ASON（自動交換光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)及其發(fā)展

1 引言

　　隨著骨干網(wǎng)絡(luò)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(luò)具備良好自適應(yīng)能力的需求逐步提上日程，對網(wǎng)絡(luò)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(biāo)。ASON(自動交換光網(wǎng)絡(luò))正是在這樣的市場環(huán)境下應(yīng)運而生的新一代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在ASON網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)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(luò)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(wù)和對底層 網(wǎng)絡(luò)進行控制，同時支持不同的技術(shù)方案和不同的業(yè)務(wù)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(luò)，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的調(diào)配變得更 加靈活，可將話音信號傳輸、Internet IP業(yè)務(wù)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(luò)的統(tǒng)一，使傳輸服務(wù)提供商在較低的投資下提供全業(yè)務(wù)傳輸服務(wù)，增強傳輸業(yè)務(wù)服務(wù)商的競爭能力，且業(yè)務(wù)升級容易，網(wǎng)絡(luò)維護管理費用降低，同時可提供多種類型的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)機制。

2 ASON光網(wǎng)絡(luò)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(wù)的光網(wǎng)絡(luò)。傳輸設(shè)備是ASON的基本傳輸載體，通常提供線性或環(huán)型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。光交叉連接設(shè)備OXC為ASON的核心硬件設(shè)備，為其提供交換平臺。光交叉連接設(shè)備的引入，使組網(wǎng)拓撲從環(huán)型、線性結(jié)構(gòu)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(luò)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(luò)軟件的結(jié)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(wù)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(luò)結(jié)合在一起，實現(xiàn)了真正意義的路由設(shè)置、端到端業(yè)務(wù)調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)自動恢復(fù)，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(luò)連接（SNC）的網(wǎng)元（NE），它具有各種粒度的交換和疏導(dǎo)結(jié)構(gòu)，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(wù)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(shè)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(shè)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(luò)管理接口T（NMI-T）管理傳送平面，通過網(wǎng)絡(luò)管理接口A（NMI-A）管理控制平面，通過結(jié)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(luò)運營者，側(cè)重于對網(wǎng)絡(luò)運營情況的掌握和網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置。

3 ASON網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

　　ASON由智能化的光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所構(gòu)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(luò)構(gòu)成．從發(fā)展趨勢來看，網(wǎng)絡(luò)資源管理的智能化將集中在業(yè)務(wù)層上，而光學(xué)資源的管理將通過一個由業(yè)務(wù)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(gòu)建的控制平面的完善和智能化光層網(wǎng)絡(luò)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(zé)連接的提供、維護以及網(wǎng)絡(luò)資源的管理．在網(wǎng)絡(luò)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(wù)等級協(xié)議（SLA）進行維護．而獲得網(wǎng)絡(luò)的拓撲（包括網(wǎng)絡(luò) 總體情況和連通性）以及可用資源的信息是網(wǎng)絡(luò)操作的基本功能．理想地說，網(wǎng)絡(luò)的拓撲和可用資源應(yīng)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(luò)中的通告．此外，有效的網(wǎng)絡(luò)資源的利用要求維護一個網(wǎng)絡(luò)總體的當(dāng)前可用網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)．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(luò)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(luò)。智能光網(wǎng)絡(luò)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(jié)合在一起，形成以軟件為核心的能感知網(wǎng)絡(luò)和用戶服務(wù)要求，并能按需直接從光層提供服務(wù)的新一代光網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　從設(shè)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(wù)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(jié)構(gòu)。
　　
　　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(fù)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(shè)備可以使傳統(tǒng)上復(fù)雜而耗時的操作自動化，并且還能為構(gòu)建一種具有高度彈性和伸縮性的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施打下基礎(chǔ)。

5 ASON的管理

　　ASON中的網(wǎng)管軟件與軟光部分、光器件的關(guān)系，Soft optics主要由4個功能部分組成:光器件驅(qū)動、系統(tǒng)Soft optics、路由Soft optics和NMS Soft optics。光器件驅(qū)動是軟件/固件模塊，用于控制相關(guān)的光器件并提取相關(guān)數(shù)據(jù)供系統(tǒng)Soft optics分析，系統(tǒng) Soft optics負責(zé)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(zé)向路由軟件提供光通路的相關(guān)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(zé)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(luò)。

　　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(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和相關(guān)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(luò)充分簡化了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，通過一個網(wǎng)管 系統(tǒng)就可實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)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(luò)管理應(yīng)采取以ASON網(wǎng)管系統(tǒng)管理為主，需要時應(yīng)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(luò)管理系統(tǒng)能夠完成對與MSTP基礎(chǔ)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(shù)

　　目前，ASON采用的生存性技術(shù)分為保護、集中恢復(fù)和分布恢復(fù)，其中保護和集中恢復(fù)是傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)的功能，而分布恢復(fù)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(wù)等級及向用戶提供SLA協(xié)議所承諾的指標(biāo)。保護和恢復(fù)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(fù)與控制平面的動作有關(guān)，保護則由傳輸平面完成。 ASON的保護技術(shù)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(fù)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(fù)方法分為3種：預(yù)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(fù)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(luò)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(luò)。在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，尤其在骨干和匯聚層網(wǎng)絡(luò)，ASON節(jié)點可以完成傳統(tǒng)SDH設(shè)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(luò)的建設(shè)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(luò)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(wù)傳送網(wǎng)絡(luò)項目中采用了ASON+DWDM的組網(wǎng)方案。
　　
　?。?）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(luò)混合組網(wǎng)。 ASON與現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)的融合是一個漸進的過程，先在現(xiàn)有的SDH網(wǎng)絡(luò)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(shè) 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(shè)備為阜新網(wǎng)通構(gòu)建核心網(wǎng)絡(luò)可由MSTP網(wǎng)絡(luò)升級至ASON網(wǎng)絡(luò),可由10G環(huán)升級至40G環(huán)。

8 ASON設(shè)備中的新技術(shù)

　　1.40Gbit/s速率的光接口

　　隨著各種新興電信業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用量越來越大，我們在使網(wǎng)絡(luò)變得智能化的同時，也要考慮網(wǎng)絡(luò)寬帶化的問題。對于應(yīng)用于骨干層網(wǎng)絡(luò)ASON節(jié)點設(shè)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(shè)備中的應(yīng)用。烽火通信作為國內(nèi)主要的光通信設(shè)備供應(yīng)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(dān)的國家“十五”科技攻關(guān)計劃項目“40Gbit/sSDH光纖通信設(shè)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(shù)，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(guān)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(shù)的多播嚴格無阻塞交叉矩陣

　　交叉矩陣是ASON節(jié)點設(shè)備傳送平面的核心部分，ASON設(shè)備和傳統(tǒng)的SDH/MSTP設(shè)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(shè)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(luò)構(gòu)建的，相對于以往的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)來說，ASON節(jié)點設(shè)備上要提供更多的光接口，要有更強的業(yè)務(wù)調(diào)度和疏導(dǎo)能力。其次，采用多播嚴格無阻塞的交叉矩陣對于ASON網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)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(gòu)無阻塞特性，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，ASON節(jié)點設(shè)備的交叉連接要進行內(nèi)部路由搜索，延長了全網(wǎng)恢復(fù)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(luò)中的廣播業(yè)務(wù)。若采用重構(gòu)無阻塞交叉矩陣，在廣播業(yè)務(wù)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(shù)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(shù)的演進

（1）在光傳輸網(wǎng)完全采用WDM傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，首先在長途節(jié)點使用OEO交換技術(shù)的OXC設(shè)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(wù)傳輸平臺（MSTP）或OXC設(shè)備，以便使MSTP或OXC設(shè)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(jié)束語

　　對于ASON網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其標(biāo)準化進程的加快，將實現(xiàn)不同廠商設(shè)備的互通和互操作，同時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(shè)及系統(tǒng) 資源的完善和優(yōu)化，隨著ASON技術(shù)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(fù)，解決了端到端配置、保護和恢復(fù)、電路SLA等問題?？梢韵嘈?，ASON網(wǎng)絡(luò)體系將為網(wǎng)絡(luò)運營商和 服務(wù)商帶來新的業(yè)務(wù)增長點，創(chuàng)造巨大的市場機遇與經(jīng)濟效益。