基于SDH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）關(guān)鍵技術(shù)研究

靳小江 毛建國

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的不斷成熟，移動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)不斷出現(xiàn)在人們生活當(dāng)中，為人們生活生產(chǎn)帶來了巨大的便利與改變。其中，基于SDH（同步數(shù)字體系）的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)是未來光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)方向，其將在資源動(dòng)態(tài)配置、容量、網(wǎng)速等各方面均有一個(gè)顯著的改善和提升。立足于SDH，文章對(duì)自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)和基于SDH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹與分析。

關(guān)鍵詞：SDH；自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)；安全保密技術(shù)；生存性技術(shù)

眾所周知，伴隨網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量不斷增加的同時(shí)，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平也提出了越來越高的要求，包括網(wǎng)速、用戶體驗(yàn)、信息安全等級(jí)等所有方面。面對(duì)用戶要求的逐漸提高與需求的不斷增大，作為眾多網(wǎng)絡(luò)中的一種，自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)需要不斷提高自身技術(shù)水平，提高網(wǎng)絡(luò)安全系數(shù)。為達(dá)到上述目標(biāo)，就需要在分析自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上將SDH引入到自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。

1 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）相關(guān)概述

1.1 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)介紹

自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)是指在傳送平面內(nèi)引入SDH交換技術(shù)，并將其與交叉技術(shù)相互結(jié)合所形成的一種新一代自動(dòng)化、智能化光傳送網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)通過使用路由協(xié)議、信令協(xié)議等多種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，通過引入控制平面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)路由的自動(dòng)精確計(jì)算與對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)按需分配，實(shí)現(xiàn)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的自動(dòng)連接與交換，使光傳輸網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、智能控制等多種功能[ 1 ]。現(xiàn)階段，自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）傳送平面支持SDH與OTN兩種技術(shù)，采用SDH技術(shù)的傳送平面即為基于SDH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)。

1.2 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

在原有傳送平面與管理平面基礎(chǔ)上增加控制平面，在傳輸網(wǎng)絡(luò)中引入信令概念，將數(shù)據(jù)網(wǎng)與傳輸網(wǎng)優(yōu)勢(shì)融合起來是基于SDH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)所具有的幾個(gè)最突出的特點(diǎn)。即自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要由傳送平面、管理平面和控制平面三部分構(gòu)成。傳送平面負(fù)責(zé)對(duì)信息進(jìn)行傳輸，具有故障檢測(cè)、性能監(jiān)控與保護(hù)等功能；管理平面負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源配置、故障、系統(tǒng)安全等各內(nèi)容進(jìn)行管理；控制平面負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，包括建立連接、系統(tǒng)功能監(jiān)視與維護(hù)等[2]。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)支持的連接方式主要有交換連接（SC）、永久連接（PC）和軟永久連接（SPC）3種，其擁有的重要特性主要包括具有豐富的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，呼叫與連接過程分離和完善的網(wǎng)絡(luò)生存技術(shù)。整體而言，基于SDH的ASON高效、可靠、靈活、網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)配置，它是光傳輸網(wǎng)絡(luò)向著智能化方向邁進(jìn)一步的重要標(biāo)志，它為光網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 基于SDH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

基于SDH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)使用的關(guān)鍵技術(shù)主要有安全保密技術(shù)、生存性技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)、組播技術(shù)與以太網(wǎng)業(yè)務(wù)相關(guān)的多路徑傳輸保護(hù)技術(shù)等。這些技術(shù)在ASON中的應(yīng)用有效提升了光傳輸網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化與智能化控制水平，提高了光網(wǎng)絡(luò)的整體工作性能。

2.1 安全保密技術(shù)

安全保密技術(shù)是相對(duì)傳送平面而言的，自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)傳送平面通過采用SDH交換方式（一般為VC-4），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種級(jí)聯(lián)方式的支持。與傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)不同，基于SDH的ASON傳送平面各網(wǎng)絡(luò)中傳輸與交換是結(jié)合在一起的。這就要求在對(duì)傳送平面引入安全加密技術(shù)時(shí)，必須遵照以下原則進(jìn)行，即引入安全保密技術(shù)后的傳送平面不會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)傳輸與交換功能的正常使用[ 3 ]。所以為保證網(wǎng)絡(luò)功能的正常發(fā)揮，需要以交叉顆粒為單位設(shè)置安全加密保護(hù)措施。以交叉顆粒為VC-4為例，采用安全加密保護(hù)技術(shù)可以按照如下方式進(jìn)行：首先，將交叉顆粒與管理單元結(jié)合構(gòu)成管理單元VC-4，并使各管理單元相對(duì)SDH是相互獨(dú)立的，進(jìn)而使各高階通道之間相互獨(dú)立。然后，以管理單元為單位，以獨(dú)立方式將安全保密技術(shù)嵌入到各高階通道中。由于通道開銷中不包含有用戶信息，所以網(wǎng)絡(luò)可以依據(jù)實(shí)際情況有選擇性的對(duì)傳送平面實(shí)施加密保護(hù)。

2.2 生存性技術(shù)

2.2.1 保護(hù)機(jī)制

自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制的建立包括建立連接、故障檢測(cè)、通知與定位、故障恢復(fù)幾個(gè)階段，保護(hù)機(jī)制有專用保護(hù)與共享保護(hù)2種類型。對(duì)于專用保護(hù)機(jī)制連接的建立可以采用控制平面配置、傳送平面執(zhí)行的方式進(jìn)行：首先，將待建LSP（分層服務(wù)提供程序）保護(hù)屬性作為約束條件提供給源節(jié)點(diǎn)，該源節(jié)點(diǎn)為負(fù)責(zé)選擇路由的源節(jié)點(diǎn)，由源節(jié)點(diǎn)控制平面對(duì)路由選擇算法進(jìn)行運(yùn)行，計(jì)算出LSP[4]。然后，將計(jì)算出的保護(hù)路徑路由提供給信令單元，由信令單元建立保護(hù)路徑，并將業(yè)務(wù)固定復(fù)制到保護(hù)路徑上。最后，將LSP中的標(biāo)記信息在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)泛洪，即可完成專用保護(hù)機(jī)制連接的建立。

2.2.2 恢復(fù)機(jī)制

采用基于GMPLS的通用恢復(fù)機(jī)制來建立自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)機(jī)制。為簡化問題描述，以單鏈路失效為例（其他失效恢復(fù)機(jī)制大致相同），建立故障恢復(fù)機(jī)制。通常ASON故障檢測(cè)與定位主要由控制平面LMP協(xié)議與傳送平面故障檢測(cè)模塊協(xié)同完成，具體步驟為：LMP協(xié)議與故障檢測(cè)模塊相互配合對(duì)失效鏈路進(jìn)行檢測(cè)，LMP協(xié)議完成對(duì)故障的定位[5]。由于GMPLS恢復(fù)機(jī)制存在冗余信息多、執(zhí)行不必要故障相關(guān)性分析缺陷，相關(guān)學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，改進(jìn)后該恢復(fù)機(jī)制故障定位效率有了一定程度提高，網(wǎng)絡(luò)資源開銷也有一定幅度減小。路徑恢復(fù)機(jī)制中的故障通告可以采用基于RSVPTE協(xié)議的快速通告消息，它能夠?qū)⒐收峡焖偻ǜ娼o指定節(jié)點(diǎn)，并且能夠在上游與下游兩個(gè)方向發(fā)送。通用故障恢復(fù)機(jī)制對(duì)故障的恢復(fù)步驟一般包括：源節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算恢復(fù)路由；源節(jié)點(diǎn)向恢復(fù)路由發(fā)送下一跳請(qǐng)求；檢測(cè)各中間節(jié)點(diǎn)與請(qǐng)求信息，若有資源可用則正常發(fā)送下一跳請(qǐng)求信息，否則將無資源可用信息反饋給源節(jié)點(diǎn)；在有資源可用情況下，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)收到下一跳請(qǐng)求信息后，對(duì)是否有空閑資源進(jìn)行檢查，若有對(duì)傳送平面資源進(jìn)行交叉連接，并在連接成功后向前一節(jié)點(diǎn)發(fā)送返回請(qǐng)求；前一節(jié)點(diǎn)收到返回請(qǐng)求后，完成相應(yīng)的交叉連接，并繼續(xù)向前一節(jié)點(diǎn)發(fā)送返回請(qǐng)求，如此下去直至源節(jié)點(diǎn)資源交叉連接成功。

2.3 多徑傳輸以太網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

虛級(jí)聯(lián)在ASON中的應(yīng)用是指將多個(gè)SDH虛擬容器組合成一個(gè)容量更大的容器，它既可以作為單個(gè)容器使用，也可以作為多個(gè)容器使用，主要應(yīng)用于業(yè)務(wù)帶寬與SDH協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)無法有效匹配情況?；赟DH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)使用虛級(jí)聯(lián)可以大幅提高以太網(wǎng)資源利用率，避免資源浪費(fèi)。ASON要想實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的多路徑傳輸保護(hù)就必須使用虛級(jí)聯(lián)技術(shù)。

鏈路容量調(diào)整與以太網(wǎng)業(yè)務(wù)多徑傳輸保護(hù)。在基于SDH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)中，鏈路容量調(diào)整方案提供了一種虛級(jí)聯(lián)適配功能，該功能能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用帶寬需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)中與虛級(jí)聯(lián)相關(guān)的容器數(shù)目進(jìn)行調(diào)整，或增加或減少，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)虛級(jí)聯(lián)容器容量的調(diào)整[6]。除了能夠調(diào)整鏈路容量之外，虛級(jí)聯(lián)適配功能還能夠在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，以臨時(shí)性方式適當(dāng)減少故障影響的虛容器成員鏈路數(shù)目，從而在達(dá)到降低故障對(duì)鏈路影響目的的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)通過負(fù)載分擔(dān)保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供的繼續(xù)進(jìn)行。從這一表述中可以分析出，在規(guī)劃以太網(wǎng)業(yè)務(wù)路由時(shí)，利用鏈路容量調(diào)整方案提供的虛級(jí)聯(lián)適配功能，對(duì)虛級(jí)聯(lián)業(yè)務(wù)采用不同路徑進(jìn)行傳輸，可以實(shí)現(xiàn)在當(dāng)前工作鏈路失效情況下對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的保護(hù)，即基于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的多路徑傳輸保護(hù)技術(shù)。多路徑傳輸保護(hù)不同于故障恢復(fù)機(jī)制與保護(hù)機(jī)制，它包含在自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層，是一種全新的保護(hù)機(jī)制。

3 結(jié)語

綜上，目前基于SDH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)已基本發(fā)展得較為成熟，并在逐步得到推廣應(yīng)用。該網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展進(jìn)一步提高了光傳輸網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化與智能化水平，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)配置與實(shí)時(shí)按需分配。研究與分析基于SDH的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高該網(wǎng)路的安全保密級(jí)別、傳輸速率、自動(dòng)化與智能化控制水平，提高網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍具有十分重要的作用和意義。未來該網(wǎng)絡(luò)還需要不斷地優(yōu)化改進(jìn)。

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Research on Automatic Switched Optical Network Technology Based on SDH

Jin Xiaojiang， Mao Jianguo

（Shaanxi Radio and Television Network Media （Group） Limited by Share Ltd， Yanan Branch Yanan 716000， China）

Abstract： With the development of computer network technology continues to mature， moving the optical fiber network， automatic switched optical network and other network has appeared in peoples life， people s life and production brought great convenience and change. Among them， automatic switched optical network based on SDH （synchronous digital hierarchy） is a key direction of the future development of optical network， the in the dynamic resource allocation， capacity， speed and other aspects have a significant improve and enhance the. Based on SDH， the automatically switched optical network and based on SDH automatic exchange optical network key technologies were introduced and analyzed.

Key words： SDH； automatic switched optical network； security technology； survivability technology