ASON技術(shù)發(fā)展與ASON/IP多層網(wǎng)絡(luò )恢復

摘要　本文首先介紹了光互聯(lián)論壇（0IF）組織的ASON（自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò )）多廠(chǎng)商互通測試的進(jìn)展，然后討論了ASON發(fā)展所面臨的挑戰，重點(diǎn)探討了ASON與IP網(wǎng)絡(luò )之間的關(guān)系，深入分析了ASON和IP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行保護恢復的各自?xún)?yōu)勢，并對可能的雙層恢復進(jìn)行了探討。

1、ASON技術(shù)的發(fā)展

　　ASON（自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò )）從提出概念到現在已經(jīng)有5年了，在標準化和商用化上都取得了重大的進(jìn)展，國內外廠(chǎng)商的ASON設備也已經(jīng)比較成熟。國外如AT&T、Vodafone等運營(yíng)商都有規模較大、成熟的商業(yè)網(wǎng)絡(luò )。國內有些設備制造商也聲稱(chēng)支持ASON功能的MSTP節點(diǎn)已經(jīng)投入使用，但目前網(wǎng)絡(luò )拓撲并不是很復雜，節點(diǎn)數目較少。

　　光互聯(lián)論壇（0IF）2005互通測試由全球主要的運營(yíng)商和設備廠(chǎng)商共同完成，其中運營(yíng)商包括AT&T、中國電信（CT）、德國電信（DT）、法國電信（FT）、NTT、意大利電信（TI）和Verizon等，設備廠(chǎng)商包括Alcatel、Ciena、Sycamore和華為等。測試設備放置在各個(gè)運營(yíng)商的實(shí)驗室，通過(guò)基于互聯(lián)網(wǎng)的IP VPN實(shí)現各測試設備控制平面之間的連接，并通過(guò)IP VPN連接到SuperComm會(huì )場(chǎng)進(jìn)行現場(chǎng)演示。2005年測試的網(wǎng)絡(luò )連接拓撲如圖1所示。

圖1　測試網(wǎng)絡(luò )連接拓撲

　　2005年0IF測試依據的規范包括0IF UNI2.O（草案）、E-NNI1.0（信令部分）以及路由規范草案。UNI2.0主要在UNI1.0基礎上增加了與增值業(yè)務(wù)相關(guān)的內容，包括了呼叫與連接控制分離、分離路由的雙歸屬、不中斷業(yè)務(wù)的帶寬調整、1:N保護、以太業(yè)務(wù)傳輸、G.709接口業(yè)務(wù)傳輸以及增強安全性等。此次以太網(wǎng)互通測試遵循了UNI2.O中的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸部分，所采用的E-NNI的信令協(xié)議是在E-NNI1.0基礎上增加了對于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的處理內容，基本測試配置如圖2所示。

圖2　UNI/E-NNI互通測試配置{{分頁(yè)}}

　　OIF互通測試驗證針對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的UNI和E-NNI信令的可行性，并且對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的信令流程和對象參數進(jìn)行了進(jìn)一步的討論和明確。測試中驗證了以太網(wǎng)SC（交換連接）和SPC（軟永久連接）的建立和刪除。在測試中，UNI和E-NNI均采用基于RSVP-TE的信令協(xié)議，E-NNI采用基于OSPF-TE的DDRP路由協(xié)議。

2、ASON建設面臨的挑戰

　　目前ASON在許多國家已經(jīng)大規模使用，從單廠(chǎng)商設備來(lái)看已經(jīng)完全成熟，但由于與互連互通密切相關(guān)的E-NNI規范還沒(méi)有完成，因此還不能實(shí)現多廠(chǎng)家環(huán)境的大規模組網(wǎng)。目前ASON主要存在的是E-NNI接口問(wèn)題和一些網(wǎng)絡(luò )性能問(wèn)題。

　?。?）E-NNI接口完全兼容還需要時(shí)間

　　E-NNI接口互通意味著(zhù)可以利用不同廠(chǎng)家的設備組建多域的ASON，從而提高網(wǎng)絡(luò )的可擴展性和設備的選擇性。雖然OIF在互聯(lián)互通方面已經(jīng)取得了比較大的進(jìn)展，但是目前還不能實(shí)現大規模的商用。

　　首先E-NNI路由功能還需要大規模驗證，特別是對大規模網(wǎng)絡(luò )抽象鏈路的配置與管理。目前實(shí)現E-NNI互通的單域多節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )規模還是比較小，未來(lái)組網(wǎng)中要實(shí)現對幾十個(gè)甚至上百個(gè)節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )鏈路的抽象。在這方面還沒(méi)有實(shí)際應用的經(jīng)驗。

　　其次是還不能實(shí)現跨越不同廠(chǎng)商端到端通道的恢復，在鏈路出現故障時(shí)，每一個(gè)運營(yíng)商只能實(shí)現本段落內的保護恢復，并不能實(shí)現全網(wǎng)內端到端通路的優(yōu)化恢復，跨越不同廠(chǎng)商E-NNI接口的電路還不能實(shí)現統一的保護恢復，因而不能最優(yōu)化地使用資源。

　　第三是對于跨域電路連接和拓撲目前也無(wú)法實(shí)現端到端的管理。從管理平面的角度看，目前對于端到端電路是相關(guān)運營(yíng)商各管一段。必須增加電路屬性的互通信息和網(wǎng)管互通規范才能實(shí)現統一管理。

　?。?）ASON大規模組網(wǎng)時(shí)恢復時(shí)間尚不能保證

　　由于A(yíng)SON的規模應用較少，因此恢復時(shí)間目前還不能得到保障。許多廠(chǎng)商在幾個(gè)節點(diǎn)的恢復時(shí)間可以達到1s的級別，而實(shí)際需要部署的ASON節點(diǎn)可能多達數百個(gè)，這時(shí)網(wǎng)絡(luò )的恢復時(shí)間是否還可以保證在1-2s數量級尚存在疑問(wèn)。

　　理論上，基于分布式恢復的ASON可以提供更快速的網(wǎng)絡(luò )恢復，但是從目前各廠(chǎng)商提供的產(chǎn)品看，在網(wǎng)絡(luò )結構比較復雜的網(wǎng)狀連接拓撲下，當業(yè)務(wù)承載量比較大，在端到端多條鏈路失效的情況下，系統恢復速度比較慢，有時(shí)甚至需要幾秒。由于A(yíng)SON剛剛推出，還沒(méi)有在鏈路建立、指令分發(fā)上進(jìn)行優(yōu)化，其保護恢復的時(shí)效性還有提高的空間。

3、ASON保護與IP網(wǎng)絡(luò )保護的比較

　　ASON是一個(gè)通用信號平臺，其面向的對象不單單是IP網(wǎng)絡(luò )，也可以為其他信號，例如TDM和ATM信號，它可以為任何信號提供承載和保護恢復。從目前傳輸網(wǎng)上的業(yè)務(wù)來(lái)看，將來(lái)有可能遷移到ASON上承載的業(yè)務(wù)有：大客戶(hù)專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)、傳統TDM業(yè)務(wù)、高質(zhì)量需求的IP鏈路。

　　從設備研制上看，由于目前ASON交叉節點(diǎn)都是基于SDH VC技術(shù)，似乎ASON更適合于TDM VC業(yè)務(wù)的調度和保護恢復。因此將一些大客戶(hù)專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)、傳統TDM業(yè)務(wù)遷移到ASON來(lái)保護并不存在爭議。但是ASON只是面向TDM業(yè)務(wù)是沒(méi)有前途的，因為T(mén)DM業(yè)務(wù)在業(yè)務(wù)總量中急劇下降，目前只占到業(yè)務(wù)總量的5%左右。

　　業(yè)界有不少人認為IP網(wǎng)絡(luò )不需要ASON來(lái)保護，其理由是IP本身的重新選路功能可以達到與ASON相同的恢復水平。ASON與IP保護屬于同質(zhì)，兩者的恢復時(shí)間目前處于同一個(gè)數量級。雙重恢復沒(méi)有必要。下面對此進(jìn)行具體分析。 {{分頁(yè)}}

　　3.1　單一IP網(wǎng)絡(luò )保護恢復的優(yōu)勢

　　在過(guò)去幾年，IP網(wǎng)絡(luò )得到了許多的改進(jìn)和發(fā)展，正在慢慢成為語(yǔ)音、數據、視頻等多業(yè)務(wù)的統一核心承載平臺，具有QoS保證機制。在發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò )具有快速、高效的路由切換和恢復能力，能達到實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)要求的網(wǎng)絡(luò )可靠性，保證業(yè)務(wù)流量的QoS指標。單一IP網(wǎng)絡(luò )保護優(yōu)于A(yíng)SON保護恢復的方面有以下幾點(diǎn)。

　?。?）IP網(wǎng)絡(luò )可以應付鏈路和路由器失效

　　對于A(yíng)SON節點(diǎn)，雖然格狀Mesh組網(wǎng)可以防止斷纖情況下的業(yè)務(wù)失效。但是對于節點(diǎn)失效的保護作用卻不大，在路由器失效時(shí)無(wú)法保護相關(guān)的業(yè)務(wù)。由于目前路由器的可用性只能達到0.999，因此必須考慮路由器失效帶來(lái)的影響。

　　目前的IP網(wǎng)絡(luò )則采用了鏈路備份、節點(diǎn)備份的策略來(lái)解決這一問(wèn)題，可以解決路由器失效、突發(fā)業(yè)務(wù)、鏈路故障等多方面的問(wèn)題。而ASON只能解決鏈路失效的影響，對于節點(diǎn)失效卻無(wú)能為力。

　?。?）IP網(wǎng)絡(luò )可以解決流量突發(fā)問(wèn)題

　　目前ASON都是基于VC-4以上大顆粒的恢復，對于由于突發(fā)流量增加而導致的丟包問(wèn)題無(wú)法解決。而采用鏈路備份、路由器備份的輕載IP網(wǎng)絡(luò )是按照統計復用和負載分擔的原則來(lái)設計，可以解決流量的突發(fā)問(wèn)題。

　　另外路由器POS端口一般采用端到端VC-4-64C封裝，基于A(yíng)SON保護恢復在鏈路出現故障時(shí)必須在傳輸網(wǎng)中找到一條端到端的VC-4-64C電路，一般在網(wǎng)絡(luò )中比較困難，而不像目前IP網(wǎng)絡(luò )可以采用多方向負載恢復。目前有人建議采用GE或10GE接入到ASON，其一是節省成本，其二可以使GE信號的承載以VC-4虛級聯(lián)方式進(jìn)行，而以虛級聯(lián)VC4承載的GE信號則容易在A(yíng)SON中找到多方向負載分擔電路進(jìn)行恢復。

　?。?）IP網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)現細顆粒業(yè)務(wù)類(lèi)型的感知和保護

　　在故障情況下，IP網(wǎng)絡(luò )能實(shí)現業(yè)務(wù)類(lèi)型感知的保護，將有限的資源留給簽訂了SLA協(xié)議的業(yè)務(wù)，而這是ASON傳輸層保護不能實(shí)現的。ASON只能對某一通道所有的業(yè)務(wù)顆粒進(jìn)行同樣的保護恢復，而不能根據其業(yè)務(wù)等級進(jìn)行細致區分。連接到ASON的路由器POS端口信號的顆粒都是VC-4-16C或64C，在A(yíng)SON的保護策略中該鏈路的保護等級只有一個(gè)。而不能再對VC-4-64C級聯(lián)信號中承載的不同業(yè)務(wù)顆粒進(jìn)行區別處理。

　　3.2　IP over ASON恢復保護的優(yōu)勢

　　采用單一層面的IP網(wǎng)絡(luò )拓撲過(guò)于復雜，單一層面的保護會(huì )導致路由表過(guò)于龐大，大大影響路由表的更新和路由收斂的速度，進(jìn)而影響業(yè)務(wù)恢復的速度。采用IP over ASON技術(shù)可以帶來(lái)如下好處：

　?。?）ASON可以提供小于50 ms的保護

　　從保護機理上講，物理層的保護要快于IP網(wǎng)絡(luò )層。因為網(wǎng)絡(luò )故障首先反映在物理層面，而越接近于物理層的保護速度越快，因為這種情況下不需要解析上層業(yè)務(wù)信號，而直接啟動(dòng)保護。采用了FRR（快速重路由）等新技術(shù)后IP網(wǎng)絡(luò )的保護恢復速度可以提高到50 ms左右。但是FRR的實(shí)施條件十分苛刻，其實(shí)施和配置過(guò)程也過(guò)于復雜，必須分段去尋找保護路由。ASON的1+1保護方案依然具有相當優(yōu)勢，可以達到遠小于50 ms，而且擁有實(shí)施十幾年的豐富經(jīng)驗。當然ASON目前實(shí)施1+1或者1:1保護下可能需要預留資源。 {{分頁(yè)}}

　?。?）ASON可以很好地解決因光纜切斷造成的大業(yè)務(wù)量中斷后的恢復

　　光纜切斷等突發(fā)事件會(huì )導致傳輸鏈路中斷，這種中斷對IP網(wǎng)絡(luò )造成很大的沖擊，對于負載量巨大的IP網(wǎng)絡(luò )，線(xiàn)路切斷會(huì )導致成千上萬(wàn)的IP包丟失，引起許多路由器的重新選路，容易引起路由振蕩，從而造成恢復時(shí)間長(cháng)，其保護恢復時(shí)間有著(zhù)很大的不確定性。而ASON比較容易解決這些問(wèn)題，其路由表相對來(lái)說(shuō)比較小，在保護恢復時(shí)間上有比較強的規律性，一般可以保證在秒數量級。

　　從網(wǎng)絡(luò )分層上看，把任何問(wèn)題都集中在一個(gè)層面來(lái)解決是不太現實(shí)的。單一層面的保護會(huì )導致路由表過(guò)于龐大，更新相關(guān)的路由信息會(huì )影響恢復速度。采用IP和ASON物理層分別進(jìn)行保護和維護符合網(wǎng)絡(luò )的分層分割和網(wǎng)絡(luò )各自獨立演進(jìn)的方向。

　?。?）IP over ASON可以降低IP網(wǎng)絡(luò )成本

　　現在的IP網(wǎng)構建方案是將數據網(wǎng)分級，由DWDM承載或通過(guò)光纖直連，IP分組的源和宿之間需要多臺路由器轉接，會(huì )產(chǎn)生大量的直通業(yè)務(wù)，即不在本地上下而直接中轉的業(yè)務(wù)，這會(huì )導致大量的額外成本，即使最大容量的核心路由器也很快會(huì )面臨擴容的問(wèn)題。目前IP路由器的擴容使用堆簇方式，同一地點(diǎn)的設備互連代價(jià)昂貴，且往往導致網(wǎng)絡(luò )內部阻塞。另外，核心IP網(wǎng)中采用了雙路由備份（鏈路備份，節點(diǎn)備份）的組網(wǎng)結構，導致了運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )投資的倍增。

　　考慮到同樣的I/O端口核心路由器的市場(chǎng)價(jià)是SDH設備的5倍，可以由ASON提供VC4層面的直連通道，路由器組成邏輯網(wǎng)狀網(wǎng)，將直通業(yè)務(wù)的3層處理轉移到1層，節省路由器的容量和端口（尤其是長(cháng)距端口）。ASON提供1層的保護/恢復，3層路由器不需要為業(yè)務(wù)恢復預留大量容量，無(wú)須雙平面（鏈路和節點(diǎn)）的保護模式，避免出現路由器堆疊和超級核心節點(diǎn)。目前ASON面臨的一個(gè)問(wèn)題是許多IP網(wǎng)絡(luò )都是按照輕載50%以下設計的，ASON不能減少POS端口的應用。

　?。?）ASON可以提高IP業(yè)務(wù)QoS

　　傳統IP網(wǎng)多層結構引入了多跳和附加時(shí)延，時(shí)延對某些業(yè)務(wù)的QoS影響很大，特別是全球的VoIP通信（≥150 ms）。而端到端業(yè)務(wù)要求更高的骨干網(wǎng)可靠性，現在的IP網(wǎng)很難達到要求。ASON承載IP網(wǎng)能夠提高業(yè)務(wù)QoS。ASON可以提供確定的端到端的通道（例如從北京—武漢—廣州，而不是經(jīng)多個(gè)迂回路由），一般都選擇最短路徑，可以減少端到端的時(shí)延。另外如果在中間節點(diǎn)采用光網(wǎng)絡(luò )連接處理，可以減少3層的處理時(shí)間，抑制抖動(dòng)降低丟包率。

　　另外ASON提供更強大的故障檢測能力，使網(wǎng)絡(luò )維護更加簡(jiǎn)便，維護成本降低。ASON可以提供端到端的通道調度能力使業(yè)務(wù)開(kāi)通更加快捷。

　?。?）ASON可以提供UNI接口實(shí)現帶寬動(dòng)態(tài)調整

　　ASON提出了UNI接口的概念，可以把客戶(hù)路由器或其他網(wǎng)絡(luò )作為自己的客戶(hù)端，并根據UNI-C發(fā)起的請求而改變帶寬。這給予客戶(hù)以很大的自主權，可以動(dòng)態(tài)地改變用戶(hù)帶寬，可以直接提供BoD（bandwidth on demand）業(yè)務(wù)。而目前IP網(wǎng)絡(luò )不能提供這種功能。

　　3.3　IP與ASON雙層恢復

　　從網(wǎng)絡(luò )分層上看，把任何問(wèn)題都集中在一個(gè)層面來(lái)解決是不太現實(shí)的。而采用IP和ASON物理層分別進(jìn)行保護和維護符合網(wǎng)絡(luò )的分層分割和各自網(wǎng)絡(luò )獨立演進(jìn)。未來(lái)網(wǎng)絡(luò )將分為光網(wǎng)絡(luò )和IP網(wǎng)絡(luò )兩層，端到端IP包業(yè)務(wù)分成兩個(gè)層面處理，分別進(jìn)行選路和恢復保護。既可以保證恢復速度，又減小了對路由器吞吐量的需求，同時(shí)改進(jìn)了IP的時(shí)延性能。

　　ASON主要應付光纜切斷等大容量切斷事件，IP網(wǎng)絡(luò )主要應付路由器失效和流量的突發(fā)增大。在層間保護上可以通過(guò)對IP網(wǎng)絡(luò )設置一定的拖延時(shí)間（hold-off）來(lái)實(shí)現。另外考慮到ASON物理層可以提供保護，IP網(wǎng)絡(luò )可以適當地重載而不是目前低于50%的輕載，這樣可以減少路由器的端口數目，當然流量超出負載時(shí)可能會(huì )丟棄一部分業(yè)務(wù)，但是只要業(yè)務(wù)等級的QoS設置得當也不會(huì )影響正常的運營(yíng)。

4、小結

　　目前ASON在國內的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，一些運營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始在骨干網(wǎng)上引入ASON來(lái)承載重要業(yè)務(wù)。但是對于A(yíng)SON是否承載已經(jīng)占業(yè)務(wù)主體的IP業(yè)務(wù)卻有不同的看法。由于業(yè)務(wù)的分組化和IP化發(fā)展迅速，將來(lái)不排除ASON和IP網(wǎng)絡(luò )兩者共同采用一個(gè)控制平面，但是目前采用分離的平臺演進(jìn)比較合適，如何最優(yōu)化地實(shí)現IP over ASON并實(shí)行雙層恢復還有許多具體問(wèn)題需要研究。