浅析智能光网络ASON发展及应用

陈锐标

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东 揭阳 522031）

一、智能光网络ASON产生背景

（一）光传输网OTN现状及性能分析

ASON出现以前，传统光网络的光层仅仅被看作是一个简单的传输工具。它的主要功能就是为各个电层设备（例如IP路由器、ATM交换设备和SDH数字交叉连接设备等）提供静态高容量的连接，例如2.5Gbps,10Gbps等。这种光传输网络被用于提供带宽服务 (PBS:Provisioned Bandwidth Service)。对于网络管理员来说，这是一个费时且辛苦的工作，它需要耗费大量人工进行资源的配置。同时在很多情况下，还需要对光网络的结构进行重新设计。

该网络大部分采用的都是固定的光链路连接模式，对高速带宽的指配基本上是静态的。现有的光网络结构如图1所示，光层对上层业务提供静态的端到端连接（如图1中的A、B端连接），这种静态连接所形成的网络逻辑拓扑不能根据当前业务分布状况进行调整，不能满足可预见的客户需求。

图1 现有光网络结构图

这种不足主要体现在：

1）不能快速、高质量地为用户提供各种带宽服务与应用，满足不了正在悄然兴起的”波长批发”、”波长出租”及”光VPN”等各种增值业务的要求。

2）无法进行实时的流量工程控制，现有的光网络不能根据数据业务的需求，实时、动态地调整网络的逻辑拓扑结构以避免拥塞，实现资源的最佳配置。

3）光网络的保护和恢复功能有待加强，如在网络失效或发生故障之后，网络呈现慢收敛现象，特别是在系统要求手工干预的情况下，网络恢复要以小时或者天，甚至星期来计算。

4）设备的互操作性和网络可扩展性差，不同运营商的网络管理系统之间缺乏统一的标准接口，使得不同网间互联复杂化。

二、智能光网络ASON的产生

而近年来，在光网络领域中出现的两大技术使电子交换设备动态向光网络申请宽带宽资源成为了可能，也使人们渐渐看到了光网络光明的发展前景。两大技术是：

1）WDM技术：经过多年的广泛研究，WDM技术在光网络中日趋成熟。

2）全光交叉连接设备(OXC:Optical Cross Connects)和全光分插复用设备(OADM:Optical Add/Drop Multiplexer)已经达到了实用的程度。

随着OXC和OADM的发展，光信号藉由WDM可以根据其波长直接在光网络中申请路由，而不需要进行光-电-光的转换，这样便省去了节点处的电子交换设备。在此基础上，效仿IP路由器和ATM交换设备的工作方式，并考虑到在光网络中，路由的选择与光传输距离、备用路由和原路由分集等因素有着直接关系，对其进行了改进，使客户终端可以在任何时间任何地点动态申请占用或申请撤销一个带宽资源。这种智能光传输网络被用于提供带宽服务(BODS:Bandwidth on Demand Service)。称这种光传输网络具有“智能”，是因为它利用了现有Internet网络控制协议 (例如GMPLS:Generalized Multiple ProtocolLabelSwitching 和OSPF:Open Shortest Path First)控制光信息通道的建立和拆除，而不需要人工的参与。

利用波分复用(WDM)技术，目前已经可以在实验室中做到单根光纤10Tbps的传输速度。很明显互联网上的数据传输流量限制不是由于传输线路造成的，而是由于数据在网络节点交换时进行光-电-光转换过程中的“电子瓶颈”造成的。归根结底，造成这一结果的原因是在引入了WDM技术后，光通信带宽的增长速度比按照摩尔定律增长的集成电路规模的增长速度要快。 与此同时，光网络的成本结构也在不断的发生变化。在过去，WDM技术出现之前，光网络的成本主要集中在光纤、放大器和信号再生器上，而节点上电子交换设备的成本相比之下非常小。但是在WDM技术出现之后，巨大的传输带宽使传输成本大大降低，相比之下节点上电子交换设备的成本显得十分突出。因此，引入节点数据的全光交换以降低成本就显得十分必要了。 在网络节点处将光信号转化为电信号在绝大多数情况下是没有必要的。这是因为这种转换只有当光信号到达目的节点时才有意义（而这只是少数情况）。对于绝大多数情况来说，光信号只是经过这个节点，不需要进行光电转换。因此在这些节点采用全光交换不但可以消除光电转换中的“电子瓶颈”，还可以省去很多节点处的电子交换设备，降低了节点上的成本。这就是建设全光网络的初衷。为了实现全光交换，光网络的节点必须具有像IP路由器一样的“智能”，因而我们需要一个自动交换光网络(ASON:Automatic Switched Optical Network)。

三、智能光网络ASON的体系结构分析

1）ASON网络总体结构按照ITU-T G.8080(G.ason)建议，ASON分为传送平面、控制平面、管理平面三个独立的层面。最终实现由业务层提出带宽需求，通过标准的控制面来使传送层提供动态自动的路由，控制面可以通过信令UNI/NNI接口的方式或通过管理系统接口的方式来实现，而网络管理平面将仍然对全网进行管理。ASON网络的控制面就其实质而言，是一个IP网络。也就是说ASON控制面是一个能实现对下层传送网进行控制的IP网。因此，它的结构符合标准IP网络层次结构。控制平面是ASON的核心，主要包括信令协议、路由协议和链路资源管理等。其中信令协议用于分布式连接的建立、维护和拆除等管理；路由协议为连接的建立提供选路服务；链路资源管理用于链路管理，包括控制信道和传送链路的验证和维护。其中，与底层无关的标准智能光网络成为自动交换传送网(ASTN)，底层为光传送网(OTN)的ASTN称为ASON。(图2就是ASON网络总体结构图)

（图2 ASON网络总体结构图）

2)ASON网络特点

同传统的光传送网OTN相比较，一个明显的不同就是控制平面的引入。这一平面的引入给整个光网络带来了前所未有的变化。基于ASON的下一代光传送网特点包括：在光层实现动态业务分配；具有端到端网络监控保护、恢复能力；具有分布式处理功能；与所传送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；实现了控制平面与传送平面的相互独；实现了数据网元和光层网元的协调控制；与所采用的技术相独立；网元具有智能性，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。ASON还具有大容量光交换能力和网络拓扑结构自动发现、端对端电路配置、带宽动态分配等功能及特点，将大大提高数据、电路业务的服务质量，是新一代智能光传送网交换传输最佳的选择。

[1]毛东峰.智能光网络（ASON）控制技术及计算机仿真研究.2004，北京邮电大学：电磁场与微波技术.