自动交换光网络技术和应用

编者按：自动交换光网络技术从它提出开始就是为了适应数据业务的迅猛增长，这种趋势在传送网未来发展中将表现得越来越明显。随着今后业务网络中大颗粒业务需求的增加，对于传送网带宽的需求有可能发生较大的变化，因此对于基于OTN传送平面的ASON设备也需要不断跟踪研究。下面我们从ASON技术的特点、提供的业务类型、标准化、设备现状来分析ASON技术。相信随着技术和市场的不断发展成熟，ASON技术会在传送网中发挥较大的作用。

一、自动交换光网络技术

　　自动交换光网络技术从它提出开始就是为了适应数据业务的迅猛增长，这种趋势在传送网未来发展中将表现得越来越明显，下面我们从ASON技术的特点、提供的业务类型、标准化、设备现状来分析ASON技术。

　　1.自动交换光网络技术特点

　　以SDH和光传送网(OTN)为基础的自动交换传送网称为自动交换光网络，即符合G.8080框架要求的，通过控制平面来完成自动交换和连接控制的光传送网，它是以光纤为物理传输媒质，SDH和OTN等光传输系统构成的具有智能的光传送网。在ASON网络结构中引入控制平面具有以下特点：

　　(1)支持快速的业务配置，满足紧急的业务需求；

　　(2)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，提升运营商投入产出及资源利用效率；

　　(3)采用专门的控制平面协议，可适用于各种不同的传送技术；

　　(4)根据实时的传送网络状态实现恢复功能，提供MESH保护恢复能力，抗多节点失效，提高网络的生存性和抗灾难能力；

　　(5)支持多厂家环境下的连接控制；

　　(6)可引入新的补充业务（如封闭用户组和虚拟专网），随着运营商竞争的加剧，可提供SLA网络，可以更多地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。

　　从以上诸多方面来看，ASON技术在快速业务提供、网络资源动态分配、多厂家环境下的连接控制和提供各种新型补充业务等多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）以满足不同网络情形下的需求。另外，ASON网络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。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）河以太网业务（速率包括10Mbit/s,100Mbit/s和GE等）。

　　同时ASON网络可以支持不同的新型业务，例如按需带宽分配业务（BoD）、光虚拟专用网络（OVPN）以及指配带宽业务（PBS）。目前光虚拟专用网络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十分成熟，而且其业务应用前景也不明确，目前可以实现带宽按时间调度的功能，为运营商提供近似实时的调度，满足一些临时业务的需求。

　　从业务类型方面来看，ASON网络可以提供多种新型业务，尤其是适应网络动态性的BoD和PBS业务对于城域传送网更加适用，但是现在由于标准化和客户端设备的缺乏，目前尚难完全商用

　　3.ASON标准化现状

　　在自动交换光网络(ASON)技术进行研究跟踪的主要国际标准化组织包括OIF、ODSI、IETF和ITU-T，各标准化组织之间既有重叠，又互为补充。

　　ITU-T是通信行业主要的标准化组织，它在ASON领域的主要工作是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是从整体结构的角度研究光网络，之后再决定如何实现。

　　IETF的GMPLS及相关工作组主要工作是定义用于智能光网络的控制协议。它提出了通用多协议标记交换（GMPLS）的一系列标准草案，包括信令协议（RSVP-TE/CR-LDP）、路由协议（OSPF）、链路管理协议（LMP）等。

　　OIF目前主要关注的是IP客户端，OIF已经规范了智能光网络的用户接口（UNI），用于各光网络节点互连的网络接口（E-NNI）尚在规范当中，I-NNI有了一个初步的定义。

　　对ASON的标准化工作非常活跃，已具有阶段性进展，但是标准化工作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，因此也就决定了设备的实现程度和应用方式

　　4.ASON设备现状

　　目前ASON设备的传送平面相对成熟，主要是基于SDH的ASON设备，它的交叉矩阵从160Gbit/s到Tbit/s不等，主要是320Gbit/s和640Gbit/s，处理的颗粒为VC-4-nC/V，部分支持G.709，但核心交叉还是基于SDHVC交叉，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，INNI功能较成熟，UNI功能的应用尚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，对于信令网络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设备不提供；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智能化的管理还不完善。在保护恢复方面，各个厂商设备的保护机制比较成熟，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有较大的差别。

　　从设备的现状，我们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。

二、自动交换光网络（ASON）技术应用

　　ASON技术从2000年左右开始研究以来，一直是光传送网领域的一个研究热点，受到大家的广泛关注。从前面的介绍可以看出，在标准化和设备研制等方面都已经取得了非常大的进展，下面从ASON技术应用的角度进行分析。

　　1.ASON技术的应用现状

　　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网络或者构建实验网。

　　国外的应用主要是集中在省际骨干网络中，有些宣称在城域或地区网络的骨干层投入了使用，从公开报道的资料来看，网络拓扑以网状网为主，承载的业务还是语音和数据，两者兼而有之，保护恢复的方式初期以1＋1为主和少量恢复，逐步过渡到以动态恢复为主，从实际应用来看，主要还是解决了网络的生存性和安全性的问题，同时提高了网络资源利用率。目前大家了解的主要应用案例如下所介绍的。

　　(1)ASON设备首先由AT&T采用CIENA的CoreDirector设备在全国部署了150多个节点，覆盖了核心骨干和地区骨干网络，组成ASON网络，承载语音和数据业务，初期采用1＋1和动态恢复等业务等级，据称目前已经全部采用了动态恢复业务。

　　(2)日本NTT骨干网络部署了40个节点Sycamore设备组成的ASON网络，以承载话音和数据业务。

　　(3)在欧洲Vodafone部署了79个物理节点的SycamoreSN16000 ASON网络。主要承载2G语音和数据、3G业务及信令，采用了1+1和动态恢复的业务等级，据称现在已经全部应用了动态恢复业务。

　　(4)360Networks的北美洲最大的网状网之一，共39个节点，采用了朗讯的LambdaUnite，跨越5300公里，覆盖60多个美国和加拿大城市，提供语音业务，IP业务和透明以太网业务，70％业务采用1＋1保护，其余业务采用网状网恢复或无保护。

　　(5)Telemar是拉美第一大固网运营商，为解决网络安全性问题而引入ASON。一期采用华为OSN9500覆盖巴西的7个大城市，组成灵活的MESH网，主要提供数据专线业务和少量话音业务，采用永久1＋1，虚拟环＋MESH，重路由功能，二期增加了其他厂家的4个节点，三期增加了12个节点，分布在8个城市。

　　国内则从2004年开始，逐步在省内干线网和城域层面引入了ASON技术，如CIENA在吉林铁通，LUCENT在江苏电信，ALCATEL在北京通信的城域传送网核心层采用了ASON技术等。总体来看，国内对于ASON技术也非常关注，多个运营商已在省际干线层面引入ASON技术的计划和想法，但是由于种种原因，大多在省内和部分城域传送网的骨干层率先开始应用，以采用网状网的拓扑为主，同时与环网结合，保护恢复等级还主要以1＋1等保护恢复时间比较快的类型为主，引入ASON技术的目的主要是为了提高网络的生存性和安全性，提高网络的资源利用率，力争提供SLA业务运营。目前大家了解的主要应用案例如下所介绍。

　　(1)在海南电信省干工程中，采用华为公司OSN9500和OSN3500ASON设备，将专线业务、话音业务和宽带接入业务分别设置为钻石级（永久1+1）、金级（虚拟环+MESH）、银级（重路由）等不同业务模式。

　　(2)吉林铁通采用Ciena的CoreDirector及CI设备组成了10个节点的省内骨干传送网；

　　(3)北京通信采用上海贝尔阿尔卡特的1678MCC，在城域传送网的核心层面8个节点构建了ASON网状网，利用SPC灵活建立通道，使用了PRC、SNCP保护和分布式恢复，单节点实现MS-SPRing和分布式恢复功能，通过统一网管实现端到端的从MSTP节点、跨越ASON网络的业务调度；

　　(4)北京电信采用ALCATEL 1678设备在城域核心网组建网状网，提供建智能光网络解决方案，初期规模为7台1678MCC设备；

　　(5)江苏电信开通省级骨干智能光网络，采用了26套LambdaUnite MSS覆盖全省13个地市节点，利用Navis OMS光网络管理系统同时实现传统组网方式和分布式智能组网的混合管理。

　　2.ASON技术应用的解决方案

　　根据ASON设备的现状和标准情况，目前设备能够提供且适用于骨干或城域传送网的的主要功能包括以下几个方面。

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

　　(2) 网状网组网功能，用于解决骨干传送网上的灵活性和可扩展性方面的问题；

　　(3) 分布式控制功能，包括分布式信令、路由和自动发现，目前在I-NNI层面上比较成熟，可用于实现连接配置等功能，建立SPC（软永久连接）和PC（永久连接）；

　　(4) 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＋1，1:1保护功能）、基于控制平面的恢复（包括动态重路由恢复、预置路由恢复）、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对应，在一定程度上可以有限地实现SLA功能；

　　(5) 采用带内（带外）信令通信网，目前设备支持带内和带外的信令通信网，从应用角度来看，商用网络中都采用带内方式来实现，主要考虑到成本等方面的问题，但是在国内的应用选择还可从安全性等角度进一步斟酌。

　　从技术发展的角度来看，随着E-NNI技术等的成熟，还可以解决省际骨干传送网中跨厂家的业务调度等问题，如果出现业务的动态变化调整较多，也有可能用到ASON中的UNI等技术。

　　目前城域传送网中大量的动态性需求尚不明显，诸如带宽按需分配等新型业务还没有实际商用的环境。ASON是基于网状网应用的一种技术，目前具有网状网光纤资源的城域传送网只有一部分。城域传送网由城域核心层、汇聚层和接入层组成，目前成熟的ASON设备基本上仅适用于城域核心层，从城域网核心层引入ASON设备，如何向城域的汇聚和接入层扩展，今后网络在互操作性、可扩展性和网络演进方面都存在需要考虑的问题和一些风险，这也成为ASON技术在城域传送网引入较缓慢的一个原因。

　　从ASON技术的解决方案来看，目前主要有两种，一种是大多数厂家所采用的，主要将大容量交叉连接设备（或SDHADM/MSTP）作为传送平面的基础，开发了ASON设备，这类设备的特点是交叉容量大，调度能力强，以太网功能相对比较弱，基本上以支持GE透传功能为主，这类设备可以适用于省际传送网的大节点应用，也可以适用于城域传送网的核心层应用。另一种解决方案是以大容量交叉连接设备和MSTP为传送平面的基础，进一步开发了ASON设备，这类设备的特点是产品形成系列，有各种设备适用于不同的应用场合，可以在骨干网上采用，也可以在城域传送网的核心和汇聚等层面引入，但是目前的控制平面调度颗粒仍是VC-4级别的，对于小颗粒的业务无法通过控制平面调度，这类设备的以太网支持能力较强，与MSTP是一样的。

三、ASON技术引入应注意的问题

　　从ASON技术的引入来看，它是未来传送网发展的趋势，但是，作为新技术，在实际应用中还应当注意几方面的问题。

　　首先，目前各大运营商的传送网络分为省际干线、省内干线和本地/城域网络三层结构，ASON在传输网络部署的过程中可以有多种应用方案，如ASON仍旧维持三层结构、ASON省际和省内网络的扁平化、部分重要地市节点纳入ASON省际骨干网络等，由于涉及到总体网络结构，所以应当在设备部署和大规模采用之前有明确的规划，避免后期给网络造成较大的影响。

　　其次，ASON技术适合于网状网络结构下的应用，可以根据业务网络的发展需要，逐渐将现有的网络结构从环网逐步的向网状网络过渡。ASON技术的先进性和不成熟性，在引入ASON的过程中需要有策略分步骤的进行，当前基于SDH的ASON技术比较成熟，可以率先在SDH网络中引入，随着全光交换技术的进一步成熟，可引入基于OTN的ASON技术。鉴于UNI接口技术和E-NNI接口技术等标准化还不完善，可采取分阶段逐步引入的方式。其中，对于UNI接口的应用，在ASON建设初期，由于业务网设备大部分还不具备UNI接口能力，应主要采用软永久连接（SPC）方式为业务网提供固定连接。随着业务网和ASON网的不断融合发展，UNI相对成熟，可采用业务网直接通过UNI接口动态发起请求的方式，来控制ASON网络，提供按需带宽（BoD）、光虚拟专用网（OVPN）等新型网络业务。

　　第三，引入ASON的过程中，应充分考虑ASON的互连互通问题，由于ASON技术本身在互通方面还存在一定的问题，标准化工作仍在进行之中，因此在ASON技术的引入过程中尽量避免网络中的各个层面自行进行ASON组网，防止出现ASON自身的互连互通问题。在引入ASON技术的过程中，还应考虑ASON与传统网络的互通问题。
作者：张海懿   来源：泰尔网