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「英文」
「中文」光传送网技术的新发展
    随着信息时代的发展,各种通信业务特别是以IP为代表的数据业务急剧增长,各国政府对电信管制政策的放松,导致电信市场的竞争日趋激烈。现有通信网特别是传送网技术的发展和运营,已越来越不能适应社会发展的需求,主要体现在以下几个方面:网络缺少实时的业务供给能力,业务配置时间过长;交叉的数字等级过低,一般是2Mbit/s,最大不超过155Mbit/s;带宽没有得到充分利用,带宽利用率过低; 各层网络的功能重叠,都有自己独立的控制平面;网络中备用容量过大,缺少先进的保护、恢复和路由选择功能;传送网带宽仅仅是各种业务信号的传送平台,而不是一种可以运营的业务。
    为了有效地解决上述问题,一种新型的网络体系应运而生,这就是自动交换光网络(ASON),也就是通常所说的智能光网络。在这里,“智能”的含义是光传送网能够了解客户层信号,以便帮助它以最经济高效的方式运行,此外,光传送网要开放,能够实时建立符合要求的服务水平协议(SLA)连接,并在不需要时拆除连接。此外,传送网带宽作为可运营的业务,也日益成为各个电信运营商新的业务增长点。

一、 带宽运营
    (一) 带宽运营的种类和特点
    带宽运营的用户主要有以下几种:•政府性专业办公网络、金融机构专业办公网、企业办公网、住宅与公众服务网。目前,带宽运营的种类主要有:长途骨干运营商和本地运营商之间的带宽运营、本地运营商和用户之间的带宽运营以及专门进行带宽交易的B2B公司的带宽运营。它们的主要方式有:波长出租、裸光纤出租及专线出租,专线主要为用户提供固定地点之间的带宽连接,包括服务质量承诺和保护。
    与其他电信业务相比,带宽运营有以下几个特点:(1)覆盖面大;(2)提供的带宽种类非常多,基本上覆盖了从2.5Gbit/s到1.5Mbit/s的所有带宽范围;(3)带宽选择灵活,对于每种接入速率,用户都可以选择几种接入带宽。
    (二) 带宽运营现状
    目前,带宽运营主要存在着以下几个问题:(1)提供的带宽(专线出租)类型比较少,主要是DDN,还有部分2Mbit/s业务;(2)提供带宽服务的响应速度太慢,提供一个端到端业务需要逐点硬件重配和网管进行配置,开通时间较长,典型的国外设备开通一个155Mbit/s-2.5Gbit/s的专线一般大约需要10多周时间;(3)资费不尽满意,造成客户流失,也增加业务开展的难度;(4)网络建设未考虑带宽经营问题,传统的传输网是根据窄带TDM业务进行规划的,缺乏对宽带业务、数据业务的支持,多种类带宽的提供存在瓶颈。现有网上部分设备,特别是传送网设备及网管系统对带宽经营不能提供有效支持和管理,主要问题在于传输设备上不能方便提供155Mbit/s及10Mbit/s、100Mbit/s、GE接口等数据业务,传输网管设备还不能支持针对网络经营的用户对带宽的自管理,服务质量保证、计费等功能,而且无法动态调配带宽;(5)带宽经营尚未系统性地组织和管理,没有成熟的经营模式;(6)目前光网络带宽利用率很低(北美只有2.3%),只有有效的经营带宽才能提高效益。
    (三) 带宽运营对光传送网的要求
    (1)需做到广覆盖。(2)能够灵活提供各种带宽(多种速率范围,从64Kbit/s~波长、速率可变)。(3)能够快速提供带宽(快速开通)。(4)网络具有基于SLA的带宽提供能力,所谓SLA,即业务等级协议,主要是指用户享受到运营商应该提供的服务,包括:可用性,电路故障时间、故障恢复时间等;时延;抖动;吞吐量,约定信息速率CIR和超越信息速率EIR;误码率/丢包率;业务级别,保护方式的选择;企业用户对网络要有有效的监控手段;网络接入简单,最好不需要用户自己维护;带宽扩展容易,带宽增减不需要重新拉线;可以按需提供带宽。
    可运营的光网络特性主要表现在以下几个方面。①多业务接入能力,主要包括专线业务、共享业务和波长业务;②业务生成能力,具有高效的业务调度,快速的业务提供,落地业务的可视性;③业务安全保证能力,要保证业务传送质量,传送通道可靠性及生存性;④计费控制能力,要满足运营商的资费策略,具有灵活实施计费和立即计费能力,资费策略主要考虑业务带宽、传输的质量、保护方式、QoS/SLA等方面,计费可按时长、流量、带宽、应用类型、月租等方式结算;⑤网络管理能力,要能够做到对网络可以进行可控的分级、分权、分域管理和统一的网络业务调度、业务的性能管理及监控,完善的测试、故障定位手段等。
    
二、自动交换光网络(ASON)
    (一)ASON的功能
    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)具有端对端网络监控保护、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)来决定所需要的保护等级。
    ASON可为用户提供以下业务:波长批发、波长出租、带宽运营、按使用量付费、光VPN和光拨号等;它还有良好的生存性,可以通过传送网实现(如格形、环形或点到点保护),也可以通过ASON的控制平台实现如动态路由选择;它具有链路管理、连接进入控制和业务优先级管理,这包括优先级控制、流量控制和管理及链路管理;它有路由选择功能,包括自动的路由计算和确定及路由发现;它还具有信令机制,用于建立连接,发现机制和检索业务及命名转换机制。
    (二)ASON的组成
    ASON主要由三个独立的平面组成,即传送平面、控制平面和管理平面。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,主要包括以下几个部分:(1)允许节点交换控制信息的信令信道;(2)允许节点快速建立和拆除端到端连接和信令协议;(3)能以分布方式更改和维护的拓扑数据库;(4)快速灵活的恢复机制。
    管理平面完成传送平台、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。
    传送平台为用户提供从一个端点到另一个端点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-T G.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。
    通过以上这三个平面,ASON支持三种连接,即永久连接、交换连接和软永久连接。永久连接也被称为供给式连接,由网管系统或者由人工完成;而交换连接也被称为信令式连接,是由终端用户根据需要,在连接端点间建立的任何连接,使用信令/控制平面,涉及到控制平台内信令单元间信令信息的动态交换,需要网络命名和寻址计划及控制平面协议;软永久连接也被称为混合式连接,是用户—用户的连接,其中,端到端连接的用户至网络部分,同永久连接一样,由网管系统建立;而端到端连接的网络部分,同交换连接一样,使用控制平面建立,此外,连接的网络部分,连接建立的请求是管理平台发起,由控制平面建立完成。
    ASON在逻辑上可以有用户-网络接口(UNI),内部网络—网络接口(I-NNI)和外部网络-网络接口(E-NNI)。UNI是业务请求者和业务提供者控制平面实体间的双向信令接口,I-NNI是属于一个或多个有依赖关系域内控制平面实体间的双向信令接口,E-NNI是属于不同域内控制平面实体间的双向信令接口。除此之外,ASON还需要有信令网,采用公用信号方式,其优点是运营商可以独立发展信令网。既可以采用MPLS协议,也可以采用TCP/IP协议。采用MPLS协议,可支持多种网络层协议和多种数据链路层协议、流量工程及带宽的动态管理;采用TCP/IP协议,不能支持流量工程和带宽的动态管理,但实现相对简单,成本低廉。
    (三)ASON的控制平面技术
    ASON控制平面的作用在于:(1)快速有效地在传送网内配置连接以支持交换和软永久连接;(2)再配置或修改支持预先设置好呼叫的连接;(3)完成恢复功能。
    一个良好的控制平面体系可以使业务提供者控制它们的网络,即快速和可靠的呼叫建立。控制平面本身应该是可靠的、可扩展的及有效的,它应该能够成功地支持不同的技术、不同的商业要求和不同厂家的功能分布,应该由不同的组件构成,这些组件可以提供路由确定和信令功能。控制平面可以根据用户的请求(交换连接)和管理请求(软永久连接)支持连接的建立和释放。此外,控制平面还支持故障连接的再建立,由传送平面检测连接状态信息(如故障和信令质量),并提供给控制平面。控制平面传送(分配)链路状态(如相邻性、可用容量和故障)信息以支持连接的建立、拆除及恢复,详细的故障管理信息或性能监测信息在传送平面(通过段开销/OAM)传送及通过管理平面(包括DCN)。控制平面可分为不同域以满足网络管理域的划分。一个管理域内控制平面还可以更进一步划分。控制平面体系应具有以下特性:支持各种传送设施,如SDH传送网及光传送网;支持各种保护和恢复方案;可使用各种控制协议;支持流量控制工程;不受控制平面域的划分和路由区域及传送资源子网划分的限制;不受连接控制方式的限制,可以是全分散,也可以是集中控制或者是两者的结合。
    (四)ASON的控制协议
    ASON的控制协议是控制平面的重要组成部分,也是实现控制平面各项功能的重要手段,实现其最快的方法是采用现有的数据网络协议。ITU-T及各个国际标准化组织准备采用GMPLS协议作为ASON的控制协议,它是由MPLS协议扩展而成,以适应于ASON。它主要包括链路管理协议LMP;扩展的开放最短路径优先协议OSPF或RSVP,IS-IS,RIP静态路由协议;扩展的基于约束的标签分发(信令)协议CR-LDP或RSVP-TE;基于GMPLS控制平面路由算法库。
    使用GMPLS可以简化操作和管理,减少操作成本,其网络模型主要由重叠(客户—服务者)和完全对等两种。ASON与GMPLS间关系见表1。
    表1   ASON与GMPLS关系表
    ASON GMPLS
    客户/服务者关系 多个客户/服务者关系 原来以IP中心,现在扩展多客户/服务者关系
    控制体系 重叠模型 对等模型(原来的概念)重叠模型(现在正在讨论)
    连接管理 部分集中管理 全分散管理
    连接类型 软永久连接
    交换连接 交换连接
    与传统的MPLS协议相比,GMPLS有以下几个新的特点:(1)使用带外控制信道;(2)支持广义标签,即时隙标签、波长标签和光纤端口标签。此外,还包括一组特殊的波段交换标签;(3)支持广义标签交换路径(G.LSP),可实现标签交换路径嵌套;(4)允许建立双向LSP,必须起始和终结于类似的设备或相同的层次上,在每一个方向上具有相同的流量工程要求;(5)由于光平面中没有转发的概念,而是事先确定通过网络的路径。因此,采用受限的最短路径优先的选路,将MPLS流量工程所定义的两个信令协议扩展为RSVP-TE和CR-LDP,并同时扩展了两个域内流量工程的路由协议,即OSPF-TE和IS-IS-TE;(6)引入了链路绑定的概念,以减少维护路由和信令协议中庞大的链路状态信息;(7)将LSP携带的净荷类型扩展至SDH、1Gbit/s或10Gbit/s以太网帧信号;(8)采用相邻转发方式;(9)允许上游节点提议请求建立LSP;(10)由下游节点来限制标签范围;(11)LSP在目的侧选择端口;(12)将控制平面与转发平面分开;(13)在低层中创建的LSP,可以构成应用于高层中的LSP。
    (五)ASON的生存技术
    目前,ASON采用的生存技术可分为保护、集中恢复和分布恢复,其中,保护和集中恢复是传统的光传送网的功能,而分布式恢复则是ASON所特有的功能,一般情况下,保护动作完成的时间一般为几十微秒左右,而恢复完成的时间,通常需要几百微秒甚至到几秒。
    与传统的光传送网不同,ASON的控制平台使运营商可以为用户提供选择业务等级的能力(CoS),选择的指标通常有可用性、中断时间间隔、误码秒等。保护和恢复正是ASON支持用户所要求的CoS的机理。生存性方式的选择(保护、恢复或两者都不具备)需要考虑运营商的策略,网络拓扑和所用设备的能力。不同的生存方式可用于级联的连接,如果某个呼叫经过不同运营商的网络,每个运营商应该负责保证其传送连接的生存性。此外,在UNI或E-NNI网络接口的连接请求,只需要说明所要求的CoS,而不需要说明保护或恢复类型。连接的保护或恢复可以由管理平台命令发起或临时禁止,此外,管理平台的命令可用于日常的维护,也可以在紧急故障条件下压制自动完成的动作。
    ASON的保护或恢复方式应具有以下特性:(1)与所支持客户层信号(IP、ATM、SDH、以太网信号)相独立;(2)具有可扩展性,以适应保护业务层灾难性故障(如光缆故障)的需要;(3)采用可靠及有效的信令机理,即使在传送网或信令网发生故障时,还可保证其功能的有效性;(4)保护或恢复方案应与故障位置无关。现在,ASON的保护技术主要有,1+1单向路径保护:1:N路径保护、1+1单向SNC/N和SNC/S保护。同时,还有光通道(Och)共享保护环和光复用段(OMS)共享保护环,这两种方式均需要使用APS协议。
    ASON的恢复技术可依据以下几个方面进行分类:控制体系,集中或是分散;路由选择策略,动态或静态(即动态计算还是预先设置);恢复机理,链路、端到端(通道)或跨距(Span);每个网络连接类型,单和双节点互连;工作方式,可逆还是不可逆等。
    预置路由的方式通常比动态恢复要快,但预置路由表需要定期升级。在链路恢复方式中,受影响的业务在相邻节点间选择新的链路。在端到端恢复方式中,受影响的业务是在终端节点(Och终端点)间选择新的通路。对于交换连接,生存性方式和路由选择由控制平面完成,而软永久连接和永久连接的生存方式和路由选择由管理平面完成。
    (六)对ASON节点的要求
    为了能够很好地实现ASON的各项功能,除了要有一个好的控制平面和管理平面外,同时,还要求其网络节点要具有以下功能。
    (1)要有满足用户需要的端口数,由现在的512×512扩展至几千个;(2)要具有严格无阻塞的全连接能力;(3)能够支持多址广播;(4)可提供波长变换能力;(5)采用模块化设计,可根据用户的需求加以调整;(6)设备自身要具有较高的可靠性,关键部分要有1+1冗余设计;(7)具有丰富的软件功能和控制功能,支持ASON控制平面的信令协议、路由选择协议和带宽分配管理协议;(8)可实现保护和恢复。
    总之,ASON技术是光传送网技术的一项重大突破,它的出现,深刻地改变了光传送网的体系和功能,可以相信,随着这次技术的逐步成熟,光传送网将会发挥更大的作用。



 

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