ASON（自动交换光网络）技术及其发展

1 引言随着骨干网络容量的日益增大以及城域接入能力的多样化，对传输网络具备良好自适应能力的需求逐步提上日程，对网络带宽进行动态分配并具有高性价比的解决方案已是人们追求的目标。ASON(自动交换光网络)正是在这样的市场环境下应运而生的新一代光网络技术。在ASON中，业务可实现动态连接，时隙资源也可进行动态分配，其原理是在现有的光网络上增加一层控制平面，并利用这层控制平面来为用户建立连接，提供服务和对底层网络进行控制，同时支持不同的技术方案和不同的业务需求，具备高可靠性、可扩展性和高有效性等特点。对运营商来说，有了智能光网络，网络业务的调配变得更加灵活，可将话音信号传输、Internet IP业务传输、ATM信号传输、FRAME RELAY传输、数字图像信号传输融为一体，可以在同一传送平台提供话音信号、数据信号、图像信号的传输，实现传输网络的统一，使传输服务提供商在较低的投资下提供全业务传输服务，增强传输业务服务商的竞争能力，且业务升级轻易，网络维护治理费用降低，同时可提供多种类型的网络恢复机制。2 ASON光网络的组成ASON是指一种具有灵活性、高可扩展性的能直接在光层上按需提供服务的光网络。传输设备是ASON的基本传输载体，通常提供线性或环型组网结构。光交叉连接设备OXC为ASON的核心硬件设备，为其提供交换平台。光交叉连接设备的引入，使组网拓扑从环型、线性结构演进成高效的网状拓扑，从而可为寻找最优化的光路由或在网络发生故障时快速寻找保护路由提供可能，同时也便于在全网共享备用资源。ASON自身的伸缩性与网络软件的结合可提供全网的伸缩性，各种直接向用户提供的特色服务都要通过交换平台实施。按照ITU-T G.8080建议，ASON分为传送平面、控制平面和治理平面。此前，光传送网只有传送平面和治理平面，没有分布式智能化的控制平面，因此，ASON概念的提出，使传输、交换和数据网络结合在一起，实现了真正意义的路由设置、端到端业务调度和网络自动恢复，它是光传送网的一次具有里程碑的重大突破。传送平面包括提供子网络连接（SNC）的网元（NE），它具有各种粒度的交换和疏导结构，如光纤交叉连接，波带和波长交叉连接；具有各种速率和多业务的物理接口，如SDH（STM-N），以太网接口，ATM接口以及其他非凡接口等；具有与控制平面交互的连接控制接口（CCI）。ASON控制平面的核心是利用信令功能实现端到端自动连接的建立，它基于通用交换协议（GMPLS）族，其智能化实现的前提是传送平面的网元设备具备全自动时隙交换的功能(包括SDH时隙和波长时隙)，即时隙信号可以从网元设备的任意入时隙位置交叉到出时隙位置。治理平面通过网络治理接口T（NMI-T）治理传送平面，通过网络治理接口A（NMI-A）治理控制平面，通过结合控制模块的链路治理协议（LMP）协同完成对DCN治理。它主要面向网络运营者，侧重于对网络运营情况的把握和网络资源的优化配置。 3 ASON网络要害技术ASON的每个网元都具有智能性，网元间可进行路由信息和链路状态信息的交换。每个网元依据动态路由协议把握着整个网络的拓扑结构和相关链路的状态。网元知道哪些网元具有可达性，并知道通过哪些路径可达。智能光网络充分简化了网络治理系统，通过一个网管系统就可实现对网络的有效治理，实现端到端的配置、故障治理和性能治理等功能。ASON有两大技术要点：硬光技术和软光技术。硬光技术是指物理层的光技术及其硬件设备，软光技术是指为控制光通道的建立和提供服务所需的软件，是静态光网络变成动态的自动交换光网络的要害。 4 ASON的亮点ASON的亮点在于它为静态的光传送网(OTN)引入智能，使之变为动态的光网络。智能光网络将IP的灵活和效率、SDH/SONET的保护能力、DWDM的容量通过创新的分布式网管系统有机地结合在一起，形成以软件为核心的能感知网络和用户服务要求，并能按需直接从光层提供服务的新一代光网络。从设计上，ASON致力于克服IP over DWDM模式的限制,同时加入新的特性和功能。新加的特性包括完善的服务和治理功能，传送运营商级的1 Gbit/s和10 Gbit/s的以太网能力，以及以软件为中心的系统结构。ASON采用先进的基于IP的光路由和控制算法使得光路的配置、选路和恢复成为可能，具有智能决策和动态调节能力的智能光交换设备可以使传统上复杂而耗时的操作自动化，并且还能为构建一种具有高度弹性和伸缩性的网络基础设施打下基础。 5 ASON的治理ASON中的网管软件与软光部分、光器件的关系，Softoptics主要由4个功能部分组成:光器件驱动、系统Softoptics、路由Softoptics和NMS Softoptics。光器件驱动是软件/固件模块，用于控制相关的光器件并提取相关数据供系统Softoptics分析，系统Softoptics负责收集和分析光路完整状态和性能监视数据。路由Softoptics负责向路由软件提供光通路的相关参数，包括通道类型、FEC、传送格式等,路由软件据此计算路由。NMS Softoptics负责端到端的性能监视和报告、故障分析、光器件运行状态检测等。NMS则根据这些信息治理网络。6 ASON生存性技术目前，ASON采用的生存性技术分为保护、集中恢复和分布恢复，其中保护和集中恢复是传统光网络的功能，而分布恢复则是ASON所特有的功能。与传统的光传输网不同，ASON的控制平台是运营商可以为用户提供选择业务等级及向用户提供SLA协议所承诺的指标。保护和恢复可以由治理平台命令发起或者临时禁止。此外，治理平台的命令可用于日常的维护，也可以在紧急故障时压制自动完成的动作。在ASON中，恢复与控制平面的动作有关，保护则由传输平面完成。 ASON的保护技术主要有：1＋1单向路径保护，1＋N路径保护，1＋1单向SNC/N和SNC/S保护。同时，还有光通道（Och）共享保护和光复用段（OMS）共享保护环，这两种方式均使用APS协议。ASON的恢复方法分为3种：预计算、动态和这两种同时采用。它们有什么不一样在于所采用的恢复动作顺序不同。7 ASON组网方案考虑与实际已经存在的DWDM，SDH网络融合，ASON组网方案有两种：（1）ASON+DWDM组网方案利用DWDM系统的大容量和长途传输能力以及ASON节点的宽带容量和灵活调度能力，可以组建一个功能强大的网络。在这样的网络中，尤其在骨干和汇聚层网络，ASON节点可以完成传统SDH设备所能完成的所有功能，并提供更大的节点宽带容量，更灵活和更快捷的电路调度能力，同时网络的建设和运营费用也比较低。ASON节点所能提供的单节点交叉容量可以大大缓解网络中节点的“瓶颈”问题。（2）ASON和SDH混合组网方案ASON可以基于G.803规范的SDH传送网实现，也可以基于G.872规范的光传送网实现，因此，ASON可与现有SDH传送网络混合组网。ASON与现有电信网络的融合是一个渐进的过程，先在现有的SDH网络形成一个个ASON,然后逐步形成整个的ASON。这一发展过程与PDH向SDH设备的过渡非常相似。8 ASON的发展现状和应用ASON是光传送网(OTN)概念的重大突破，代表了光网络的发展方向，它一提出就迅速受到业界的重视。鉴于ASON的市场潜力，国际上许多通信设备制造商相继投入力量开发此类产品，先行的厂家已有全套的智能光网络产品，像Sycamore的SN系列产品已先后在Storm，Vodafone，360networks和BellSouth等运营商的网中投入使用。一些传统的大电信设备制造商也纷纷宣传智能光网络的概念，目前已形成ASON两大模式:以ITU-T为代表的客户/服务者模式，又叫“用户—网络开放接口”，以IETF为代表的对等(Peer)模式(一个治理域)，又叫“层叠(overlay)”模式。从目前的业务类型和运营类型来看，ASON可能会首先在城域网中得到应用，然后应用于骨干网中。9 结束语对于ASON网络的发展，其标准化进程的加快，将实现不同厂商设备的互通和互操作，同时网络结构从环网向网状网演进，着重了网状网物理平台的建设及系统资源的完善和优化，随着ASON技术的逐步成熟，未来几年将进入实用化阶段。ASON利用单一的控制平面，可以实现跨厂商、跨运营商治理域OTN/SDH传送平面的统一控制，完成端到端的电路建立、保护和恢复，解决了端到端配置、保护和恢复、电路SLA等问题。可以相信，ASON网络体系将为网络运营商和服务商带来新的业务增长点，创造巨大的市场机遇与经济效益。