ASON网络保护恢复机制及其测试验证方法

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自动交换光网络（ASON）又称智能光网络。ITU-T建议G.807将其定义为：“通过控制平面来实现配置连接管理的光传送网”。具体来讲，ASON将数据网的分布式智能引入光网络，通过扩展的数据网路由和信令功能动态管理带宽资源，实现自动连接管理功能，可以看作是具有自动交换功能的新一代光传送网。从功能层面讲，ASON可视为由传送平面、控制平面和管理平面3大部分组成。此外还包括用于控制和管理通信的数据通信网（DCN）。3个平面分别完成不同的功能，控制平面主要负责网络呼叫连接的动态控制；管理平面将传送平面、控制平面以及系统作为一个整体进行管理，实现管理平面与控制平面和传送平面之间功能的协调；传送层在管理平面和控制平面的作用下进行业务的传送。ASON的核心技术主要包括信令、路由和自动发现以及标准化的信令控制接口（UNI和NNI等）。

　　对多种保护恢复机制的支持是ASON的重要特性，也是目前ASON技术研究的一个重点。ASON的保护与SDH的保护相似，但它的恢复功能却是独有的；恢复可以动态地使用网络中的备用资源，所以不仅可以提高资源的利用率，而且具有更高的可靠性。本文将对ASON的保护与恢复功能进行讨论，并以某市网通的ASON网络为例对其进行测试。

1、ASON的保护与恢复机制

　　虽然保护与恢复都是为了对发生故障的工作连接提供新的连接，以提高网络的生存性与安全性，但二者存在着明显的差别。保护与恢复的主要区别，在于保护通道或链路建立时的资源分配方式。

　　1.1　保护

　　“保护”是指当网络中的工作连接发生故障时，用预先配置好的备用连接代替它。一旦该连接因为保护目的而被分配，则不能用于路由，在中间节点为保护配置的资源不因保护倒换而改变。

　　ASON网络支持的保护机制分为基于传送平面的保护和基于控制平面的保护两种类型。基于传送平面的保护，其配置由管理平面完成，控制平面不参与；基于控制平面的保护，其配置由控制平面完成，包括建立一个或多个保护连接，为保护提供连接配置信息等。基于控制平面的保护，发生在被保护链路的源节点与宿节点之间，它仅涉及源节点与宿节点中的连接控制器，并不涉及中间节点的连接控制器。保护机制包括以下几种类型：

　　（1）1+1保护。业务在工作链路和备用链路上同时传送，在接收端选择质量最好的信号。

　　（2）1:1保护。业务只在工作链路上传送，而保护链路不传送业务或传送低优先级的业务。当工作通道发生故障时，业务倒换到保护通道，而保护通道上的低优先级业务被放弃。

　　（3）M:N保护（M＜N）。N条工作链路共享M条保护链路。保护链路可以承载额外业务，两组链路的关系事先不确定，但M与N的值可以预先设置，一条链路发生故障，业务被转移到一条可用保护链路上。如果有超过M条工作链路同时出现故障，则保护优先级最高的M条工作链路。

　　1.2　恢复

　　“恢复”是指通过网络的空闲容量重新选路来替代出现故障的连接。恢复通常有两种控制方式，即集中式控制与分布式控制。集中式控制就是恢复的控制由网络控制中心集中地完成；分布式控制则由网络中的智能网元分散地完成。ASON恢复一般采用分布式控制来完成。

　　恢复的实施有预置重路由与动态重路由两种方法。预置重路由就是在故障发生之前预先为工作连接计算好恢复路由，当故障发生时，激活该连接取代故障连接；动态重路由就是在故障发生时，实时地为工作连接计算恢复路由、选择备用资源、建立新连接以代替故障连接。ASON的恢复更多的是采用动态重路由方法。

　　此外，根据故障清除后业务是否返回到原来的连接，恢复分为返回式恢复与非返回式恢复。

2、ASON的保护恢复功能测试

　　ASON网络中引入控制平面和信令后，使其具有了自动保护倒换功能，可以通过软件支持各种颗粒度的专用或共享保护，增加了保护类型的选择，提供更多的业务等级。

　　某市商用ASON网络在该市内6个局各采用了一套具有ASON功能的设备，组成了一个网络利用率和生存能力极高的传输网络，网络结构如图1所示。


图1　包括6个局的ASON网络结构

　　本次测试所使用的测试仪表：HP37718 2.5G仪表4台；155 Mbits/s SDH信号源2台；1:8分光器6个。对该ASON的测试项目包括：

　　●1+1网络保护

　　●自动恢复功能

　　●多点故障恢复

　　（1）验证1+1网络保护的实现

　　测试过程：在图1所示的网络中，建立从B到C具有1+1保护的电路，工作路由B-C，保护路由B-F-C，接上仪表，断开B-C的光路，通过监控终端观察电路会倒换到B-F-C，记录倒换时间。

　　理论分析：在1+1保护电路中，当检测到故障的时候，立即启动备用路径执行恢复动作，恢复时间TR仅包括故障的探测时间T1和节点的交叉连接时间TX，即：TR=T1+TX

　　测试结论：仪表显示倒换时间为4.7 ms，与计算所得理论值相符，且小于50 ms，能完成保护倒换。

　　（2）验证自动恢复功能

　　测试过程：在图1所示的网络中，建立一条auto-reroute的电路通过B-C，断开B-C光路，电路自动倒换到另外一条路由上去。

　　理论分析：在重路由恢复中，恢复时间TR包括故障的检测时间T1、定位时间T2、各种消息的传输处理时间以及每个节点重新进行交叉连接的时间；即：

　　

　　其中，n为故障发生的下游节点到源节点的节点数目；b为备用路径节点数目；TM为消息处理时间；TX为交叉连接时间；Li为第i条链路的长度；Tp为单位长度的传输时延。

　　测试结论：本项测试仪表显示倒换时间为135.5 ms，符合理论计算值的要求，可以完成恢复。

　　（3）验证多点故障恢复能力

　　测试过程：在图1所示的网络中，建立一条B到C的auto-reroute的电路，系统会自动找到B-C光路。切断B-C光路，电路倒换到B-E-C路由，如图2所示，测得倒换时间为142 ms。

　　切断C-E光路，电路倒换到B-F-C路由，如图3所示，测得倒换时间为187 ms。

　　切断B-F光路，电路倒换到B-E-D-C路由，如图4所示，测得倒换时间为218 ms。

　　理论分析：该项测验中的各倒换时间均按自动恢复的倒换时间公式计算，即：

　　

　　测试结论：多点故障出现的时候，业务能够按照ASON的原理选择路由，在多条路径失效的情况下业务不受影响，得到恢复。

　　以上测试过程验证了ASON的多重保护恢复功能。

3、ASON保护与恢复的技术要求

　　为了保证ASON在生存性方面优势的真正实现，ASON网络的保护和恢复机制需要支持以下基本技术要求。

　　（1）保护和恢复机制应与传送网承载的业务无关，并支持多种业务（如IP、ATM、SDH、以太网）。

　　（2）保护和恢复机制必须满足网络的可扩展性，即随着网络规模的扩大，保护恢复时间仍应满足性能要求。

　　（3）出于管理和维护的目的，管理平面应支持人工发起的保护和恢复的倒换操作，以及对保护和恢复参数的修改。

　　（4）保护和恢复的启动应尽量采用基于传送平面的故障检测、定位和通告机制，而不应依赖于非实时条件，如利用控制平面的信令消息传送故障信息。

　　（5）ASON设备应支持基于传送平面的保护、基于控制平面的保护和基于控制平面的恢复机制。

4、结束语

　　ASON作为引入控制平面的新型光网络，其中的保护恢复是动态建立的，在灵活性上有了较大的提高，并能借助于控制平面实现动态配置，特别是增强了网状网恢复的实用性，这些都是传统的SDH网的保护恢复机制无法比拟的。目前已经提出了多种ASON保护与恢复机制，它们都具有各自的特点和应用范围。