ASON光网络关键技术发展趋势及应用前景.doc

ASON光网络技术发展趋势及应用前景随着信息技术不断发展与成熟和社会不断进步，电信顾客及收入发展正逐渐呈现出移动通信业务超过固定通信业务、宽带业务超过窄带业务、数据业务超过话音业务态势。据记录，全球宽带顾客从底6200万发展究竟1.008亿，增长62.8%；中华人民共和国宽带顾客数从底392.5万发展究竟1209万，增长208%，上半年宽带顾客数达1500万，到，所有公司到消费者之间网络数据流、70%公司间网络数据流都将由互联网承载。美国市场调查机构YankeeGroup指出，全球宽带顾客将增长至3.25亿，是底2倍。这一趋势产生，使得光传送网面临着来自网络发展、传送业务种类变化挑战。 1、网络发展趋势由于采用不面向连接工作方式，简化了信令，克服了节点设备复杂化，与传送网技术发展相匹配等因素，IP技术将是下一代电信网核心技术。这已经是电信业主流观点。比较一致看法是下一代电信网是基于记录复用分组互换数字通信技术为核心技术通信网，更确切地说，是基于IP分组数字通信技术为核心技术通信网。这对光传送网技术提出了新规定。2、传送业务变化随着社会和经济不断发展，人们已不再满足于简朴、点到点、固定话音通信，通信需求愈来愈呈现出业务类型多样化和业务流向不拟定特点。一方面是客户群变化。当前，光传送网客户群重要有3种，大众客户，她正呈现出多样化、个性化、即时化、娱乐化等特性，已经由单一电话通信转向了多手段、多模式、个性化双向互动性交流；公司、行业、政府等客户，她们重要有海量、迅速、安全、服务质量透明等特性，详细需求已由简朴沟通转向了互动性强信息交互、内部信息迅速流动、信息安全备份等方面；ISP、ICP等运营商客户，她们需求特性重要有质量高、覆盖广、可管理等，使用规定也已由简朴线路租用需求逐渐转向虚拟网络资源需求，涉及带宽资源及对租用资源调度和管理能力等，特别需要拥有对租用网络资源控制能力。除了老式通信业务外，对光传送网来讲，比较富有挑战性业务重要有光虚拟专用网（OVPN）业务、按需提供（BOD）业务、SLA业务和三重播放（Triple-Play）业务。OVPN是VPN技术向光域延伸，它将光网络中某一某些资源为大客户（如跨国、跨地区公司专用网、政府和服务提供商）专用，使用这项业务，顾客可以直接管理运营商分派给她网络资源及网络服务，依照自己使用需要，动态调节使用带宽；BOD浮现重要由于顾客业务量，特别是Internet流量实时变化，导致网络带宽流量规定需求随时间变化，而BOD则运用网络智能带来动态调配能力，使运营商可以依照业务需要实现对业务带宽动态无损伤调节，进而保证运营商可以有效地应对不可预测高突发业务需求，对于顾客来讲可以有效地节约费用，对于运营商来讲，可以有效地运用网络资源，极大地提高运营效益；SLA业务是指运营商和客户之间达到就客户支付一定费用而规定运营商保证特定业务性能和可靠度一项合同，客户所支付费用多少是决定运营商提供何种级别服务质量重要因素，SLA业务规定了对业务质量、优先权、响应性等普遍理解，它可以覆盖客户和运营商之间关系诸多方面。一种完整SLA业务就是一份合法合同合同，其中指明了当事人双方（即运营商和客户）、运营商应提供应用和业务、违背合同条款惩罚办法、费用、服务质量衡量原则、条款修正、报告（涉及生成报告周期和报告详细细节）及当事人双方职责等，同步还阐明了客户商对客户在工作负载和资源使用方面规定。SLA业务涉及了许多客观、可测量参数，运营商必要向客户保证这些参数，为了向客户证明业务提供商满足了她们承诺，运营商应将这些参数报告给客户；三重播放业务是一项整合数据、话音与视频三合一服务，体现了服务差别性，重要由IP数据流量传送，这使得IP数据流由各种业务构成，各种业务对时延、抖动、丢包率以及冗余规定都各不相似，它具备很强突发性，这项业务可以有效地提高运营商收入，由于数据和视频业务收入是话音业务数倍，并且，具备很大市场潜力，据记录，有17%顾客渴望在一种业务包中涵盖所有电信和娱乐业务，即涉及语音、视频、高速因特网接入和无线业务；此外14%顾客渴望在一种业务包中涵盖语音、视频和高速因特网接入业务。因而，它可以最大限度地发挥宽带效率，极大地减少运营者整体投资、运营和维护成本。对宽带最后顾客而言，运营者可以通过综合业务提供能力给最后顾客一种整体宽带业务体验，从而可以极大地丰富人们生活。面对上述挑战，规定光传送网由重要支撑话音业务转变为重要支撑数据业务；由窄带业务为主变为宽带业务为主；支撑业务由单一业务变为各种业务。更重要是传播带宽成为一种可运营业务。在将来市场竞争中，谁可以按顾客规定，迅速提供业务，特别是基于SLA业务，谁将立于不败之地。这就规定光传送网具备如下功能。（1）可以提供各种接口；（2）可以进行带宽细分；（3）可以进行QoS细分；（4）可以迅速进行电路配备与调度；（5）可以进行端到端监测。核心在于规定光传送网可以较好地支持多业务传送，并具备智能。为此，除了有效地提高SDH技术传送数据业务能力外，还必要使用自动互换光网络（ASON）技术。3、ASON技术发展趋势自从20世纪90年代提出ASON概念以来，在业界同仁共同努力下，ASON技术已获得了长足进步，已开始在各国电信网中使用，它发展趋势如下。采用网状网构造与环网相比，它具备如下长处。（1）支持各种保护和恢复方式；（2）可以依照顾客业务级别提供传送业务；（3）网络资源运用率较高；（4）不受节点瓶颈和多重失效问题影响；（5）网络生存性较高；（6）可扩展性较强，可以依照业务需求，灵活增长节点；（7）扩容升级灵活，可以分断面进行扩容；（8）容易实现端到端电路调度和保护，可迅速提供各种业务；（9）保护恢复先后时延变化量小，这一点对数据业务来讲，尤为重要；（10）实现ASON必由之路。3.1 积极开发控制平面（1）优化传送平面和控制平面接口（CCI），既可以采用外置式，也可以使用内嵌式，内置方式通过设备上插单盘方式实现；而外置方式控制单元不插在设备单盘区，而是外置单板服务器，随设备子架一起安装在机柜中。两种实现方式比较而言，内置式在设备整体性方面有一定优势，但是占用了设备子架所提供槽位，若采用主备方式则占用两个槽位。外置式在解决能力方面更加强大，更适合构建ASON；（2）实现分布式智能：前期往往采用集中式，但随着技术发展，已经开始向分布式智能发展，与集中式相比，分布式消除了通信瓶颈，做到了各种网元同步计算恢复业务，有效地减少恢复时间，分布式最大长处是使网络变得更加安全可靠，由于，任意一种节点控制平面浮现问题，不会影响整网；（3）研发控制合同，其关注重点从域内转移到域间，从合同类型自身到拓展某些合同理解，特别是域间保护恢复技术；（4）提高控制平面性能，特别是业务发现和资源发现支持能力有待改进。控制平面性能最重要某些是网络和业务恢复时间，除了恢复时间之外，更重要是产生这个恢复时间背后条件，如故障类型、业务数量、信令传送方式、节点数量等，特别是网络构造比较复杂网状连接拓扑、业务承载量比较大、端到端多条链路同步失效状况下系统恢复速度；（5）保证智能可控性，使整个网络功能和性能始终处在在运维部门“可管理”和“可运维”范畴内。3.2 提高网管平面性能网管平面除了实现对传送平面管理（老式传播设备网管已经具备能力，重要由配备、故障、性能、安全、计费等五大功能构成），重要对控制平面管理，重点解决如何灵活、精确、快捷地通过网管平面查询、修改与控制平面有关链路连接、链路属性、链路各种参数以及如何建立可定制、可使用维护电路报表机制和如何将网络规划、优化工具和ASON节点设备实际路由算法、现网实际状态有机地结合起来，使得整个网络功能、性能、生存性有一种较好模仿环境，另一种需要重点解决问题是对增值业务管理（特别是OVPN、BOD、SLA等项业务）。3.3 改进传送平面性能为实现ASON网络高生存性、高扩展性、灵活性和智能性，ASON传送平面在组网能力、硬件能力和软件能力等方面与老式SDH设备完全不同，ASON必要同步具备DXC和MADM功能，支持不同网络拓扑，网状网、多环套接、环网、链，同步支持VC4、VC12业务汇聚，也要支持LCAS、VCAT、GFP、二层互换、MPLS、VPN等功能，将来还要能支持L2互换，支持多光口，保证节点连通度足够大。还可以提供不同QoS级别业务，从最高档别保护和恢复相结合业务，到保护业务、恢复业务、不保护业务、额外业务，充分实现传播带宽灵活应用。此外，高阶矩阵应在160Gbit/s以上，保证容量突增时仍保持矩阵容量无需更换，单级大方形矩阵保证无阻塞，并有效支持IPTV等广播业务。交叉矩阵是ASON传送平面核心某些，交叉能力已不是衡量传送平面唯一指标，核心在于交叉芯片算法以及在逻辑上与否真正无阻塞，因而，传送平面应具备多播严格无阻塞特性。这样做重要因素是：一方面，ASON是基于格状网络构建，较以往环网构造来说，ASON节点设备上要提供更多光接口，要有更强业务调度和疏导能力。另一方面，采用多播严格无阻塞交叉矩阵对于ASON网络恢复时间性能有明显提高。与之相比，虽然老式3级CLOS矩阵方式具备重构无阻塞特性，但在网络发生故障时，ASON节点设备交叉连接需要进行内部路由搜索，延长了全网恢复时间。最后，采用多播严格无阻塞矩阵可以更好地支持ASON网络中广播业务。若采用重构无阻塞交叉矩阵，在广播业务达到25%以上时，会显示出阻塞特性。此外，BitSliced方式是业界最新多播严格无阻塞交叉连接矩阵实现技术，该矩阵方式可以通过单级方式实现大容量交叉能力，可以极大地减少ASON节点设备成本，增强ASON节点设备组网能力，更易于实现对多播等新业务支持。此外，交叉连接功能还应涉及光纤、波长组和波长等不同级别空分交叉、分插复用、甚至波长转换、信号再生等功能。涉及技术涉及大容量光交叉连接矩阵有基于光交叉，也有基于电交叉、光互连，当前重要使用有机械式开关、波导开关、液晶开关、微电子机械开关（MEMS）等，普通交叉规模在3232如下，个别厂商曾推出过10001000以上端口开关矩阵，但没能商用，价格阻碍是重要因素。子速率汇聚也是不可缺少。为实现ASON功能，传送平面必要具备配合控制平面完毕业务和邻居自动发现能力、传送平面链路和网元状态告示能力、信号监控和故障检测能力、光层故障保护恢复能力以及途径动态配备和拆除能力向顾客提供基于SLA业务，不但仅局限于提供不同优先级电路，同步还涉及规定运营商向顾客提供电路参数，为此，实现端到端业务调度和质量监测，就显得十分重要。当前，实现端到端业务质量监测难点重要在光层面上，为理解决这个问题，过去采用在DWDM信道中传递并能在网络节点处测量低频幅度调制来进行监测或者在数据传播信道中增长一种“监控波长”办法，但这两种办法缺陷都在于不能提供某一特定信道信息，并且它们自身均有也许成为噪声源。近来，人们又研究了光性能监测器（OPM），以实现光性能在线监测，它是从光纤中抽取出少量光功率，并依照波长将信号分别输入单独信道中即对传播信号进行解复用。它可以直接测量出每一信道光功率、波长和信噪比（SNR），并依照测试成果推导出许多参数，涉及信道波长漂移、ASE噪声、放大器增益和增益偏斜、以及信道信号Q值。它既可以采用法布里珀罗干涉仪，也可以采用基于衍射光栅光谱分析仪，并结合光电探测器阵列来实现解复用。尽管ASON技术发展不久，但在发展过程中还需要解决如下某些问题。（1）与既有光网络和客户设备配合，以实现电路端到端配备和测试，其中一种解决办法是采用“智能代理”方略。如客户设备（或既有光网络设备）通过一种简朴易行接口接入UNI-C，UNI-C再通过原则UNI-N接口接入ASON，这样，就可以做到对既有客户设备（或既有光网络设备）改动降到最低；（2）保证网络稳定与安全性；（3）网络和设备原则化问题，由于ASON原则由各种原则化组织负责完毕，因而，原则之间沟通与协调变得更加重要；原则化进程有待于加快，据称，迄今为止，ITU-TASON原则成熟度只有70%，尚有30%内容要进一步明确；（4）测试设备研发进度落后于设备，虽然现阶段ASON/GMPLS测试仪表具备了一定功能，可觉得ASON测试提供必要手段，但在功能和稳定性方面还需要进一步完善，还不能稳定可靠地验证ASON各种合同有效性和一致性；（5）各项功能，特别是流量工程、保护/恢复及对新业务支持等功能有效性有待于实际网络检查，重要因素在于，还没有建立ASON网络评估指标体系，ASON可靠性和长期稳定性验证有很大难度；（6）尽管OIF互通实验给运营商和顾客带来了信心，但要真正实现ASON完全互联互通还需要时日，重要难点集中在路由（特别是分层路由）和逻辑信息拓扑抽象上。4、ASON应用方略4.1 支撑所传送各种业务通过控制平面和管理平面，ASON可以有效地支持OVPN业务；通过虚级联+LCAS+GFP+ASON，光传送网可以较好地支持不同速率BOD业务，互换连接（SC）和软永久连接（SPC）均可作为BOD业务连接实现方式，并且由于SC和SPC业务连接发起方式不同，更加丰富了BOD业务实现方式，不但客户端可以运用SC连接方式直接发起BOD业务建立和调节，并且也可以由实现BOD业务网管发起建立和调节；对于SLA业务来讲，ASON可以以便地对业务电路优先级进行划分，客户规定可以采用“业务级别”来表述，在ASON中，业务级别重要是通过映射到不同恢复、保护选项和有关连接优先级来实现，例如建立优先级、保持优先级（与否可以预空闲）、恢复优先级。建立优先级重要是指业务建立响应时间，分别为在日、小时或分钟内建立业务连接；所谓保持优先级（与否可以预空闲）重要是指在浮现其她系统故障时系统与否会被空闲出来承载更重要业务，业务连接自身有无保护；恢复优先级则是考虑系统浮现故障时恢复时间和恢复级别（如恢复业务比例）；ASON通过故障迅速检测和定位技术、恢复算法、恢复路由计算一级保护、恢复方略选取，来实现SLA业务，恢复算法有集中式算法和分布式算法两种。4.2 网络发展方略关于ASON发展方略，业界已讨论了很长时间，重要有两种观点，一种是一方面在骨干网中使用，另一种是一方面在城域网中使用。这两种观点共同特点是要依照ASON技术发展状况，结合业务发展需要，因地制宜地使用ASON技术。考虑到ASON技术发展需要有一种逐渐成熟、各项功能有一种逐渐完善过程，实际使用ASON技术时候，可以依照业务发展和网络建设需要，逐渐增长ASON技术各种功能。运营商也可以依照不同区域、不同状况，采用不同控制平面和路由算法，域间采用固定连接，待域间路由合同成熟后再在域间引入路由选取机制。这个方案存在一定风险性，规定厂商设备必要保证自己E-NNI可以升级到符合原则接口，保证网络可以实现互联互通和互操作。4.3 与数据网协调对于IP数据网来讲，若提供电信级业务，还需要继续弥补其在安全和QoS方面存在缺陷。更重要是要合理地协调解决好与光传送网配合问题。保护和恢复问题：IP路由器和光传送网都具备保护、恢复功能，问题在于如何使用。如果仅在单一IP层面进行保护恢复，将导致网络运用率急剧下降，这是由于足够带宽是保证电信级IP网实现保护恢复基本前提，为了保证在故障过程中所有业务依然保持原有QoS水平，网络带宽必要有足够冗余，在既有IP网单层保护恢复机制下，全网带宽冗余度至少要达到50%，否则就要损失低级别业务QoS水平。为了保证网络业务提供可用率，当前各大运营商网络采用了超额提供网络带宽办法，导致IP网极度轻载，骨干网链路带宽运用率只有10%30%，极大地挥霍了网络能力。相反，通过光传送网为IP网链路保护恢复，则可以提高链路带宽资源运用率，实现IP网与传送网综合建设成本减少。IP网节点可用率要远高于链路，链路故障是影响全网安全性薄弱环节，因而，如果链路具备一定保护恢复能力，则全网安全性将会大为改进。据记录，采用光传送网保护恢复，可以使IP网对有保护高级别业务可用率由两个9提高到4个9，而对于无保护低级别业务则由54%提高到98.5%。不但可以使高级别业务接近满足PSTN5个9指标规定，还可以用无保护低级别业务提供类似中小公司VPN等服务，使网络资源收益最大化。因而，针对网络定位于提供基本、没有必要保障严格QoS上网业务，不必考虑故障恢复所需额外带宽，因而其带宽运用率可以达到很高水平，可以采用IP网内路由合同为主采用保护恢复机制，同步还必要合理设计和优化其网络物理拓扑，保证网内各路由器间链路物理路由不有关性，以避免光纤中断等单个物理层故障导致IP网发生多处链路故障，从而引起路由激烈震荡。对于承载有QoS保证SLA业务，采用光传送网保护恢复将会提高线路资源运用率，进而有效地节约了综合网络建设成本，在当前采用VC-4（155Mbit/s）颗粒网络状况下，大概可节约40%综合成本。其重要缺陷是不能保证路由器故障时业务全修复，随着骨干路由器可用率不断提高，再加上MPLS自身具备流量分类QoS机制，这个缺陷将不会对全网安全性导致明显影响。总之，从故障恢复速度来说，光网络保护和恢复机制优于IP网络，特别是对于某些点到点、业务量非常大场合，采用保护方式长处比较明显，可以在很短时间（不大于50ms）内应对光纤切断等故障，并且不必高层合同和信令介入。但是对于诸如OXC节点瘫痪等故障。光层保护和恢复机制无法解决，必要依托IP层保护和恢复机制参加。因而在一种规模大、节点数量多网状（Mesh）IP光网络中，采用光网络和IP层联合恢复机制是必要。按照对故障最先发现最先解决原则，一方面从光网络层进行保护，若在某个拟定计时期间内无法恢复再转由IP层进行恢复是较为可行一种办法。功能配合问题：光传送网和IP路由器在功能上有许多地方有重叠，特别是光传送网已具备1层和2层功能。而核心路由器成本远远高于同等容量光交叉设备（普通是5倍），此外，由于IP网络层叠（多跳），导致大概有60%转接业务在昂贵3层中进行传送。当前，软件和硬件成本随着网络层次提高而不断增长，并不是所有业务都需要在3层进行解决，虽然需要，也不一定要在每一种节点对所有IP包进行。因而，由光传送网1层或2层进行端到端数据传送，可以大大节约网络硬件和运维成本。同步由于网络层次减少，将大大地减少网络时延，提高网络可靠性。5、结束语总之，随着国内电信市场逐渐开放，使得国内电信市场竞争日趋激烈，迫使国内电信运营商不断提高服务水平，以保证立于不败之地，这就为ASON技术发展提供了辽阔前景。