浅谈ASON在铁通骨干传输网上的应用前景

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DWDM技术和SDH技术使电信运营商建设高速、安全的全国性干线网络的梦想成为现实。在2001～2002年，铁通公司完成了全国骨干传输网的建设改造工作，利用DWDM、SDH技术建设了先进的五大环高速传输网，并承载了大部分的干线业务。面对大规模、高带宽的传输网，如何解决业务调度瓶颈-跨环节点问题，合理调配资源提高网络带宽利用率？如何优化网络结构提高业务网络安全性能？这些问题已成为铁通公司迫切需要解决的网络问题。ASON的出现很大程度上缓解了网管人员维护管理压力，使对网络突发故障的应变更为及时有效，也为传输网的组网提供了一个较好的选择。

    一、ASON概念及体系结构

    ASON也称为智能光网络，是一种利用独立的控制平面来实施动态配置连接管理的网络。ASON体系结构的核心技术包括信令协议，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，包括控制信道和传输链路的验证和维护。

    在传统传输网中，网络仅仅由传输面、管理面和数据通信网组成，而智能光传输网除了上述三部分外，还多了一个控制面，并且控制平面也对传输平面的业务传输发挥作用。其中，传输面负责提供用户信息的传输手段；管理面负责监视传输面上所传业务的性能及传输面自身功能的管理；控制面负责各种交换连接的建立、重配置或修改以及实施恢复功能，由传输网承载；数据通信网负责传输管理面和控制面的消息。

    目前，涉及智能光网络标准工作的国际标准组织和准标准组织有国际电信联盟标准部（ITU－T）、光互联论坛（OIF）和互联网工程任务组（IETF）。

    ITU有关ASON的建议可以按网络结构、传输面、管理面、数据通信网和控制面分为五类。

    1.网络结构：G.871定义了光传输网建议框架结构；G.872定义了光传输网结构。

    2.传输面：G.709定义了光网络的网络节点接口，包括帧结构和开销规定；G.959.1定义了光网络域间物理接口；G.693定义了光网络的局内物理接口；G.798定义了传输网络设备功能描述；G.8251定义了OTNNNI的抖动和漂移要求；G.7041定义了通用组帧规程；G.7042定义了虚级联信号的自动链路容量调整方案；G.664定义了光传输网安全要求。

    3.管理面：G.874定义了OTN网元的管理；G.8741定义了光传输网网元信息模型；G.7710定义了公用设备管理功能。

    4.控制面：G.8070定义了自动交换传输网总体要求；G.8080定义了自动交换光网络结构；G.7713定义了协议独立的分布式呼叫和连接管理信令；G.7713.1定义了基于PNNI的DCM信令；G.7713.2定义了使用GMPLSRSVP－TE的DCM信令；G.7713.3定义了使用GMPLSCR－LDP的DCM信令；G.7714定义了ASTN/ASON中的自动发现技术；G.7715定义了在ASON网络中建立SC和SPC连接选路功能的结构和要求；G.7716定义了ASON链路管理。

    5.数据通信网：G.7712定义了数据通信网的体系结构与规范。

    二、ASON设备及铁通吉林试验网介绍

    从事智能光网络产品研发的国际设备供应商有CIENA、Lucent、Nortel、Sycmore、Alcatel、Marconi、NEC等几家，国内华为、烽火等厂商近年来也开始致力于相关产品的研发。产品的组成也有两种形式：一是组成一个独立的节点交换机，Ｃｉｅｎａ公司的ＣｏｒｅＤｉｒｅｃｔｏｒ是其典型代表；二是同已有的交叉设备和其它节点设备（包括ＳＤＨ的或ＷＤＭ的，用于干线的或城域的）相配合，提供专门的管理和控制平台，如Ａｌｃａｔｅｌ的１３５５智能化管理平台。CIENA公司开发出的新一代智能光网络不但在技术上,在市场应用中也处于领先地位。CIENA公司智能光网络的关键设备：智能光交换机CoreDirector已在北美、欧洲、亚洲近３０家大型运营商中得到广泛的应用，在AT&T骨干网上部署近100台。



    2003年铁通公司在吉林省内进行了ASON组网实验，网络拓扑如图1所示。该系统采用CIENA公司的两种型号智能光交换设备，其中长春部署一台，单机交换容量640Gbit/s,可在线扩容至7.68Tbit/s。松原、吉林、延吉、白城、四平、辽源、梅河口、通化、白山各部署一台，单机交换容量160Gbit/s。利用全国和省内新建干线DWDM的波长资源，智能光交换设备通过2～5个DWDM波长相连接，构成了一个覆盖吉林主要地市的ASON实验网。系统在控制面的信令协议采用ITU-TG.7713.1协议,即基于PNNI的DCM信令，在路由、拓扑发现及链路管理等自动交换光网络结构协议方面符合ITU-TG.8080协议要求。其网络协议具有在整个网络发布网络拓扑和资源信息的机制，通过对起点网元进行配置，由起点网元根据当前路由表、网络带宽及保护情况动态计算出最佳路由，并通过信令主动建立从VC3到VC4-64c各种颗粒的端到端连接，可自动寻找与工作路由重叠最少的保护路由，除支持传统SDH的环/线保护方式外，还支持网格保护、支持多达6个服务的等级。

    2003年年底，铁通公司对吉林ASON试验网进行验收测试，验收测试项目包括：网络拓扑自动发现功能；端到端业务配置；分布式智能；灵活级连能力；六个业务服务等级；业务多级别恢复；网状网恢复能力测试以及业务负载测试。通过增加网元、开通业务试验对以上项目测试，结果显示基本可以满足相关要求。存在问题主要在于网状网恢复时间过长：在切断相邻两智能网元间一对光纤引起端到端网状网恢复倒换时间在162.304ms～308.122ms间；同时切断相邻两智能网元间3～5对光纤引起端到端网状网恢复倒换时间在236.339ms～1692.621ms之间。网管的日志管理和设备板位图不能满足维护管理的需要。另外网管系统的自动网络优化设计功能和第三方网管配置功能未能试验，还需验证。

    三、铁通公司骨干传输网的组网

    2001年～2002年，铁通公司采用密集波分DWDM和SDH自愈环技术组建了高速传输网：京沪穗环、东北环、西北环、西南环、东南环五大环网。



图2铁通高速传输网示意图
    铁通京沪穗骨干环以北京、上海、广州三点为核心，沿铁路京广线、京沪线、浙赣线、鹰厦线、龙梅线以及广梅汕沿线光缆构成环路。覆盖了3个直辖市、11个省，光缆全长约7140公里。利用40×10Gbit/sDWDM系统，组织了6个SDH10Gbit/s四纤双向复用段保护自愈环，2个SDH10Gbit/s二纤双向复用段保护自愈环。并作为核心环，在网运部、天津与东北环沟通，在网运部、石家庄、郑州与西北环沟通，在郑州、武汉、长沙、株洲、衡阳与西南环沟通，在上海、杭州、福州、广州、南昌与东南环沟通。

    东北环传输网采用环状网加链结构，开通16×2.5Gbit/sDWDM系统。组织了18个SDH2.5Gbit/s二纤双向复用段保护自愈环以及15个SDH2.5Gbit/s传输链。沿京山线、沈山线、沈大线、长滨线、平齐线、京承线等铁路沿线的光缆线路构成环路。覆盖了2个直辖市、3个省，光缆全长9668公里。

    西北环光传输系统在北京、呼和浩特、兰州、郑州、石家庄等省市间开通DWDM32×2.5Gbit/s系统，兰州至乌鲁木齐、格尔木分别开通DWDM16×2.5Gbit/s系统，组织了9个SDH2.5Gbit/s四纤双向复用段保护自愈环以及7条SDH 2.5Gbit/s链。覆盖了1个直辖市、6个省、3个自治区，光缆全长约7708公里。

    西南环传输网工程途径四川、云南、广西、贵州、重庆等省市，覆盖了1个直辖市、7个省、1个自治区，光缆全长8142公里。开通了32×2.5Gbit/sDWDM系统。组织了7个省间SDH2.5Gbit/s四纤双向复用段保护自愈环，1个SDH2.5Gbit/s武汉－成都直达链。共15个省内SDH2.5Gbit/s二纤或四纤双向复用段保护自愈环。

    东南环传输网工程，途径上海、浙江、福建、广东、江西4省1市，光缆全长约4505公里。开通32×10Gbit/sDWDM系统。省间干线组织了1个SDH10Gbit/s四纤双向复用段保护自愈环，相关分公司并以各省会城市为中心，根据业务需要组织了省内SDH10Gbit/s或2.5Gbit/s自愈保护环。

    四、铁通公司骨干传输网ASON组网考虑

    高速骨干环传输网的建成很大程度上满足了铁通公司业务经营的需要，但随着业务的开拓和市场的发展，问题也逐步凸现。特别是网络安全性问题更加突出，如SDH环网多点失效或多线路区段中断情况下的保护和恢复问题，2003年铁通骨干传输环网由于多点失效或多区段线路中断，造成11起大范围业务阻断，且在人工干预的情况下网络恢复时间也比较长。在郑州、武汉等跨环节点的安全性方面也存在重大隐患，各环网之间虽均有两点以上的跨环节点，但由于前期使用规划不当，跨环节点业务负担不均衡，且无法实现双节点间跨环保护。由于环网电路均采用1：1或1+1保护，无法实现流量工程控制，难以实现业务差异化服务，网络保护方式单一，重要客户和重要业务的优先保护和恢复实施困难，网络服务难以满足对于非标准速率用户需求，并且加上人为调整因素，链状传输系统业务负荷逐步降低，网络资源利用率偏低且资源利用不均衡，存在资源闲置现象。传输设备多厂商以及综合网管的实现难度导致设备互操作性和网络可扩展性差，缺乏统一的标准接口，加大了维护工作难度，过多的人工参与，也加大了出错几率，无法实现端到端业务的快速自动生成。

    数据业务增幅、集团用户的重点营销、业务开通的时限和安全性、可靠性等多方面因素，使传统电信运营商不得不开始考虑采用ASON的可能性，对于传统电信运营商可以采取合理规划、分步实施的策略，在充分利用好现有网络资源，保证现有投资收益的前提下，逐步引入新技术、新业务，做到少投入，多收益；同时还要兼顾技术的标准性和网络的兼容性，保证网络的平滑扩容。在面临下一轮的网络建设高潮之前，铁通公司已有必要考虑利用ASON技术组建骨干传输网。

    基于铁通吉林分公司较好的试验效果和铁通骨干传输网建设已颇具规模的局面考虑，可以优先在铁通骨干传输网分步实施建设ASON。考虑到解决部分节点间业务量增长过快和解决网络安全问题的紧迫，铁通ASON组建骨干传输网可以考虑分三步走。

    第一步：在七个大区网络核心节点（沈阳、北京、兰州、武汉、上海、成都、广州）和重要跨环省会节点（天津、郑州、西安、石家庄、长沙等点）配置大型交叉连接系统，利用DWDM系统的扩建波长建设ASON网络，在以上重要节点间提前实现流量工程和带宽按需自动配置。一方面可解决七个核心节点间业务电路紧张状况；另一方面也可解决跨环节点安全性问题。同时利用扩建和新建DWDM波长组网，也可减小对现有传输网承载的业务影响。

    第二步：在其它干线省会节点和跨环节点（衡阳、宝鸡等点）引入智能光交换网络，在全国一级干线实现ASON组网。屏蔽现有网络的多厂商环境，构建一个基于网格状网的灵活、强大的智能核心层，实现省间长途业务的流量工程和带宽自动指配。

    第三步：在省内二级干线引入智能光交换网络，建设完成覆盖全国长途干线的智能光交换网络，最终实现全网长途业务的流量工程和带宽自动按需配置，优化网络资源，为用户提供差异化等级服务。

    五、总结

    ASON技术在国外已开始应用，而国内电信运营商由于经过前几年的大规模骨干传输网建设，建设重点已开始发展转移，ASON技术目前多在进行网络试验，尚未大范围应用，但随着下一步网络扩容高潮的到来，ASON在骨干网将会有一个广泛的应用前景。完善网络功能、增加网络智能化、提高带宽利用率和提供多业务接入将是下一步长途骨干网建设重点，而ASON技术对以上要求可以提出一个较为妥善的解决方案，但在ASON广泛应用之前必须解决以下几个问题。

    1．ASON的技术完善

    ASON技术目前还是一项不断完善和规范的技术，在广泛应用之前，还有很多的技术问题要解决。目前商用化使用较多的光交叉连接设备是OEO形式，这种方式需要转换到电域，但是实现简单，成本低。而现在大型光开关实现（MEMS、波导型等）困难，建设大型的光交叉连接节点成本昂贵，而且性能有待验证。智能光网络的核心技术包括信令技术—通用多协议标记交换（GMPLS）和标准化的光接口—光用户网络接口（O－UNI）。这些协议可以使电信网络的运营自动化，以便更加有效地利用网络资源，更快地提供业务。但智能光网络的许多技术还不成熟，相关的协议规范还没有完成。

    2．投资成本的降低

    企业追求的第一目标：利润。电信运营商也不例外，必须考虑设备的投入产出问题，光纤以其特有宽带特性，能够很好的满足用户需求，但是即便是宽带高端用户，其接入成本和用户端设备的投资对于电信运营商和用户都是较为敏感的问题。目前ASON设备的高成本一定程度上限制了ASON技术的广泛应用。

    3．宽带用户市场的形成

    任何一项新技术的广泛应用必须依赖于强有力的市场牵引。在考虑成本的基础上，还要解决宽带内容的提供，上百兆甚至千兆的接入速度对于单个固定用户来说目前还过于奢侈，很难得到充分利用。实现光纤到户还有一段距离，高端宽带用户现在毕竟比例还很低，只有解决了用户规模、服务内容，才能将运营成本降低下来，才能使ASON这一新技术广泛应用。

    虽然目前距离ASON技术的广泛应用还有一段时间，但我们仍可乐观的看到：国内运营商ASON的应用已为时不远。到现在为止，在整个光网络的物理结构建设方面，国内各运营商已初具雏形，完善光网络功能的需求日益迫切，ASON技术将会伴随着我国电信业的进一步发展和改革不断完善发展，从而得以广泛应用。