张佰成
一、引言
随着人们对通信和信息需求的强劲增长，肩负底层信息传输的光通信技术在过去的二十多年来获得了巨大的进步，世界各国光通信网络建设的规模不断扩大，这使得如何支持、管理和维护如此大规模的网络成为一个主要的矛盾。同时，近年来以IP为代表的宽带数据业务的快速增长，也使得提高光传输网络的可靠性和灵活性并提高网络传输带宽供给的实时性等要求逐渐提上日程。于是，人们把目光投向了光网络的智能性，试图把光层组网技术和以IP为基础的网络智能化技术发展并结合起来，形成具有智能性的光网络。其中的主流方向就是自动交换光网络(ASON)，它并非是要抛弃现有传送网络而重新构建一个全新的网络，而是在现有传送网络的基础上增加一层独立的控制平面，在现有传送网络中引入动态交换的概念，在网元中实现一定的智能，在信令和路由协议控制下，由网元动态自动地完成交换传输功能，从而使光网络由静态的传输网络变成为动态可运营管理的网络。这种智能自动交换光网络能够根据客户端的需求，由客户端或管理平面发起，动态自动地完成端到端光通道的建立、拆除和修改，实现网络带宽的动态按需分配，快速灵活地提供新型服务。这一方面使得光网络的管理更加简单，减少了光网络的运维管理费用，另一方面也使得电信运营商按服务等级提供多样化、个性化的服务成为可能。同时，相对于传统光网络而言，智能光网络在网络的保护和恢复方面具有超强的能力。当网络出现故障时，它能够根据网络拓扑信息、可用的资源信息、配置信息，按照合理的路由算法和约束条件，自动、快速、实时、动态地计算最佳恢复路由，实现网络的保护和恢复。
二、智能光网络发展现状及发展趋势
智能光网络的概念一提出来立即受到极大的重视，ITU-T，IETF，OIF等组织都对其进行了深入的研究，并提出了各自的一些相关的标准草案或建议。ITU-T主要从网络的总体架构方面定义了ASON的体系结构(G.8080)，并完成了关于DCN(G.7712)、信令(G.7713)、自动发现(G.7714)和路由(G.7715)等标准规范。同时，ITU-T正在进一步规范具体的实施协议和网络管理方面的标准。IETF则专门成立了相应的工作组(CCAMP)，负责GMPLS和相关技术的开发，主要从信令和选路方面。CCAMP的主要工作是定义用于自动交换光网络的控制协议，包括路由协议、信令协议和链路管理协议等。OIF则主要从用户网络接口方面对业务和相关信令提出了要求，目前已经完成了Unll.0接口的规范工作，并正在制订UNI2.0接口的规范，NNI接口的测试工作也正在进行中。目前，关于智能光网络的标准化研究还远未完成，其市场应用也将随着其技术的不断成熟和完善而不断扩大。
由于智能光网络所具有的强大优势，其发展得到运营商和设备商的极大关注。因此，尽管ASON的标准化工作还没有最终完成，但多数光网络产品供应商已经在OIF UNH 1.0和IETF GMPLS规范的基础上，开发出了具有一定智能的节点设备，如Lucent，Nortel，Alcatel，Ciena，Sycamore等公司都有了一些相关的产品。这些产品一定程度上可以实现智能光网络的一些功能，比如邻居自动发现，交换式或软永久连接的建立、删除，分布式路由，网状网保护恢复等。中国也在积极开展智能光网络的研究，国家“八六三”计划在ASON方面有重大专项项目对智能光网络的技术、标准等进行跟踪研究，通信设备制造商如华为、中兴、烽火等也已经在进行智能光网络设备的研发并有了初步的产品。
目前，世界各国的电信运营商也在积极地进行智能光网络建设和试验。美国AT&T公司率先在全国范围内建设了连接近100个城市的智能光网络，新网络不仅减少了成本和配置差错率，使运作流畅，增加了网络容量，也简化了网络结构层次，极大地缩短了新业务配置时间，能有效对付网络大故障，快速恢复业务，恢复时间仅为数百毫秒。日本NTT公司部署了有40多个智能核心交换节点的智能光网络。西班牙已经建立了十几个节点的国家骨干智能光网络，其目标是最终在全国建立50个智能核心交换节点。美国电信运营商Touch American和澳大利亚著名电信运营商Optus等也都开始进行智能光网络的部署。中国铁通公司2003年也在吉林省二级省网上建设了覆盖全省的10个节点的智能光试验网，同时国内其他各大运营商也都在积极跟踪研究，准备试验网项目的建设工作。
ASON是在选路和信令控制之下完成自动交换功能的新一代的智能光网络，也可以看作是一种具备标准化智能的光传送网。与现有的光传送网技术相比，ASON有以下特点：
(1)在光层实现动态业务分配，可根据业务需要提供带宽，是面向业务的网络；
(2)具有端对端网络保护、恢复能力；
(3)具有分布式处理功能；
(4)与所传送客户层信号的比特率和协议相独立，可支持多种客户层信号：
(5)实现了控制平台与传送平台的独立；
(6)实现了数据网元和光层网元的协调控制，将光网络交流资料和数据业务的分布自动地联系在一起；
(7)与所采用的技术相独立：
(8)网元具有智能性：
(9)可根据客户层信号的业务等级(CoS)来决定所需的保护等级。
三、自动交换光网络的体系结构
自动交换光网络是用控制平面来完成自动交换和连接控制的光传送网。自动交换光网络结构根据功能可以分为传送平面、控制平面和管理平面，此外还包括用于控制和管理通信的数据通信网。
1.控制平面
ASON的控制平面由提供路由和信令等特定功能的一组控制元件组成，并由一个信令网络支撑。控制平面元件之间的互操作性以及元件之间通信需要的信息流可通过接口获得。
控制平面的主要功能包括通过信令支持建立、拆除和维护端到端连接的能力；通过选路为连接选择合适的路由；网络发生故障时，执行恢复功能：发布链路状态(例如邻居关系，可用容量以及失效信息以支持连接建立、拆除和恢复：提供适当的命名和地址机制。
控制平面结构应该使业务提供者在提供快速和可靠呼叫建立的同时，能有效控制网络。控制平面本身应该是可靠的、可扩展的和高效的，适用于不同传送技术(例如SDH和OTN)、不同业务需求和不同的功能分布。控制平面结构不限制连接控制的实现方式，如集中的或全分布的。
2.传送平面
传送平面提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传送，监测连接状态(如故障和信号质量)，并提供给控制平面。传送平面还可以提供控制和网络管理的信息传送。
传送平面按ITU-TG.805建议进行分层，支持G.803定义的基于TDM的SDH/SONET网络和G.872定义的OTN网络。传送平面完成光信号传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能，并确保所传光信号的可靠性。
ASON传送平面的设备包括SONET/SDH网络中的分插复用器(ADM)、终端复用器(TM)、数字交叉连接设备(DXC)，光传送网络中的光分插复用器(OADM)和光交叉连接设备(OXC)，WDM的光终端复用设备(OTM)和光线路放大器(OLA)等。
3.管理平面
管理平面提供对传送平面、控制平面和系统整体的管理功能。管理平面负责所有平面间的协调和配合。管理平面执行M.3010中定义的管理功能，包括性能管理、故障管理、配置管理、计费管理、安全管理等。
4.数据通信网
数据通信网(DCN)为管理平面与控制平面、传送平面之间的相互通信提供传送通路。DCN是一种支持第一层(物理层)、第二层(数据链路层)和第三层(网络层)功能的网络，主要承载管理信息和分布式信令消息。
以上这几个平面相对独立，互相之间又协调工作。图1给出了控制、管理和传送平面之间的互操作性的示意。
图1 ASON网络结构图
四、中国光传送网络现状及向智能光网络演进
1.中国光传送网络的现状
目前，中国各电信运营商在光传送网络的建设上基本采用了如图2所示的分层模型。国家骨干传送网的网络拓扑结构以网状网和环网互联结构为主，主要节点上采用了数字交叉连接设备来完成电路调度和网络的保护恢复，环网采用自身的保护机制，在端到端业务提供上基本上不具智能性，网络级网管具有拓扑和节点自动发现等简单智能，主要的传输技术以DWDM技术和SDH技术为主。
图2 中国各电信运营商光传送网络基本分层模型
区域骨干传送网拓扑结构以环形网为主，辅以部分网状网和链路，在网关节点设置DXC4/1或MADM设备，实现业务汇聚和通道重组。主要的传输技术为SDH和DWDM技术，保护机制主要是采用SDH的环网保护策略，网络具有少量智能性。
本地传送网拓扑结构以环网为主，辅助以链路系统，环网之间采用DXC4/1或MADM设备连接，本地传送网的接入部分作为传送网的末端。主要的传输技术为SDH，辅以少量的DWDM系统。
在这里还要特别提出的是在本地网层面上的城域传送网在最近两年受到密切的关注，已成为技术研究和系统建设的热点。这主要是因为一方面骨干网络的容量在DWDM技术广泛应用的情况下得到了大大的提高，网络上传输带宽的瓶颈开始向城域网络方面逼近。另一方面，城域光传送网与业务网的关系更为密切，如果城域光网络只是完成对业务信号的透明传送功动能即不具备动态宽分配能力和一定的智能性。那么，业务层自身的压力就非常巨大。从目前来看，域域光网络正在从简单的SDH环网走向以MSTP为主的新一代传输技术，进一步融合RPR等相关技术并从底层向上增加智能化的控制层面，从而使得城域光网络向智能网络演进，能够快速响应业务层的带宽申请及更多地采用交换式连接来建立SDH电路或波长通道，还能根据实际运营的需要随时拆除、更新或重建信路或通道，为带宽租用和光虚拟专网等运营场合提供智能化的策略，从而更好适应下一代网络中各种业务和应用的发展要求。
2.向智能光网络的演进策略分析
鉴于中国各大电信运营商目前已经建成的规模庞大的基于DWDM和SDH技术的光传送网体系架构，在向智能光网络演进的过程中，必须要保证与原有传统光网络的兼容并实现可平滑升级，同时能够实现业务的平滑过渡，可以说这也是智能光网络能否得到市场接纳的关键所在。因此，可以归结出以下几条基本原则：
(1)充分利用好现有网络资源，在保证现有投资的前提下，逐步引入新技术、新业务，做到少投入，多收益；
(2)坚持技术的标准性和网络的兼容性；
(3)标准的信令协议是智能光网络最重要的技术前提；
(4)根据自身业务和网络发展需要，合理的引入和开展新业务新运营模式，分阶段逐步向智能光网络演进。
下面就以目前中国各电信运营商光传送网络的结构为基础，从智能光网络演进的切入点入手，探讨演进策略问题。
·国家骨干传送网络上部署光网络。这是目前业界比较认同的方式之一，其理由主要有两个方面。一方面是现有的国家骨干网络虽然在物理上形成了全互联的格局，但是还是以环为主的环互联方式，不是一个真正意义上的网状网结构，保护方式单一且牺牲了大量的带宽资源，没有恢复能力，网络比较脆弱，一旦网络出现问题影响巨大。因此，急需智能光网络所具有的面向网状网的强大保护和恢复能力来提供保证。另一方面，国家骨干网络的节点业务量大，业务流量模式相对稳定，而目前智能光网络设备一般来说属于高端设备，容量大，端口速率较高，恰恰比较适合国家骨干网络节点的需求。
但是在国家骨干传送网络上部署智能光网络的也存在很多问题，一是现有的骨干节点设备很难直接升级成智能光节点，如果以新的智能节点设备全部替代原有设备，受限于产品成熟度和缺乏实施经验，则不仅存在资源浪费，同时也具有一定的技术风险，而且这种演化升级对网络结构和业务的影响大，管理和运维体制也需要变革。二是如果在原有网络基础上叠加智能光网络设备重新组建国家骨干层面的网状网，则前期投入比较大，而且在目前智能光网络的相关标准化工作还没有完全完成的情况下，其网络建设的投资风险也比较大。
比较现实的策略是分步实施，传统传送网络和ASON混合组网，最终过渡到全ASON网络。首先，对国家骨干传送网上的节点进一步筛选，按区域找出区域性业务核心节点作为智能光网络的智能核心节点，引入智能光网络设备，在智能核心节点之间组建网状网络，实现ASON的一些基本功能。同时，将这些智能核心节点原有通过核心节点的网络业务转移到智能光网络设备，原有网络设备可以作为边缘设备继续使用。其次，以区域为范围，按就近原则递次对骨干节点进行智能光网络设备的引进和业务的转移，同时按区域将原来的传送网络的管理系统升级为智能的集中控制平面，从而将原有网络变成ASON网络中的一个集中控制域。原来的传送网设备通过UNI代理与ASON互通，实现传统光传送网络与ASON的混合网络。最后，各区域互联后在国家骨干网络层面上成为完整的ASON网络。
·在区域骨干层(省内二级骨干传送网)开始智能光网络演进的可能性。在业务量比较大的区域，比如东南沿海省份可以采用国家骨干网络的演进策略。
·在城域网上率先实现智能化。这也是目前讨论最为热烈的观点，这种观点最主要的优势在于智能光网络所具有的可以由客户端发起的自动、灵活、动态的带宽分配和提供能力，以及多业务服务等级等功能正好满足了城域网业务突发、不确定、对动态业务要求高等方面的要求。其次，城域范围比较小，部署智能光网络的规模比较容易控制，网络建设的初始投资少，对全网的影响也比较小。还有就是原有的设备可以马上用于低层组网，基本不存在资源浪费问题。这种方式的主要问题是城域网本身是多层结构的网络，包括核心传输层、汇聚层、接入层，在进行智能光网络建设的时候如果仅仅考虑核心层面是远远不够的，不能很好地发挥智能光网络的优势。因此，必须要通盘考虑，这也意味着现有的城域网的组网结构要发生很大的变化，扁平化是必然趋势。同时，向智能光网络的演进也会影响到现有高层业务层的组网方式的变革，因为这样的一个智能光网络已经从传统的简单肩负传送和通道任务的网络转向业务服务型网络。因此，作为运营商在演进过程中要做好完善的网络规划和业务规划，这方面在国际上目前还没有很好的可借鉴的经验。另外，中国不同城市的规模差别比较大，现有城域网的规模和建设水平也有很大差异，对业务的需求也不尽相同，因此在域域网向智能光网络演进过程中要演进方式和策略要有所差别，不能一概而论。
五、结束语
尽管目前对智能光网络的研究在很多方面取得了很大进展，但很多功能还不够完善。从国际来看，现有的ASON网络规模还是比较小，而国内智能网络的研究和建设还处于起步阶段，我们应密切跟踪标准化进程，开展相应的网络技术试验，以实现不同厂商设备的互联互通和互操作。
我们欣喜地看到，在研究上，我们的科研部门、设备制造商和运营商等也非常关注智能光网络，投入了很大的力量并取得了一些研究成果和相关产品：在网络建设上，也开始了试验性的的尝试并获得了一些经验，这必将使我国的光传送网络建设迈上一个新的台阶并积极推动智能光网络技术的进一步发展。可以预见，在不久的将来，随着标准的进一步完善和市场的发展、推动，智能光网络必将成为下一代网络的基石。
摘自 泰尔网
|