淺析智能光網絡ASON發展及應用

陳銳標

（廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司，廣東 揭陽 522031）

一、智能光網絡ASON產生背景

（一）光傳輸網OTN現狀及性能分析

ASON出現以前，傳統光網絡的光層僅僅被看作是一個簡單的傳輸工具。它的主要功能就是為各個電層設備（例如IP路由器、ATM交換設備和SDH數字交叉連接設備等）提供靜態高容量的連接，例如2.5Gbps,10Gbps等。這種光傳輸網絡被用于提供帶寬服務 (PBS:Provisioned Bandwidth Service)。對于網絡管理員來說，這是一個費時且辛苦的工作，它需要耗費大量人工進行資源的配置。同時在很多情況下，還需要對光網絡的結構進行重新設計。

該網絡大部分采用的都是固定的光鏈路連接模式，對高速帶寬的指配基本上是靜態的。現有的光網絡結構如圖1所示，光層對上層業務提供靜態的端到端連接（如圖1中的A、B端連接），這種靜態連接所形成的網絡邏輯拓撲不能根據當前業務分布狀況進行調整，不能滿足可預見的客戶需求。

圖1 現有光網絡結構圖

這種不足主要體現在：

1）不能快速、高質量地為用戶提供各種帶寬服務與應用，滿足不了正在悄然興起的”波長批發”、”波長出租”及”光VPN”等各種增值業務的要求。

2）無法進行實時的流量工程控制，現有的光網絡不能根據數據業務的需求，實時、動態地調整網絡的邏輯拓撲結構以避免擁塞，實現資源的最佳配置。

3）光網絡的保護和恢復功能有待加強，如在網絡失效或發生故障之后，網絡呈現慢收斂現象，特別是在系統要求手工干預的情況下，網絡恢復要以小時或者天，甚至星期來計算。

4）設備的互操作性和網絡可擴展性差，不同運營商的網絡管理系統之間缺乏統一的標準接口，使得不同網間互聯復雜化。

二、智能光網絡ASON的產生

而近年來，在光網絡領域中出現的兩大技術使電子交換設備動態向光網絡申請寬帶寬資源成為了可能，也使人們漸漸看到了光網絡光明的發展前景。兩大技術是：

1）WDM技術：經過多年的廣泛研究，WDM技術在光網絡中日趨成熟。

2）全光交叉連接設備(OXC:Optical Cross Connects)和全光分插復用設備(OADM:Optical Add/Drop Multiplexer)已經達到了實用的程度。

隨著OXC和OADM的發展，光信號藉由WDM可以根據其波長直接在光網絡中申請路由，而不需要進行光-電-光的轉換，這樣便省去了節點處的電子交換設備。在此基礎上，效仿IP路由器和ATM交換設備的工作方式，并考慮到在光網絡中，路由的選擇與光傳輸距離、備用路由和原路由分集等因素有著直接關系，對其進行了改進，使客戶終端可以在任何時間任何地點動態申請占用或申請撤銷一個帶寬資源。這種智能光傳輸網絡被用于提供帶寬服務(BODS:Bandwidth on Demand Service)。稱這種光傳輸網絡具有“智能”，是因為它利用了現有Internet網絡控制協議 (例如GMPLS:Generalized Multiple ProtocolLabelSwitching 和OSPF:Open Shortest Path First)控制光信息通道的建立和拆除，而不需要人工的參與。

利用波分復用(WDM)技術，目前已經可以在實驗室中做到單根光纖10Tbps的傳輸速度。很明顯互聯網上的數據傳輸流量限制不是由于傳輸線路造成的，而是由于數據在網絡節點交換時進行光-電-光轉換過程中的“電子瓶頸”造成的。歸根結底，造成這一結果的原因是在引入了WDM技術后，光通信帶寬的增長速度比按照摩爾定律增長的集成電路規模的增長速度要快。 與此同時，光網絡的成本結構也在不斷的發生變化。在過去，WDM技術出現之前，光網絡的成本主要集中在光纖、放大器和信號再生器上，而節點上電子交換設備的成本相比之下非常小。但是在WDM技術出現之后，巨大的傳輸帶寬使傳輸成本大大降低，相比之下節點上電子交換設備的成本顯得十分突出。因此，引入節點數據的全光交換以降低成本就顯得十分必要了。 在網絡節點處將光信號轉化為電信號在絕大多數情況下是沒有必要的。這是因為這種轉換只有當光信號到達目的節點時才有意義（而這只是少數情況）。對于絕大多數情況來說，光信號只是經過這個節點，不需要進行光電轉換。因此在這些節點采用全光交換不但可以消除光電轉換中的“電子瓶頸”，還可以省去很多節點處的電子交換設備，降低了節點上的成本。這就是建設全光網絡的初衷。為了實現全光交換，光網絡的節點必須具有像IP路由器一樣的“智能”，因而我們需要一個自動交換光網絡(ASON:Automatic Switched Optical Network)。

三、智能光網絡ASON的體系結構分析

1）ASON網絡總體結構按照ITU-T G.8080(G.ason)建議，ASON分為傳送平面、控制平面、管理平面三個獨立的層面。最終實現由業務層提出帶寬需求，通過標準的控制面來使傳送層提供動態自動的路由，控制面可以通過信令UNI/NNI接口的方式或通過管理系統接口的方式來實現，而網絡管理平面將仍然對全網進行管理。ASON網絡的控制面就其實質而言，是一個IP網絡。也就是說ASON控制面是一個能實現對下層傳送網進行控制的IP網。因此，它的結構符合標準IP網絡層次結構。控制平面是ASON的核心，主要包括信令協議、路由協議和鏈路資源管理等。其中信令協議用于分布式連接的建立、維護和拆除等管理；路由協議為連接的建立提供選路服務；鏈路資源管理用于鏈路管理，包括控制信道和傳送鏈路的驗證和維護。其中，與底層無關的標準智能光網絡成為自動交換傳送網(ASTN)，底層為光傳送網(OTN)的ASTN稱為ASON。(圖2就是ASON網絡總體結構圖)

（圖2 ASON網絡總體結構圖）

2)ASON網絡特點

同傳統的光傳送網OTN相比較，一個明顯的不同就是控制平面的引入。這一平面的引入給整個光網絡帶來了前所未有的變化。基于ASON的下一代光傳送網特點包括：在光層實現動態業務分配；具有端到端網絡監控保護、恢復能力；具有分布式處理功能；與所傳送客戶層信號的比特率和協議相獨立，可支持多種客戶層信號；實現了控制平面與傳送平面的相互獨；實現了數據網元和光層網元的協調控制；與所采用的技術相獨立；網元具有智能性，可根據客戶層信號的業務等級(CoS)來決定所需要的保護等級。ASON還具有大容量光交換能力和網絡拓撲結構自動發現、端對端電路配置、帶寬動態分配等功能及特點，將大大提高數據、電路業務的服務質量，是新一代智能光傳送網交換傳輸最佳的選擇。

[1]毛東峰.智能光網絡（ASON）控制技術及計算機仿真研究.2004，北京郵電大學：電磁場與微波技術.