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试析自动交换光网络应用于传送网中

论文关键词:自动交换光网络(ASON )  SDH网络 长途传输网 城域传输网
  论文摘要:近年来,光传输网络这一名词不断出现在电信领域中,引起人们越来越多的关注。文章对自动交换光网络((ASON)的出现,在长途传输和城域网传输中的应用、部署策略、规划设计进行了分析,对网络规划和运维产生的影响进行了阐述。
  1自动交换光网络的诞生
  1.1传统的传送网对业务发展的限制
    传统的SDH光网络主要为语音业务设计,其拓扑结构以线形和环形为主。业务配置时,需要逐环、逐点配置业务路径及时隙,难以实时管理,网络拓扑的变化就不能实时反映到网管。虽然在这些拓扑结构下实现的保护方式有着快速倒换的优点,但其网络扩展性差,并且带宽利用率低(一般要预留一半带宽保护环网)。随着网络规模日益扩大,结构日渐复杂,进行管理和维护的压力也越来越大,这种配置业务的方式风险较高;同时,由于业务从申请到实际开通,都是人工进行,尤其当牵扯到多厂家的互连时,需要人工协调,效率低,通常要耗费大量时间和人工。人们急切希望借助新技术,实现业务的动态申请、选路、业务自动建立,从而简化网络业务的管理,降低运营成本。
  1.2业务的需求推动自动交换光网络的诞生
    伴随着分组业务、3G、数据宽带业务的爆炸式增长,对传统传输网络提出了挑战,网络带宽需求急剧增大,网络带宽的动态分配要求也日益迫切。传统SDH网络的局限性日益凸现,其对突发性大业务量的吞吐能力、业务流量的调控能力、网络的适应能力,以及由此带来的维护操作难度的加大,愈发不能满足业务增长的需要。   
  自动交换光网络(ASON)技术是一种能够自动完成网络连接的新型网络概念,顺应了业务发展对于传送网络的业务支撑能力和丰富性的高需求,突破了传统人工配置的网络理念,适应了现代网络和新业务拓展的需要。智能光网络是将SONET/SDH的功能特性、高效的IP技大容量的DWDM和网络控制软件融合在一起,形成了自动光交换网络。
    对于网络运营商来说,它可以直接从光域快速提供业务,使运营商拥有的不再是一个一般的光网络,而是一个极具竞争潜力的业提供平台。引入ASON,对于整个网络而言意味着业务能力的极大提升,如:利用流量工程,将网络资源动态地分配给路由;具有快速的业务提供和拓展能力;减少了业务提供者开发和维护用于新技术配置管理的运行支持系统软件的需要;具有恢复能力,使网络在出问题时仍能维持一定水准的业务,特别是分布式恢复能力可以实现快速业务恢复;便于引人诸如按需带宽业务、波长批发、波长出租、光拨号业务、动态路由分配、闭合用户群、光传送层虚拟专用网(VPN)等新的业务类型,使传统的传送网向业务网方向演进;可以提供各种不同质量级别的区分业务等。
    ASON业务有以下几个方面:
    SDH业务,支持6.707定义的SDH连接颗粒VC-n和VC-n-Xvo
    OTN业务,支持6.709定义的OTN连接颗粒ODUk和ODUk-n-Xvo
    透明或不透明的光波长业务。
    10 Mb/s,100 Mb/s, l Gb/s和10 Gb/s的以太网业务。
    基于光纤连接(FICON)、企业系统连接(ESCON)和光纤通道(FC)的存储域网络((SAN)业务。
    ASON对新业务类型具有可扩展性。ASON可以支持多种类型的业务模型,每种业务模型都有自身的业务属性、目标市场和业务管理需求。
  2自动交换光网络在长途传输中的应用
  2.1电信长途传输网的发展状况
    目前,中国电信运营商经过多年的努力,现已拥有一个覆盖全国所有县以上城市且技术先进的光纤传输网络。采用光纤传输为主,加上微波、卫星等多种传输技术,组成立体交叉的网状网结构。构成了一个数字化、大容量、多手段、多路由的能承载各种业务的现代化传输网。经济发展的不平衡,导致通信总量分布的不平衡,带宽分布不完全取决于全人口和地域规模,人口质量、地域合作以及能源互补对长途网带宽分布起到更加关键的作用。未来3G/IP’I’V/NGN等业务发展将直接取决于城市人均消费指数,经济力作用会促使长途传输网发生变化。
  2.2长途传输网部署ASON的策略
    随着网络的发展和业务转型的要求,长途传输网在继续承担大颗粒长途电路调度的同时,应作为高安全性和高要求的多业务承载平台。利用DWDM系统的大容量和长途传输能力以及ASON节点的宽带容量和灵活调度能力,可以组建一个功能强大的网络。
    在这样的网络中,ASON节点可以完成传统SDH设备所能完成的所有功能,并提供更大的节点宽带容量,更灵活、更快捷的电路调度能力,同时网络的建设和运营费用也比较低。ASON节点所能提供的单节点交叉容量可以大大缓解网络中节点的“瓶颈”问题。
    在部署ASON长途传输网时,建议采用“从上到下,先孤后连”的总体策略,即ASON网络构建应该从长途骨干核心向边缘逐步推进;同层网络可以根据业务发展的地域差异,分阶段按需要部署ASON孤立子网,今后随着业务和网络规模的扩大,再将ASON孤岛与骨干核心、各孤岛之间连接成更大范围的ASON网络,最终实现业务的平滑迁移和全网ASON化。

  2.2.1业务设计与规划
    初期建设,考虑ASON和SDH网络的并存和互通,首先要规划区分每条业务的属性,通过ASON保护恢复和SDH保护结合,设计各种SLA业务以及跨传统网络和ASON网络间业务的保护方式。今后网络大规模升级到ASON时,传统业务迁移到ASON网络、PC业务修改为SPC业务不允许有任何损伤。数据业务是各运营商未来发展主要业务之一,引进ASON解决方案之后,可以使用SLA中的银级业务来运营数据业务,具有实时计算保护路由和建立业务连接的优势,可以全网共享保护带宽,提高带宽利用率。
  2.2.2工程部署与实施
    长途传输网络最重要的就是网络安全性,工程部署阶段必须能够事先对网络容量、工作路由和恢复路径等进行规划和验证,将实际应用中可能遇到复杂保护、业务迁移等问题通过系统化仿真和模拟及时发现、解决。工程实施可以分步推进智能化,新建节点尽量采用ASON设备,核心节点之间可以优先采用组建ASON网络,非核心节点可以先采用具备ASON能力的设备,在条件成熟时实现业务平滑迁移和全网的ASON化。
  2.3长途传输网部署ASON的优点
  23.1  ASON网络可以提供端到端小于50 ms保护
    从保护机理上讲,物理层的保护要快于IP网络层。而干线光缆中断的概率相对城域网很大,因此最早的网络故障首先反应在物理层面,而越接近于物理层的保护速度就越快。而ASON网络在I+1的保护上可以达到远小于50 ms,而且拥有实施十几年的丰富经验,协议非常成熟。相对于传统SDH设备,ASON设备还可以提供在针对多次断纤的保护。
  2.3.2  ASON网络可以隔离光缆切断故障
    长途传输网络光缆故障相对较多,光缆切断等突发事件会导致很多波长链路中断,这种中断会对IP网络造成很大的冲击,对于负载量巨大的IP网络,线路切断会导致成千上万的IP包丢失,引起许多路由器得重新选择路由,容易引起路由振荡,造成恢复时间长,其保护恢复时间有着很大的不确定性。而ASON网络的保护和恢复比较容易解决这些问题,隔离了断纤的故障问题。
  2.3.3  ASON网络可以减少IP业务时延和抖动
    纯路由器网络引人了3层多跳技术,而路由器的存储转发机制必然增加传输时延。时延对语音(例如3G,NGN的语音)业务的QOS影响很大,尤其是长途传输中。目前的全IP骨干网很难满足端到端的时延和抖动要求。ASON网络在中间节点采用1层(而不是3层)处理,减少时延、抑制抖动,从而达到减少端到端时延的目的。
  3自动交换光网络在城域传输中的应用
  3.1现有城域传输网的状况
    目前,城域光网络的建设也可以分为核心(骨干)层、汇聚层、接人层,各电信运营商宜采用整体规划、分步实施的原则,根据城市规模及业务发展的具体情况,采取适当的网络结构和传输技术,在满足发展需要的基础上,适当超前发展城域光网络。城域光传送网络中,城市之间存在相当大的差异化,通常在业务量的构成方面存在着巨大差异。一般而言,动态数据业务调配频繁的需求目前主要存在于特大型城市。

    当前,电信运营商对于城域网最关心的是多业务,因为业务是一个最不确定的因素。城域网只有具备极强的多业务能力,才能源源不断地将网络覆盖变为盈利,才能谈得上网络的可演进性与可塑性。因此,不断完善城域网已成为当前传送网络建设的重点领域,各大电信运营商都将建筑城域光网络作为自己的重要目标。
  3.2城域传输网部署ASON的策略
    相对于长途传输网,城域网则规模很大,接人层节点众多,因此在城域传输网里,ASON则应先从核心层开始,先解决核心层网络的生存性和带宽利用率问题,同时,利用智能设备的大容量交叉调度能力,承担日益增长的核心层业务输导和调度任务。在条件成熟和光纤到位的情况下,也可以考虑将智能光网络逐步引人城域网的汇聚层、接人层,并实现不同厂家之间的端到端电路配置。
  3.2.1业务设计与规划
    城域网由于设备数量庞大,在引人ASON时,必须要考虑A-SON设备与现有SDH设备的互通,在核心层,可以单独由ASON设备组建MESH网络来保证城域网核心业务的安全,对于原有汇聚层和接人层的业务,可以通过光口互联的方式来对原有汇聚层、接人层业务进行调度和上下行。由于城域网网络大、业务复杂,传统的借助人脑规划已经不能满足业务规划需要,因此有必要引人ASON规划模拟软件来对网络拓扑和业务进行规划设计。
  3.2.2工程部署与实施
    城域网工程实施时,考虑到城域光缆等因素,应首先对核心层进行MESH化,在光缆具备的情况下,再针对汇聚层设备加载ASON特性。对于省会城市,由于汇聚节点较多,可以考虑分布实施,对于普通城市,由于汇聚节点相对较少,可以在光缆具备的情况下一步实施到位。对于数量庞大的接人层,现阶段可以对某些业务特别重要(如高端大客户、重要的基站站点)的接人站点加载ASON,其他站点暂时保持不变。
  3.3城域传输网部署ASON的优点
  3.3.1  ASON网络可以提供快速端到端调度
    传统SDH网络由于是根据基站配套所建,因此在BSCIMSC节点存在大量的2M电路落地,如果跨区存在大量的大客户电路,则电路调度要经过至少2次以上的2M转换,不仅浪费了大量的时隙资源,也浪费了机房空间,ASON网络可以进一步使网络扁平化,且配置业务不用关心中间穿通节点,开通电路非常迅速且效率高。
  3.3.2  ASON网络可以提供灵活的业务分级
    相对于传统的SDH设备只能提供保护以及无保护业务,A-SON设备将业务等级进一步细分,可分为5级,可以根据业务种类提供不同的SLA服务给客户,有利于进一步细分客户。如对于普通的INTERNET业务可以提供可恢复的银级业务,可以大大提高整个网络的带宽利用率。
  3.3.3  ASON网络可以提供更高的可靠性
    光缆线路故障对网络的可靠性影响很大。对本地城域网而言,光缆长度短、维护及时,光缆资源比较丰富,网络可靠性可以达到99.9%的要求。但随着高端大客户专线、NGN,3G承载要求的提高,需要网络达到更高的可靠性(99.99%一99.999% ),这个时候必须采用MESH网的多路径保护恢复功能,比环网更安全,提高网络的生存性。
  4自动交换光网络对网络规划和网络运维的影响
  4.1自动交换光网络对网络规划的影响
    与传统的SDH环网不同,MESH网络的节点一般有两个以上的光方向,也就是说两点之间的路由有两个以上。因此网络规划的复杂性和工作量要远大于单纯的环网。此外,纯粹的分布式智能在恢复路径的计算上很难达到最优。所以,仔细的网络规划是引人ASON的不可缺少的步骤。借助网络规划工具或专业的网络规划服务可以在保证网络安全性指标的前提下,充分利用共享MESH恢复,提高网络的带宽利用率,提供网络的扩容空间、实际利用率和可用性仿真报告等。
  4.2自动交换光网络对网络运维的影响
    ASON网络更灵活更高效。由于网络运营商希望通过引人新业务和应用来应对强大的市场竞争所带来的巨大压力,导致通信容量(bytes)和业务多样性(技术、协议)大大增长。传统的网络分层越来越复杂,导致网络的运营维护成本越来越高。统计结果表明,运营维护成本(OPEX)大约占到运营商总成本的40%左右。ASON网络通过智能的控制平面实现业务指配过程的自动化,网络运维人员从操作者的角色转变为决策者。
    ASON只是帮助实施,但不能决策,所有的决策由网管确定,而所有网络的实时业务路由信息都反馈到网管。ASON引人后将大量的重复性人工操作简化了,同时也减少了误操作的可能。对传送平面的维护同以前没有差别,ASON的引人增加了对控制平面的维护管理工作,扩大了维护管理工作范围。ASON的引人增强了网络的业务保护能力,以前网络一旦出现双重故障,则只能通过人工调电路的方式进行保护,但ASON则确保有路就通,先消除业务中断的风险,然后再消除故障,减少运维压力。
    值得一提的是,业务的工作路由和单节点失效的恢复路由都是通过规划软件或服务事先指定的,并不存在不可控的因素,只有在上述机制都失效时,才会启动动态恢复机制,为网络业务提供进一步的保障。所以说,ASON将网络运维的工作迁移到了精心的网络规划方面。
  5结束语
    传输网络的不断发展,以ASON为代表的自动交换光网络技术将随着3G等新技术的应用而不断演进,以满足传送网的业务要求和安全要求。对于新技术的引人不可能一步到位,在现有技术的基础上,结合当前的实际需要,采用一步规划、分布实施的方式进行建设。未来自动交换光网络与现有网络相辅相成,进一步降低网络运营成本,给运营商带来一个高效、灵活、决速的精品传输网。
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