下一代光網絡的ASON技術探討

陳桂芳 上海鐵路局上海通信段

自動交換光網絡ASON(Automatic Switched Optical Network)，又稱智能光網絡，是以SDH和OTN（光傳送網）為基礎，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絡，是具有標準化智能特性的光傳送網。ASON自21世紀初誕生以來，由于其強大的保護恢復能力、端到端業務快速提供、智能化的網絡管理等給網絡運營帶來諸多價值，從而成為光網發展的寵兒。近幾年，隨著WDM（波分）/OTN網絡對智能需求的逐漸明晰，ASON已從傳統的SDH領域擴展至WDM/OTN領域，并在商用上掀起一波新的應用熱潮。

1 ASON技術產生的背景

長期以來，地震、洪災、雪災、泥石流等自然災害，以及由工程開挖、爆破等引發的人為損壞及自然災害對電信網絡的安全構成了極大威脅。據美國運營商Level3的統計，其光纖網絡大概每年每千公里就會中斷1次；中國電信大約每年會發生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，隨著網絡規模日益龐大，管理運維方面也體現出很多弊病，使得傳統光網絡面臨巨大挑戰--電路調配繁瑣、提供的業務單一、帶寬利用率低以及在多點故障面前所表現出的無能為力……，因而，如何提高網絡的生存性要求，如何做到自動的按需調配資源，從而達到降低維護成本的目的，已成了各方關注的焦點。在這種背景下，ASON技術應運而生。

2 ASON網絡的組成

ASON是一種具有高靈活性、高可擴展性的能直接在光層上按需提供服務的智能光網絡。傳輸設備是ASON的基本傳輸載體，通常提供線性或環形組網結構；光交叉連接設備OXC是ASON的核心，為其提供交換平臺。光交叉連接設備的引入，使組網拓撲從環形、線性結構演進成高效的Mesh(網狀)拓撲，從而為尋找最優化的光路由或在網絡發生故障時快速尋找保護路由提供了可能，同時也便于整個網絡共享備用資源。

ASON由傳送平面、控制平面和管理平面組成。與傳統網絡不同，ASON增加了一個新的層面--控制平面，并相應地在控制平面中引入了選路、信令和鏈路管理等機制，以實現帶寬自動管理。ASON概念的提出，使傳輸、交換和數據網絡結合在一起，實現了真正意義上的路由設置、端到端業務調度和網絡自動恢復。ASON功能結構見圖1。

圖1 ASON功能結構圖

傳送平面包括提供子網絡連接（SNC）的網元（NE），它具有各種粒度的交換和疏導結構，如光纖交叉連接、波長交叉連接；具有各種速率和多業務的物理接口，如SDH（STM－N）、以太網接口、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現端到端自動連接的建立，它基于通用交換協議（GM-PLS）族，其智能化實現的前提是傳送平面的網元設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元設備的任意入時隙位置交叉到出時隙位置。

管理平面通過網絡管理接口T（NMI－T）管理傳送平面，通過網絡管理接口A（NMI－A）管理控制平面，通過結合控制模塊的鏈路管理協議（LMP）協同完成對DCN的管理。它主要面向網絡運營者，側重于對網絡運營情況的掌握和網絡資源的優化配置。

3 ASON的技術特點和優勢

ASON的技術特點在于它為“靜態”的光傳送網引入了智能，使之變為“動態”的光網絡。ASON將IP的靈活和效率、SDH的保護能力、DWDM(密集波分)的容量通過創新的分布式網管系統有機地結合在一起，形成以軟件為核心的能感知網絡和用戶服務要求，并能按需直接從光層提供服務的新一代光網絡。

ASON在傳統的傳輸網絡上引入了控制平面，實現了對傳送平面的實時控制，實現了資源管理、連接、保護恢復等方面的智能化。與傳統的SDH網絡相比，ASON具有突出的優勢，具體反映在以下幾個方面。

（1）生存能力提高。傳統的SDH網絡為環形拓撲，保護方式一般為專用保護，對單點故障具有良好的保護能力，但是無法應對兩點以上的故障。ASON是網狀拓撲結構，保護和恢復機制能夠提供給用戶更加可靠的業務傳輸，特別是在光網絡中進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，進而及時地將數據流倒換到備用通道上，從而實現了業務的快速保護和恢復，大大提高了網絡的安全性。

（2）可提供多種業務分級接入（SLA）。ASON網絡針對不同等級的客戶可以提供不同的保護恢復方式，為客戶提供差異化、可選擇的服務。

（3）資源利用率高，抗災能力強。SDH網絡采用的是專用保護方式，理論上資源利用率最大為50%。而ASON網絡采取保護資源共享的方法，Mesh網絡的多路由支持ASON的網絡恢復功能，使網絡不需為工作資源預留100%的保護通道，在相同網絡安全條件下所需備用資源少于傳統的環網。此外，傳統的SDH環網只能保護單點斷纖，而ASON支持網狀網結構，具有抗多點失效的能力。在網絡多條鏈路失效的情況下保護業務，實現“有路即通”，有效地提高了網絡的安全性和抗災害能力。

（4）網絡擴展能力強。在SDH環形網絡中，只要有某個區段需要擴容，就需要對整個環形網絡擴容。而網狀ASON網絡的升級擴容非常簡單，具有模塊化的特性，擴容只需對那些需要擴容的鏈路進行即可，一般僅僅需要增加板卡或者插槽就可以完成擴容。此外，ASON網絡的升級擴容還可以根據光纜資源情況，在一些節點之間增加光纖連接，改變ASON的網絡拓撲來實現。

（5）資本支出和運營成本都會有所降低。現有網絡一般都是SDH環形相交或重疊的模式，升級擴容投資大，而且給后期的運營帶來很大壓力。ASON網絡的一次性投資可能比較大，但是網絡越大，從長遠看后期的資本支出就會越小，而且ASON的智能特性也會使運營成本大大降低。

（6）支持快速的業務配置，滿足緊急的業務需求。在用戶端，根據數據流的大小和模式，能通過波長的自動調整實現不同IP網絡之間的連接，從而解決網絡擁塞問題。圖2給出了快速動態進行業務連接的情況，業務忙即流量大時，可再申請λ2路由；流量減少時，立即釋放λ2路由，真正實行動態分配和調度。

圖2 快速業務提供的情況

（7）網絡規劃和設計簡單，規模大的傳輸網在規劃和設計時非常困難，存在許多不確定因素，諸如不固定的數據流量、不確定的業務需求、不同業務的安全等級，以及各種不同的網絡協議和控制平面的相互兼容性等。ASON技術采用標準化的控制平面和創新的分布式網管系統，利用現有的一些協議，使網絡規劃和設計變得簡單。

雖然ASON技術具有上述優勢，但在實際應用中應注意以下幾點：

（1）符合ASON的業務拓撲模型。ASON網絡只在網狀分布式業務模型中才能發揮其優勢，而對星型集中式、匯聚式業務沒有意義。

（2）要求光纜資源豐富。物理光纜網是實現ASON的基礎，對于光纜網資源還不十分到位的情況下（如節點不能保證有3個以上的光纜維度），引入ASON將不能真正發揮其優勢即ASON的保護機制無法發揮作用，反而由于同路由隱患增加了維護成本與管理難度。

（3）網絡規模。對于小業務量的情況，環網連接比較合適，能表現出更高的帶寬利用率。對于大業務量的情況，網狀網連接更合適，其提供的節點間的直接物理通道被有效填充，能表現出更好的帶寬利用率。另外，節點較少無法發揮ASON技術的先進性，一般業務需求節點達到15個后，才能觸發ASON技術的效益點。

4 ASON的發展現狀和應用前景

ASON是光傳送網概念的重大突破，代表了未來光通信發展的方向，它一經提出就受到業界的廣泛重視。通過近幾年國際和國內標準化工作的穩步推進，目前ASON已經從一個概念發展到可以實用的商用化產品，國內外大多數傳輸設備生產廠商都已經開發出了自己的 ASON設備。

從目前網絡的應用來看，國外已經有了運營商在骨干網上成功部署ASON設備的先例，國內部分運營商也已開始嘗試在城域傳送網上部署ASON以進一步檢驗設備的可靠性。隨著省際、省內骨干傳送網的核心層向網狀網演進趨勢的不斷明朗，可以相信以ASON為代表的智能光網絡必將成為未來幾年光通信網絡建設和發展的主導方向，ASON網絡體系將為網絡運營商和設備制造商帶來新的業務增長點，創造出巨大的市場機遇和經濟效益。

5 結束語

ASON作為傳輸網技術的一次重大突破，是將傳統的光網絡技術、高效的IP技術和網絡控制軟件融合在了一起，從而使光網絡從一個靜態的網絡向一個動態、高效的網絡發展，網絡的拓撲結構更加靈活，更富有彈性，更有利于用戶業務等級的劃分和綜合運營成本的降低。隨著智能光網絡技術的不斷成熟，日趨完善，ASON技術必將得到大規模的應用。