基于ASON技術的電力通信網應用研究

趙育良

（青海省電力公司信息通信公司，青海 西寧 810008）

隨著國網公司建設智能電網步伐的加快及新能源的大規模投入，使得電力供需實時調配的重要性日益顯現，同時對電力通信網絡的實時控制提出了更高的要求[1]。電網的發展使得各類業務將獲得迅猛發展，特別是數據業務正呈現爆炸式增長態勢，業務需求呈現出帶寬越來越多、顆粒越來越大，帶寬提供方式越來越靈活，電路傳輸性能和可靠性要求越來越高的特點，使得目前基于SDH為主的通信網難以滿足電網發展對通信的需求。因此，研究應用先進、成熟的ASON技術，加速建設與之相適應的堅強通信網，滿足公司系統信息化發展的需求，提高公司系統通信業務應用水平，對電網的生產、經營和管理提供可靠保障具有重要意義。

1 ASON技術

1.1ASON概念

ASON是以SDH光網和光傳送網（OTN）為基礎的自動交換傳送網（ASTN），是一種動態、自動交換傳輸網，由用戶動態發起業務請求，網元自動計算并選擇路徑，通過信令控制實現連接建立、恢復、拆除，融交換傳送為一體的新一代光網絡[2]。按照 ITU-TG.8080建議，ASON體系結構一般分為傳送平面、控制平面和管理平面3部分，如圖1所示。

圖1 ASON體系結構Fig.1 Architecture of ASON

傳送平面為用戶提供從一個端點雙向或者單向透明的信息傳送，同時還要傳送一些控制和網絡管理信息，其中包括傳送網元（交叉連接設備和鏈路），它們承載了所交換的實體，比如光連接。另外，傳送平面具備分層結構，支持多粒度光交換技術，設備之間通過物理接口PI互連。

控制平面由光連接控制器OCC組成，它們之間通過網絡節點接口NNI相連，是ASON體系最具特色的核心部分，它由路由選擇、信令轉發以及資源管理等功能模塊和傳送控制信令信息的信令網絡組成，完成呼叫控制和連接控制等功能。控制層面通過使用接口、協議以及信令系統，可動態交換光網絡的拓撲信息、路由信息以及其他控制信令，實現光通道的動態建立和拆除以及網絡資源的動態分配，還能在連接出現故障時對其進行恢復。

管理平面的主要特征是管理功能分布和智能化。傳統光傳送網管理體系被基于傳送平面、控制平面和信令網絡的新型多層面管理結構所代替，構成了一個集中管理與分布智能相結合、面向運營者（管理平面）的維護管理需求與面向用戶（控制平面）的動態服務需求相結合的綜合化的光網絡管理方案。ASON的管理平面與控制平面技術互為補充，可以實現對網絡資源的動態配置、性能檢測、故障管理以及路由規劃等功能。管理平面中的網絡管理模塊分別通過控制平面的網絡管理接口NMI-A和傳輸網絡的網絡管理接口NMI-T連接光連接控制器和交換機。連接用戶和ASON網絡的業務含有傳輸和控制2個平面的數據，用戶通過物 理接口和用戶網絡接口UNI分別與這2個平面通信。

1.2 ASON的連接方式

通過傳送平面、控制平面和管理平面，ASON支持3種連接[3-5]：永久連接、交換連接和軟永久連接。永久連接也被稱為供給式連接，由網管系統或人工完成。交換連接是1種由終端用戶的請求而建立的任何連接，即在連接的終端節點之間通過1個信令/控制平面，包括控制平面內的信令單元之間的信令消息的動態交換來建立，交換連接的引入是整個ASON的核心所在，正是有了交換式連接的引入才使光網絡才有了智能化的特征。軟永久連接是用戶到用戶的連接，其中端到端連接中的用戶到網絡部分是通過網絡管理系統建立的1個永久連接，而端到端連接的網絡部分是通過控制平面建立的1個交換連接，這種連接的建立方式介于前兩者之間，它是1種分段的混合連接方式，在連接的網絡部分，連接建立的請求由管理平面發起，由控制平面設置。3種連接方式的結構圖如圖2～4所示。

圖2 永久連接結構Fig.2 Permanent connecting structure

圖3 交換連接結構Fig.3 Exchange connecting structure

1.3 ASON組網因素

1.3.1 網絡緯度

圖4 軟交換連接結構Fig.4 Connecting structure of soft-switch

網絡維度是ASON組網[6]要考慮的關鍵因素。對于1個理想的網狀網，各節點間就需要有一定的連接度，每個節點最好有3個以上物理連接方向。只有網絡在一定連接度的條件下，整個網絡在網狀恢復利用率等方面才能較好地發揮優勢。

1.3.2 業務類型

ASON網絡能夠提供網狀恢復功能，使得運營商可以在帶寬利用率和業務恢復時間之間尋找平衡點。通常數據業務相對話音業務而言對時延要求較低，使得以數據業務為主導的網絡比較合適采用ASON技術。

1.3.3 DCN實現方式

建議優先選擇帶內方式，因為帶內方式不需要再新建DCN網絡，而且DCN網絡的安全性與DCN物理層的鏈路冗余度密切相關，因帶內方式下的DCN拓撲與光傳輸網拓撲完全相同。而光傳輸網拓撲己具備了較高的鏈路冗余度，所以帶內方式也具備了良好的安全性。如果用帶外方式，必須保證DCN網絡的鏈路冗余度不低于光傳輸網拓撲，否則，除了增強成本，帶外方式不具備其他優勢。

1.3.4 業務量大小

業務量大小通常是組網時選擇拓撲結構主要考慮因素之一。在業務量較小情況下，環型連接表現出更好帶寬利用率。但對于大業務量，節點間大業務量的需求可使得網狀網絡提供的節點間的直連物理管道能被有效填充而表現出更好的帶寬利用率。

1.3.5 互聯互通

ASON組網的一個重要目標是實現多廠商環境下業務的互聯互通，因此要求設備符合主流的協議和信令標準。為更好地互通和管理，應避免引入過多種的協議。

1.4 ASON的技術優勢

與傳統的光網絡相比較，ASON具有以下幾方面的技術優勢[2，7]：

1）在光網絡通信時實現動態的分配，可以根據用戶實施的反饋信息對提供的寬帶進行動態的調整；

2）由于ASON技術有雙向性的特點，可以對光網絡有良好的監控和保護能力，并且具有分布式處理的優點；

3）可以實現對數據網元光層網元獨立控制，將光網絡的數據業務和資料系統有效地聯系在一起，可以使網元具備智能性；

4）網絡擴容能力強，ASON具有自動發現并添加網絡節點的功能，可以大大減少大規模網絡擴容時所帶來的工作量；

5）網絡安全性高，ASON網絡采用網狀網結構，不受節點多點失效和斷纖問題的影響，同時ASON還提供了多種保護和恢復機制，對不同等級的業務提供相應級別的保護和恢復方式，保證了電網的安全穩定運行；

6）網絡資源利用率高，ASON引入了恢復機制，使得保護所占用的帶寬較之SDH要少20%～30%，在一定程度上提高了資源利用率。

2 青海電力通信傳輸網現狀

2.1 組網結構

青海電力通信網主要由華為、中興、ECI光傳輸設備組成，其網絡主要為環帶鏈結構，已建成了4個光纖雙環網，其中核心骨干光纖環網傳輸帶寬為10 G，骨干光纖環網傳輸帶寬為2.5 G。核心骨干通信站點大都有多套MSTP設備，業務調度復雜。

2.2 存在的問題

目前在組網方面存在以下問題：

1）環網資源利用率低，跨環通信站點成為網絡瓶頸。核心通信站點建有多套MSTP設備，業務轉接需通過設備間ODF/DDF互連來實現，電路調度由人工完成，工作量大，易產生錯誤；網絡利用率低，復用段保護只能實現50%的帶寬利用率。

2）保護恢復機制單一，對新業務支持能力差。傳統的SDH只能提供環網保護，無法根據不同客戶需求提供不同的保護恢復方式；無法實現端到端的自動配置。

2.3 引入ASON的可行性分析

2.3.1 業務發展需求

ASON技術的產生，實際上是數據業務迅猛發展的需求。目前青海電力通信網業務由普通2 M小顆粒業務逐步演變為155 M/622 M大顆粒數據業務，傳統的SDH環帶鏈方式難以滿足業務發展的需求，力求尋找一種新的組網方式，而ASON組網能較好的解決這一現狀。

2.3.2 通信站光纜維度

光纜資源的充足是實現ASON的物理基礎，一般來說通信站點如果具備3個及以上的光纜維度方向，引入ASON才能真正發揮其優勢。針對目前青海電力通信網絡結構，可以選擇核心骨干通信站建設ASON網絡，西寧、海西地區主要通信站點已達到3個及以上的光纜維度方向，“十二五”期間通過基建、技改項目不斷完善通信站點間的光纜資源，為建設ASON網奠定基礎。

2.4 ASON傳送網引入方式和層次分析

ASON的應用應根據主干傳送網與城域傳送網的不同特點分別考慮，并采用不同的建設計劃。在主干傳送網中引入ASON時，可考慮“自下而上”的計劃，即先在局部網絡范圍內引入ASON，逐步通過采用UNI接口或NNI接口將多個局部ASON孤島進行互連，最終實現整個網絡智能光網絡部署。青海電力通信網根據現有運行設備及光纜資源，首先考慮建設西寧地區、海西地區ASON城域網，再考慮將海東地區、黃化地區新建10 G光傳輸設備通過升級改造組建ASON城域網，建設青海電網OTN骨干傳送網，然后逐步向匯聚層和接入層延伸，最終實現智能光網絡組網。

3 青海電力通信網ASON網絡建設規劃

3.1 組網原則

3.1.1 節點選擇

ASON節點的選擇，主要是考慮節點的業務流向流量，承載業務種類、光纜路由等因素。要選擇業務流向復雜、業務流量大、光纜維向度多的節點。

3.1.2 結構選擇

主干網采用MESH組網方式；城域網具有3維光方向的情況，采用全MESH的方式；不具有3維光方向的情況，采用環網的過渡方式。

現階段ASON設備組網時，只考慮組建環網，待光纜條件具備網狀網時，可適時開通ASON智能控制平面功能，組建智能Mesh網，實現自動交換功能。

3.1.3 設備選擇

根據通信網發展規劃及智能光網絡組網研究，鑒于目前SDH設備與ASON設備的差價比較小，青海電網在今后的設備建設過程中非末端330 kV變電站、樞紐110 kV變電站的傳輸設備選擇具有ASON功能的設備。

3.2 組網規劃

根據目前青海電力通信光纜資源現狀，結合通信發展規劃，選擇目前海西地區西部環網通信站點組建ASON環形網和西寧城區ASON網狀網，從而滿足多層次、多容量級別、大跨度的需求。中西部地區2011年農網改造項目中新運行的OSN3500系列設備已具備ASON網絡部分功能，可考慮對既有ASON功能的設備平滑升級至ASON網絡。青海電力通信ASON組網初期規劃如圖5所示。

4 結束語

圖5 青海電力通信ASON組網初期規劃Fig.5 ASON initial plan of qinghai electric power communication network

雖然現有電力通信網絡基本都為SDH技術，但ASON技術極大地改變了傳統傳輸網的理念和運行方式，對其發展產生了深遠的影響，智能化將是電力通信網絡發展的必然趨勢。引入和建設ASON通信網絡必須是一個循序漸進的過程，在保證網絡安全穩定的基礎之上，構建新型的智能通信網絡，對電力通信網的革新和升級都具有重要意義。

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