自动交换光网络

1、自动交换光网络（ASON）传输技术的新发展随着信息时代的来临，人类正在迅速走向信息社会，这使得各种通信业务（特 别是以IP业务为代表的数据业务）急剧增长，另外，各国政府电信管制政策的放松， 导致电信市场的竞争日趋激烈。这样，现有通信网技术发展和运营，特别是传输网技术 发展和运营已越来越不能适应社会的发展进步，主要体现在以下几个方面：网络缺少实 时的业务供给能力，业务配置时间过长，主要原因是配置操作和业务供给是由人工完成 的，所需时间按月计算;交叉的数字等级过低，一般是2Mbit/s，最大不超过155Mbit/s； 带宽没有得到充分利用，带宽利用率过低，一方面原因是现有的传输网结构是针对话音 业

2、务优化的，不能适应数据业务突发的特点，另外一方面，传输网缺少智能；各层网络 的功能重叠，都有自己独立的控制平面；网络中备用容量过大，缺少先进的保护、恢复 和路由选择功能；传输网带宽仅仅是各种业务信号的传输平台，而不是一种可以运营的 业务。为了有效地解决上述问题，一种新型的网络体系应运而生，这就是自动交换光网络 （ASON），也就是通常所说的智能光网络。它在传输网中引入了信令交换的能力，并 通过增加控制平面，增强了网络连接管理和故障恢复能力。此外，它是开放的，能够实 时建立符合要求的服务水平协议（SLA）连接，并在不需要时拆除连接。一、ASON的特点与现有的光传输网技术相比，ASON有以下特点：

3、（1）在光层实现动态业务分配，缩短了业务提供时间，提高了网络资源的利用率，可 根据业务需要提供带宽，是面向业务的网络；（2）具有端对端网络监控保护、恢复能力，使网络变得更可靠、更安全；（3）具有分布式处理功能；（4）与所传输客户层信号的比特率和协议相独立，可支持多种客户层信号；（5）实现了控制平台与传输平台的独立；（6）实现了实时的流量工程控制，网络可根据客户层的业务需求，实时动态地调整网 络的逻辑拓扑，以避免拥塞，实现了网络资源的最佳配置；（7）与所采用的技术相独立；（8）网元具有智能；（9）可根据客户层信号的业务等级（CoS）来决定所需要的保护等级；（10）支持各种带宽的交换和管理。二、A

4、SON的功能ASON具有以下功能：（1）为用户提供波长批发、波长出租、带宽运营、按使用量付费、光VPN、 光拨号、基于SLA业务等；（2）良好的生存性，它可以通过传输网实现（如格形、环形或点到点保护）也可以通 过ASON的控制平台实现（如动态路由选择）；（3）链路管理、连接进入控制和业务优先级管理；（4）路由选择包括自动的路由计算和确定及路由发现；（5）信令机制；（6）发现机制；包括邻居发现、拓扑发现和业务发现；（7）检索业务及命名转换机制。三、ASON的组成ASON主要由以下三个独立的平面组成，即传输平面、控制平面和管理平面，如图1 所示。图1 ASON组成示意图控制平面由一组通信实体组成，

5、负责完成呼叫控制和连接控制功能，主要是连接的建立 释放、监测和维护，并在发生故障时恢复连接，由信令网支撑。它主要包括以下几个部 分：允许节点交换控制信息的信令信道；允许节点快速建立和拆除端到端连接和信令协 议：能以分布方式更改和维护的拓扑数据库；快速灵活的恢复机制。ASON控制平面的作用在于：快速有效地在传输网内配置连接以支持交换和软永久连 接；再配置或修改支持预先设置好呼叫的连接；完成恢复功能。控制平面可分为不同域 以满足网络管理域的划分。一个管理域内控制平面还可以更进一步划分，以提高网络的 可扩展性，避免域间控制信息风暴。既可以基于不同地域或基于不同厂商设备，也可以 基于不同的协议、信令体

6、系或安全、可靠性要求进行划分。控制平面体系应具有以下特性：支持各种传输设施，如SDH传输网（由ITU-T G.803 定义）及光传输网（由ITU-T G.872定义）；支持各种保护和恢复方案；可使用各种控 制协议；支持流量控制工程；不受控制平面域的划分和路由区域及传输资源子网划分的 限制；不受连接控制方式的限制；控制平面主要面向客户层业务，侧重于业务交换的实 时性。管理平面完成传输平台、控制平面和整个系统的维护功能，主要面向网络运营者，侧重 于对网络运营情况的掌握和网络资源的优化配置，它负责所有平面间的协调和配合，能 够进行配置和管理端到端连接，是控制平面的一个补充，包括网元管理系统和网络管理

7、 系统，具有M.3010所规范的管理功能，即性能管理、故障管理、配置管理、计费管理 和安全管理功能，此外，它还包含内置式网络规划工具。传输平面为用户提供从一个端点到另一个端点双向或单向信息传输，监测连接状态信息 （如故障和信号质量），并提供给控制平面。它传输详细的故障管理信息或性能检测信 息，它按ITU-T G.805建议进行分层，支持现有的及未来可能出现的传输技术，完成 光信号传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能，并确保所传光信号的可靠性。为 了能够实现ASON的各项功能，传输平台必须具有较强的信号质量检测功能及多粒度 交叉连接技术。通过以上这三个平面，ASON支持三种连接，即永久连接、

8、交换连接和软永久连接。永 久连接也被称为供给式连接，由网管系统或者由人工完成；而交换连接也被称为信令式 连接，是由终端用户根据需要，在连接端点间建立的任何连接，使用信令/控制平面， 涉及到控制平台内信令单元间信令信息的动态交换，需要网络命名和寻址计划及控制平 面协议。软永久连接也被称为混合式连接，是用户一用户的连接，其中端到端连接的用 户至网络部分，同永久连接一样，由网管系统建立；而端到端连接的网络部分，同交换 连接一样，使用控制平面建立。此外，连接的网络部分，连接建立的请求是由管理平台 发起，由控制平面建立完成。四、ASON的接口ASON在逻辑上可以有用户一网络接口（UNI），内部网络一网络

9、接口（I-NNI）和外 部网络一网络接口（E-NNI）。UNI是业务请求者和业务提供者控制平面实体间的双向信令接口，通过它，客户层网络 可以自动要求建立新的连接、删除或询问已有连接的状态，它支持以下功能：呼叫控制、 资源发现、连接控制、连接选择。注意，它没有与UNI相关的路由选择功能。此外， 它运行在光客户端和光网络之间，支持呼叫安全和授权功能或增强的检索功能及呼叫安 全和认证及增强的号码业务。它的主要功能为：连接建立、连接拆除、连接修改、状态 查询。它的功能实现需要有能够充分满足功能要求的信令协议，这有两种侯选方案：CR-LDP和 RSVP-TE。I-NNI是属于一个或多个有依赖关系域内控制

10、平面实体间的双向信令接口，通过它的信 息支持以下功能：资源发现、连接控制、连接选择、连接路由选择。它定义了控制网络 内单元之间的接口，为双向信令接口，对它来讲，需要重点规范信令与选路功能。因此， 提供了网络内部的拓扑信息。由于它为域内接口，使用专用协议，因此可以不考虑标准 化。E-NNI是属于不同域内控制平面实体间的双向信令接口，通过它的信息支持以下功能： 呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择、连接路由选择。它定义了不同域的通用控 制面间接口，同样为双向信令接口。其主要功能为在不同域间交换可达性信息，屏蔽了 网络内部的拓扑信息。I-NNI 和 E-NNI 接口使用 OSPF-TE、LMP、R

11、SVP-TE 或 BGP 协议。除此之外，ASON还需要有信令网，提供信令和管理信息通道，采用公用信号方式，既 可以采用MPLS协议，也可以采用TCP/IP协议。目前，几乎所有的厂家均使用TCP/IP 协议。五、ASON的控制协议ASON的控制协议是控制平面的重要组成部分，也是实现控制平面各项功能的重要手 段。实现其最快的方法，是采用现有的数据网络协议，现在ITU-T及各个国际标准化 组织准备采用GMPLS协议作为ASON的控制协议，它是由MPLS协议扩展而成，有 许多种选择，其中ASON使用了一部分，并进行扩展，以适应于ASON。它主要包括： 链路管理和发现协议LMP；扩展的开放最短路径优先

12、协议OSPF或RSVP、IS-IS、RIP 静态路由协议；扩展的基于约束的标签分发（信令）协议RSVP-TE或CR-LDP；基于 GMPLS控制平面路由算法库。与原来意义上的GMPLS协议相比，ASON中使用的GMPLS协议增加了以下功能：域 内与域间的协议不同；支持IPv4、IPv6和NSAP；通过UNI和E-NNI接口，支持用 户业务规范和多样性；支持域和分级概念，对重叠和对等模型都是一样；支持呼叫分离； 支持软永久连接；支持各种速率、各种形式的业务信号。使用GMPLS可以简化操作和 管理，减少操作成本，其网络模型主要由重叠（客户一服务者）和完全对等两种。 在重叠（客户一服务者）模型中，传

13、输网和客户层网络使用不同的控制平面，独立工作， 两者间相互工作（包括控制协调）通过静态的配置完成。客户层网络不能看到传输网的 拓扑，反之亦然，从而实现了两者控制的最大隔离；在对等模型中，客户层网络和传输 网使用同一个控制平面，客户层网络理解传输网的拓扑，反之亦然，重叠模型与现在各 种网络非常相似，传输网内部采用的技术可以独立演进，而不会对客户层网络造成比较 大的影响，是目前比较现实可靠的选择。因为完全对等模型过于理想化，因此，ITU-T 的各项有关建议是基于重叠（客户一服务者）模型。ITU-T G.7713 建议了三种信令协议，艮P PNNI、RSVP-TE 和 CR-LDP。其中 PNNI

14、协议起源于传统的电信信令协议（Q.2931、Q.931、SS7），可靠性较高，但灵活性不 够，且无法与GMPLS协议互通，ITU-T G.7713.1规范的PNNI协议仅适用于软永久 连接；RSVP协议起源于IPCoS技术，具有较好的资源同步、差错处理功能，能更好 地处理掉电等异常情况，更容易实现多播，可以实现控制平面与数据平面的完全分离， 具有较好的灵活性，但为了能够应用于ASON，需要进行较大的扩充与改进，且可靠性 不如PNNI，ITU-T G.7713.2规范的RSVP-TE协议，重点规范了 UNI和E-NNI， 通常也适用于I-NNI，但还需要进一步规范，同样支持软永久连接，也支持域内

15、的交换 连接；CR-LDP协议起源于IP MPLS技术，实现多播困难，同样需要进行较大的扩充 与改进，ITU-T G.7713.3规范的 CR-LDP 协议，适用于 UNI、E-NNI 和 I-NNI，可 以进行与ASON有关的自动呼叫和连接操作。相比之下，RSVP比CR-LDP更成熟， 因此，绝大多数的厂家均采用RSVP协议。目前，ITU-T尚未定义具体的路由协议，域内路由协议有OSPF和IS-IS两种；域间 路由协议有BGP、OSPF、PNNI和DDRP，现在，绝大多数厂家采用OSPF-TE协议。六、ASON的生存技术目前，ASON采用的生存技术可分为保护、集中恢复和分布恢复，其中保护和集

16、中恢复 是传统的光传输网的功能，而分布式恢复则是ASON所特有的功能。与传统的光传输网不同，ASON的控制平台，使运营商可以为用户提供选择业务等级的 能力（CoS）及向用户提供SLA协议所承诺的指标。保护和恢复正是ASON完成这一 功能的主要方式。生存性方式的选择（保护、恢复或两者都不具备）需要考虑运营商的 策略、网络拓扑和所用设备的能力。由于各个运营商的网络往往采用不同的恢复或保护 技术，为了确保端到端的可用性，需要协调各个网络内的恢复机理，以满足SLA协议 的要求。连接的保护或恢复可以由管理平台命令发起或临时禁止。此外，管理平台的命 令可用于日常的维护，也可以在紧急故障条件下，压制自动完成

17、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的保护或恢复方式应具有以下特性：与所支持客户层信号（IP、ATM、SDH、 以太网信号）相独立；具有可扩展性，以适应保护业务层灾难性故障（如光缆故障）的 需要；采用可靠及有效的信令机理，即使在传输网或信令网发生故障时，还保证其功能 的有效性；保护或恢复方案应与故障位置无关。现在，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）共享保护环和光复用段（OMS）共享保护 环，这两种方式均需要使用APS协议。ASON的恢复方法可分为

18、三种：预计算、动态和这两种方法同时采用。区别在于所采用 的恢复动作顺序不同。对于交换连接，生存性方式和路由选择由控制平面完成，而软永久连接和永久连接的生 存方式和路由选择由管理平面完成。七、对ASON节点的要求为了能够很好地实现ASON的各项功能，除了要有一个好的控制平面和管理平面外， 同时，还要求其网络节点要具有以下功能：要有满足用户需要的端口数；要具有严格无 阻塞的全连接能力；能够支持多址广播；可提供波长变换能力；采用模块化设计，可根 据用户的需求加以调整；设备自身要具有较高的可靠性；具有丰富的软件功能和控制功 能，支持ASON控制平面的各种协议；可实现保护和恢复操作。八、ASON的演进步骤目前，业界普遍认为，ASON的演进步骤为：（1）在光传输网完全采