東莞供電局 盧潤華

1.前言

隨著信息時代的來臨，各種通信業(yè)務（特別是以IP業(yè)務為代表的數(shù)據(jù)、圖像等傳輸業(yè)務）急劇增長，以及動態(tài)的數(shù)據(jù)業(yè)務特性帶來新的需求，使得對傳輸網(wǎng)絡(luò)具備良好自適應能力的需求也逐步提上日程，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。ASON正是在這樣的市場環(huán)境下應運而生的新一代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ASON(Automatically Switched Optical Network：自動交換光網(wǎng)絡(luò))的名字源至ITU-T G.ASON協(xié)議，主要定義了在傳統(tǒng)傳送平面和管理平面之外增加一個智能的控制平面(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，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)連接的動態(tài)建立以及網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)分配。下面從功能需求、結(jié)構(gòu)組件、接口模塊以及信令協(xié)議這4個方面對控制平面進行詳細介紹。

ASON中第一次引入了單獨的控制平面，從而使光網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了根本性的變化，具備了智能功能。其體系結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在ASON的三個平面和三種連接類型上。

2.1 ASON智能光通信的三個平面

在引入了控制平面以后，光網(wǎng)絡(luò)從邏輯上可分為3個平面：控制平面、傳送平面、管理平面。傳送平面負責信息流的傳送；控制平面關(guān)注于實時動態(tài)的連接控制；管理平面面向網(wǎng)絡(luò)操作者實現(xiàn)全面的管理，并對控制平面的功能進行補充。具體模型如圖1所示。

2.1.1 控制平面

2.1.1.1 控制平面功能

自動交換光網(wǎng)絡(luò)的控制平面實現(xiàn)的目標是要在傳送網(wǎng)絡(luò)中快速而有效地進行連接的配置，以支持交換連接和軟永久連接；同時完成對已建立連接的重新配置和調(diào)整以及支持故障恢復的功能。要實現(xiàn)上述目標，控制平面必須具備如下功能。

(1)實現(xiàn)分布式的連接管理(DCM)功能，自動而快速地實現(xiàn)連接的建立；

(2)建立鄰居發(fā)現(xiàn)和服務發(fā)現(xiàn)機制，使網(wǎng)絡(luò)能夠動態(tài)地發(fā)現(xiàn)可用的資源；

(3)完成網(wǎng)絡(luò)中用戶名稱注冊和名稱-地址翻譯的功能；

(4)進行拓撲和鏈路/資源的通知；

(5)進行實時的流量工程控制，實現(xiàn)資源的最佳配置；

(6)實現(xiàn)基于重路由的快速恢復機制。

2.1.1.2 控制平面結(jié)構(gòu)組件

ASON的控制平面由多個通過DCN聯(lián)系起來的控制節(jié)點組成，每個控制節(jié)點的功能主要由以下六大結(jié)構(gòu)組件來支持：連接控制器(CC)、路由控制器(RC)、鏈路資源管理器(LRM)、流量策略(TP)、呼叫控制器(CallC)和協(xié)議控制器(PC)。這些組件分工合作，共同完成控制平面的功能。

在ASON網(wǎng)絡(luò)中，一條通路的建立先后經(jīng)過兩個過程：呼叫和連接。呼叫過程主要進行用戶接入權(quán)限的認證；連接過程實現(xiàn)資源的預留和分配。一個連接的建立過程是首先通過呼叫控制器從源端發(fā)起呼叫請求，當接收到宿端呼叫控制器的呼叫確認信息后，完成呼叫建立過程，然后通知連接所經(jīng)路由上的連接控制器依次完成連接功能，從而真正建立起一條從源端到宿端的連接通路。

2.1.1.3 控制平面接口模塊

在ASON網(wǎng)絡(luò)中可能包括多種廠商的設(shè)備以及多種不同技術(shù)的設(shè)備。根據(jù)技術(shù)或者廠商設(shè)備的不同，我們可以將ASON網(wǎng)絡(luò)劃分成不同的自治區(qū)域。在ITU-T建議中，根據(jù)所處位置和功能的不同，在控制平面內(nèi)部定義了3種邏輯接口，通過這些接口交換信令/路由信息。這3種接口包括用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接口(I-NNI)和外部網(wǎng)絡(luò)接口(E-NNI)。

用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)是在服務請求者(客戶)和服務提供者控制實體之間的雙向信令接口。UNI支持的功能主要是對用戶請求的接入，包括：呼叫控制、資源發(fā)現(xiàn)、連接控制和連接選擇。附加的諸如對呼叫的安全和認證管理等也可包括在這些基本功能中。

內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接口(I-NNI)是在一個自治域內(nèi)部或者在有信任關(guān)系的多個自治域中的控制實體間的雙向信令接口。I-NNI為了連接的建立，需要支持以下功能：資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇和連接路由尋徑。

外部網(wǎng)絡(luò)接口(E-NNI)是在不同自治域中控制實體之間的雙向信令接口。E-NNI用于實現(xiàn)跨域連接的建立，需要支持的功能包括：呼叫控制、資源發(fā)現(xiàn)、連接控制、連接選擇和連接路由尋徑。

2.1.1.4 控制平面信令協(xié)議

控制平面所使用的協(xié)議主要包括三大部分：路由協(xié)議、信令協(xié)議和鏈路資源管理協(xié)議。目前，相關(guān)組織已展開了協(xié)議的制定工作，但ITU-T還沒有正式提出關(guān)于ASON控制平面協(xié)議的建議，而IETF通過對IP網(wǎng)絡(luò)中原有協(xié)議的改進，提出了一種通用多協(xié)議標簽交換(GMPLS)的協(xié)議框架，并建議把這種可應用于多種技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的控制協(xié)議應用于ASON中。

路由協(xié)議負責在網(wǎng)絡(luò)路由尋徑域內(nèi)可靠地發(fā)布光網(wǎng)絡(luò)的拓撲和資源信息。IETF提出的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議主要包括OSPF(最短路徑優(yōu)先)協(xié)議和IS-IS(域間系統(tǒng)-域間系統(tǒng))協(xié)議。

信令協(xié)議用于創(chuàng)建、維護、恢復和刪除光鏈路連接。為了實現(xiàn)一種可靠的并能支持快速指配、快速恢復和有效刪除機制的信令協(xié)議，IETF提出了兩種改進的信令協(xié)議：

RSVP-TE(資源預留協(xié)議-流量工程拓展協(xié)議)和CR-LDP(約束路由-標簽分發(fā)協(xié)議)。

鏈路資源管理協(xié)議的主要功能是維護網(wǎng)絡(luò)中的鏈路資源信息，為連接的建立提供資源的保障。IETF提出的相關(guān)協(xié)議有LMP(鏈路管理協(xié)議)

2.1.1.5 控制平面的服務等級協(xié)議(SLA)

ASON域內(nèi)5種保護恢復方式(PRC永久1＋1保護，SNCP1＋1保護，GR預計算恢復，SBR實時恢復，無保護恢復)和5個業(yè)務優(yōu)先級(優(yōu)先程度從1到5依次遞減)的結(jié)合共25種業(yè)務SLA。保護恢復方式?jīng)Q定了保護恢復時間及是否能抵御多重故障，業(yè)務優(yōu)先級結(jié)合搶占機制則定義了客戶或業(yè)務的重要程度，兩者相互結(jié)合能夠定義精細化的SLA業(yè)務等級。PRC永久1＋1保護結(jié)合最高業(yè)務優(yōu)先級可以定義為最高等級的業(yè)務，而無保護恢復結(jié)合最低優(yōu)先級則可以定義為最低等級業(yè)務，具體結(jié)合方式如圖2所示。保護恢復方式和業(yè)務優(yōu)先級同業(yè)務等級的對應關(guān)系可以靈活修改而不影響業(yè)務(無誤碼、無中斷、不啟動保護恢復進程)。

2.1.2 傳送平面

圖1 ASON智能光通信模型

圖2 ASON域內(nèi)業(yè)務SLA的定義

圖3

傳送平面由一系列傳送實體(交換節(jié)點和鏈路)構(gòu)成，是業(yè)務傳送的通道，提供從一個端點到另一個端點的雙向或單向信息傳遞。光信號傳輸、復用、配置保護倒換和交叉連接等功能由傳送平面完成，并確保所傳光信號的可靠性。

2.1.3 管理平面

管理平面完成傳送平臺、控制平面和整個系統(tǒng)的維護功能，主要面向網(wǎng)絡(luò)管理者，著重對網(wǎng)絡(luò)運行情況的掌握和網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置，負責所有平面間的協(xié)調(diào)和配合，具有完善的網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)元管理功能，支持網(wǎng)絡(luò)的智能化的管理。

2.2 ASON智能光通信的三種連接

在ASON中存在著三種不同類型的連接：永久連接(Provisioned Connection)、軟永久連接(Soft-permanent Connection)、交換連接(Switched Connection)。不同類型的連接是為了在不同的應用條件下提供不同類型的連接的目的。

2.2.1 永久性連接

永久性連接是從管理平面直接配置傳送平面資源來建立連接的，這種連接的發(fā)起者和配置者都是管理平面，一旦建立連接，在沒有管理平面的相應拆除命令情況下，連接就一直存在。

2.2.2 交換式連接

和永久性連接相反，交換式連接的建立是由控制平面的請求來產(chǎn)生的，對傳送平面資源的配置也是由控制平面來完成的。這種連接是應用戶的請求而建立的，一旦用戶拆除請求，那么這條連接就在控制平面的控制下自動拆除了。

交換式連接的引入是整個ASON的核心所在。正是由于有了交換式連接的引入，光網(wǎng)絡(luò)才有了智能，從而可以根據(jù)用戶的要求自動提供所需的光通道。而交換式連接是在控制平面的控制之下實現(xiàn)的。

2.2.3 軟永久性連接

軟永久性連接是介于這兩種連接之間，這種連接建立的請求也是從管理平面發(fā)出的，但對傳送網(wǎng)資源的配置卻是由控制平面完成的。這種連接的拆除也是在管理平面的命令下完成的。

3.ASON智能光通信的技術(shù)特點

ASON是指在選路和信令控制之下完成自動交換功能的新一代光網(wǎng)絡(luò)，也可以看作是一種標準化的智能光傳送網(wǎng)，被廣泛認為是下一代光網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。它具體的技術(shù)特點如下：

(1)靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強了網(wǎng)絡(luò)的升級擴容能力：ASON網(wǎng)絡(luò)基本以Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無極擴展。在實際應用中，ASON網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點擴容，可以根據(jù)具體情況，在節(jié)點之間增加光纖連接，即可改變ASON的網(wǎng)絡(luò)拓撲，優(yōu)于SDH環(huán)網(wǎng)。

(2)強大的業(yè)務提供能力，可以提供不同的QOS：能提供高速率、大容量、長距離傳送業(yè)務能力，滿足各種應用的要求，而且易于升級現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)到未來更高的傳輸速率。

(3)快速、有效的網(wǎng)絡(luò)保護和恢復機制：當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，ASON的管理平面和控制平面相配合以保證故障信息能夠及時、準確地在網(wǎng)絡(luò)中傳播，備用或恢復路由可以快速啟動，從而增強了網(wǎng)絡(luò)的生存性。

(4)能夠快速、高質(zhì)量地為用戶提供各種帶寬服務與應用：自動交換光網(wǎng)絡(luò)使得業(yè)務供應商可以在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)迅速地為用戶提供一個波長通道，實現(xiàn)“光撥號”。

(5)實時、動態(tài)的流量工程控制：這是ASON的一個主要特性，它允許網(wǎng)絡(luò)根據(jù)當前客戶層的業(yè)務需求，實時、動態(tài)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓撲結(jié)構(gòu)以避免擁塞，實現(xiàn)資源的“按需分配”（Bandwidth on Demand）。

(6)良好的設(shè)備互操作性和網(wǎng)絡(luò)可擴展性：通過定義統(tǒng)一的、標準的網(wǎng)絡(luò)接口，不同網(wǎng)絡(luò)運營商的設(shè)備可以很容易地實現(xiàn)互連互通；如果進一步在網(wǎng)絡(luò)接口中配備自動資源發(fā)現(xiàn)、自動業(yè)務發(fā)現(xiàn)等各種功能，可進一步減輕設(shè)備互連時所需要的人工干預和手工配置，節(jié)約了維護成本。

(7)資源利用率高：SDH自愈環(huán)網(wǎng)資源利用率為50%。ASON可以按照需求為客戶選擇最優(yōu)的路由，而且可以采取保護資源共享的方法，理論上資源利用率不會小于50%，而且網(wǎng)絡(luò)拓撲連通度越高，資源利用率越高。

(8)降低建設(shè)和維護成本：ASON設(shè)備集成度高，初次建設(shè)投資較高，但后期擴容與SDH相比具有成本優(yōu)勢，在規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)時更為經(jīng)濟。引入網(wǎng)絡(luò)智能有利于降低維護成本。

4.ASON智能光通信技術(shù)在東莞電力系統(tǒng)應用

為了適應電網(wǎng)安全運行和經(jīng)營管理對通信網(wǎng)的運行可靠性提出的越來越高的要求，在2010年東莞電力在傳輸B網(wǎng)中首先引入了阿爾卡特朗訊公司的ASON設(shè)備，該設(shè)備完全克服了原來傳輸網(wǎng)絡(luò)保護缺陷，大大地彌補了傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬不足、網(wǎng)絡(luò)保護中存在的業(yè)務恢復和業(yè)務保護倒換不成功等技術(shù)問題。在上述工程中，采用的SDH設(shè)備都預留了ASON功能，以保證將來光纜路由具備開通ASON的條件后，經(jīng)過對設(shè)備簡單的軟件升級即可開通。這樣可保證所選擇的設(shè)備既可滿足目前電網(wǎng)安全生產(chǎn)的需求，同時也為將來適應更高的要求打下了基礎(chǔ)。東莞局傳輸B網(wǎng)具體ASON光網(wǎng)絡(luò)組建如圖3。

在上述網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中粉紅色部分為生成10G ASON環(huán)，其余接入?yún)R聚層中的節(jié)點為2.5Gbit/s MSTP SNCP環(huán)網(wǎng)。

上述網(wǎng)絡(luò)形成后，實現(xiàn)了ASON智能保護，業(yè)務接入更方便；可選擇的保護路由更多，網(wǎng)絡(luò)安全性更高，抗風險能力更強，網(wǎng)絡(luò)層次更清晰，以后的維護工作更加簡單。

5.結(jié)束語

隨著電力通信改革的逐步發(fā)展，ASON的引入將會使電力通信網(wǎng)的光傳送網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、管理維護發(fā)生重大變化，必須做好全面的規(guī)劃和充分的技術(shù)準備，才能保證ASON網(wǎng)絡(luò)的平滑演進。ASON的提出和實踐為光傳送網(wǎng)絡(luò)由單純的信息傳送平臺向業(yè)務提供平臺演進帶來了機會，以ASON為代表的智能光網(wǎng)絡(luò)必將成為未來幾年光通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展的主導方向，同時ASON網(wǎng)絡(luò)體系的建設(shè)將為網(wǎng)絡(luò)運營商和大型企業(yè)VPN的接入、專用客戶帶來穩(wěn)定、可靠、的傳送網(wǎng)，更好地為電力客戶服務。為將來電力的生產(chǎn)、工作帶來新的業(yè)務增長點。

[1]梅靖.淺談下一代光網(wǎng)絡(luò)的ASON技術(shù)[J].上海鐵道技術(shù),2008(3).

[2]李曉東,張洪義.吉林省電網(wǎng)通信引入ASON技術(shù)設(shè)想[J].2008(4).

[3]J.F.DiMarzio.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及設(shè)計[M].人民郵電出版社.

[4]東莞供電局通信網(wǎng)絡(luò)十二五規(guī)劃.