罗文辉
本文作者罗文辉先生，福建省邮电规划设计院第四通信设计所副所长。
关键词：ASON
一 引言
光纤通信技术发展到今天，已经相当成熟了，从SDH到DWDM，容量在不断向光纤通信的极限速率挑战。随着Internet业务的大发展，使得传输网的带宽需求呈爆炸性增长，然而IP业务量本身的不确定性和突发性，使得基于永久连接、带宽固定的传输网带宽利用率又很低。随着业务的发展，加大传输带宽与提高带宽利用率两者之间的矛盾日益突出，这就需要一个全新的、更智能化的光网络来迎接这个挑战。因此，一种能够完成网络连接的新型网络概念——自动交换传送网(ASTN)应运而生。其中以OTN为基础的ASTN称为自动交换光网络(ASON)，而在光传送网中引入动态交换是传送网概念的重大突破。
二 几种ASTN方案的比较
国际上关于ASTN的标准主要有以下4个：
(1)ITU-T标准。ITU-T标准针对重叠网，采用客户机/服务器模型，客户层要求通过接口传给服务层，由服务层来解决客户的要求，不让客户知道服务层的拓扑细节。客户机/服务器模型允许光层和客户层独立发展，光层的发展不会受制于IP层的发展速度。2001年5月，发布了北电和TIXI共同提交的针对ASTN体系结构的建议——G.807。
(2)ODSI标准。ODSI标准针对重叠网，采用客户机/服务器模型及新的信令协议，其优点是信令协议的工作效率较高；缺点是由于定义范围有限，可完成的功能也有限。
(3)OIF标准。OIF标准更多地基于结构式方法，倾向于客户机/服务器模型，从ASON控制面的结构出发，主要关注UNI而不管选路。
(4)IETF标准。IETF标准采用对等模型，将光层的控制智能转移到IP层，由IP层来实施端对端的控制。此时光网络和IP网可以看作一个集成的网络，光交换机和标记交换路由器具有统一的选路区域，两者之间可以自由地交换所有信息，并运行同样的选路和信令协议，实现一体化的管理和流量工程，允许路由器直接接受光网络拓扑信息，从而直接控制光网络完成自动连接建立工作。
ITU-T建议的主要优点在于网络结构特性方面，而IETF标准的主要优点在于路由信令方面。如果能将ITU-T和IETF两种标准的优势结合在一起，那将会大大加快自动交换传送网标准的建立速度。
三 主要技术分析
1. 体系结构
ITU-T G.807标准对ASTN的结构及控制平面功能作了规范。如图1所示，ASTN由3个平面组成：传送平面、控制平面和管理平面。控制平面的基本功能主要包括：在传送平面建立和释放连接，维护端到端的连接，路由选择，对传送网进行配置、连接和管理。
连接控制是传送网运行的最基本功能，该建议定义了3种连接控制类型。第一种是指配型连接控制，即根据建立端对端连接的需求信息，对沿路径的每个网元进行配置来建立连接。指配过程由网管系统或人工干预完成。通常网络管理系统访问网络的数据库模型，首先要建立最适当的路由，然后向支持该连接的网元发送命令，这种连接称为硬永久连接。第二种是信令型连接控制，即根据主叫端在控制平面使用动态协议，以信令信息的形式提交的连接请求信息来建立连接，这种连接称为交换连接，要求网络具有命名和寻址机制以及控制平面协议。第三种是混合连接控制，即网络在边缘提供永久性连接，并在内部使用交换连接的方式来建立网络边缘两条永久连接间的端到端连接，连接的建立是通过网络产生的信令和路由协议来完成的；建立这种连接只需要根据NNI定义，不需要定义UNI，因此只有在网络边缘才需要指配功能，这种连接被称为软永久连接。G.807建议为ASTN体系结构的进一步研究奠定了基础，同时也为与ITU SG15一起研究制定G.ason提供了依据。G.807对UNI、E-NNI、I-NNI等也作了相应的规范。
2. 路由协议及信令
G.807建议所提出的只是对ASTN体系结构的要求，而与具体实现技术无关。因此，采用的路由协议和信令有待标准化。总的方向是，以IP为中心的控制结构都将应用简化的MPLS信令和基于下一代光网状网结构。
目前，电信网络中主要的交换层是PSTN网中的NO.7信令和包/分组(IP、ATM等网)的MPLS信令。显而易见，NO.7信令比较适合PSTN固定带宽和实时业务的需要。MPLS会更适合不同的业务类型、QoS的要求。与一般的分组网链路层信令相比，MPLS技术有明显优势：简单的路由前转(Forwarding)、有效的显示路由(Explicit Routing)、流量工程、QoS业务分类等，适合于SON的波长分配、管理和流量工程的需要，可以与ATM、FR等传送网技术兼容，将来可以发展为光分组交换的信令。而支持MPLS的标签分配协议(LDP)主要是RSVP(RSVP-TE)和CR-LDP，由于SON上业务环境会更复杂，对网络各种功能的实现和支持能力等各方面会不同，因此，虽然RSVP和CR-LDP均适合于SON上支持MPLS功能，但可能需要部分修改。
对于域内部路由协议，目前流行的算法是OSPF，它的主要优点是分布式控制、显示路由、路由相对稳定、算法简单实用、收敛快、支持大型网络、安全可靠。对于域外部路由协议，主要采用BGP、显示路由，容易解决计算收敛问题；依靠TCP传送，可靠性高；支持无类域间路由(CIDR)解析地址紧张和路由集合；适合于大型网络和多种网络拓扑。
综合以上两个方案，在SON中比较适合的交换信令和路由协议是MPLS+ OSPF+BGP，其中支持MPLS的LDP可以是RSVP-TE或CR-LDP，但由于网络环境和业务不同，需要对它们进行改进。
而IETF提出了通用多协议标记交换(GMPLS)协议，为控制光网络层提供了一个综合性的控制层面，将业务和传送实现有效的融合，其规范的选路和信令同时适用于对等模型及重叠模型。目前IETF对GMPLS的标准化可以归纳为以下几点：(1)建立链路管理协议对光交换网络的链路进行管理；(2)增强OSPF/IS-IS的功能，使它们可以发布网络中可用光资源的状态信息；(3)增强RSVP和CR-LDP等协议的功能，通过流量工程在光核心网中显示指定标记交换路径(LSP)；(4)增强可扩展性，例如层次化的LSP、链路捆绑等。
四 传输网智能化的发展和应用
1. 传输网发展智能化的几个因素
从网络组成上看，SDH有ATM、ADM、DXC等几种网元，网络拓扑经过了点到点、自愈环和基于DXC网状网的几个发展阶段。WDM光网络也与此类似，有背对背WDM终端、OADM、OXC等几种网元，在网络拓扑上也要经过点到点线性系统、WDM自愈环和基于OXC网状网，而在节点上加入智能化则成为智能光网络产品。各阶段的技术均有其先进性，但也存在着缺陷，而后一阶段的技术正是因为能克服前一阶段的某些缺陷而产生的，智能光网络技术的产生也正是如此。
a. DXC的缺点
传统交叉连接设备DXC的缺点包括：有限的交叉能力难以满足要求；集中式网管限制了网络扩展能力；落后的路由算法限制了响应速度；缺乏网络概念；局限于单个节点有限的业务调度应用。这些缺陷导致传统的DXC在大型网络组网中难有作为。
b. SDH环网的缺点
由于SDH环网基于环中单故障进行保护，对环中双故障则无法进行有效的保护，同时SDH环对电路需利用近一半的带宽进行保护，利用率只有50%。虽然也可利用保护通道开展低等级业务，但由于任何一处的故障导致发生环倒换时，这些低等级业务都将全部丢失，因此，低等级业务的生存性比网状网中无保护电路的生存性低得多，其低等级通道几乎不可用。同时，其带宽仍为静态方式。
c. 智能光网络的优点：
由于采用分布式恢复，因此恢复时间较短；由于采用了网络恢复而不是1+1的保护方式(当然也可采用子网连接保护或环保护)，提高了资源共享程度，因而对中等质量的业务来说十分高效。同样，恢复可以对多段故障采取措施和临时配置节点间传输通道，因而对高质量业务可实现灾难性故障恢复，包括节点和多段线路故障。智能光网络实现了从静态到动态、从死板到灵活的信息流管理的转变；从管理到控制的转变，电子控制面允许在数秒的时间内以自动方式实现端到端的设备连接、维持与撤销，使运营商能随时随地快速提供连接和开展服务；从不透明到透明的光开关的转变。
正是由于智能光网络具有如上的优点，同时又能克服传统技术上的某些缺陷，因此，在IP业务大量发展的今天，其先进的技术理念及产品有望得到发展。
2. 传输网智能化的应用
a. 技术上
从节点技术的发展上，将出现O/E/O交叉矩阵的智能光网络产品及全光交叉的智能光网络产品，其中前者将先被应用，如Sycomore公司SN系列智能光网络产品。对于2.5Gb/s及以下交换粒度设备，交换结构的成本相对较小，而在10Gb/s及以上速率为交换粒度时，纯光交叉则具有较好的成本优势；另外，前者技术上比较成熟，更重要的是可以对小于整个波长的、较小的带宽粒度进行处理，符合近期的市场需要。因此，O/E/O交叉矩阵的产品仍有其发展潜力。当然，由于这种方式主要依靠硬件实现，容量扩展性受限，难以跟上网络传输链路容量的增长速度，且功耗大、体积大，不是长远发展方向。而纯光交换矩阵仍然处于研发和现场实验阶段，而且其监控及信令路由功能均更复杂，目前尚未有性价比好、容量可扩展、稳定可靠的交换矩阵，核心问题是光开关。近来一种称为微电子机械开关(MEMS)的新型光开关已显示出了远大的发展前途，正成为商用化大型OXC的主选开关技术之一，如朗讯公司采用三维MEMS矩阵技术实现了256x256的光交叉连接器，称为波长路由器。
b. 实际应用考虑
由于ASON比较适合于在网状网条件下运行，能很好地解决IP在光层动态带宽传送和分类服务等问题，因此在业务量大，尤其是IP占用波长比例较大时，才有优势。故网络引入时，还需要考虑实际业务类型和业务量需求。同时为了能与现有传输网相适应，为了解决端对端通路的建立，将来引入SON宜从接入节点开始；而如果主要发挥其强大的交叉调度及故障恢复功能，则可在业务汇聚点、枢纽转接点处设置SON节点。从应用看，智能光网络技术将首先在核心光网络上得到应用，然后可能在本地网上得以应用，其中需要考虑与其他传送技术的性能价格比和业务层网络对传送层网络的要求。
由于本文涉及的ASTN/ASON的技术较新，许多技术还继续有待标准化，因此，可能某些内容并不准确，仅供大家参考。
(全文完)
来源：《世界电信网络》
出版日期：2002年7月
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