烽火通信 張園
1 引言
隨著骨干網(wǎng)絡容量的日益增大以及城域接入能力的多樣化，對傳輸網(wǎng)絡具備良好自適應能力的需求逐步提上日程，對網(wǎng)絡帶寬 進行動態(tài)分配并具有高性價比的解決方案已是人們追求的目標。
ASON(自動交換光網(wǎng)絡)正是在這樣的市場環(huán)境下應運而生的新一代光網(wǎng)絡技術。在ASON網(wǎng)絡中，業(yè)務可實現(xiàn)動態(tài)連接，時隙資源也可進行動態(tài)分配，其原理是在現(xiàn)有的光網(wǎng)絡上增加一層控制平面，并利用這層控制平面來為用戶建立連接，提供服務和對底層 網(wǎng)絡進行控制，同時支持不同的技術方案和不同的業(yè)務需求，具備高可靠性、可擴展性和高有效性等特點。對運營商來說，有了智能光網(wǎng)絡，網(wǎng)絡業(yè)務的調(diào)配變得更 加靈活，可將話音信號傳輸、Internet IP業(yè)務傳輸、ATM信號傳輸、數(shù)字圖像信號傳輸融為一體，可以在同一傳送平臺提供話音信號、數(shù)據(jù)信號、圖像信號的傳輸，實現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡的統(tǒng)一，使傳輸服務提供商在較低的投資下提供全業(yè)務傳輸服務，增強傳輸業(yè)務服務商的競爭能力，且業(yè)務升級容易，網(wǎng)絡維護管理費用降低，同時可提供多種類型的網(wǎng)絡恢復機制。
2 ASON光網(wǎng)絡的組成
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的光網(wǎng)絡。傳輸設備是ASON的基本傳輸載體，通常提供線性或環(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、線性結構演進成高效的網(wǎng)狀拓撲，從而可為尋找最優(yōu)化的光路由或在網(wǎng)絡發(fā)生故障時快速尋找保護路由提供可能，同時也便于在全網(wǎng)共享備用資源。ASON自身的伸縮性與網(wǎng)絡軟件的結合可提供全網(wǎng)的伸縮性，各種直接向用戶提供的特色服務都要通過交換平臺實施。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(shù)據(jù)網(wǎng)絡結合在一起，實現(xiàn)了真正意義的路由設置、端到端業(yè)務調(diào)度和網(wǎng)絡自動恢復，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，波帶和波長交叉連接；具有各種速率和多業(yè)務的物理接口，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現(xiàn)端到端自動連接的建立，它基于通用交換協(xié)議（GMPLS）族，其智能化實現(xiàn)的前提是傳送平面的網(wǎng)元設備具備全自動時隙交換的功能(包括SDH時隙和波長時隙)，即時隙信號可以從網(wǎng)元設備的任意入時隙位置交叉到出時隙位置。
管理平面通過網(wǎng)絡管理接口T（NMI-T）管理傳送平面，通過網(wǎng)絡管理接口A（NMI-A）管理控制平面，通過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)絡運營者，側重于對網(wǎng)絡運營情況的掌握和網(wǎng)絡資源的優(yōu)化配置。
3 ASON網(wǎng)絡關鍵技術
ASON由智能化的光網(wǎng)絡節(jié)點所構建的光傳送網(wǎng)以及對光傳送網(wǎng)進行控制管理的光信令控制網(wǎng)絡構成．從發(fā)展趨勢來看，網(wǎng)絡資源管理的智能化將集中在業(yè)務層上，而光學資源的管理將通過一個由業(yè)務層和光傳輸層所共享的集成控制平面提供．ASON的實現(xiàn)依賴于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)絡節(jié)點如OXC、OADM和波長路由器的真正實現(xiàn)。
在ASON中，提出了全新的CP概念．CP涉及接口、協(xié)議和信令3個方面的問題，負責連接的提供、維護以及網(wǎng)絡資源的管理．在網(wǎng)絡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．一旦一個連接被成功地建立起來，它就需按照業(yè)務等級協(xié)議（SLA）進行維護．而獲得網(wǎng)絡的拓撲（包括網(wǎng)絡 總體情況和連通性）以及可用資源的信息是網(wǎng)絡操作的基本功能．理想地說，網(wǎng)絡的拓撲和可用資源應該自動發(fā)現(xiàn)，以實現(xiàn)鄰居和終端系統(tǒng)發(fā)起的請求機制、算法以 及信息在網(wǎng)絡中的通告．此外，有效的網(wǎng)絡資源的利用要求維護一個網(wǎng)絡總體的當前可用網(wǎng)絡資源信息，這都是完成CP功能、實現(xiàn)連接動態(tài)提供的基礎．ASON 正是有了這樣的CP，有了接口，通過協(xié)議和信令系統(tǒng)動態(tài)地交換網(wǎng)絡拓撲狀態(tài)信息、路由信息及其它控制信息，才具備了實現(xiàn)光通道的動態(tài)建立和拆除的能力，具 備了自動交換的能力。
4 ASON的亮點
ASON的亮點在于它為靜態(tài)的光傳送網(wǎng)(OTN)引入智能，使之變?yōu)閯討B(tài)的光網(wǎng)絡。智能光網(wǎng)絡將IP的靈活和效率、SDH/SONET的保護能力、 DWDM的容量通過創(chuàng)新的分布式網(wǎng)管系統(tǒng)有機地結合在一起，形成以軟件為核心的能感知網(wǎng)絡和用戶服務要求，并能按需直接從光層提供服務的新一代光網(wǎng)絡。
從設計上，ASON致力于克服IP over DWDM模式的限制,同時加入新的特性和功能。新加的特性包括完善的服務和管理功能，傳送運營商級的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(tǒng)結構。
ASON采用先進的基于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，具有智能決策和動態(tài)調(diào)節(jié)能力的智能光交換設備可以使傳統(tǒng)上復雜而耗時的操作自動化，并且還能為構建一種具有高度彈性和伸縮性的網(wǎng)絡基礎設施打下基礎。
5 ASON的管理
ASON中的網(wǎng)管軟件與軟光部分、光器件的關系，Soft optics主要由4個功能部分組成:光器件驅動、系統(tǒng)Soft optics、路由Soft optics和NMS Soft optics。光器件驅動是軟件/固件模塊，用于控制相關的光器件并提取相關數(shù)據(jù)供系統(tǒng)Soft optics分析，系統(tǒng) Soft optics負責收集和分析光路完整狀態(tài)和性能監(jiān)視數(shù)據(jù)。路由Soft optics負責向路由軟件提供光通路的相關參數(shù)，包括通道類型、 FEC、傳送格式等,路由軟件據(jù)此計算路由。NMS Soft optics負責端到端的性能監(jiān)視和報告、故障分析、光器件運行狀態(tài)檢測等。NMS則根據(jù)這些信息管理網(wǎng)絡。
ASON的每個網(wǎng)元都具有智能性，網(wǎng)元間可進行路由信息和鏈路狀態(tài)信息的交換。每個網(wǎng)元依據(jù)動態(tài)路由協(xié)議掌握著整個網(wǎng)絡的拓撲結構和相關鏈路的狀態(tài)。網(wǎng)元知道哪些網(wǎng)元具有可達性，并知道通過哪些路徑可達。智能光網(wǎng)絡充分簡化了網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，通過一個網(wǎng)管 系統(tǒng)就可實現(xiàn)對網(wǎng)絡的有效管理，實現(xiàn)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(tǒng)，它是光傳送網(wǎng)網(wǎng)管體系結構的一個組成部分。在邏輯上，ASON網(wǎng)管系統(tǒng)與SDH網(wǎng)管系統(tǒng)、WDM網(wǎng)管系統(tǒng)并行管理光傳送網(wǎng)，它們屬于同一層面。因此，ASON網(wǎng)絡管理應采取以ASON網(wǎng)管系統(tǒng)管理為主，需要時應與SDH網(wǎng)管系統(tǒng)相配合來協(xié)調(diào)管理整個傳送網(wǎng)，充分發(fā)揮ASON網(wǎng)在傳送網(wǎng)中的智能化電路調(diào)度作用。烽火通信推出的OTNM2000智能網(wǎng)絡管理系統(tǒng)能夠完成對與MSTP基礎平臺和智能控制系統(tǒng)的統(tǒng)一管理功能。
6 ASON生存性技術
目前，ASON采用的生存性技術分為保護、集中恢復和分布恢復，其中保護和集中恢復是傳統(tǒng)光網(wǎng)絡的功能，而分布恢復則是ASON所特有的功能。
與傳統(tǒng)的光傳輸網(wǎng)不同，ASON的控制平臺是運營商可以為用戶提供選擇業(yè)務等級及向用戶提供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壓制自動完成的動作。在ASON中，恢復與控制平面的動作有關，保護則由傳輸平面完成。 ASON的保護技術主要有：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，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、動態(tài)和這兩種同時采用。它們的區(qū)別在于所采用的恢復動作順序不同。
7 ASON組網(wǎng)方案
考慮與實際已經(jīng)存在的DWDM，SDH網(wǎng)絡融合，ASON組網(wǎng)方案有兩種：
（1）ASON+DWDM組網(wǎng)方案
利用DWDM系統(tǒng)的大容量和長途傳輸能力以及ASON節(jié)點的寬帶容量和靈活調(diào)度能力，可以組建一個功能強大的網(wǎng)絡。在這樣的網(wǎng)絡中，尤其在骨干和匯聚層網(wǎng)絡，ASON節(jié)點可以完成傳統(tǒng)SDH設備所能完成的所有功能，并提供更大的節(jié)點寬帶容量，更靈活和更快捷的電路調(diào)度能力，同時網(wǎng)絡的建設和運營費用也比較低。ASON節(jié)點所能提供的單節(jié)點交叉容量可以大大緩解網(wǎng)絡中節(jié)點的“瓶頸”問題。烽火通信已經(jīng)在河北移動綜合業(yè)務傳送網(wǎng)絡項目中采用了ASON+DWDM的組網(wǎng)方案。
（2）ASON和SDH混合組網(wǎng)方案
ASON可以基于G.803規(guī)范的SDH傳送網(wǎng)實現(xiàn)，也可以基于G.872規(guī)范的光傳送網(wǎng)實現(xiàn)，因此，ASON可與現(xiàn)有SDH傳送網(wǎng)絡混合組網(wǎng)。 ASON與現(xiàn)有電信網(wǎng)絡的融合是一個漸進的過程，先在現(xiàn)有的SDH網(wǎng)絡形成一個個ASON,然后逐步形成整個的ASON。這一發(fā)展過程與PDH向SDH設 備的過渡非常相似。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)絡可由MSTP網(wǎng)絡升級至ASON網(wǎng)絡,可由10G環(huán)升級至40G環(huán)。
8 ASON設備中的新技術
1.40Gbit/s速率的光接口
隨著各種新興電信業(yè)務的出現(xiàn)，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務對網(wǎng)絡帶寬的占用量越來越大，我們在使網(wǎng)絡變得智能化的同時，也要考慮網(wǎng)絡寬帶化的問題。對于應用于骨干層網(wǎng)絡ASON節(jié)點設備來說，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(xiàn)也大大推動了40G光接口在ASON節(jié)點設備中的應用。烽火通信作為國內(nèi)主要的光通信設備供應商之一，已經(jīng)在40G商用傳輸系統(tǒng)方面取得了重大突破，承擔的國家“十五”科技攻關計劃項目“40Gbit/sSDH光纖通信設備與系統(tǒng)”已經(jīng)順利通過信息產(chǎn)業(yè)部驗收專家委員會的驗收。該項目通過采用精確色散補償、拉曼化摻餌光纖放大器等技術，成功地實現(xiàn)了40Gbit/s光傳輸系統(tǒng)在G.652和G.655光纖上的560km無電再生無誤碼傳輸，解決了該系統(tǒng)在色散、非線性等方面的關鍵難題。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技術的多播嚴格無阻塞交叉矩陣
交叉矩陣是ASON節(jié)點設備傳送平面的核心部分，ASON設備和傳統(tǒng)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。例如交叉容量的提升和交叉矩陣的多播嚴格無阻塞特性。為什么ASON節(jié)點設備需要多播嚴格無阻塞、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)絡構建的，相對于以往的環(huán)網(wǎng)結構來說，ASON節(jié)點設備上要提供更多的光接口，要有更強的業(yè)務調(diào)度和疏導能力。其次，采用多播嚴格無阻塞的交叉矩陣對于ASON網(wǎng)絡的恢復時間性能有顯著提高。與之相比，傳統(tǒng)的3級CLOS矩陣方式具有重構無阻塞特性，在網(wǎng)絡發(fā)生故障時，ASON節(jié)點設備的交叉連接要進行內(nèi)部路由搜索，延長了全網(wǎng)恢復時間。最后，采用多播嚴格無阻塞矩陣可以更好地支持ASON網(wǎng)絡中的廣播業(yè)務。若采用重構無阻塞交叉矩陣，在廣播業(yè)務達到25％以上時，會顯示出阻塞特性。目前烽火通信FonsWeaver系列ASON產(chǎn)品已經(jīng)全面支持基于BitSlice技術的多播嚴格無阻塞交叉矩陣,其最大交叉能力達到1280G。
9 ASON技術的演進
（1）在光傳輸網(wǎng)完全采用WDM傳輸技術的基礎上，首先在長途節(jié)點使用OEO交換技術的OXC設備，采用ASON的信令、路由協(xié)議和NNI接口，在域內(nèi)實現(xiàn)ASON的功能；
（2）在城域網(wǎng)范圍內(nèi)，采用具有UNI接口的多業(yè)務傳輸平臺（MSTP）或OXC設備，以便使MSTP或OXC設備可以通過UNI接口，實現(xiàn)端對端智能管理；
（3）在全網(wǎng)內(nèi)，全面采用ASON的信令、路由協(xié)議、NNI接口和功能；
（4）不同運營商的ASON，使用NNI或UNI接口互通。
10 結束語
對于ASON網(wǎng)絡的發(fā)展，其標準化進程的加快，將實現(xiàn)不同廠商設備的互通和互操作，同時網(wǎng)絡結構從環(huán)網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)演進，著重了網(wǎng)狀網(wǎng)物理平臺的建設及系統(tǒng) 資源的完善和優(yōu)化，隨著ASON技術的逐步成熟，未來幾年將進入實用化階段。ASON利用單一的控制平面，可以實現(xiàn)跨廠商、跨運營商管理域OTN/SDH 傳送平面的統(tǒng)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等問題。可以相信，ASON網(wǎng)絡體系將為網(wǎng)絡運營商和 服務商帶來新的業(yè)務增長點，創(chuàng)造巨大的市場機遇與經(jīng)濟效益。
