IP Over ASON：提升保护能力 快速提供业务

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　　目前的IP网络，已经不再是简单的Internet的接入和承载。新型的IP承载网作为面向未来的下一代IP电信网，同时支持语音、视频、数据等多种业务，对网络的服务质量、安全性和可靠性均有很高的要求。目前，IP网络提高生存能力的措施主要有：BFD（双向故障检测）技术、IGP（域内网关协议）收敛、MPLS FRR（MPLS快速重路由）、冗余设计等。
IP Over ASON的必要性和技术优势
　　尽管IP网通过上述技术大大增强了其网络生存能力，但其仍然存在一定的局限性。首先，一旦光缆中断，WDM系统中传输的几十个乃至上百个IP中继链路同时中断，路由器将进行大规模的FRR和IGP协议收敛，因此IP网对于大面积光缆中断的承受能力受到严峻挑战。其次，IP网的逻辑链路一般成Full Mesh状分布，而光纤物理路由则一般呈环形或简单Mesh状，一条物理路径中断，可能引起MPLS FRR主备用逻辑路由同时中断，导致FRR的恢复时间变得非常长，远远超过50ms。最后，由于MPLS FRR的扩展性、规划管理难度大等方面的问题，MPLS FRR主要应用在IP核心层，在汇聚层和接入层采用IGP协议收敛，使得端到端的IP QoS只能部分得到满足。
　　因此，在电信级IP网中，引入底层的传送网保护，提供快速保护恢复能力，对于保证IP网的服务质量和安全可靠性是十分必要的。ASON支持多种保护恢复方式，每种保护恢复方式具有不同的倒换时间指标，因此可以很好地匹配IP网的各种生存性策略，满足上层IP网络不同的业务性能和保护恢复时间需求。同时，ASON支持网状网结构，与IP网的拓扑结构相适应，并能够根据IP业务不确定性的特点，灵活地调整网络结构。由于ASON引入了控制平面，支持动态建立和拆除连接，可以快速为IP网提供各种业务，更好地适应IP网络的动态性。
IP Over ASON的技术方案
　　ASON的概念并不局限于基于SDH的ASON，它还包括基于OTN、PTN等传送层技术的ASON网络。
　　我们主要从以下几个方面来探讨IP Over ASON的技术方案：
　　——IP链路利用率设计。IP网络设计时考虑到光缆和节点故障，一般采用轻载设计，链路利用率一般在30％左右。采用IP Over ASON的方案，可以由ASON保护光缆故障，IP网主要保护路由器节点故障。因此IP网络设计时可以适当重载，将链路利用率的设计提高到50％以上，从而显著降低建网成本。
　　——保护恢复方式的选择。IP网的保护恢复机制主要包括：IGP收敛、MPLS FRR。ASON网络的保护恢复方式主要包括永久1+1/SNCP、预制/动态重路由恢复、无保护等。因此，两层的保护恢复方式有6种组合。
　　对于采用MPLS FRR的IP网络：ASON永久1＋1保护和MPLS FRR保护时间在同一量级，都在50ms以内。随着网络规模的增大，FRR的时间会相应增加，而ASON永久1＋1保护始终小于50ms。另外，MPLS FRR在应用规模和光缆路由条件方面具有一定的局限性。因此，对于采用MPLS FRR的IP网络，采用ASON为相应IP中继链路提供SNCP/永久1＋1保护的方案，与IP网单纯使用MPLS FRR的方案相比，在保护倒换时间、抗多重故障方面都具有优势。
　　对于采用IGP收敛的IP网络，与MPLS FRR相比，IGP协议快速收敛的业务损伤时间较长，为秒级。对于仅使用IGP收敛的IP网络，一种方案是采用ASON SNCP/永久1＋1保护，为其提供50ms物理链路保护能力。这样可以提高IP中继链路的安全性，保证端到端IP业务的性能。
　　另一种方案是为其提供ASON预制/重路由恢复保护。ASON动态恢复时间和IP IGP收敛时间在同一量级，为几百毫秒～几秒，随着网络规模的增大，ASON恢复和IGP收敛的时间都会相应增加。因此从倒换时间上看，ASON恢复机制对IGP收敛并没有明显改善。但由于ASON提供了物理层恢复，使得在IP网设计时，可以在保持相同业务质量的基础上，适当提高IP中继链路利用率。采用恢复方式，ASON的资源利用率也相对采用1＋1保护的方式有所提高。因此，这是一种比较经济的解决方案。
　　——两层保护恢复的协调机制。在传送层和IP层均配置保护/恢复的情况下，如果不采用一定的协调机制，会导致两层保护同时启动而引起网络振荡，使得保护倒换时间变得很长。目前的解决方法主要是在IP层设置Holdoff（拖延）时间，来实现两层保护之间的协调机制。
　　适当的Holdoff时间选择对业务损伤时间的影响至关重要，既要避免上层过快启动保护而引起振荡，还要在底层保护失效的时候，适时启动上层保护。对于ASON采用SNCP/永久1+1保护结合的情况，建议路由器的holdoff时间设置应不小于100ms。对于ASON采用预制/动态恢复的情况，建议路由器的holdoff时间设置应不小于2s。
　　——ASON对以太网业务的承载。路由器POS接口是LAN接口的2～3倍。ASON可以很好地支持FE/GE等以太网业务的长距离传送，不存在WDM长距离传输GE业务时的再定时问题。因此，采用IP Over ASON方案，路由器可以直接出LAN端口，替代原有POS接口，从而大大降低网络建设成本。ASON支持虚级联和LCAS功能的结合，可以为GE等以太网业务提供多路径保护和灵活的带宽调整能力，从而提高了业务的生存性，丰富了业务提供方式。
应用策略的考虑
　　目前基于SDH的ASON设备，交叉颗粒为VC4/VC4-nc，节点容量一般在640G～1T。国内部分运营商已经开始在骨干网或城域网部署ASON商用或试验网络。由于其交叉粒度较小，基于SDH的ASON网络适用于155M～2.5G小颗粒的IP业务承载，可用于IP网的核心层中未采用MPLS FRR的部分，以及汇聚层和接入层的中继链路传输。ASON采用永久1＋1保护机制或动态恢复机制为IP网络提供物理层保护，以提高IP网络安全性和带宽利用率。同时，还可利用ASON为客户提供多种等级的专线出租业务。
　　随着IP网带宽迅速提升，对于2.5G、10G以上接口速率为主的IP核心网络，基于SDH的ASON显得力不从心。因此，未来宽带IP网的承载，期待基于OTN的ASON设备的成熟和规模商用。