ASON智能光通信在东莞电力通信网中应用研究

东莞供电局 卢润华

1.前言

随着信息时代的来临，各种通信业务（特别是以IP业务为代表的数据、图像等传输业务）急剧增长，以及动态的数据业务特性带来新的需求，使得对传输网络具备良好自适应能力的需求也逐步提上日程，对网络带宽进行动态分配并具有高性价比的解决方案已是人们追求的目标。ASON正是在这样的市场环境下应运而生的新一代光网络技术。ASON(Automatically Switched Optical Network：自动交换光网络)的名字源至ITU-T G.ASON协议，主要定义了在传统传送平面和管理平面之外增加一个智能的控制平面(Control Plane)。

2.ASON智能光通信的原理

ASON的主要特色就在于引入了控制平面，实现了网络连接的动态建立以及网络资源的动态分配。下面从功能需求、结构组件、接口模块以及信令协议这4个方面对控制平面进行详细介绍。

ASON中第一次引入了单独的控制平面，从而使光网络发生了根本性的变化，具备了智能功能。其体系结构主要表现在ASON的三个平面和三种连接类型上。

2.1 ASON智能光通信的三个平面

在引入了控制平面以后，光网络从逻辑上可分为3个平面：控制平面、传送平面、管理平面。传送平面负责信息流的传送；控制平面关注于实时动态的连接控制；管理平面面向网络操作者实现全面的管理，并对控制平面的功能进行补充。具体模型如图1所示。

2.1.1 控制平面

2.1.1.1 控制平面功能

自动交换光网络的控制平面实现的目标是要在传送网络中快速而有效地进行连接的配置，以支持交换连接和软永久连接；同时完成对已建立连接的重新配置和调整以及支持故障恢复的功能。要实现上述目标，控制平面必须具备如下功能。

(1)实现分布式的连接管理(DCM)功能，自动而快速地实现连接的建立；

(2)建立邻居发现和服务发现机制，使网络能够动态地发现可用的资源；

(3)完成网络中用户名称注册和名称-地址翻译的功能；

(4)进行拓扑和链路/资源的通知；

(5)进行实时的流量工程控制，实现资源的最佳配置；

(6)实现基于重路由的快速恢复机制。

2.1.1.2 控制平面结构组件

ASON的控制平面由多个通过DCN联系起来的控制节点组成，每个控制节点的功能主要由以下六大结构组件来支持：连接控制器(CC)、路由控制器(RC)、链路资源管理器(LRM)、流量策略(TP)、呼叫控制器(CallC)和协议控制器(PC)。这些组件分工合作，共同完成控制平面的功能。

在ASON网络中，一条通路的建立先后经过两个过程：呼叫和连接。呼叫过程主要进行用户接入权限的认证；连接过程实现资源的预留和分配。一个连接的建立过程是首先通过呼叫控制器从源端发起呼叫请求，当接收到宿端呼叫控制器的呼叫确认信息后，完成呼叫建立过程，然后通知连接所经路由上的连接控制器依次完成连接功能，从而真正建立起一条从源端到宿端的连接通路。

2.1.1.3 控制平面接口模块

在ASON网络中可能包括多种厂商的设备以及多种不同技术的设备。根据技术或者厂商设备的不同，我们可以将ASON网络划分成不同的自治区域。在ITU-T建议中，根据所处位置和功能的不同，在控制平面内部定义了3种逻辑接口，通过这些接口交换信令/路由信息。这3种接口包括用户网络接口(UNI)、内部网络接口(I-NNI)和外部网络接口(E-NNI)。

用户网络接口(UNI)是在服务请求者(客户)和服务提供者控制实体之间的双向信令接口。UNI支持的功能主要是对用户请求的接入，包括：呼叫控制、资源发现、连接控制和连接选择。附加的诸如对呼叫的安全和认证管理等也可包括在这些基本功能中。

内部网络接口(I-NNI)是在一个自治域内部或者在有信任关系的多个自治域中的控制实体间的双向信令接口。I-NNI为了连接的建立，需要支持以下功能：资源发现、连接控制、连接选择和连接路由寻径。

外部网络接口(E-NNI)是在不同自治域中控制实体之间的双向信令接口。E-NNI用于实现跨域连接的建立，需要支持的功能包括：呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择和连接路由寻径。

2.1.1.4 控制平面信令协议

控制平面所使用的协议主要包括三大部分：路由协议、信令协议和链路资源管理协议。目前，相关组织已展开了协议的制定工作，但ITU-T还没有正式提出关于ASON控制平面协议的建议，而IETF通过对IP网络中原有协议的改进，提出了一种通用多协议标签交换(GMPLS)的协议框架，并建议把这种可应用于多种技术网络的控制协议应用于ASON中。

路由协议负责在网络路由寻径域内可靠地发布光网络的拓扑和资源信息。IETF提出的内部网关路由协议主要包括OSPF(最短路径优先)协议和IS-IS(域间系统-域间系统)协议。

信令协议用于创建、维护、恢复和删除光链路连接。为了实现一种可靠的并能支持快速指配、快速恢复和有效删除机制的信令协议，IETF提出了两种改进的信令协议：

RSVP-TE(资源预留协议-流量工程拓展协议)和CR-LDP(约束路由-标签分发协议)。

链路资源管理协议的主要功能是维护网络中的链路资源信息，为连接的建立提供资源的保障。IETF提出的相关协议有LMP(链路管理协议)

2.1.1.5 控制平面的服务等级协议(SLA)

ASON域内5种保护恢复方式(PRC永久1＋1保护，SNCP1＋1保护，GR预计算恢复，SBR实时恢复，无保护恢复)和5个业务优先级(优先程度从1到5依次递减)的结合共25种业务SLA。保护恢复方式决定了保护恢复时间及是否能抵御多重故障，业务优先级结合抢占机制则定义了客户或业务的重要程度，两者相互结合能够定义精细化的SLA业务等级。PRC永久1＋1保护结合最高业务优先级可以定义为最高等级的业务，而无保护恢复结合最低优先级则可以定义为最低等级业务，具体结合方式如图2所示。保护恢复方式和业务优先级同业务等级的对应关系可以灵活修改而不影响业务(无误码、无中断、不启动保护恢复进程)。

2.1.2 传送平面

图1 ASON智能光通信模型

图2 ASON域内业务SLA的定义

图3

传送平面由一系列传送实体(交换节点和链路)构成，是业务传送的通道，提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传递。光信号传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能由传送平面完成，并确保所传光信号的可靠性。

2.1.3 管理平面

管理平面完成传送平台、控制平面和整个系统的维护功能，主要面向网络管理者，着重对网络运行情况的掌握和网络资源的优化配置，负责所有平面间的协调和配合，具有完善的网络和网元管理功能，支持网络的智能化的管理。

2.2 ASON智能光通信的三种连接

在ASON中存在着三种不同类型的连接：永久连接(Provisioned Connection)、软永久连接(Soft-permanent Connection)、交换连接(Switched Connection)。不同类型的连接是为了在不同的应用条件下提供不同类型的连接的目的。

2.2.1 永久性连接

永久性连接是从管理平面直接配置传送平面资源来建立连接的，这种连接的发起者和配置者都是管理平面，一旦建立连接，在没有管理平面的相应拆除命令情况下，连接就一直存在。

2.2.2 交换式连接

和永久性连接相反，交换式连接的建立是由控制平面的请求来产生的，对传送平面资源的配置也是由控制平面来完成的。这种连接是应用户的请求而建立的，一旦用户拆除请求，那么这条连接就在控制平面的控制下自动拆除了。

交换式连接的引入是整个ASON的核心所在。正是由于有了交换式连接的引入，光网络才有了智能，从而可以根据用户的要求自动提供所需的光通道。而交换式连接是在控制平面的控制之下实现的。

2.2.3 软永久性连接

软永久性连接是介于这两种连接之间，这种连接建立的请求也是从管理平面发出的，但对传送网资源的配置却是由控制平面完成的。这种连接的拆除也是在管理平面的命令下完成的。

3.ASON智能光通信的技术特点

ASON是指在选路和信令控制之下完成自动交换功能的新一代光网络，也可以看作是一种标准化的智能光传送网，被广泛认为是下一代光网络的主流技术。它具体的技术特点如下：

(1)灵活的网络结构，增强了网络的升级扩容能力：ASON网络基本以Mesh网络结构为主，可实现网络的无极扩展。在实际应用中，ASON网络的节点扩容，可以根据具体情况，在节点之间增加光纤连接，即可改变ASON的网络拓扑，优于SDH环网。

(2)强大的业务提供能力，可以提供不同的QOS：能提供高速率、大容量、长距离传送业务能力，满足各种应用的要求，而且易于升级现有网络到未来更高的传输速率。

(3)快速、有效的网络保护和恢复机制：当网络发生故障时，ASON的管理平面和控制平面相配合以保证故障信息能够及时、准确地在网络中传播，备用或恢复路由可以快速启动，从而增强了网络的生存性。

(4)能够快速、高质量地为用户提供各种带宽服务与应用：自动交换光网络使得业务供应商可以在几分钟甚至几秒钟内迅速地为用户提供一个波长通道，实现“光拨号”。

(5)实时、动态的流量工程控制：这是ASON的一个主要特性，它允许网络根据当前客户层的业务需求，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“按需分配”（Bandwidth on Demand）。

(6)良好的设备互操作性和网络可扩展性：通过定义统一的、标准的网络接口，不同网络运营商的设备可以很容易地实现互连互通；如果进一步在网络接口中配备自动资源发现、自动业务发现等各种功能，可进一步减轻设备互连时所需要的人工干预和手工配置，节约了维护成本。

(7)资源利用率高：SDH自愈环网资源利用率为50%。ASON可以按照需求为客户选择最优的路由，而且可以采取保护资源共享的方法，理论上资源利用率不会小于50%，而且网络拓扑连通度越高，资源利用率越高。

(8)降低建设和维护成本：ASON设备集成度高，初次建设投资较高，但后期扩容与SDH相比具有成本优势，在规模较大的网络时更为经济。引入网络智能有利于降低维护成本。

4.ASON智能光通信技术在东莞电力系统应用

为了适应电网安全运行和经营管理对通信网的运行可靠性提出的越来越高的要求，在2010年东莞电力在传输B网中首先引入了阿尔卡特朗讯公司的ASON设备，该设备完全克服了原来传输网络保护缺陷，大大地弥补了传输网络的带宽不足、网络保护中存在的业务恢复和业务保护倒换不成功等技术问题。在上述工程中，采用的SDH设备都预留了ASON功能，以保证将来光缆路由具备开通ASON的条件后，经过对设备简单的软件升级即可开通。这样可保证所选择的设备既可满足目前电网安全生产的需求，同时也为将来适应更高的要求打下了基础。东莞局传输B网具体ASON光网络组建如图3。

在上述网络拓扑结构中粉红色部分为生成10G ASON环，其余接入汇聚层中的节点为2.5Gbit/s MSTP SNCP环网。

上述网络形成后，实现了ASON智能保护，业务接入更方便；可选择的保护路由更多，网络安全性更高，抗风险能力更强，网络层次更清晰，以后的维护工作更加简单。

5.结束语

随着电力通信改革的逐步发展，ASON的引入将会使电力通信网的光传送网体系结构、管理维护发生重大变化，必须做好全面的规划和充分的技术准备，才能保证ASON网络的平滑演进。ASON的提出和实践为光传送网络由单纯的信息传送平台向业务提供平台演进带来了机会，以ASON为代表的智能光网络必将成为未来几年光通信网络建设和发展的主导方向，同时ASON网络体系的建设将为网络运营商和大型企业VPN的接入、专用客户带来稳定、可靠、的传送网，更好地为电力客户服务。为将来电力的生产、工作带来新的业务增长点。

[1]梅靖.浅谈下一代光网络的ASON技术[J].上海铁道技术,2008(3).

[2]李晓东,张洪义.吉林省电网通信引入ASON技术设想[J].2008(4).

[3]J.F.DiMarzio.网络体系结构及设计[M].人民邮电出版社.

[4]东莞供电局通信网络十二五规划.