浅谈下一代光网络的发展--ASON技术及其应用分析

ASON技术简介

目前国内电信运营商建设的长途传输网采用的主要是基于SDH的环网保护技术，网络结构以环网为主、链形为辅，承载业务主要是传统的TDM电路业务，其安全性和QoS均有良好的保障。但随着数据业务的迅猛发展，特别是IP业务正呈现爆炸式增长态势，业务需求呈现出带宽越来越多、颗粒越来越大，带宽提供方式越来越灵活，电路传输性能和可靠性要求越来越高等特点。业务网的发展和网络规模的扩大，使得目前组织模式以环网为主的传送网已暴露出自身难以克服的问题。自动交换光网络（ASON）技术的提出就是为了适应数据业务的迅猛增长，近年来随着ASON技术日趋成熟，国外许多运营商已建设了ASON，国内运营商在省内干线网和城域网中引入了ASON技术，其中部分运营商在长途传输网中计划部署ASON节点。本文结合ASON技术及长途传输网特点，探讨ASON技术在长途传输网中的应用策略。

1.1ASON技术特点

与传统网络不同，ASON引入了控制平面，形成了在功能上由传送平面、控制平面和管理平面构成的体系结构。

3个平面的主要功能分述如下：

a）传送平面提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传送，完成光信号传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能，传送平面可以由基于SDH或OTN技术的设备构成。

b）控制平面通过信令提供建立、拆除和维护端到端连接的能力，通过选路为连接选择合适的路由；网络发生故障时，控制平面执行保护和恢复功能；控制平面还能自动发现邻接关系和链路信息，发布链路状态信息以支持连接建立、拆除和恢复。

c）管理平面实施对传送平面、控制平面以及系统的管理功能，确保所有平面之间的协同工作，管理平面提供M.3010规定的管理功能，包括性能管理、故障管理、配置管理、计费管理和安全管理。

在ASON结构中引入控制平面具有以下特点。

a）支持快速的业务配置，满足紧急的业务需求。

b）支持流量工程，允许网络资源的动态分配，满足网络结构的不断调整和业务增长的不均衡，同时还可满足各种临时性业务，提高网络资源利用率，发掘网络潜力。

c）采用专门的控制平面协议，可适用于各种不同的传送技术。

d）根据实时的传送网络状态实现恢复功能，提供Mesh保护恢复能力，抗多节点失效，提高网络的生存性和抗灾难能力。

e）支持多厂家环境下的连接控制。

f）可引入新的补充业务（如封闭用户组和虚拟专网），可提供SLA网络，可以更多地实现用户的定制服务，为重点大客户提供更具吸引力的服务。

1.2ASON支持业务类型及分类

由于ASON是构造在各种传送技术之上的，也就是在传送平面SDH、光传送网（OTN）之上增加了独立控制平面，因此它支持目前传送网可以提供的各种速率和不同信号特性（如格式、比特率等）的业务。ASON可以在2个客户网元之间提供具有固定带宽的传输通道，通道界定在光网络的输入接入点和输出接入点之间。ASON业务有以下几个方面。

a）SDH业务，支持G.707定义的SDH连接颗粒VC-n和VC-n-Xv。

b）OTN业务，支持G.709定义的OTN连接颗粒ODUk和ODUk-n-Xv。

c）透明或不透明的光波长业务。

d）10Mbti/s、100Mbti/s、1Gbti/s和10 Gbti/s的以太网业务。

e）基于光纤连接（FICON）、企业系统连接（ESCON）和光纤通道（FC）的存储域网络（SAN）业务。

网状网是ASON的典型网络结构。网状网是最接近实际的光纤网结构，理论上比环形和树形网络传送效率更高、业务配置更灵活。限于技术实现水平，早期的DXC设备组成的Mesh网业务恢复时间通常达到分钟级，无法被运营商所接受。ASON的出现使Mesh网的保护/恢复成为可能，基于ASON的Mesh网具有多种的QoS等级，大部分的设备供应商按以下方法划分业务种类，这种业务的分类并没有通用的标准，算是一种约定俗成。

a）钻石级：1+1+重路由，即当业务通路中一段光纤中断后，业务立即倒换到备用通路，切换时间小于30ms，同时网络寻找新的保护通路，当光纤二次失效时仍可保证30ms内切换。

b）金级：1:1保护，预置路由保护，切换时间小于50ms。

c）银级：重路由保护，实时计算恢复路径，恢复时间在百毫秒至秒级。

d）铜级：无保护，不保证恢复。

e）铁级：额外传送业务，可能被高优先级业务抢占。

从业务类型方面来看，ASON可以提供多种新型业务，例如按需带宽分配业务（BoD）、光虚拟专用网（OVPN）以及指配带宽业务（PBS），但是由于标准化和客户端设备的缺乏，目前尚难完全商用。

3ASON的技术优势及存在问题

1.3.1ASON的技术优势

与传统传输技术相比，ASON具有明显的技术优势，主要有以下几点。

a）ASON引入交换的概念，核心骨干网中的传统环网结构将逐步转向采用更灵活的网状网结构。采用网状网方式组网可以提高网络保护生存能力，简化网络结构，节省保护通路预留带宽，从根本上解决传输时延和可靠性问题。

b）ASON可以实现动态按需分配带宽，提高网络资源利用率，全面降低组网成本。

c）ASON采用的控制面协议为标准的协议，可以实现在多厂商环境下业务的连接、呼叫控制甚至快速恢复，为解决多厂商设备互联问题和实现快速提供业务铺平了道路。

d）ASON可提供更多的新业务类型。这些新业务主要包括波长/子波长出租、批发、转售，光拨号业务，带宽贸易，OVPN等。

e）ASON技术提供不同的网络保护恢复方式，从而可根据用户对不同层面、不同业务质量级别的要求，按需制定不同的保护恢复方式。与传统的SDH网络相比，这种方式显然更经济有效。

f）ASON技术支持资源自动发现、拓扑自动发现，具有快速建立业务的能力，可以对网络进行动态的优化调整。

1.3.2ASON存在的问题

ASON技术的发展虽然取得了比较大的进展，但还存在着一些问题，主要集中在性能本身的完善和互联互通上。

1）ASON性能还不尽如人意理论上，基于分布式的恢复方式可以提供更快速的网络恢复，但是从目前各厂商提供的产品看，在网络结构比较复杂的网状连接拓扑下，业务承载量比较大，在端到端多条链路失效的情况下，系统恢复速度比较慢，有时甚至达到十几秒的级别。ASON的恢复性能甚至还没有达到集中式DXC的水平。

在许多厂商的设计中，当出现多条链路失效时或系统通过分布式算法重新选路和建立连接时，系统会一条一条地选路和建立连接，这样当SCN的带宽不足以保证时（采用带内DCN，例如SDH复用段DCC开销），会导致很长的恢复时间。其中重新计算路由的时间可能不是主要的，但建立连接需要信令的来回通信，会占用比较多的时间。

多厂商互联互通仍没有彻底解决

OIF互通试验给人们带来了信心，但要真正实现ASON完全的互联互通还需要时日（如目前的路由器一样），主要的难点集中在路由和逻辑信息拓扑抽象上，将来还要实现分层路由。目前的互通是最简单的，纯粹2个孤立节点的互联，没有考虑更复杂的网络拓扑。如果是复杂的网络拓扑，必须考虑适当的网络抽象信息。网络概貌信息主要是指2个设备厂商网络相连节点的数量、位置、网络容量等，如果不能提供足够的信息，如业务能力等，也可能会丢失用户或无法建立连接。

目前基于SDH电交叉的智能节点设备（ASON）已经基本成熟，并且有成功的大规模商用纪录。智能节点备集骨干、汇聚层面于一体，减少环间转接，简化日益复杂的网络，同时提供高效灵活的保护恢复方式，满足大颗粒业务的保护和恢复需求，使网络具备足够的智能，具有高度的灵活性和可靠性。

2ASON技术在长途网中应用策略分析

2.1长途传输网存在问题分析

在众多的保护措施中，环形结构以其简单、实用的特点，得到了各运营商的青睐，逐步从接入层面、中继层面应用扩展至长途传输层面。我国电信运营商的长途骨干网广泛采用的是由链形的WDM系统和环形SDH系统组成的分层结构，这种结构以SDH层简单的网络拓扑和快速有效的保护机制，以及WDM层强大的带宽提供能力，构建了整个电信网络的传送平台。随着IP数据业务和大客户带宽出租业务的发展，导致所需的传输带宽越来越多、颗粒越来越大，要求的带宽提供方式越来越灵活，电路的传输性能和可靠性越来越高。业务网的发展和网络规模的扩大，使得目前传送网的组织结构已暴露出自身难以克服的问题。

a）安全性方面：网络抗多点故障能力差，传统环网不能应对多点故障，系统可用性差。目前已建的许多环网环长均达到或超过了5000km，虽然各环均采用了自愈环功能，但是环内出现2处故障时，就不可避免地影响现有业务，为此考虑采用其他保护措施以提高电路安全和可靠性。

b）复杂性方面：传统的环网业务调度复杂，灵活性差，许多端到端电路需经过多个环进行转接。跨环的长途电路要求所经过的环网中都具有可用通道，环间电路调度是在配线架上完成的，人工操作、复杂程度高、效率低。

c）效率方面：由于SDH环网保护方式必须预留50％容量用于保护，因此现有网络的利用率较低，系统利用率最大才能做到50％。

d）网络扩展方面：SDH环网结构难以调整，传输通道难以规划，无法适应网络规模的扩展。

e）维护方面：网络不断增大导致维护压力的增加，维护人员必须对现网有深入的了解，人员流动将对网络维护的影响很大，并且网络资源管理比较繁琐，电路调整耗时较长。

f）业务提供能力方面：SDH固有的业务提供方式无法适应IP业务的突发性、自相似性、路由和数据流不对称性的特点。

g）业务等级方面：现有网络缺少业务安全等级的区分。提供的业务恢复类型仅为环/线保护和不保护2种，无SLA；无法满足流量工程（TE）、区分业务（DiffServ）和特定的业务质量（QoS）的要求，很难支持客户与网络间的SLA。

h）业务保护颗粒方面：SDH层面已无法满足IP业务大颗粒（2.5G、10G）的带宽需求，而WDM层面又缺少快速灵活的保护方式。

长途骨干网ASON引入策略

ASON代表着传输网的发展方向，随着ASON技术的进一步成熟和数据业务的迅猛发展，ASON技术将大规模地应用。但是，电信运营商已在传统SDH传输网上投入了巨额的资金，现有的运行维护体制也是根据传统技术组织的；同时，SDH传输网对于小颗粒的业务有很好的适应性，SDH可以实施简单有效的保护。所以，必须慎重考虑传送网由现有SDH网络向ASON平滑演进的策略，以最大限度地保护已有投资，充分利用现有网络潜力，并保证网络的发展。

2.2.1演进策略的选择

传送网由现有SDH环网向ASON的演进有2种策略。

1）ASON与SDH混合组网的单平面结构

首先在传输网的核心部分建设ASON网状网，边缘部分仍采用环网的方式，新建的ASON域与边缘环网共同存在，新增的业务将穿越智能ASON域和传统SDH域。同一厂家的ASON域和传统SDH网络可通过高层的网管系统实现电路的统一管理、统一调度，而不同厂家的网络无法统一管理。随着ASON设备在网络中的应用规模不断扩大，并逐渐从核心部分向边缘部分延伸，传统SDH域将不断缩小，最终全网将统一成为智能化的ASON，不同子网间由跨厂家统一的E-NNI接口互通。

2）ASON单独组网的双平面结构

ASON独立于传统SDH网络，组织新的传送平面，只解决ASON覆盖区域的业务，覆盖区域以外的业务由传统SDH网络解决；将覆盖区域内的已有业务从现有SDH网络割接到ASON中，腾出网络容量解决覆盖区域以外的新增业务。通过避免业务穿越智能ASON域和传统SDH域，以实现业务的端到端管理。随着ASON规模的逐步扩大，将形成ASON与传统SDH网络共存的双平面结构，2个平面各有分工、互为保护。

由于国内运营商均已建设SDH长途传输网，建议选用策略1）部署ASON，可以兼顾现有的网络投入，提高网络资源的有效利用率和可靠性。

2.2.2网络模型的选取

虽然IP互联网作为电信级的承载网络还存在带宽消耗过大、设备可靠性低、网络不够稳定、QoS无法严格保证等问题，但从目前的技术现状和发展动态来看，IP技术是唯一有可能成为统一的承载网络的技术。随着IP网络规模的急剧扩大，在ASON解决IP中继电路时的影响将越来越显著，而MPLS在IP网中将会大规模部署，将使IP网与ASON的协调问题更加突出，这些问题将促使ASON有可能最终采用对等模型以实现与IP网的彻底融合。

但是，根据目前设备厂家对3种模型的支持程度来看，重叠模型已基本成熟并有成功的大规模商用纪录，而对等模型尚未进行充分的研究。从网络的发展来看，IP网与传输网作为2个专业网分别设计、建设和运行维护仍是合理可行的运营模式。所以，在ASON建设初期及较长的时期内，重叠模型将是有效可行的网络模型。

2.2.3网络规模的选择

由于E-NNI的标准还没有完全成熟，各厂家设备对E-NNI的支持能力和标准化程度都存在着较大的差异，这就限制了目前ASON只能采用单控制域的结构。采用单控制域的结构，一方面存在ASON控制平面能否真正有效支持几百个节点组建大规模网络的疑惑（没有实例）；另一方面存在采用单厂家设备缺乏竞争性风险。因此采用单控制域的结构建设覆盖全国、延伸到地级市的大规模ASON是存在很大风险的。为了避免上述风险，在网络建设初期运营商可以采取一些折中方案建设ASON，待E-NNI的标准成熟之后再逐渐完善该网络。比如先期建设覆盖范围比较小的ASON，不同控制域间仅采用传送平面的静态互联，对于少量跨域业务采用传统的保护机制实现保护等。

在进行网络规划之前，必须确定网络中的哪些物理位置有必要部署ASON节点。通常情况下，长途网络中业务量较小的节点，以及位于网络边缘地位的很多节点，由于光缆、WDM资源不足，在网络建设初期不宜纳入ASON。对于网络核心节点，其业务量较大，同时进出路由一般都超过3条，可以考虑部署为ASON节点。因此网络建设初期，在核心重要节点组织ASON，边缘一般节点采用环网方式接入ASON核心网络。

2.2.4ASON与现有SDH网的应用定位

运营商在长途传输网层面建设的ASON是架构在现有WDM网之上的多业务承载网，它和现有的SDH网属于传输层的同一层面。智能光网络技术的概念虽然是由基于全光网络的自动交换传送网结构（ASTN）演变而来的，但其面临的物理层仍然是已存在的成熟的SDH网络，适合于现有SDH传输通道的接入。智能光网络技术的物理层仍然是基于SDH技术的传输通道（VC），其交换的颗粒也是各阶VC和VC-XC，SDH性能监视和告警特性也仍然是智能光网络在物理层进行保护恢复的基础，因此可以说智能光网络是在SDH技术基础上的发展和延伸。在业务承载方面，可承载现有SDH网的所有业务；在网络的灵活性和可靠性方面，比SDH网更加完善；在网络管理方面，通过控制平面的引入，比SDH的网络能力更为强大，网络的智能化进一步提高。

综上所述，智能光网络是从SDH等原有的网络技术发展而来。它是一种创新的发展而不是革命。因此运营商在长途传输网中采用智能光网络设备开发新业务平台时，可以继续利用已有的SDH网络基础设施。由于目前ASON技术仅支持VC4（155M）级别以上的业务传送，因此新建ASON主要用于承载新增VC4级别以上的IP业务、专线业务等新业务，对于新增VC12（2M）级别的语音业务仍由原有环网承载。随着ASON的技术发展，也可将目前承载在环网内的一部分VC4级别以上的租线或者数据业务按照一定的原则填充到ASON中，空余出的时隙则可用于低阶业务的承载。对于部分非常重要的整颗粒的2M业务也可采用先汇聚成VC4以上级别的业务，然后进入ASON。采用此方式要保证复用设备与ASON之间能够互通。

2.3ASON引入需注意的问题

a）目前国内运营商的传送网络分为省际干线、省内干线和本地/城域网络3层结构，因此在长途传输网中引入ASON技术时首先需要提前做好统一规划，明确省际、省内ASON节点的设置，避免后期调整给网络造成较大的影响。

b）由于ASON技术适合于网状网络结构下的应用，因此运营商需根据业务网络的发展需要，增加传输路由，逐渐将现有的网络结构从环网逐步的向网状网络过渡。

c）长途网引入ASON技术还需充分考虑与网络其他层面的ASON互联互通问题，尽量避免网络中的各个层面自行进行ASON组网。

d）有的网络在引入ASON设备后，并不是马上开通其智能化功能，而是等到业务达到一定规模或进行试验网验证后，再将传输设备升级至真正的ASON设备。在这种情况下，一定要事先对ASON设备进行全面的测试，包括设备的稳定性和对传统SDH设备的兼容性。

e）由于ASON技术尚未完全成熟，因此引入ASON的过程中需要有策略分步骤地进行。鉴于UNI接口技术和E-NNI接口技术等标准化还不完善，可采取分阶段逐步引入的方式，其中，对于UNI接口的应用，在ASON建设初期，由于业务网设备大部分还不具备UNI接口能力，应主要采用软永久连接（SPC）方式为业务网提供固定连接。随着业务网和ASON的不断融合发展，UNI相对成熟，可采用业务网直接通过UNI接口动态发起请求的方式控制ASON，提供BoD、OVPN等新型网络业务。

3结束语

ASON代表了下一代光网络的发展方向，尽管其在现阶段的应用中还受到标准化、产品成熟度等方面的限制，但在长途传输网中引入ASON技术已成为必然的趋势。由于长途传输网网络覆盖较广、承载的业务种类较多、业务量较大，因此运营商在长途传输网建设ASON时还需考虑借助网络规划软件来实现全局规划，并选择应用标准化程度较高的厂家设备，以便运营商最大限度地减少初期投资成本，比较迅速和安全稳妥地实现向ASON演进，从而在竞争中取得优势。