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0431-81702023
光學工程
ASON自動交換光網絡的技術綜述

一、概述
      現代光通信網絡的發展從PDH算起,經過SDH/SONET/OTN到現在的ASON自動交換光網絡已是第三代,它充分反映了光通信網從低速鏈路到高速、超高速,從點對點拓撲到環、MESH,從低速電復用到高速電復用、光復用,從主要面向鏈路、網元的管理到面向端到端服務的管理的演進趨勢。 今天,支持ASON已經成為光設備廠商宣傳推廣其光設備的必要條件,尤其在中國,隨著AT&T采用Ciena推出的智能光設備,AlCAtel在北京,Lucent在江蘇部署智能光網絡產品,國內運營商普遍表現出了對ASON的熱烈歡迎,ASON之所以如此重要,獲得運營商以及制造商的一致推崇,主要是源于:
      (1)網絡傳送層面的技術已日趨成熟,包括虛級聯,GFP(Generic Framing Procedure通用幀規程),LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme鏈路容量調節方案)等新技術和RPR(Resilient Packet Ring彈性分組環),MSPP/MSTP(Multi Service Provisioning Platform/Transport Platform多業務配置/傳送平臺)等新平臺為語音/數據網絡融合提供了多種選擇;
      (2)不論采用何種產品或平臺,運營商對降低網絡運營、維護的復雜度,減少網絡故障率,提高資源有效利用率和比對手更快速推出新型、靈活的帶寬業務一直是最渴望的;
      (3)ASON為各種網絡設備提供了統一的控制、管理平臺,技術上為制造商提供了促使光網絡智能化的有力工具,同時充分考慮了如何滿足運營商的需求。
二、ASON技術特性與協議標準
1.ASON組成與服務
      ASON主要由以下三個獨立的平面組成,即傳輸平面、控制平面和管理平面。(還有一個不常提及的DCN面用來承載控制信號)。類似ATM,ASON支持三種連接,即永久連接PC(Permanent Connection)、交換連接SC(Swithched Connection)和軟永久連接SPC(Soft Permanent Connection)。永久連接也被稱為定制連接,由網管系統或者由人工完成,而交換連接是信令驅動的連接,終端用戶根據需要,可在任意兩個連接端點間建立連接。SPC與PC連接都是由管理平面發起的連接,不同之處在于光網絡內部是使用信令還是利用網管接口。光網絡內部使用信令建立連接時,涉及到控制面內的信令部分,每個網元的控制實體相互之間需要動態交互信令信息,另外控制面內的路由部分也要在實體之間交換路由信息。信令建鏈需要網絡命名和尋址(Naming and Addressing)策略的支持。
2.ASON接口定義與網絡協議族
      由于AS0N在網絡架構上屬于層疊模型(Overlay Model),ASON網絡邏輯上分為UNI(User Network Interface用戶網絡接口),I-NNI(Inter-Network Network Interface內部網絡-網絡接口)和E-NNI(Exterior-Network Network Interface外部網絡-網絡接口)三個部分。
      UNI主要運行在光網絡客戶端和光網絡設備之間,是業務請求者和業務提供者控制平面實體間的雙向信令接口,主要功能是完成二者間的連接建立、連接拆除、連接修改、狀態查詢,相互之間不交換路由信息,可選的功能有鄰居發現,服務發現等。UNI1.O版主要針對SDH接口,在下一版UNI2.O中會加上對以太網的支持。UNI2.0對信令的信息完整性、安全性等方面也比1.0有了較大的關注。目前UNI有三種侯選協議:PNNI(專有網絡-網絡接口Private NNI),CR-LDP(約束路由的標簽分發協議Constrained Routing-Label Distribution Protocol)和RSVP-TE(資源預約協議帶流量擴展Resource Reservation Protocol--Traffic Extension)。
      I-NNI是屬于一個域內的控制平面實體間的雙向控制接口。由于在域內運行,一般是同一個設備商的設備,因此沒有建議標準化,每個設備廠商可以使用專有的接口協議也可以使用眾所周知的接口協議。I-NNI接口使用協議包括路由協議和信令協議,路由協議可以是OSPF-TE(開放最短路徑優先協議-帶流量工程擴展Open Shortest Path First-Traffic Engineering)、IS-IS-TE(中間系統-中間系統路由協議-帶流量工程擴展Intermediate System-Intermediate System-Traffic Engineering)或BGP(邊界網關協議Border Gateway Protoco1)協議,信令協議主要是CR-LDP和RSVP-TE。

       E-NNI是屬于域間控制平面的不同實體間的雙向控制接口,支持呼叫控制、資源發現、連接控制、連接選擇、連接路由選擇。與I-NNI不同,它是在不同域間交換路由可達性信息,屏蔽了網絡內部的拓撲信息。對多層拓撲結構間的E-NNI信息交互尤其是標準化的難點和重點。
ASON主要由三個國際化標準組織在推進,IETFOIF和ITU-T。
(1)IETF
       IETF的MPLS,到GMPLS是催生ASON產生的基礎。ASON使用的信令協議CR-LDP,RSVP-TE都是IETF近來標準化的結果,而ASON的路由協議包括OSPF-TE,BGP,它們都在原先協議的基礎上,對光網絡發展的需求做了相應的擴展。最新增加的LMP鏈路管理協議也在不斷修訂中。
(2)OIF
      OIF對ASON最值得肯定的工作是UNI1.0。由于有了UNI1.0,數據設備廠商和電信設備廠商在設備自動化互聯時有了充分可信賴的依據。現在有了UNI1.0的第二版,還有正在標準化中的,引入了以太網業務,支持帶寬動態改變的UNI2.0。0IF另一個重點研究的領域是E-NNI,力圖在設備域間互聯上提供互聯互通的可能。
(3)ITU-T
       ITU-T的優勢是在協議框架搭建,網絡管理和業務提供方面,依照ITU-T的建議,ASON只支持層疊模型,定義了G.8080/Y.ASON結構,區分了呼叫和連接,用抽象模型抽象化了信令協議,提出了路由協議的需求,支持DCN細化為SCN(信令連接網Signaling Connection Network)和MCN(網管連接網Management Connection Network)仔細考慮了ASON網管的問題。
3.ASON技術優勢
與現有的SDH組網技術相比,ASON有以下優點:
      (1)統一的分布式控制/管理層面,與底層的物理實現技術無關,理論上講支持各種帶寬粒度的交換和管理,無論是IP路由器,ATM交換機還是光交叉連接設備都可以應用;
      (2)快速的定制支持不同SLA(Service Level Agreement)級別電路,不僅縮短了業務提供時間,提高了網絡資源的利用率,還可提供新的帶寬業務,如BODS(按需帶寬服務),OVPN(光虛擬專用網)等;
      (3)支持端到端的連接建立、監控、保護和恢復,對各種網絡拓撲結構,包括網狀網的支持,增強了網絡的流量工程能力。
三、ASON市場未來預測
      在ASON出現之前,DWDM技術以滿足Gilder定律的方式,每六個月翻一番的增長趨勢極大地改善了骨干網長途鏈路上容量短缺的問題,不需要鋪設新光纖,只需要增加波長路數,運營商就可以充分滿足巨量帶寬的需求,帶寬的極大豐富并不意味著運營商可以迅速滿足用戶對帶寬需求的響應,在網絡流量日趨數據化,突發性更大的背景下,對多粒度,動態帶寬改變,迅速部署電路的強烈需求使得ASON日益重要和普及。當前市場上已經有Ciena、華為、中興、朗訊、阿爾卡特等眾多廠商宣稱支持ASON的設備可供選擇。在可預見的未來,ASON在以下四個方面將有極大的市場需求。
1.城域傳送網的換代升級ASON+MSTP
      在業務模式更加數據的今天,傳統的SDH根本無法適應數據業務的需求,而基于SDH發展起來的MSTP(多業務傳送平臺)正在成為新一代城域網建設的首先技術。因為發展業務的需要,ASON與MSTP結合,由MSTP提供下層的物理傳送通道,由ASON完成網絡智能的控制和管理是未來必然的選擇。
2.長途傳送網的靈活波長業務
      在長途骨干傳輸網上,配置靈活的波長上下路(如通過可重構光上下路復用器(R-OADM),波長擴容或者長途干線鏈路保護/恢復,可以由ASON的分布式智能控制來提供,加上提供超長距離傳輸的ULH技術,長途大容量的實時電路指配、調度和保護可以在幾分鐘之內完成,極大地削減人工配置電路的復雜性、易錯性和不靈活性。
3.對城域接入的靈活支持 如3G基站、企業網邊緣路由器、網關、IAD等
       新一代的MSTP除了原來的SDH接口,增加了對以太、MPLS甚至RPR(彈性分組環)接入的支持,考慮到未來無線3G應用的寬帶需求,例如3G基站之間的互聯,企業網絡設備的速率升級,利用ASON為用戶提供安全高速的二層VPN或者一層VPN滿足互聯需求是未來可預見的有吸引力的新業務。

4.對NGN的支持
       NGN是下一代的未來通信網絡,是基于分組的,基于控制與呼叫分離的,呼叫與承載分離的軟交換、業務驅動型的,開放型的網絡架構體系。ASON從本質上講,它在業務傳送環境里采用的交換技術不是分組,而是電路型的,但是它本身是和設備的物理傳輸/交換技術獨立的,而且滿足兩個分離的特性,對將來的業務是開放的。ASON必然要符合NGN的框架約定,而且應是滿足這個約定的重要的示范網絡。
四、ASON局限性
       迄今為止,還沒有任何一項技術可稱為完美無缺的,正在發展中的ASON也是一樣。ASON的缺陷主要存在于:
1.標準有待完善
      ASON的標準到目前為止有很大的進展,但是在互聯互通,網絡管理和管理平面本身的健壯性等方面還有許多工作要做。而且由于是多個標準化組織在參與,標準的溝通工作也比較麻煩。
2.測試設備不成熟
      設備的成熟首先要依賴測試設備的成熟,當前號稱推出GMPLS/ASON協議測試的公司,實際上都還沒有成熟定型的產品推出,受標準不斷更新的影響,也很難在當前拿出實際的產品。
3.流量工程、保護/恢復等特色功能的有效性
      運營商在運行網絡時,對實時監控能力、優化網絡,提高網絡的生存性永遠是不斷的追求,ASON號稱可以解決這些問題,可是其真實有效性還沒有經過真正的大規模網絡現場測試,究竟是徹底解決問題還是僅僅減輕問題還沒有也暫時不可能定論。
4.新業務的支持
      ASON支持的業務種類很多,如SDH、OTN、以太網、存儲網等,它對新業務也具有擴展性,其實ASON主要就是推銷可快速部署的帶寬,無論是波長出租,波長撥號,OVPN等都是如此。ASON宣稱支持可保證QoS或者SLA的業務連接,包括點到點單向/雙向連接,點到多點的單向連接。但是對后者,象在IP網中一樣的多播機制(Multicast)還沒有明確定義出來并加以驗證,因此對某些應用,如觀眾所在地域分散的視頻廣播還沒有特別高效的節省帶寬的辦法。
5.綜合網管
      ASON提供了新的網絡控制管理平臺,當然滿足TMN的框架,但并不是排斥或完全代替已有的傳輸網網管系統,或者ATM網管,在涉及到底層的管理時還要與現有管理系統的相互配合,集成,在實際運營時,會產生比較繁瑣的問題。
五、結論
      目前各標準化組織正在加速ASON標準化進程,運營商也紛紛組織ASON的測試。對于ASON網絡的演進趨勢,專家也有不同的理解,但是無論如何,ASON的出現代表了光網絡技術發展的趨勢,能夠解決帶寬快速部署、端到端配置和保護/恢復等問題,提供QoS/SLA和分布式的網絡控制能力,雖然在某些方面還有其局限性,其先天帶來的優異的性能必將成為運營商管理未來光網絡的首選技術。

 


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