SDH傳輸網(wǎng)存在的問題與ASON技術的應用優(yōu)勢分析

董珈欣

同濟大學浙江學院，浙江 嘉興 314000

0 引言

傳統(tǒng)同步數(shù)字體系（SDH）傳輸網(wǎng)技術配置復雜、擴展性差、帶寬利用率低，無法根據(jù)實時情況進行網(wǎng)絡應對變換，難以承受多元、多變的信息交互[1]。隨著信息時代的到來，信息通信業(yè)務多以承載大顆粒、高頻帶的IP數(shù)據(jù)為主，如語音、GIS、視頻等。為迎合這一方展趨勢，傳統(tǒng)SDH傳輸網(wǎng)必須朝著傳輸更加高效、擁有自愈功能、能靈活應對多變業(yè)務情況的方向演進升級。自動交換光網(wǎng)絡（ASON）技術可以進行動態(tài)管制，擁有Mesh組網(wǎng)系統(tǒng)、全網(wǎng)自動拓撲結構，可以滿足信息時代傳輸數(shù)據(jù)的要求。

SDH解決了準同步數(shù)字系列（PDH）的各種問題，使世界傳輸體制有了統(tǒng)一標準，更有了統(tǒng)一的光接口，并解決了PDH傳輸中單調和保護力不足等問題，使電信網(wǎng)絡發(fā)展需求與用戶需求得到滿足。近年來，社會對通信傳輸?shù)膶嶋H需求更高，SDH傳輸網(wǎng)的穩(wěn)定性、高效性和安全性等方面出現(xiàn)了不同層面上的缺陷，如穩(wěn)定性較差、利用率不足、安全隱患較大等。當今傳輸網(wǎng)需要更穩(wěn)定、更靈活、更安全的技術來彌補SDH在各種方面上的不足，解決一些已經(jīng)出現(xiàn)或可以預見的問題。

1 ASON技術概述

ASON技術來源于智能光網(wǎng)絡（ION）技術，它是ASTN應用與OTN的一個子集。ASON技術不僅可以解決靜態(tài)鏈接中空間浪費和更新障礙的問題，而且其執(zhí)行文件保存在外部庫文件中。外部庫文件僅可以被軟件使用，擁有動態(tài)鏈接的管制能力。ASON技術是學科交叉的產(chǎn)物，更加智能和靈便，不僅能夠解決當前出現(xiàn)的很多問題，還為智能傳輸網(wǎng)絡的發(fā)展打下扎實的基礎[2]。

ASON技術經(jīng)濟實用、效率極高，可直接在光層上直接為全網(wǎng)供給端口。ASON技術在傳統(tǒng)靜態(tài)光網(wǎng)絡中引入了動態(tài)交換和智能控制的技術，實現(xiàn)了“光傳送網(wǎng)+智能化”，使光網(wǎng)絡從傳統(tǒng)的承載網(wǎng)絡向業(yè)務網(wǎng)絡演化、從被動的管理(監(jiān)控)網(wǎng)絡向主動的控制網(wǎng)絡演化。這種演化以現(xiàn)有傳送網(wǎng)的光層網(wǎng)絡為基礎，做到了無縫融合，不會產(chǎn)生技術代溝。因此，使用ASON技術既可以降低運營商的投資成本，又可以促進光網(wǎng)絡技術演化到能夠自主完成業(yè)務需求的地步。

ASON技術在SDH傳輸網(wǎng)中應用的主要優(yōu)勢在于其具備更低的信號延遲和更小的信號抖動；具備實時的動態(tài)控制機制，可以實現(xiàn)通道的按需分配、防止堵塞；具備快速、高效的保護機制及恢復機制，可以解決已知的網(wǎng)絡問題、規(guī)避未知的傳輸風險；能夠實現(xiàn)不同傳輸網(wǎng)的互聯(lián)互通，更加智能化，減輕了人工負擔[3]。

2 SDH傳輸網(wǎng)存在的問題

2.1 穩(wěn)定性較差

理論上，SDH體系可以讓高速信號直接變?yōu)榈退傩盘枺?55.52 Mbps的STM-1信號可以直接下降到2 Mbit/s，省去了多級復用。但SDH體系也增加了指針機理，使系統(tǒng)復雜性大大提升。指針引起的抖動會讓后續(xù)的濾除步驟變得相當困難，這使SDH的穩(wěn)定性大打折扣。

在現(xiàn)實中，我國廣泛應用的光纜是普通光纜和全介質自承式光纜，因為架設高度有限，總會出現(xiàn)超高車輛將其掛斷的問題，這會影響業(yè)務傳輸?shù)姆€(wěn)定性。并且，為了減少引腳數(shù)、節(jié)約成本，很多地方的站點使用串行結構來進行通信傳輸，這會使一條線路承載過多站點，一旦其中一個節(jié)點出現(xiàn)問題，可能會導致后續(xù)其他節(jié)點全部無法工作。因此，SDH傳輸網(wǎng)的穩(wěn)定性與可靠性較低。

2.2 利用率不足

SDH的最小單元是個容器，并且其大小固定，這導致SDH更適合用于固定速率的業(yè)務，如語音業(yè)務。但是數(shù)據(jù)業(yè)務的速率并不固定，使SDH的利用率難以讓人滿意。傳統(tǒng)的SDH傳輸網(wǎng)備用容量太大，傳輸利用率過低，進而使其效率很難得到提升，逐漸被淘汰。

2.3 安全隱患較大

SDH采用二纖雙向復用段保護環(huán)組網(wǎng)，這種組網(wǎng)方式的優(yōu)點是采用了自愈混合環(huán)形網(wǎng)的結構。通過采樣雙向復用保護環(huán)，具有抗單次故障的能力，當一條通道出現(xiàn)故障時，可以先從另一條通道進行傳輸。然而，當多處光纜同時出現(xiàn)問題或者整個節(jié)點崩潰時，無法利用環(huán)網(wǎng)的自愈功能解決問題。雖然在一個系統(tǒng)中采取備份和分擔負荷的方式能起到一定的保護作用，但這治標不治本，一旦其中的單套系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會引起全網(wǎng)的運行崩潰。由此可知，這樣的保護方式存在很大的局限性。在通信傳輸需求越來越高的今天，SDH的中環(huán)保護、1+1路徑保護的缺陷越來越明顯。同時，因為保護措施單一，拓展時的組網(wǎng)過程非常煩瑣，導致SDH傳輸網(wǎng)的擴容存在很大風險[4]。

3 在SDH傳輸網(wǎng)中ASON技術的應用優(yōu)勢

3.1 提升傳輸網(wǎng)的穩(wěn)定性

3.1.1 分布式網(wǎng)管系統(tǒng)

ASON的基本作用是實現(xiàn)光網(wǎng)絡的智能化，并且讓網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和資源能夠根據(jù)需求自動分配，以高效、高質量、高標準地為客戶提供業(yè)務服務。ASON的分布式網(wǎng)管系統(tǒng)有機地結合了密集型光波復用的容量、SDH的自愈性能、網(wǎng)絡互聯(lián)協(xié)議的靈活性和效率，而且對用戶需求有著明確的認知。在ASON中引入了光交叉連（OXC）和光分插復用系統(tǒng)（OADM），使得光信號在光層上可以選擇路由，極大地降低了信號的抖動和延時頻率，增高了業(yè)務服務的質量，提升了業(yè)務服務的水平。并且ASON可以通過信令協(xié)議完成網(wǎng)絡資源拓撲和資源的自動化識別，實現(xiàn)物理端口連接、邏輯臨界、系統(tǒng)綁定等功能。ASON具有實時、動態(tài)的調整能力，能夠隨時調整網(wǎng)絡上的拓撲結構，防止傳輸信息時出現(xiàn)堵塞。由此看來，ASON既有靈活的動態(tài)鏈接管制能力，又可以智能分配所需的帶寬，可以大大提升SDH傳輸網(wǎng)的穩(wěn)定性。

3.1.2 拓撲性的網(wǎng)狀網(wǎng)絡

ASON能夠構建具有極高靈活性和拓撲性的網(wǎng)狀網(wǎng)絡，這提高了傳輸帶寬的利用率，提供了多種方式的保護策略，以及可靠的生存能力，將運營成本降到最低，也為未來全新業(yè)務體系的構建打好了基礎。傳送平面生存性的實現(xiàn)依靠的是控制平面的信令，而ASON的控制平面中采用了GMPLS協(xié)議，讓其能夠迅速、敏捷地實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)粒度及多種業(yè)務服務類型的網(wǎng)絡保護、自愈功能，提高了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性[5]。當網(wǎng)絡出現(xiàn)問題甚至崩潰時，ASON的控制層和管理層能夠相互配合，快速傳播故障信息，開啟備用路由和恢復路由，這增強了傳輸網(wǎng)的生存能力。

3.2 提高傳輸網(wǎng)的效率

3.2.1 組播技術

單播會因多次重復而損失很多帶寬，并且會增加源主機負荷；廣播會因為定位不準確而浪費很多帶寬資源。ASON利用的是組播技術，可以彌補單播和廣播的缺陷，有效地提高資源的利用效率。相對于單播方式，組播的平均帶寬節(jié)省率為

式中：n為接收個數(shù)；k為網(wǎng)絡平均連通度。

組播技術增強了網(wǎng)絡對業(yè)務選路的靈活性，同時豐富了網(wǎng)絡的邏輯結構，不像傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)那樣結構單一、選擇死板。

3.2.2 Mesh組網(wǎng)技術

在組網(wǎng)上，SDH環(huán)的局限性十分明顯，它需要預留50%的帶寬作為備份，防止傳輸網(wǎng)運行時因為帶寬不足出現(xiàn)各種故障。ASON利用Mesh組網(wǎng)徹底解決了這一問題，它可以根據(jù)具體需求來確認節(jié)點，加強了ASON的恢復機制，提升了生存性。ASON用來保護的帶寬比SDH所需帶寬減少了20%～30%，提高了資源利用率。而且因為Mesh的靈活性讓ASON的網(wǎng)絡擴容能力更強。ASON具有自行發(fā)現(xiàn)并添加網(wǎng)絡節(jié)點的功能，這可以大大減少大規(guī)模網(wǎng)絡擴容時的工作量，極大地提高工作效率[6]。

3.2.3 網(wǎng)狀網(wǎng)絡

隨著社會發(fā)展、科技進步，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務量變得越來越大，客戶需求也變得更加豐富多元，業(yè)務服務的質量應該隨著時代的進步而提高。業(yè)務量較小時，環(huán)型連接的帶寬利用率較高；但對于如今越來越大的業(yè)務量需求，網(wǎng)狀網(wǎng)絡（在全互聯(lián)網(wǎng)絡提供的節(jié)點間進行直連）可以表現(xiàn)出更好的帶寬利用率，這也是采用ASON進行組網(wǎng)可以提高傳輸網(wǎng)效率的原因之一。

3.2.4 ASON技術的可拓展特性

ASON技術與傳統(tǒng)光網(wǎng)絡的結合，可以大幅降低改造成本，也能讓使用者快速適應，防止各項工作的流程受到影響。同時，因為ASON有可以拓展的功能，可以實現(xiàn)多層面的網(wǎng)絡資源配置，還可以接受更高程度的應用需要。現(xiàn)在的主流結合方式有1+1模式，這是ASON技術與SDH網(wǎng)絡連接的主要方式。1+1模式下平臺與ASON技術能夠共同運行，并對端口進行一定程度的保護和恢復。與保護機制相比，這一恢復機制具有更高的帶寬資源利用率，也需要更長的恢復時間來完成，這能夠最大限度地開發(fā)SDH網(wǎng)絡的潛能。

3.3 增強傳輸網(wǎng)的安全性

現(xiàn)今的ASON網(wǎng)絡基本源于傳統(tǒng)的OTN，由原本的SDH改造而成，它保留了SDH的恢復能力，并通過控制層的強力功能，增加了更多的恢復能力及保護能力，而且這些能力也更加的靈活、高效，可以解決靜態(tài)鏈接中的各種問題。

3.3.1 提供保護及恢復機制

ASON控制層可以向網(wǎng)絡提供更加便利、高效，非靜態(tài)的保護及恢復機制。ASON采用IP網(wǎng)絡的動態(tài)路由協(xié)議，即IP/MPLS協(xié)議，這讓OTN的恢復能力更加靈活。網(wǎng)絡拓撲可以幫助ASON的網(wǎng)元自行發(fā)現(xiàn)連接并進行校驗，可以實現(xiàn)全網(wǎng)的業(yè)務拓撲，并且做到實時刷新、及時更新，這種分布式特點是傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡技術所不具備的。當單一鏈路受損或發(fā)生故障時，ASON會采取單鏈路恢復機制，節(jié)點外的路由不會受到影響；當全路由發(fā)生故障時，ASON會采取全路由恢復機制，從原本的節(jié)點到節(jié)點的方式變成一端到另一端的互換方式，用備用路由傳輸數(shù)據(jù)[7]。

3.3.2 組播技術

ASON中的組播技術也對傳輸網(wǎng)的安全性提供了極大的幫助。當網(wǎng)絡失效時，傳統(tǒng)的方法需要恢復重組組播樹源節(jié)點與受影響的目的節(jié)點之間的點到點的路徑，再與原來可以用到的組播樹部分重疊，以恢復已經(jīng)失效的業(yè)務。這樣的恢復方式操作簡便，但重建過程很難保證效率，可能會因為存在大量的交叉連接配置，使得恢復時間變得很長。應用ASON組播時，組播樹有比較好的動態(tài)特性，不會出現(xiàn)上述情況，這一點也為ASON的安全性提供了進一步的保障[8]。

4 結束語

綜上所述，應用ASON技術能夠很好地解決SDH傳輸網(wǎng)在穩(wěn)定性、效率和安全性等方面的問題，拓展了SDH傳輸網(wǎng)的功能，使其擴容能力更強、帶寬利用率更高。ASON技術的動態(tài)特性使得業(yè)務分配更加均勻，可以防止空間的浪費，提升恢復速度，加大保護力度，促進技術進步。雖然ASON依然有一些缺陷，如傳送層發(fā)生故障時，SDH只需要10～50 ms完成倒換，而ASON需要0.1～2 s，甚至有時會更長。但只需針對相關問題進行研究、調整，就能避免資源浪費的情況發(fā)生。ASON技術與SDH傳輸網(wǎng)的有機結合可以為后續(xù)的電信網(wǎng)絡發(fā)展做好鋪墊，為后續(xù)的科技進步打好基石。