保護(hù)單點(diǎn)斷纖，而ASON支持網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具有抗多點(diǎn)失效的能力。在網(wǎng)絡(luò)多條鏈路失效的情況下保護(hù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)“有路即通”，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和抗災(zāi)害能力。

（4）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力強(qiáng)。在SDH環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，只要有某個區(qū)段需要擴(kuò)容，就需要對整個環(huán)形網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。而網(wǎng)狀A(yù)SON網(wǎng)絡(luò)的升級擴(kuò)容非常簡單，具有模塊化的特性，擴(kuò)容只需對那些需要擴(kuò)容的鏈路進(jìn)行即可，一般僅僅需要增加板卡或者插槽就可以完成擴(kuò)容。此外，ASON網(wǎng)絡(luò)的升級擴(kuò)容還可以根據(jù)光纜資源情況，在一些節(jié)點(diǎn)之間增加光纖連接，改變ASON的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪韺?shí)現(xiàn)。

（5）資本支出和運(yùn)營成本都會有所降低。現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)一般都是SDH環(huán)形相交或重疊的模式，升級擴(kuò)容投資大，而且給后期的運(yùn)營帶來很大壓力。ASON網(wǎng)絡(luò)的一次性投資可能比較大，但是網(wǎng)絡(luò)越大，從長遠(yuǎn)看后期的資本支出就會越小，而且ASON的智能特性也會使運(yùn)營成本大大降低。

（6）支持快速的業(yè)務(wù)配置，滿足緊急的業(yè)務(wù)需求。在用戶端，根據(jù)數(shù)據(jù)流的大小和模式，能通過波長的自動調(diào)整實(shí)現(xiàn)不同IP網(wǎng)絡(luò)之間的連接，從而解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。圖2給出了快速動態(tài)進(jìn)行業(yè)務(wù)連接的情況，業(yè)務(wù)忙即流量大時，可再申請λ2路由；流量減少時，立即釋放λ2路由，真正實(shí)行動態(tài)分配和調(diào)度。

圖2 快速業(yè)務(wù)提供的情況

（7）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計簡單，規(guī)模大的傳輸網(wǎng)在規(guī)劃和設(shè)計時非常困難，存在許多不確定因素，諸如不固定的數(shù)據(jù)流量、不確定的業(yè)務(wù)需求、不同業(yè)務(wù)的安全等級，以及各種不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和控制平面的相互兼容性等。ASON技術(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)化的控制平面和創(chuàng)新的分布式網(wǎng)管系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的一些協(xié)議，使網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計變得簡單。

雖然ASON技術(shù)具有上述優(yōu)勢，但在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）符合ASON的業(yè)務(wù)拓?fù)淠Ｐ汀SON網(wǎng)絡(luò)只在網(wǎng)狀分布式業(yè)務(wù)模型中才能發(fā)揮其優(yōu)勢，而對星型集中式、匯聚式業(yè)務(wù)沒有意義。

（2）要求光纜資源豐富。物理光纜網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)ASON的基礎(chǔ)，對于光纜網(wǎng)資源還不十分到位的情況下（如節(jié)點(diǎn)不能保證有3個以上的光纜維度），引入ASON將不能真正發(fā)揮其優(yōu)勢即ASON的保護(hù)機(jī)制無法發(fā)揮作用，反而由于同路由隱患增加了維護(hù)成本與管理難度。

（3）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。對于小業(yè)務(wù)量的情況，環(huán)網(wǎng)連接比較合適，能表現(xiàn)出更高的帶寬利用率。對于大業(yè)務(wù)量的情況，網(wǎng)狀網(wǎng)連接更合適，其提供的節(jié)點(diǎn)間的直接物理通道被有效填充，能表現(xiàn)出更好的帶寬利用率。另外，節(jié)點(diǎn)較少無法發(fā)揮ASON技術(shù)的先進(jìn)性，一般業(yè)務(wù)需求節(jié)點(diǎn)達(dá)到15個后，才能觸發(fā)ASON技術(shù)的效益點(diǎn)。

4 ASON的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景

ASON是光傳送網(wǎng)概念的重大突破，代表了未來光通信發(fā)展的方向，它一經(jīng)提出就受到業(yè)界的廣泛重視。通過近幾年國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化工作的穩(wěn)步推進(jìn)，目前ASON已經(jīng)從一個概念發(fā)展到可以實(shí)用的商用化產(chǎn)品，國內(nèi)外大多數(shù)傳輸設(shè)備生產(chǎn)廠商都已經(jīng)開發(fā)出了自己的 ASON設(shè)備。

從目前網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用來看，國外已經(jīng)有了運(yùn)營商在骨干網(wǎng)上成功部署ASON設(shè)備的先例，國內(nèi)部分運(yùn)營商也已開始嘗試在城域傳送網(wǎng)上部署ASON以進(jìn)一步檢驗(yàn)設(shè)備的可靠性。隨著省際、省內(nèi)骨干傳送網(wǎng)的核心層向網(wǎng)狀網(wǎng)演進(jìn)趨勢的不斷明朗，可以相信以ASON為代表的智能光網(wǎng)絡(luò)必將成為未來幾年光通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展的主導(dǎo)方向，ASON網(wǎng)絡(luò)體系將為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和設(shè)備制造商帶來新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)，創(chuàng)造出巨大的市場機(jī)遇和經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

ASON作為傳輸網(wǎng)技術(shù)的一次重大突破，是將傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高效的IP技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制軟件融合在了一起，從而使光網(wǎng)絡(luò)從一個靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)向一個動態(tài)、高效的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加靈活，更富有彈性，更有利于用戶業(yè)務(wù)等級的劃分和綜合運(yùn)營成本的降低。隨著智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟，日趨完善，ASON技術(shù)必將得到大規(guī)模的應(yīng)用。