ASON智能光通信在東莞電力通信網(wǎng)中應(yīng)用研究

東莞供電局 盧潤華

1.前言

隨著信息時(shí)代的來臨，各種通信業(yè)務(wù)（特別是以IP業(yè)務(wù)為代表的數(shù)據(jù)、圖像等傳輸業(yè)務(wù)）急劇增長，以及動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特性帶來新的需求，使得對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)具備良好自適應(yīng)能力的需求也逐步提上日程，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配并具有高性價(jià)比的解決方案已是人們追求的目標(biāo)。ASON正是在這樣的市場環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的新一代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ASON(Automatically Switched Optical Network：自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò))的名字源至ITU-T G.ASON協(xié)議，主要定義了在傳統(tǒng)傳送平面和管理平面之外增加一個(gè)智能的控制平面(Control Plane)。

2.ASON智能光通信的原理

ASON的主要特色就在于引入了控制平面，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)連接的動(dòng)態(tài)建立以及網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)分配。下面從功能需求、結(jié)構(gòu)組件、接口模塊以及信令協(xié)議這4個(gè)方面對(duì)控制平面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

ASON中第一次引入了單獨(dú)的控制平面，從而使光網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了根本性的變化，具備了智能功能。其體系結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在ASON的三個(gè)平面和三種連接類型上。

2.1 ASON智能光通信的三個(gè)平面

在引入了控制平面以后，光網(wǎng)絡(luò)從邏輯上可分為3個(gè)平面：控制平面、傳送平面、管理平面。傳送平面負(fù)責(zé)信息流的傳送；控制平面關(guān)注于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的連接控制；管理平面面向網(wǎng)絡(luò)操作者實(shí)現(xiàn)全面的管理，并對(duì)控制平面的功能進(jìn)行補(bǔ)充。具體模型如圖1所示。

2.1.1 控制平面

2.1.1.1 控制平面功能

自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)的控制平面實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是要在傳送網(wǎng)絡(luò)中快速而有效地進(jìn)行連接的配置，以支持交換連接和軟永久連接；同時(shí)完成對(duì)已建立連接的重新配置和調(diào)整以及支持故障恢復(fù)的功能。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，控制平面必須具備如下功能。

(1)實(shí)現(xiàn)分布式的連接管理(DCM)功能，自動(dòng)而快速地實(shí)現(xiàn)連接的建立；

(2)建立鄰居發(fā)現(xiàn)和服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，使網(wǎng)絡(luò)能夠動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)可用的資源；

(3)完成網(wǎng)絡(luò)中用戶名稱注冊(cè)和名稱-地址翻譯的功能；

(4)進(jìn)行拓?fù)浜玩溌?資源的通知；

(5)進(jìn)行實(shí)時(shí)的流量工程控制，實(shí)現(xiàn)資源的最佳配置；

(6)實(shí)現(xiàn)基于重路由的快速恢復(fù)機(jī)制。

2.1.1.2 控制平面結(jié)構(gòu)組件

ASON的控制平面由多個(gè)通過DCN聯(lián)系起來的控制節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的功能主要由以下六大結(jié)構(gòu)組件來支持：連接控制器(CC)、路由控制器(RC)、鏈路資源管理器(LRM)、流量策略(TP)、呼叫控制器(CallC)和協(xié)議控制器(PC)。這些組件分工合作，共同完成控制平面的功能。

在ASON網(wǎng)絡(luò)中，一條通路的建立先后經(jīng)過兩個(gè)過程：呼叫和連接。呼叫過程主要進(jìn)行用戶接入權(quán)限的認(rèn)證；連接過程實(shí)現(xiàn)資源的預(yù)留和分配。一個(gè)連接的建立過程是首先通過呼叫控制器從源端發(fā)起呼叫請(qǐng)求，當(dāng)接收到宿端呼叫控制器的呼叫確認(rèn)信息后，完成呼叫建立過程，然后通知連接所經(jīng)路由上的連接控制器依次完成連接功能，從而真正建立起一條從源端到宿端的連接通路。

2.1.1.3 控制平面接口模塊

在ASON網(wǎng)絡(luò)中可能包括多種廠商的設(shè)備以及多種不同技術(shù)的設(shè)備。根據(jù)技術(shù)或者廠商設(shè)備的不同，我們可以將ASON網(wǎng)絡(luò)劃分成不同的自治區(qū)域。在ITU-T建議中，根據(jù)所處位置和功能的不同，在控制平面內(nèi)部定義了3種邏輯接口，通過這些接口交換信令/路由信息。這3種接口包括用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接口(I-NNI)和外部網(wǎng)絡(luò)接口(E-NNI)。

用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)是在服務(wù)請(qǐng)求者(客戶)和服務(wù)提供者控制實(shí)體之間的雙向信令接口。UNI支持的功能主要是對(duì)用戶請(qǐng)求的接入，包括：呼叫控制、資源發(fā)現(xiàn)、連接控制和連接選擇。附加的諸如對(duì)呼叫的安全和認(rèn)證管理等也可包括在這些基本功能中。

內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接口(I-NNI)是在一個(gè)自治域內(nèi)部或者在有信任關(guān)系的多個(gè)自治域中的控制實(shí)體間的雙向信令接口。I-NNI為了連接的建立，需要支持以下功能：資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇和連接路由尋徑。

外部網(wǎng)絡(luò)接口(E-NNI)是在不同自治域中控制實(shí)體之間的雙向信令接口。E-NNI用于實(shí)現(xiàn)跨域連接的建立，需要支持的功能包括：呼叫控制、資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇和連接路由尋徑。

2.1.1.4 控制平面信令協(xié)議

控制平面所使用的協(xié)議主要包括三大部分：路由協(xié)議、信令協(xié)議和鏈路資源管理協(xié)議。目前，相關(guān)組織已展開了協(xié)議的制定工作，但I(xiàn)TU-T還沒有正式提出關(guān)于ASON控制平面協(xié)議的建議，而IETF通過對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)中原有協(xié)議的改進(jìn)，提出了一種通用多協(xié)議標(biāo)簽交換(GMPLS)的協(xié)議框架，并建議把這種可應(yīng)用于多種技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的控制協(xié)議應(yīng)用于ASON中。

路由協(xié)議負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)路由尋徑域內(nèi)可靠地發(fā)布光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜唾Y源信息。IETF提出的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議主要包括OSPF(最短路徑優(yōu)先)協(xié)議和IS-IS(域間系統(tǒng)-域間系統(tǒng))協(xié)議。

信令協(xié)議用于創(chuàng)建、維護(hù)、恢復(fù)和刪除光鏈路連接。為了實(shí)現(xiàn)一種可靠的并能支持快速指配、快速恢復(fù)和有效刪除機(jī)制的信令協(xié)議，IETF提出了兩種改進(jìn)的信令協(xié)議：

RSVP-TE(資源預(yù)留協(xié)議-流量工程拓展協(xié)議)和CR-LDP(約束路由-標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議)。

鏈路資源管理協(xié)議的主要功能是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路資源信息，為連接的建立提供資源的保障。IETF提出的相關(guān)協(xié)議有LMP(鏈路管理協(xié)議)

2.1.1.5 控制平面的服務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)

ASON域內(nèi)5種保護(hù)恢復(fù)方式(PRC永久1＋1保護(hù)，SNCP1＋1保護(hù)，GR預(yù)計(jì)算恢復(fù)，SBR實(shí)時(shí)恢復(fù)，無保護(hù)恢復(fù))和5個(gè)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)(優(yōu)先程度從1到5依次遞減)的結(jié)合共25種業(yè)務(wù)SLA。保護(hù)恢復(fù)方式?jīng)Q定了保護(hù)恢復(fù)時(shí)間及是否能抵御多重故障，業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)結(jié)合搶占機(jī)制則定義了客戶或業(yè)務(wù)的重要程度，兩者相互結(jié)合能夠定義精細(xì)化的SLA業(yè)務(wù)等級(jí)。PRC永久1＋1保護(hù)結(jié)合最高業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)可以定義為最高等級(jí)的業(yè)務(wù)，而無保護(hù)恢復(fù)結(jié)合最低優(yōu)先級(jí)則可以定義為最低等級(jí)業(yè)務(wù)，具體結(jié)合方式如圖2所示。保護(hù)恢復(fù)方式和業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)同業(yè)務(wù)等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以靈活修改而不影響業(yè)務(wù)(無誤碼、無中斷、不啟動(dòng)保護(hù)恢復(fù)進(jìn)程)。

2.1.2 傳送平面

圖1 ASON智能光通信模型

圖2 ASON域內(nèi)業(yè)務(wù)SLA的定義

圖3

傳送平面由一系列傳送實(shí)體(交換節(jié)點(diǎn)和鏈路)構(gòu)成，是業(yè)務(wù)傳送的通道，提供從一個(gè)端點(diǎn)到另一個(gè)端點(diǎn)的雙向或單向信息傳遞。光信號(hào)傳輸、復(fù)用、配置保護(hù)倒換和交叉連接等功能由傳送平面完成，并確保所傳光信號(hào)的可靠性。

2.1.3 管理平面

管理平面完成傳送平臺(tái)、控制平面和整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)功能，主要面向網(wǎng)絡(luò)管理者，著重對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況的掌握和網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置，負(fù)責(zé)所有平面間的協(xié)調(diào)和配合，具有完善的網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)元管理功能，支持網(wǎng)絡(luò)的智能化的管理。

2.2 ASON智能光通信的三種連接

在ASON中存在著三種不同類型的連接：永久連接(Provisioned Connection)、軟永久連接(Soft-permanent Connection)、交換連接(Switched Connection)。不同類型的連接是為了在不同的應(yīng)用條件下提供不同類型的連接的目的。

2.2.1 永久性連接

永久性連接是從管理平面直接配置傳送平面資源來建立連接的，這種連接的發(fā)起者和配置者都是管理平面，一旦建立連接，在沒有管理平面的相應(yīng)拆除命令情況下，連接就一直存在。

2.2.2 交換式連接

和永久性連接相反，交換式連接的建立是由控制平面的請(qǐng)求來產(chǎn)生的，對(duì)傳送平面資源的配置也是由控制平面來完成的。這種連接是應(yīng)用戶的請(qǐng)求而建立的，一旦用戶拆除請(qǐng)求，那么這條連接就在控制平面的控制下自動(dòng)拆除了。

交換式連接的引入是整個(gè)ASON的核心所在。正是由于有了交換式連接的引入，光網(wǎng)絡(luò)才有了智能，從而可以根據(jù)用戶的要求自動(dòng)提供所需的光通道。而交換式連接是在控制平面的控制之下實(shí)現(xiàn)的。

2.2.3 軟永久性連接

軟永久性連接是介于這兩種連接之間，這種連接建立的請(qǐng)求也是從管理平面發(fā)出的，但對(duì)傳送網(wǎng)資源的配置卻是由控制平面完成的。這種連接的拆除也是在管理平面的命令下完成的。

3.ASON智能光通信的技術(shù)特點(diǎn)

ASON是指在選路和信令控制之下完成自動(dòng)交換功能的新一代光網(wǎng)絡(luò)，也可以看作是一種標(biāo)準(zhǔn)化的智能光傳送網(wǎng)，被廣泛認(rèn)為是下一代光網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。它具體的技術(shù)特點(diǎn)如下：

(1)靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)擴(kuò)容能力：ASON網(wǎng)絡(luò)基本以Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無極擴(kuò)展。在實(shí)際應(yīng)用中，ASON網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容，可以根據(jù)具體情況，在節(jié)點(diǎn)之間增加光纖連接，即可改變ASON的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑑?yōu)于SDH環(huán)網(wǎng)。

(2)強(qiáng)大的業(yè)務(wù)提供能力，可以提供不同的QOS：能提供高速率、大容量、長距離傳送業(yè)務(wù)能力，滿足各種應(yīng)用的要求，而且易于升級(jí)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)到未來更高的傳輸速率。

(3)快速、有效的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，ASON的管理平面和控制平面相配合以保證故障信息能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地在網(wǎng)絡(luò)中傳播，備用或恢復(fù)路由可以快速啟動(dòng)，從而增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的生存性。

(4)能夠快速、高質(zhì)量地為用戶提供各種帶寬服務(wù)與應(yīng)用：自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)使得業(yè)務(wù)供應(yīng)商可以在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)迅速地為用戶提供一個(gè)波長通道，實(shí)現(xiàn)“光撥號(hào)”。

(5)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的流量工程控制：這是ASON的一個(gè)主要特性，它允許網(wǎng)絡(luò)根據(jù)當(dāng)前客戶層的業(yè)務(wù)需求，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以避免擁塞，實(shí)現(xiàn)資源的“按需分配”（Bandwidth on Demand）。

(6)良好的設(shè)備互操作性和網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性：通過定義統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口，不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的設(shè)備可以很容易地實(shí)現(xiàn)互連互通；如果進(jìn)一步在網(wǎng)絡(luò)接口中配備自動(dòng)資源發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)等各種功能，可進(jìn)一步減輕設(shè)備互連時(shí)所需要的人工干預(yù)和手工配置，節(jié)約了維護(hù)成本。

(7)資源利用率高：SDH自愈環(huán)網(wǎng)資源利用率為50%。ASON可以按照需求為客戶選擇最優(yōu)的路由，而且可以采取保護(hù)資源共享的方法，理論上資源利用率不會(huì)小于50%，而且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B通度越高，資源利用率越高。

(8)降低建設(shè)和維護(hù)成本：ASON設(shè)備集成度高，初次建設(shè)投資較高，但后期擴(kuò)容與SDH相比具有成本優(yōu)勢，在規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)時(shí)更為經(jīng)濟(jì)。引入網(wǎng)絡(luò)智能有利于降低維護(hù)成本。

4.ASON智能光通信技術(shù)在東莞電力系統(tǒng)應(yīng)用

為了適應(yīng)電網(wǎng)安全運(yùn)行和經(jīng)營管理對(duì)通信網(wǎng)的運(yùn)行可靠性提出的越來越高的要求，在2010年東莞電力在傳輸B網(wǎng)中首先引入了阿爾卡特朗訊公司的ASON設(shè)備，該設(shè)備完全克服了原來傳輸網(wǎng)絡(luò)保護(hù)缺陷，大大地彌補(bǔ)了傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬不足、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)中存在的業(yè)務(wù)恢復(fù)和業(yè)務(wù)保護(hù)倒換不成功等技術(shù)問題。在上述工程中，采用的SDH設(shè)備都預(yù)留了ASON功能，以保證將來光纜路由具備開通ASON的條件后，經(jīng)過對(duì)設(shè)備簡單的軟件升級(jí)即可開通。這樣可保證所選擇的設(shè)備既可滿足目前電網(wǎng)安全生產(chǎn)的需求，同時(shí)也為將來適應(yīng)更高的要求打下了基礎(chǔ)。東莞局傳輸B網(wǎng)具體ASON光網(wǎng)絡(luò)組建如圖3。

在上述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中粉紅色部分為生成10G ASON環(huán)，其余接入?yún)R聚層中的節(jié)點(diǎn)為2.5Gbit/s MSTP SNCP環(huán)網(wǎng)。

上述網(wǎng)絡(luò)形成后，實(shí)現(xiàn)了ASON智能保護(hù)，業(yè)務(wù)接入更方便；可選擇的保護(hù)路由更多，網(wǎng)絡(luò)安全性更高，抗風(fēng)險(xiǎn)能力更強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)層次更清晰，以后的維護(hù)工作更加簡單。

5.結(jié)束語

隨著電力通信改革的逐步發(fā)展，ASON的引入將會(huì)使電力通信網(wǎng)的光傳送網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、管理維護(hù)發(fā)生重大變化，必須做好全面的規(guī)劃和充分的技術(shù)準(zhǔn)備，才能保證ASON網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)。ASON的提出和實(shí)踐為光傳送網(wǎng)絡(luò)由單純的信息傳送平臺(tái)向業(yè)務(wù)提供平臺(tái)演進(jìn)帶來了機(jī)會(huì)，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，同時(shí)ASON網(wǎng)絡(luò)體系的建設(shè)將為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和大型企業(yè)VPN的接入、專用客戶帶來穩(wěn)定、可靠、的傳送網(wǎng)，更好地為電力客戶服務(wù)。為將來電力的生產(chǎn)、工作帶來新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)。

[1]梅靖.淺談下一代光網(wǎng)絡(luò)的ASON技術(shù)[J].上海鐵道技術(shù),2008(3).

[2]李曉東,張洪義.吉林省電網(wǎng)通信引入ASON技術(shù)設(shè)想[J].2008(4).

[3]J.F.DiMarzio.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)[M].人民郵電出版社.

[4]東莞供電局通信網(wǎng)絡(luò)十二五規(guī)劃.