ASON（自動交換光網絡）技術及其發(fā)展

1 引言

　　隨著骨干網絡容量的日益增大以及城域接入能力的多樣化，對傳輸網絡具備良好自適應能力的需求逐步提上日程，對網絡帶寬 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(自動交換光網絡)正是在這樣的市場環(huán)境下應運而生的新一代光網絡技術。在ASON網絡中，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，有了智能光網絡，網絡業(yè)務的調配變得更 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)據信號、圖像信號的傳輸，實現(xiàn)傳輸網絡的統(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，網絡維護管理費用降低，同時可提供多種類型的網絡恢復機制。

2 ASON光網絡的組成

　　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，使組網拓撲從環(huán)型、線性結構演進成高效的網狀拓撲，從而可為尋找最優(yōu)化的光路由或在網絡發(fā)生故障時快速尋找保護路由提供可能，同時也便于在全網共享備用資源。ASON自身的伸縮性與網絡軟件的結合可提供全網的伸縮性，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)據網絡結合在一起，實現(xiàn)了真正意義的路由設置、端到端業(yè)務調度和網絡自動恢復，它是光傳送網的一次具有里程碑的重大突破。傳送平面包括提供子網絡連接（SNC）的網元（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。
　　
　　管理平面通過網絡管理接口T（NMI-T）管理傳送平面，通過網絡管理接口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。它主要面向網絡運營者，側重于對網絡運營情況的掌握和網絡資源的優(yōu)化配置。

3 ASON網絡關鍵技術

　　ASON由智能化的光網絡節(jié)點所構建的光傳送網以及對光傳送網進行控制管理的光信令控制網絡構成．從發(fā)展趨勢來看，網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、維護以及網絡資源的管理．在網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．而獲得網絡的拓撲（包括網絡 總體情況和連通性）以及可用資源的信息是網絡操作的基本功能．理想地說，網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 及信息在網絡中的通告．此外，有效的網絡資源的利用要求維護一個網絡總體的當前可用網絡資源信息，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(OTN)引入智能，使之變?yōu)閯討B(tài)的光網絡。智能光網絡將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絡基礎設施打下基礎。

5 ASON的管理

　　ASON中的網管軟件與軟光部分、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。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則根據這些信息管理網絡。

　　ASON的每個網元都具有智能性，網元間可進行路由信息和鏈路狀態(tài)信息的交換。每個網元依據動態(tài)路由協(xié)議掌握著整個網絡的拓撲結構和相關鏈路的狀態(tài)。網元知道哪些網元具有可達性，并知道通過哪些路徑可達。智能光網絡充分簡化了網絡管理系統(tǒng)，通過一個網管 系統(tǒng)就可實現(xiàn)對網絡的有效管理，實現(xiàn)端到端的配置、故障管理和性能管理等功能。
ASON具有自身的網管系統(tǒng)，它是光傳送網網管體系結構的一個組成部分。在邏輯上，ASON網管系統(tǒng)與SDH網管系統(tǒng)、WDM網管系統(tǒng)并行管理光傳送網，它們屬于同一層面。因此，ASON網絡管理應采取以ASON網管系統(tǒng)管理為主，需要時應與SDH網管系統(tǒng)相配合來協(xié)調管理整個傳送網，充分發(fā)揮ASON網在傳送網中的智能化電路調度作用。烽火通信推出的OTNM2000智能網絡管理系統(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組網方案

　　考慮與實際已經存在的DWDM，SDH網絡融合，ASON組網方案有兩種：

　　（1）ASON+DWDM組網方案

　　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度能力，可以組建一個功能強大的網絡。在這樣的網絡中，尤其在骨干和匯聚層網絡，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度能力，同時網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絡中節(jié)點的“瓶頸”問題。烽火通信已經在河北移動綜合業(yè)務傳送網絡項目中采用了ASON+DWDM的組網方案。
　　
　　（2）ASON和SDH混合組網方案

　　ASON可以基于G.803規(guī)范的SDH傳送網實現(xiàn)，也可以基于G.872規(guī)范的光傳送網實現(xiàn)，因此，ASON可與現(xiàn)有SDH傳送網絡混合組網。 ASON與現(xiàn)有電信網絡的融合是一個漸進的過程，先在現(xiàn)有的SDH網絡形成一個個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。在遼寧阜新網通本地網工程中烽火通信FonsWeaver 780設備為阜新網通構建核心網絡可由MSTP網絡升級至ASON網絡,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)據業(yè)務對網絡帶寬的占用量越來越大，我們在使網絡變得智能化的同時，也要考慮網絡寬帶化的問題。對于應用于骨干層網絡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。烽火通信作為國內主要的光通信設備供應商之一，已經在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)”已經順利通過信息產業(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產品已經全面支持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是基于格狀網絡構建的，相對于以往的環(huán)網結構來說，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，在網絡發(fā)生故障時，ASON節(jié)點設備的交叉連接要進行內部路由搜索，延長了全網恢復時間。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產品已經全面支持基于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，在域內實現(xiàn)ASON的功能；
（2）在城域網范圍內，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）在全網內，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，同時網絡結構從環(huán)網向網狀網演進，著重了網狀網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網絡體系將為網絡運營商和 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濟效益。