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标题: ASON体系结构及存在的问题研究 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-13 15:02
标题: ASON体系结构及存在的问题研究
摘要介绍了自动交换光网络（ASON）——一种具有灵活性、高可扩展性的能直接在光层上按需提供服务的光网络的发展情况和技术特点，分析了ASON的体系结构，包括3个平面，3个接口、3种连接。最后指出了ASON在规范和应用中存在的问题。
一、引言
随着数据业务的迅猛增长，光网络得到了迅速的发展。DWDM的飞速发展使光纤的容量得到了比较彻底的发掘，解决了网络节点间传输容量的问题。但是网络节点瓶颈的问题依然很突出，迫使下一代光网络必然向支持多信道、高容量、可配置、智能型的网络发展。网络现实需求和新兴技术推动自动交换光网络（ASON）的出现。
ASON最早是在2000年3月由ITU-T的Q19/13研究组提出的。在以后的两年多，其技术研究和标准化都进展迅速。ASON首次引入了控制平面，使ASON网络在不需要人为管理和控制的情况下，可以依据控制平面的功能，根据业务层的需求灵活地建立和拆除连接光信道。这就是光网络中光信道建立的智能性。ASON的出现为光传输带来了质的飞跃。
二、ASON的技术特点
自动交换光网络是一种具有高灵活性和高可扩展性的基础光网络，其基本思想是在光传输网络中引入控制平面以实现网络资源的实时按需分配，从而实现光网络的智能化。它以SDH和OTN为基础，以光纤为物理传输媒质，通过控制平面来完成自动交换和连接控制，能在光层上直接提供服务，从而快速地满足用户的需求，并有效地解决网络的可扩展性、可管理性、快速配置用户带宽和端到端保护等问题。
与传统的光传送网技术相比，ASON最显著的特点就是引入了控制平面。引入的控制平面具有以下几个特点：
（1）快速智能的业务配置，满足紧急的业务需求。支持电子交换设备动态的向光网络申请带宽资源，可以根据网络中业务分布模式动态变化的需求，通过信令系统或者管理平面自主地建立或者拆除光通道，而不需要人工干预。
（2）强大而灵活的传送和交换能力。采用专门的控制平面协议，可适用于各种不同的传送技术，支持复杂拓扑的格状网络。
（3）分布式的控制能力。通过分布式的信令/协定，特别是多协议标记交换（MPLS）技术向光层的拓展，实现了网络智能化的控制。
（4）开放的网络管理。 ASON能支持多厂家环境下的连接控制、多样性的业务。
（5）强大的恢复功能。 ASON采用先进的基于IP的光路由和控制算法，采用ASON特有的分布恢复功能，根据实时传送网络状态实现恢复功能，提供MESH保护恢复功能，抗多节点失败，提高了网络的生存性和抗灾难能力[1]。
ASON的优势集中表现在其组网应用的动态、灵活、高效和智能方面。支持多粒度、多层次的智能，提供多样化、个性化的服务是ASON的核心特征。有了ASON技术，网络业务的调配变得更加灵活，可将话音信号传输、Internet IP业务传输、ATM信号传输、数字图像信号传输融为一体，可以在同一传送平台提供话音信号、数据信号、图像信号的传输，实现传输网络的统一，网络维护管理费用降低。
三、ASON的体系结构
传统光传输网只有管理平面和传输平面。为了使未来的网络有更有效、更经济的手段来提供带宽，保障数据业务的传输，ASON在传统网络的基础上引入了控制平面，同时，在控制平面中还引入了呼叫控制、自动发现和链路管理等功能。因此控制平面更加智能化。ASON包括传输、控制和管理3个独立的层面，还包括用于控制和管理通信的数据通信网（DCN）。3大平面之间有3大接口，ASON可支持3类连接，即永久连接、交换连接和软永久连接[2]。ASON体系各层的功能如图1所示。

图1　ASON体系结构示意图

1.ASON的3个平面及数据通信网
   （1）控制平面　ASON的控制平面由路由选择、信令转发以及资源管理等功能模块和传送控制信令信息的信令网络组成，并由一个信令网络支撑。通过接口可以获得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等。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；选择合适的路由；执行保护和恢复发生故障的网络；自动发现邻接关系和链路信息，发布链路状态以支持连接建立、拆除和恢复；提供适当的命名和地址机制。
   控制平面本身是可靠的、可扩展的和高效的。它使业务提供者能有效控制网络，能支持不同传送技术（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。目前已有一些厂商实现了分布式的智能控制平面，但由于选项用的ASON相关协议（如信令、路由等）的状况不同、对同一协议其中扩展的内容不同、理解不同，因此很难实现跨厂商的互联互通。
   （2）传送平面　传送平面主要指ASON的硬件部分，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。传送平面完成光信号传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能，并能确保所传光信号的可靠性。支持G.803定义的基于TDM的SDH/SONET网络和G.872定义的OTN网络。
   传送平面的设备包括分插复用器（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。目前传送平面都是采用基于SDH的交换方式，交叉颗粒一般为VC-4，并可支持各种级联方式[2]。
   （3）管理平面　管理平面的主要特征就是管理功能的分布和智能化，提供对传送平面、控制平面和系统整体的管理功能，负责所有平面间的协调和配合。主要功能包括性能管理、故障管理、配置管理、计费管理和安全管理。由于ASON的研究重点主要集中在控制平面上，管理平面的发展相对另外两个平面而言有些滞后。目前ASON设备厂家在网管系统设计上主要还是以传统的SDH网管系统为主体。
   （4）数据通信网数据通信网由网络节点的数据通信功能模块和控制信道组成，为管理平面、控制平面与传送平面内部之间的相互通信提供传送通道。它提供了一种基于分组的传送网络，从而可以在不同网元之间传送信息。DCN是一种支持物理层、数据链路层和网络层功能的网络，主要承载管理信息和分布式信令消息。DCN功能可以通过多种技术方式实现，例如电路交换、包交换、LAN、ATM、SDH和OTN。
   目前，ASON DCN具有两种实现方式：带内DCN——此种DCN由嵌入在数据链路中的逻辑通道承载控制和网管信息，如SDH和OTN的DCC、GCC通道；带外DCN——此种DCN由独立的IP网或专用电路组成。
2.ASON的3种接口
ASON的接口定义了不同平面之间的通信规则，是网络中不同功能实体之间的连接渠道。不同平面通过不同的接口相连接，同一平面内部的不同功能区域也使用不同类型的接口相通。ASON网络逻辑上分为UNI（用户-网络接口），I-NNI（内部网络-网络接口）和E-NNI（外部网络-网络接口）3个部分。
   （1）UNI UNI主要运行在光网络客户端和光网络设备之间，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，也是不同域、不同层面之间的信令接口。通过这个接口，可以实现光网络客户端和光网络设备的连通。UNI的主要功能是完成二者间的连接建立、连接拆除、连接修改、状态查询，可选的功能有邻居发现、服务发现等。目前在业界标准协议制定得最为完善和成熟的是OIF的UNI协议。它不仅制定了一整套切实可行的UNI信令协议（RSVP或LDP）、控制信道的实现（随路信令、非随路信令和准随路信令）和维护，以及相应帧封装标准，而且还提供了一套业务发现和拓扑发现机制。
   （2）I-NNI 它是同一网络内部或网络与可信网络实体控制层的通信接口，用于实现统一管理域内部OCS的相互通信。由于在域内运行的一般是同一个厂商的设备，因此没有建议标准化，每个设备厂商可以使用专有的接口协议，也可以使用众所周知的接口协议。
   （3）E-NNI E-NNI是网络与外部网络之间的控制层双向信令接口，网络与外部不可信网络实体的控制层的通信接口。这种情况通常发生在不同运营商网络之间的互联上，E-NNI接口信令将屏蔽网络内部的拓扑等信息。支持呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择、连接路由选择。与INNI不同，它是在不同域间交换路由可达性信息，屏蔽了网络内部的拓扑信息。对多层拓扑结构间的E-NNI信息交互尤其是标准化的难点和重点[2，3]。
   在ASON中，各层平面间的接口连接如下：控制平面和传输平面之间通过连接控制接口（CCI）相连，建立光交换机端口之间的连接；管理平面则通过网络管理接口A（NMI-A）和网络管理接口T（NMI-T）分别与控制平面及传输平面相连，NMI-A和NMI-T的作用是实现管理平面对控制平面和传输平面的管理，接口中的信息主要是相应的网络管理信息。
3.ASON支持的3类连接
ASON支持永久连接、交换连接以及软永久连接3种连接类型，以满足不同网络情形下的需求。
   （1）永久连接永久连接是一种由管理系统配置的连接类型，这种连接是将路径上的每一个网元都按指定的信息进行配置，从而建立端到端连接，指定配置由网管系统或人工干预来完成。永久性连接的发起和维护都是由管理平面来完成的，并且传输平面中为具体业务建立通道的路由消息和信令消息也由管理平面发出，控制平面在永久性连接中并不起作用[4]。
   （2）交换连接交换连接是一种由终端用户请求而建立的连接，又称为信令型连接。这种连接是由控制平面的通信终端点利用信令协议消息交换建立的连接。交换式连接发起和维护都由控制平面来完成。控制平面通过用户——网络接口接收用户方面传来的请求，经过处理后在传输平面为这个请求提供一条具体的可满足用户需求的光通道，并把结果报告给管理平面。管理平面在这种连接的建立过程中并不起直接作用。由于交换式连接引入，传输网才能根据用户节点的需求自动建立光通路，所以交换连接是整个ASON工作的核心所在。
   （3）软永久连接　软永久连接是一种用户到用户的连接，其中端到端连接中的用户到网络的部分是通过网络管理系统建立的一个永久连接，而端到端连接的网络部分是通过控制平面建立的一个交换连接。在连接的网络部分，连接建立的请求是由管理平面发起，而由控制平面执行。这种连接又称为混合型连接。从终端用户的角度来看，软永久连接与网管控制的永久连接相同[5]。
四、ASON存在的问题
尽管ASON技术在标准制定、设备研发和网络应用等方面已经取得了很大的发展，但归纳起来主要存在以下两大问题：
1.ASON标准化问题
目前，规范内容不够明确，对路由域的抽象方式还没有明确规定，而是由运营商进行选择，影响了互通性；E-NNI还不支持跨域端到端的保护和恢复，从而导致不同厂商设备通过E-NNI互通时无法建立端到端的相同业务等级的连接。因此，ASON网络所面临的最大挑战是标准化进程。
2.ASON技术在应用中存在的问题
（1）ASON控制功能的实现都是基于软件实现，软件故障将会影响业务的建立和删除，甚至造成网管脱管；
（2）由于ENNI接口技术规范还没有完成，因此无法实现多厂商设备的混合组网；
（3）运营商需要改变传统的光网络维修模式，在各面进行调整和完善，以便充分发挥ASON的优势；
（4）另外，测试设备不成熟，不能实现对某些新业务的支持，这些在实际运营时会产生比较繁琐的问题。
五、结束语
ASON技术是对传统光传输网技术的重大突破。它从结构和功能上根本改变了传统的光传输网。ASON首次将信令和选路引入传输网，通过智能的控制层面来建立呼叫和连接，使交换、传输和数据3个领域增加了一个新的交集，实现了真正意义上的路由设置、端到端业务调度和网络自动恢复。ASON代表了光网络的发展主流方向，必将成为下一代光网络的主流技术。
参考文献
[1]　刘青宜.张志峰.自动交换光网络技术及其发展.半导体行业，2005（62）.
[2]　王丹.自动交换光网络的结构与进展.光通信技术，2006（5）.
[3]　李晟.智能光网络与传统传输网的融合.邮电设计技术，2006（7）.
[4]　罗文辉.ASON架构及标准化进展.电信工程技术与标准化，2005（23-4）.
[5]　张杰.自动交换光网络ASON.人民邮电出版社，2004.2。

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