智能光网络对网络规划的挑战

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一、前言

　　智能光网络（ION）是一个概念，目前业界所谓的智能光网络主要是指自动交换光网络（ASON）。总的来说，智能光网络有两大技术要点：硬光技术和软光技术。硬光技术指物理层的光技术及其硬件设备，软光技术指控制光通路的建立和提供服务所需的软件，即网络智能，这是发挥光层潜能使静态光网变为动态的智能光网络的关键。因此本文主要基于ASON的网络智能来阐述智能光网络对于网络规划的挑战及应对策略。

　　ASON的技术特色主要体现在三个平面上：传送平面、控制平面和管理平面。ASON的控制平面由一组通信实体组成，负责完成呼叫控制和连接控制功能，主要是连接的建立、释放、监测和维护，并在发生故障时恢复连接，由信令网支撑。ASON的管理平面完成传送平面、控制平面和整个系统的维护功能，它负责所有平面间的协调和配合，能够进行配置和管理端到端连接，是控制平面的一个补充，包括网元管理系统和网络管理系统，它将继续在集中控制的点击式光通道配置中发挥重要作用，它具有M.3010所规范的管理功能，即性能管理，故障管理、配置管理、计费管理和安全管理功能，此外，它还包含内置式网络规划工具。ASON的传送平台为用户提供从端到端双向或单向信息传送，同时，还要传送一些控制和网络管理信息，它按ITU-TG.805建议进行分层，为了能够实现ASON的各项功能，传送平台必须具有较强的信号质量检测功能及多粒度交叉连接技术。ASON可以快速、高质量地为用户提供各种带宽服务与应用，满足正在悄然兴起的“波长批发”、“波长出租”及“光VPN”等各种增值业务的要求；ASON进行实时的流量工程控制，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；ASON的保护和恢复功能强，如在网络失效或发生故障之后，网络能够快速收敛等。

　　二、ASON对网络规划的挑战

　　由于传统光传送网（SDH/OTN）智能性很低，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，而ASON则不然，其特点在于动态和全网的整体优化，这一“静”一“动”，就导致了网络规划方法的本质差异。传统网络规划方法和ASON网络规划方法的差异主要体现在以下方面。 （1）规划方法的“静”和“动”的差异。

　　虽然传统的网络规划根据超前建设的原则，采用逐年滚动的方式进行，带有某种意义上的动态性，但这种网络规划还不能完全适应业务发展的不确定性，尤其对于城域网而言，承载迅猛发展且带有突发特性的数据业务，要想达到网络资源的合理有效使用，这种规划方法就难免显得有点捉襟见肘。而采用ASON技术部署的网络，则能较好地适应业务的发展特点，达到全网资源的合理有效使用。因此，ASON网络的规划方法必须体现动态的特点，才能满足业务的发展趋势，充分发挥ASON技术的优势。

　　（2）点到点通路组织和全网优化的差异。

　　传统的规划方法根据点到点之间的业务需求进行通路组织，而ASON网络的规划方法则应该从全网的角度来组织通路。因此，这种差别本质上来说是立足点的不同。

　　（3）理论基础的差异。

　　ASON网络的规划方法一般是以现代的优化理论为基础，根据实际需要选用一种或几种优化算法进行网络的规划和优化，如模拟退火算法、遗传算法、人工神经网络算法等。而传统对OTN的规划基于点到点的思想来组织全网通路的，因此规划结果从全网来看很可能不是最优的，而基于现代优化理论的ASON网络规划结果则能较好地趋于全网最优。

　　（4）对网络生存性评价方法体系的不同。

　　传统的SDH网络（ADM和DXC）采用通道保护、复用段保护、子网连接保护（SNCP）以及迂回路由方式来提高网络的生存性，而ASON网络除了上述方式外，还能提供多种恢复方式，并且具有把保护和恢复结合起来的能力。ASON网络的生存性与控制层面、传送层面以及这两个层面的配合相关。因此，网络生存性的评价方法会产生很大差异。

　　从上述分析可以看出，ASON对于网络规划的挑战主要包括如下几点。

　　（1）建立怎样的动态规划模型来适应ASON网络的规划？

　　（2）如何把现代优化理论应用的ASON网络规划中来？

　　（3）如何采集网络的实时动态数据满足网络规划的需要？

　　（4）建立怎样的ASON网络生存性的评价体系？

　　下面部分要对上述问题提出相应的对策及思路。

　　三、应对策略

　　1．建立ASON网络动态规划模型

　　本文认为ASON的动态规划模型必须体现出网络的生命周期概念。它的生命周期的各个环节包括：规划设计、网络模拟、配置分析、网络智能管理、实时监测等5个环节。它们所构成的ASON网络动态规划模型如图1所示。

　　下面对ASON网络动态规划模型的各个环节的功能给予具体定义。

　　规划设计：按照一定的网络模型（Mesh或Ring），利用规划软件，自动实现业务选路、网络容量规划以及业务保护设计。

　　网络模拟：利用网络模拟软件，验证规划设计方案的有效性和ASON控制层面的性能。

　　配置分析：把规划设计结果作为输入，利用配置分析软件自动产生汇聚业务流量矩阵，进而计算出设备配置、材料清单等详细数据。

　　网络智能管理：ASON网络进行智能的、端到端的管理和控制。

　　实时监测：提供实时的网络视图和性能数据。

　　前一个生命周期的结束即是下一个生命周期的开始，从而形成了ASON网络规划的动态闭环。

　　2．采用现代优化理论和算法

　　ASON的网络规划输出结果应该在设备配置、容量需求、流量模式和网络可用性方面达到成本最小、路由最优，而且ASON的路由计算是基于开放的、分布式的机制进行的，在性能方面必须满足业务的需要，如分层的保护和恢复机制以及对失效的处理等。因此，需要先进的算法和模拟技术来支持逻辑层和物理层的设计，在每一层使网络资源最大化。

　　根据ASON的动态特性、业务需求以及节点线路等的具体要求，建立ASON网络模型，依据网络模型建立ASON网络规划的多目标函数，并设立约束条件。根据实际需要可以选择合适的现代优化算法求解该函数，比较常用的算法有禁忌搜索、模拟退火、遗传算法、神经网络和拉格朗日松弛算法等。

　　3．建立ASON网络生存性评价体系

　　ASON网络的生存性技术具有如下新特征：具有多种类型的网络保护和恢复机制；控制平面自身的生存性；多层网络的保护和恢复机制。

　　为了适应这些新的特征，评价ASON网络的生存性应该对以下方面分别考虑。

　　（1） 控制平面的生存性评价：控制平面的链路故障、节点故障、软件故障；

　　（2） 多层生存性：协调IP、MPLS、SDH、Fiber层的生存性技术；

　　（3） 多域生存性：域间链路故障和域间网关网元故障。

　　4．在网管上增加电路监测功能模块

　　网络监测就是在远端能够对网络进行监控，包括对网元、电路和通道的可视化管理；对网络可用容量的检查；业务开通前电路成本的估算；对告警、电路状态和历史信息的跟踪和报告等。在网管上增加电路监测功能可以带来如下好处：

　　（1） 快速评定带宽需求并设计新的电路路由；

　　（2） 快速获取并追踪带有报警信息的电路；

　　（3） 监视分析网络资源以优化利用；

　　（4） 定位并进一步未得到充分利用的带宽；

　　（5） 根据实时的数据和趋势分析，提高商业决策的效果；

　　（6） 给网络规划设计提供相关数据。

　　四、结语

　　ASON网络的特点可以给运营商提供业务带来很多优势和效益，同时也给网络规划提出了挑战。北京通信公司采用ASON和MSTP技术正在部署面向2008年北京奥运会的综合业务传送网络，本文针对这些挑战提出了一些应对策略，希望能对ASON网络的管理、规划和设计带来一些启发。