ASON（自動交換光網絡）技術及其發展

2019-11-05 01:33:40

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　　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境下應運而生的新一代光網絡技術。在ASON中，業務可實現動態連接，時隙資源也可進行動態分配，其原理是在現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，網絡業務的調配變得更加靈活，可將話音信號傳輸、Internet ip業務傳輸、ATM信號傳輸、FRAME RELAY傳輸、數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、數據信號、圖像信號的傳輸，實現傳輸網絡的統一，使傳輸服務提供商在較低的投資下提供全業務傳輸服務，增強傳輸業務服務商的競爭能力，且業務升級輕易，網絡維護治理費用降低，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，使組網拓撲從環型、線性結構演進成高效的網狀拓撲，從而可為尋找最優化的光路由或在網絡發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-T G.8080建議，ASON分為傳送平面、控制平面和治理平面。
　　
　　此前，光傳送網只有傳送平面和治理平面，沒有分布式智能化的控制平面，因此，ASON概念的提出，使傳輸、交換和數據網絡結合在一起，實現了真正意義的路由設置、端到端業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務的物理接口，如SDH（STM-N），以太網接口，ATM接口以及其他非凡接口等；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端到端自動連接的建立，它基于通用交換協議（GMPLS）族，其智能化實現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。
　　
　　治理平面通過網絡治理接口T（NMI-T）治理傳送平面，通過網絡治理接口A（NMI-A）治理控制平面，通過結合控制模塊的鏈路治理協議（LMP）協同完成對DCN治理。它主要面向網絡運營者，側重于對網絡運營情況的把握和網絡資源的優化配置。
　　
　　3 ASON網絡要害技術
　　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信息的交換。每個網元依據動態路由協議把握著整個網絡的拓撲結構和相關鏈路的狀態。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治理系統，通過一個網管系統就可實現對網絡的有效治理，實現端到端的配置、故障治理和性能治理等功能。
　　
　　ASON有兩大技術要點：硬光技術和軟光技術。硬光技術是指物理層的光技術及其硬件設備，軟光技術是指為控制光通道的建立和提供服務所需的軟件，是靜態光網絡變成動態的自動交換光網絡的要害。
　　
　　4 ASON的亮點
　　ASON的亮點在于它為靜態的光傳送網(OTN)引入智能，使之變為動態的光網絡。智能光網絡將IP的靈活和效率、SDH/SONET的保護能力、DWDM的容量通過創新的分布式網管系統有機地結合在一起，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治理功能，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調節能力的智能光交換設備可以使傳統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的治理
　　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據供系統Softoptics分析，系統Softoptics負責收集和分析光路完整狀態和性能監視數據。路由Softoptics負責向路由軟件提供光通路的相關參數，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視和報告、故障分析、光器件運行狀態檢測等。NMS則根據這些信息治理網絡。
　　
　　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光網絡的功能，而分布恢復則是ASON所特有的功能。
　　
　　與傳統的光傳輸網不同，ASON的控制平臺是運營商可以為用戶提供選擇業務等級及向用戶提供SLA協議所承諾的指標。保護和恢復可以由治理平臺命令發起或者臨時禁止。此外，治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，這兩種方式均使用APS協議。
　　
　　ASON的恢復方法分為3種：預計算、動態和這兩種同時采用。它們的區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系統的大容量和長途傳輸能力以及ASON節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節點可以完成傳統SDH設備所能完成的所有功能，并提供更大的節點寬帶容量，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節點所能提供的單節點交叉容量可以大大緩解網絡中節點的“瓶頸”問題。
　　
　　（2）ASON和SDH混合組網方案
　　
　　ASON可以基于G.803規范的SDH傳送網實現，也可以基于G.872規范的光傳送網實現，因此，ASON可與現有SDH傳送網絡混合組網。ASON與現有電信網絡的融合是一個漸進的過程，先在現有的SDH網絡形成一個個ASON,然后逐步形成整個的ASON。這一發展過程與PDH向SDH設備的過渡非常相似。
　　
　　8 ASON的發展現狀和應用
　　ASON是光傳送網(OTN)概念的重大突破，代表了光網絡的發展方向，它一提出就迅速受到業界的重視。鑒于ASON的市場潛力，國際上許多通信設備制造商相繼投入力量開發此類產品，先行的廠家已有全套的智能光網絡產品，像Sycamore的SN系列產品已先后在Storm，Vodafone，360networks和BellSouth等運營商的網中投入使用。一些傳統的大電信設備制造商也紛紛宣傳智能光網絡的概念，目前已形成ASON兩大模式:以ITU-T為代表的客戶/服務者模式，又叫“用戶—網絡開放接口”，以IETF為代表的對等(Peer)模式(一個治理域)，又叫“層疊(overlay)”模式。
　　
　　從目前的業務類型和運營類型來看，ASON可能會首先在城域網中得到應用，然后應用于骨干網中。
　　
　　9 結束語
　　對于ASON網絡的發展，其標準化進程的加快，將實現不同廠商設備的互通和互操作，同時網絡結構從環網向網狀網演進，著重了網狀網物理平臺的建設及系統資源的完善和優化，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，可以實現跨廠商、跨運營商治理域OTN/SDH傳送平面的統一控制，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務增長點，創造巨大的市場機遇與經濟效益。

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