ASON（自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò )）技術(shù)及其發(fā)展

1 引言

　　隨著(zhù)骨干網(wǎng)絡(luò )容量的日益增大以及城域接入能力的多樣化，對傳輸網(wǎng)絡(luò )具備良好自適應能力的需求逐步提上日程，對網(wǎng)絡(luò )帶寬 進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配并具有高性?xún)r(jià)比的解決方案已是人們追求的目標。ASON(自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò ))正是在這樣的市場(chǎng)環(huán)境下應運而生的新一代光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。在ASON網(wǎng)絡(luò )中，業(yè)務(wù)可實(shí)現動(dòng)態(tài)連接，時(shí)隙資源也可進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，其原理是在現有的光網(wǎng)絡(luò )上增加一層控制平面，并利用這層控制平面來(lái)為用戶(hù)建立連接，提供服務(wù)和對底層 網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行控制，同時(shí)支持不同的技術(shù)方案和不同的業(yè)務(wù)需求，具備高可靠性、可擴展性和高有效性等特點(diǎn)。對運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，有了智能光網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的調配變得更 加靈活，可將話(huà)音信號傳輸、Internet IP業(yè)務(wù)傳輸、ATM信號傳輸、數字圖像信號傳輸融為一體，可以在同一傳送平臺提供話(huà)音信號、數據信號、圖像信號的傳輸，實(shí)現傳輸網(wǎng)絡(luò )的統一，使傳輸服務(wù)提供商在較低的投資下提供全業(yè)務(wù)傳輸服務(wù)，增強傳輸業(yè)務(wù)服務(wù)商的競爭能力，且業(yè)務(wù)升級容易，網(wǎng)絡(luò )維護管理費用降低，同時(shí)可提供多種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )恢復機制。

2 ASON光網(wǎng)絡(luò )的組成

　　ASON是指一種具有靈活性、高可擴展性的能直接在光層上按需提供服務(wù)的光網(wǎng)絡(luò )。傳輸設備是ASON的基本傳輸載體，通常提供線(xiàn)性或環(huán)型組網(wǎng)結構。光交叉連接設備OXC為ASON的核心硬件設備，為其提供交換平臺。光交叉連接設備的引入，使組網(wǎng)拓撲從環(huán)型、線(xiàn)性結構演進(jìn)成高效的網(wǎng)狀拓撲，從而可為尋找最優(yōu)化的光路由或在網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障時(shí)快速尋找保護路由提供可能，同時(shí)也便于在全網(wǎng)共享備用資源。ASON自身的伸縮性與網(wǎng)絡(luò )軟件的結合可提供全網(wǎng)的伸縮性，各種直接向用戶(hù)提供的特色服務(wù)都要通過(guò)交換平臺實(shí)施。按照ITU-TG.8080建議，ASON分為傳送平面、控制平面和管理平面。
　　
　　此前，光傳送網(wǎng)只有傳送平面和管理平面，沒(méi)有分布式智能化的控制平面，因此，ASON概念的提出，使傳輸、交換和數據網(wǎng)絡(luò )結合在一起，實(shí)現了真正意義的路由設置、端到端業(yè)務(wù)調度和網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)恢復，它是光傳送網(wǎng)的一次具有里程碑的重大突破。傳送平面包括提供子網(wǎng)絡(luò )連接（SNC）的網(wǎng)元（NE），它具有各種粒度的交換和疏導結構，如光纖交叉連接，波帶和波長(cháng)交叉連接；具有各種速率和多業(yè)務(wù)的物理接口，如SDH（STM-N），以太網(wǎng)接口，ATM接口以及其他特殊接口等；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功能實(shí)現端到端自動(dòng)連接的建立，它基于通用交換協(xié)議（GMPLS）族，其智能化實(shí)現的前提是傳送平面的網(wǎng)元設備具備全自動(dòng)時(shí)隙交換的功能(包括SDH時(shí)隙和波長(cháng)時(shí)隙)，即時(shí)隙信號可以從網(wǎng)元設備的任意入時(shí)隙位置交叉到出時(shí)隙位置。
　　
　　管理平面通過(guò)網(wǎng)絡(luò )管理接口T（NMI-T）管理傳送平面，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )管理接口A(yíng)（NMI-A）管理控制平面，通過(guò)結合控制模塊的鏈路管理協(xié)議（LMP）協(xié)同完成對DCN管理。它主要面向網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)者，側重于對網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)情況的掌握和網(wǎng)絡(luò )資源的優(yōu)化配置。

3 ASON網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵技術(shù)

　　ASON由智能化的光網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)所構建的光傳送網(wǎng)以及對光傳送網(wǎng)進(jìn)行控制管理的光信令控制網(wǎng)絡(luò )構成．從發(fā)展趨勢來(lái)看，網(wǎng)絡(luò )資源管理的智能化將集中在業(yè)務(wù)層上，而光學(xué)資源的管理將通過(guò)一個(gè)由業(yè)務(wù)層和光傳輸層所共享的集成控制平面提供．ASON的實(shí)現依賴(lài)于GMPLS等控制協(xié)議所構建的控制平面的完善和智能化光層網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)如OXC、OADM和波長(cháng)路由器的真正實(shí)現。

　　在A(yíng)SON中，提出了全新的CP概念．CP涉及接口、協(xié)議和信令3個(gè)方面的問(wèn)題，負責連接的提供、維護以及網(wǎng)絡(luò )資源的管理．在網(wǎng)絡(luò )中連接的提供需要路由選擇算法、沿被選路由的請求和建立連接的信令機制．一旦一個(gè)連接被成功地建立起來(lái)，它就需按照業(yè)務(wù)等級協(xié)議（SLA）進(jìn)行維護．而獲得網(wǎng)絡(luò )的拓撲（包括網(wǎng)絡(luò ) 總體情況和連通性）以及可用資源的信息是網(wǎng)絡(luò )操作的基本功能．理想地說(shuō)，網(wǎng)絡(luò )的拓撲和可用資源應該自動(dòng)發(fā)現，以實(shí)現鄰居和終端系統發(fā)起的請求機制、算法以 及信息在網(wǎng)絡(luò )中的通告．此外，有效的網(wǎng)絡(luò )資源的利用要求維護一個(gè)網(wǎng)絡(luò )總體的當前可用網(wǎng)絡(luò )資源信息，這都是完成CP功能、實(shí)現連接動(dòng)態(tài)提供的基礎．ASON 正是有了這樣的CP，有了接口，通過(guò)協(xié)議和信令系統動(dòng)態(tài)地交換網(wǎng)絡(luò )拓撲狀態(tài)信息、路由信息及其它控制信息，才具備了實(shí)現光通道的動(dòng)態(tài)建立和拆除的能力，具 備了自動(dòng)交換的能力。
　　
4 ASON的亮點(diǎn)
　 　
　　ASON的亮點(diǎn)在于它為靜態(tài)的光傳送網(wǎng)(OTN)引入智能，使之變?yōu)閯?dòng)態(tài)的光網(wǎng)絡(luò )。智能光網(wǎng)絡(luò )將IP的靈活和效率、SDH/SONET的保護能力、 DWDM的容量通過(guò)創(chuàng )新的分布式網(wǎng)管系統有機地結合在一起，形成以軟件為核心的能感知網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)服務(wù)要求，并能按需直接從光層提供服務(wù)的新一代光網(wǎng)絡(luò )。
　　
　　從設計上，ASON致力于克服IP over DWDM模式的限制,同時(shí)加入新的特性和功能。新加的特性包括完善的服務(wù)和管理功能，傳送運營(yíng)商級的1 Gbit/s和10 Gbit/s的以太網(wǎng)能力，以及以軟件為中心的系統結構。
　　
　　ASON采用先進(jìn)的基于IP的光路由和控制算法使得光路的配置、選路和恢復成為可能，具有智能決策和動(dòng)態(tài)調節能力的智能光交換設備可以使傳統上復雜而耗時(shí)的操作自動(dòng)化，并且還能為構建一種具有高度彈性和伸縮性的網(wǎng)絡(luò )基礎設施打下基礎。

5 ASON的管理

　　ASON中的網(wǎng)管軟件與軟光部分、光器件的關(guān)系，Soft optics主要由4個(gè)功能部分組成:光器件驅動(dòng)、系統Soft optics、路由Soft optics和NMS Soft optics。光器件驅動(dòng)是軟件/固件模塊，用于控制相關(guān)的光器件并提取相關(guān)數據供系統Soft optics分析，系統 Soft optics負責收集和分析光路完整狀態(tài)和性能監視數據。路由Soft optics負責向路由軟件提供光通路的相關(guān)參數，包括通道類(lèi)型、 FEC、傳送格式等,路由軟件據此計算路由。NMS Soft optics負責端到端的性能監視和報告、故障分析、光器件運行狀態(tài)檢測等。NMS則根據這些信息管理網(wǎng)絡(luò )。

　　ASON的每個(gè)網(wǎng)元都具有智能性，網(wǎng)元間可進(jìn)行路由信息和鏈路狀態(tài)信息的交換。每個(gè)網(wǎng)元依據動(dòng)態(tài)路由協(xié)議掌握著(zhù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構和相關(guān)鏈路的狀態(tài)。網(wǎng)元知道哪些網(wǎng)元具有可達性，并知道通過(guò)哪些路徑可達。智能光網(wǎng)絡(luò )充分簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò )管理系統，通過(guò)一個(gè)網(wǎng)管 系統就可實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )的有效管理，實(shí)現端到端的配置、故障管理和性能管理等功能。
ASON具有自身的網(wǎng)管系統，它是光傳送網(wǎng)網(wǎng)管體系結構的一個(gè)組成部分。在邏輯上，ASON網(wǎng)管系統與SDH網(wǎng)管系統、WDM網(wǎng)管系統并行管理光傳送網(wǎng)，它們屬于同一層面。因此，ASON網(wǎng)絡(luò )管理應采取以ASON網(wǎng)管系統管理為主，需要時(shí)應與SDH網(wǎng)管系統相配合來(lái)協(xié)調管理整個(gè)傳送網(wǎng)，充分發(fā)揮ASON網(wǎng)在傳送網(wǎng)中的智能化電路調度作用。烽火通信推出的OTNM2000智能網(wǎng)絡(luò )管理系統能夠完成對與MSTP基礎平臺和智能控制系統的統一管理功能。

6 ASON生存性技術(shù)

　　目前，ASON采用的生存性技術(shù)分為保護、集中恢復和分布恢復，其中保護和集中恢復是傳統光網(wǎng)絡(luò )的功能，而分布恢復則是ASON所特有的功能。
　　
　　與傳統的光傳輸網(wǎng)不同，ASON的控制平臺是運營(yíng)商可以為用戶(hù)提供選擇業(yè)務(wù)等級及向用戶(hù)提供SLA協(xié)議所承諾的指標。保護和恢復可以由管理平臺命令發(fā)起或者臨時(shí)禁止。此外，管理平臺的命令可用于日常的維護，也可以在緊急故障時(shí)壓制自動(dòng)完成的動(dòng)作。在A(yíng)SON中，恢復與控制平面的動(dòng)作有關(guān)，保護則由傳輸平面完成。 ASON的保護技術(shù)主要有：1＋1單向路徑保護，1＋N路徑保護，1＋1單向SNC/N和SNC/S保護。同時(shí)，還有光通道（Och）共享保護和光復用段（OMS）共享保護環(huán)，這兩種方式均使用APS協(xié)議。
　　
　　ASON的恢復方法分為3種：預計算、動(dòng)態(tài)和這兩種同時(shí)采用。它們的區別在于所采用的恢復動(dòng)作順序不同。
　　
7 ASON組網(wǎng)方案

　　考慮與實(shí)際已經(jīng)存在的DWDM，SDH網(wǎng)絡(luò )融合，ASON組網(wǎng)方案有兩種：

　?。?）ASON+DWDM組網(wǎng)方案

　　利用DWDM系統的大容量和長(cháng)途傳輸能力以及ASON節點(diǎn)的寬帶容量和靈活調度能力，可以組建一個(gè)功能強大的網(wǎng)絡(luò )。在這樣的網(wǎng)絡(luò )中，尤其在骨干和匯聚層網(wǎng)絡(luò )，ASON節點(diǎn)可以完成傳統SDH設備所能完成的所有功能，并提供更大的節點(diǎn)寬帶容量，更靈活和更快捷的電路調度能力，同時(shí)網(wǎng)絡(luò )的建設和運營(yíng)費用也比較低。ASON節點(diǎn)所能提供的單節點(diǎn)交叉容量可以大大緩解網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的“瓶頸”問(wèn)題。烽火通信已經(jīng)在河北移動(dòng)綜合業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)絡(luò )項目中采用了ASON+DWDM的組網(wǎng)方案。
　　
　?。?）ASON和SDH混合組網(wǎng)方案

　　ASON可以基于G.803規范的SDH傳送網(wǎng)實(shí)現，也可以基于G.872規范的光傳送網(wǎng)實(shí)現，因此，ASON可與現有SDH傳送網(wǎng)絡(luò )混合組網(wǎng)。 ASON與現有電信網(wǎng)絡(luò )的融合是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，先在現有的SDH網(wǎng)絡(luò )形成一個(gè)個(gè)ASON,然后逐步形成整個(gè)的ASON。這一發(fā)展過(guò)程與PDH向SDH設 備的過(guò)渡非常相似。在遼寧阜新網(wǎng)通本地網(wǎng)工程中烽火通信FonsWeaver 780設備為阜新網(wǎng)通構建核心網(wǎng)絡(luò )可由MSTP網(wǎng)絡(luò )升級至ASON網(wǎng)絡(luò ),可由10G環(huán)升級至40G環(huán)。

8 ASON設備中的新技術(shù)

　　1.40Gbit/s速率的光接口

　　隨著(zhù)各種新興電信業(yè)務(wù)的出現，特別是數據業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò )帶寬的占用量越來(lái)越大，我們在使網(wǎng)絡(luò )變得智能化的同時(shí)，也要考慮網(wǎng)絡(luò )寬帶化的問(wèn)題。對于應用于骨干層網(wǎng)絡(luò )ASON節點(diǎn)設備來(lái)說(shuō)，能夠提供40Gbit/s的更大速率光接口就顯得非常有必要了。另一方面，各種高端路由器和交換機的接口速率達到了10Gbit/s，這種大容量高端路由器和交換機的出現也大大推動(dòng)了40G光接口在A(yíng)SON節點(diǎn)設備中的應用。烽火通信作為國內主要的光通信設備供應商之一，已經(jīng)在40G商用傳輸系統方面取得了重大突破，承擔的國家“十五”科技攻關(guān)計劃項目“40Gbit/sSDH光纖通信設備與系統”已經(jīng)順利通過(guò)信息產(chǎn)業(yè)部驗收專(zhuān)家委員會(huì )的驗收。該項目通過(guò)采用精確色散補償、拉曼化摻餌光纖放大器等技術(shù)，成功地實(shí)現了40Gbit/s光傳輸系統在G.652和G.655光纖上的560km無(wú)電再生無(wú)誤碼傳輸，解決了該系統在色散、非線(xiàn)性等方面的關(guān)鍵難題。目前烽火通信FonsWeaver系列ASON產(chǎn)品已經(jīng)全面支持40Gbit/s高速率光接口。

　　2．基于BitSlice技術(shù)的多播嚴格無(wú)阻塞交叉矩陣

　　交叉矩陣是ASON節點(diǎn)設備傳送平面的核心部分，ASON設備和傳統的SDH/MSTP設備相比，除了增加控制平面外，在傳送平面硬件方面也有部分改進(jìn)。例如交叉容量的提升和交叉矩陣的多播嚴格無(wú)阻塞特性。為什么ASON節點(diǎn)設備需要多播嚴格無(wú)阻塞、大交叉能力的交叉矩陣呢？主要是以下三方面的原因：首先，ASON是基于格狀網(wǎng)絡(luò )構建的，相對于以往的環(huán)網(wǎng)結構來(lái)說(shuō)，ASON節點(diǎn)設備上要提供更多的光接口，要有更強的業(yè)務(wù)調度和疏導能力。其次，采用多播嚴格無(wú)阻塞的交叉矩陣對于A(yíng)SON網(wǎng)絡(luò )的恢復時(shí)間性能有顯著(zhù)提高。與之相比，傳統的3級CLOS矩陣方式具有重構無(wú)阻塞特性，在網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障時(shí)，ASON節點(diǎn)設備的交叉連接要進(jìn)行內部路由搜索，延長(cháng)了全網(wǎng)恢復時(shí)間。最后，采用多播嚴格無(wú)阻塞矩陣可以更好地支持ASON網(wǎng)絡(luò )中的廣播業(yè)務(wù)。若采用重構無(wú)阻塞交叉矩陣，在廣播業(yè)務(wù)達到25％以上時(shí)，會(huì )顯示出阻塞特性。目前烽火通信FonsWeaver系列ASON產(chǎn)品已經(jīng)全面支持基于BitSlice技術(shù)的多播嚴格無(wú)阻塞交叉矩陣,其最大交叉能力達到1280G?！?

9 ASON技術(shù)的演進(jìn)

（1）在光傳輸網(wǎng)完全采用WDM傳輸技術(shù)的基礎上，首先在長(cháng)途節點(diǎn)使用OEO交換技術(shù)的OXC設備，采用ASON的信令、路由協(xié)議和NNI接口，在域內實(shí)現ASON的功能；
（2）在城域網(wǎng)范圍內，采用具有UNI接口的多業(yè)務(wù)傳輸平臺（MSTP）或OXC設備，以便使MSTP或OXC設備可以通過(guò)UNI接口，實(shí)現端對端智能管理；
（3）在全網(wǎng)內，全面采用ASON的信令、路由協(xié)議、NNI接口和功能；
（4）不同運營(yíng)商的ASON，使用NNI或UNI接口互通。 　
　　　
10 結束語(yǔ)

　　對于A(yíng)SON網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，其標準化進(jìn)程的加快，將實(shí)現不同廠(chǎng)商設備的互通和互操作，同時(shí)網(wǎng)絡(luò )結構從環(huán)網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)演進(jìn)，著(zhù)重了網(wǎng)狀網(wǎng)物理平臺的建設及系統 資源的完善和優(yōu)化，隨著(zhù)ASON技術(shù)的逐步成熟，未來(lái)幾年將進(jìn)入實(shí)用化階段。ASON利用單一的控制平面，可以實(shí)現跨廠(chǎng)商、跨運營(yíng)商管理域OTN/SDH 傳送平面的統一控制，完成端到端的電路建立、保護和恢復，解決了端到端配置、保護和恢復、電路SLA等問(wèn)題?？梢韵嘈?，ASON網(wǎng)絡(luò )體系將為網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商和 服務(wù)商帶來(lái)新的業(yè)務(wù)增長(cháng)點(diǎn)，創(chuàng )造巨大的市場(chǎng)機遇與經(jīng)濟效益。