[信息与通信]电信级ASON城域网研究与应用.doc

上海交通大学工程硕士专业学位论文电信级ASON城域网研究与应用RESEARCH AND APPLICATIONOFCARRIER-CLASS ASON MAN工程硕士：徐勇专 业：电子与通信工程学 号：1070342155研究方向：电子通信工程指导导师：金耀辉（教授） 郑安康（高级工程师）上海交通大学电子信息学院2009年9月上海交通大学工程硕士学位论文 徐勇电信级ASON城域网研究与应用摘要在信息全球化的今天，全球数据业务的爆炸式增长要求光传送网络提供高效率快速度的网络保护恢复能力和更灵活的网络指配，在这样的市场需求下，自动交换光网络（ASON）应运而生。ASON网络是传输网络的NGN网络，可以为运营商和最终用户带来极大的优势。为了对ASON网络性能及控制平面功能进行详细测试，并能运用在城域网中，本文对ASON网络进行了深入的研究，扼要地介绍引入了ASON这一概念，并从七个方面阐述了ASON技术应用于本地网的意义和驱动力。为了对ASON网络性能及控制平面功能进行详细测试，并能运用在城域网中，本文还对ASON网络包括甲厂商、乙厂商不同厂商设备的优点、控制平面的成熟程度进行验证，并结合CDMA网络中ASON技术的应用对今后的网络配置提出建议。关键词：自动交换光网络，ASON，城域网，控制平面，测试规范RESEARCH AND APPLICATION OF CARRIER-CLASS ASON MANABSTRACTThe rapid growth of the global data business demands that the optical network should offer more flexible network control and efficient network reservation and protection. ASON was born under the above mentioned situation.ASON is one of Next Generation Network technology,It brings a tremendous advantage for operators and end users a tremendous advantage. In order to a detailed testing for ASON network performance and control plane functions, and can be used in MAN，this paper penetrates into the ASON and a brief introduction of ASON, described meaning and driving force of ASON applied to the local network from the seven areas.In order to a detailed testing for ASON network performance and control plane functions, and can be used in MAN，this paper penetrates into the verify the maturity of the advantages of control plane include A,B, the different equitment of different manufacturers.At last, conjunction with the application of ASON technology in CDMA,this paper make recommendations for future network configuration.KEY WORDS: ASON (Automatically Switched Optical Network),MAN(Metropoliatan Area Network),Control Plane, Test Specification目录摘要1关键词1ABSTRACT2KEY WORDS2第一章概述51.1引言51.2 ASON的基本概念51.2.1 传送网和光传送网的概念概述51.2.2 OTN与ASON标准概貌概述61.2.3 ASON的基本概念71.3 ASON的相关协议81.3.1 名词解释81.3.2 ASON相关协议间的关系91.3.3 LMP协议介绍91.3.4 OSPF协议介绍101.3.5 RSVP-TE协议介绍101.4 ASON的网络结构层次121.4.1 三个平面：管理平面，控制平面和业务平面121.4.2 三个接口：CCI、NMI-T、NMI-A131.4.3 三种连接：SC、PC、SPC131.5 ASON的现状与未来发展趋势151.5.1 ASON技术发展现状151.5.2 ASON标准化工作和研发现状161.5.3 ASON发展趋势及应用前景171.6 本文主要研究目标18第二章ASON技术应用于特大型本地网的驱动力192.1 本地网引入ASON技术的背景与意义192.1.1 为什么需要ASON192.1.2 SDH技术优缺点202.1.3 ASON带来了什么212.2特大型本地传输网情况分析222.2.1 特大型本地传输网结构介绍222.3.2特大型本地传输网范例232.3.3 特大型本地网存在的问题232.4 驱动力研究及范例242.4.1 ASON技术的发展242.4.2 应用驱动力研究242.4.3 应用范例25第三章甲厂商ASON控制平面测试及试运行273.1 测试情况介绍273.2 网络建立273.2.1 建立网络273.2.2 前期准备283.3 控制平面测试功能介绍293.3.1 永久1+1专用保护293.3.2 自动重路由恢复293.3.3 PC/SPC转换303.3.4 自动寻路方式303.3.5 单节点失效303.4 控制平面测试313.4.1业务保护恢复测试313.4.2 多域组网能力测试373.4.3 自动寻路方式的业务开通383.4.4 基于约束条件的SPC连接建立383.4.5 链路维护状态383.4.6 信令功能测试383.4.7 链路捆束（Link Bundle）功能393.5 测试后试运行情况介绍403.6 测试情况总结40第四章总结414.1 ASON组网中应该考虑的问题414.1.1 汇聚层的设备应支持ASON功能414.1.2 ASON网络的VC12调度问题424.1.3 ASON域的容量大小和规划424.1.4 DCN组网思路434.1.5 传统SDH网如何在线升级到ASON网434.1.6 资源调度管理434.1.7 UNI接口的完善和BOD业务444.2 研究成果运用444.3 总结与建议46参考文献47缩略语48致谢49攻读学位期间发表的学术论文50IV第一章 概述1.1引言1946年，当约翰马克利和约翰艾克特设计出第一台全电子的电脑的时候他们或许无法预见半个多世纪之后的世界因为他们的这个发明而发生了怎样翻天覆地的变化。如今计算机不再是遥不可及的庞然大物，而Internet也不再是1969年连接美国四所名校的小试验品。如今，Internet成为了这个时代最具象征性的事物，也是人们赖以传递信息的重要载体。然而，在如今这个用户不断增多，用户平均在线时间不断延长，对服务品质（）的要求不断提升，传送数据量不断加大，实时性要求不断提高的信息时代，Internet所面临的压力也是前所未有的巨大。现今的网络世界不但要提供简单的用户间的交互，更有大量的多媒体流（如音频流，视频流，视频会议，网络游戏，网上购物，网上银行等）交互，这些无疑对传送网的传输性能、管理性能、自动保护恢复、交换性能、灵活组网能力等功能提出了更高的要求，要求现有传送光网络更加智能化。这就要求光传送网应具有更加灵活的网络结构，更强的互操作性和扩展性，能够实时、动态地调整网络的逻辑拓扑结构和业务扩展的需求并可根据业务需求进行动态带宽分配，实现资源的最佳利用，具有更加完善的保护和恢复功能，更全面有效的支持未来的业务发展。诚然，这是简单的光传送网络结构和技术所不能完成的。在这样的背景下，ASON技术应运而生。1.2 ASON的基本概念1.2.1 传送网和光传送网的概念概述首先介绍ITU-T的定义的几个基本的概念：网络：是为简化通信给两个以上点之间提供连接的一组节点和链路。就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。实现网络的四个要素： （1）通信线路和通信设备 （2）有独立功能的计算机 （3）网络软件的软件支持 （4）实现数据通信与资源共享传送网：是在不同地点之间传递用户信息的网络的功能资源，即逻辑功能的集合光网络：以光纤为传输媒质的传送网，是当前传送网的主体。光网络共可分为三代：第一代光网络只是用来实现大容量传输，所有的交换、选录和其他职能都是在电层面上实现的。SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）就是其中之一，它由一些SDH网元组成，以光纤为媒介进行同步信息传输、复用和交叉连接。它的前身是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。第二代光网络为光传送网OTN（Optical Transport Network），是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网。它解决了传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、保护能力弱以及组网能力弱等问题。广义的OTN技术（在电域为OTH，在光域为ROADM）克服了SDH基于VC-12/VC4的调度较复杂、交叉颗粒偏小、不适应大颗粒业务传送需求的问题，也部分克服了WDM系统故障定位困难，以点到点连接为主的组网方式，能够提供的网络生存性手段和能力较弱，组网能力较弱等缺点。第三代光网络为全光网络(AON All Optical Network)，是指信号只是在进入或离开网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中的整个传输和交换的过程中始终以光的形式存在。由于在整个传输的过程中没有电处理，因此PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）、ATM（Asynchronous Transfer Mod，异步传输模式）、 SDH等各种传送方式均可使用，提升了网络资源的利用率。1.2.2 OTN与ASON标准概貌概述1.2.2.1传送网的分类传送网可以分为两类，一类是没有控制平面的普通传送网，即仅依靠网管系统进行指配的传送网，例如SDH传送网或OTN传送网。另一类是具有控制平面的传送网，即自动交换光网络，由OTN传送网或SDH传送网加上控制平面组成，可以看作是一种ASON使能的SDH传送网或OTN传送网。图1.2.2-1 ASON功能平面Figure 1.2.2-1 Function Plane of ASON1.2.2.2 制定ASON标准的国际组织国际电信联盟标准部ITU-T（ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Sector）、光互联论坛OIF和互联网工程任务组IETF（The Internet Engineering Task Force）是参与ASON标准制定工作的主要国际组织和准标准组织。全球电信标准的权威制定组织ITU-T采用的是传统的自上而下的设计方法，主要负责网络体系结构、设备功能要求、网络性能以及物理层规范等方面的工作，并且已经完成了一系列标准的制定。OIF为光互联论坛，主要制定UNI（用户网络接口）和NNI（网络网络接口）协议。IETF则侧重在具体实施和互操作等方面的工作，采用自下向上构建，提出GMPLS概念，并完成相关信令路由协议的研究。就标准工作而言，ITU-T的工作更加全面和宏观。现今，ITU相关建议分为五类，即体系架构、控制平面、管理面、传送平面和数据通信网，四个功能平面间的关系如图1.2.2-1所示。 四个功能平面的功能如下传送平面：负责提供传送手段和用户信息；管理平面：负责监视传送面上所传业务的性能以及传送面本身功能的管理；控制平面：负责各种交换连接的建立、重配置或修改以及实施恢复功能，由传送网承载；数据通信网：负责传送管理平面和控制平面的消息。传统传送网仅仅包含传送平面、管理平面和数据通信网，而ASON除了上述三部分外，还多了一个控制面。1.2.3 ASON的基本概念ASON的概念是国际电联在2000年3月提出的，为了使未来的光传送网能发展不仅成为向任何地点和任何用户提供连接的网络，而且成为一个由成千上万个交换接点和千万个终端构成的网络，并且是一个智能化的全自动交换的光网络。ASON中的“自动”是指在高度智能化的光传送网中由控制平面根据需要所引起的交叉或交换; ASON的传送平面既可以是全光的，也可以是包含光电光转换的传输；ASON中的“交换”不仅指光交换或光波长交换，还可以是电的交叉1.2.3.1 ASON的由来ASON是从IP、SONET/SDH（Synchronous Optical Network，同步光纤网络）、DWDM （Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波复用）的环境中升华出来的，将IP的灵活和效率、SONET/SDH的保护能力以及DWDM的容量通过创新的分布式网络管理系统有机的结合在一起，赋予比现有光网络更多的职能，更合理地网络资源，使现有的光传送网络发展成一个能够完成自动交换功能的智能光网络，代表智能光网络的主流方向。的核心是在原有光网络基础之上增加一个控制平面来完成具体的多光网络的控制，此外再建立规范、详细的协议的基础之上用软件控制来代替原来光网络中的人工管理。这样不仅能简化了繁琐的人工配置连接的过程，节约运营维护成本和网络初始设备成本而且还能提供诸如（Optical Virtual Private Network，光虚拟专用网）在内的种种新业务。1.2.3.2 ASON小档案英文缩写：ASON英文全称：Automatically Switched Optical Network中文全称：自动交换光网络生日：2000年3月缔造者：国际电信联盟产生背景：现有电信网络从以话音业务为中心转向以业务为中心基本设想：在光传送网中引入控制平面，实现网络资源的按需分配从而实现光网络的智能化。图1.2.3.2-1 ASON总体架构结构图Figure 1.2.3.2-1 Overall Structure of ASON传输载体：传输设备，一般为线性或环型组网结构。核心硬件设备：光交叉连接设备OXC（提供交换平台）引入了光交叉连接设备，使组网拓扑从原先传统的环型、线性结构演变成高效的网状拓扑，便为寻找最优化的光路由或在网络发生故障时快速寻找保护路由提供可能，同时也便于在全网共享备用资源。特点：具有灵活性、高可扩展性的能直接在光层上按需提供服务，能够实现动态交换连接的管理；一种用户发出请求，由信令网控制并实现光传送网内链路的连接/拆线、交换、传送等一系列功能的新一代光网络。即光传送网+智能化的网络。优点：采用专门的控制平面协议；简化运行；具备快速网络和业务的保护恢复能力；具有快速业务提供和拓展能力；可以提供各种不同服务质量级别的区分业务；采用标准化的协议有利于时下多厂家环境下的连接控制；通过ASON，电信运营商将可以依据与用户达成的服务水平协议，快速、随时、随地地在光层直接提供/撤消用户需求的各种特殊服务（如时延、抖动、可用性、吞吐量、超越信息速率EIR、约定信息速率C工R、业务级别、误码率/丢包率等）最适合支持的网络：流量流向不定，电路速率和质量要求不同的出租专线业务和流量流向动态变化的高质量IP业务1.3 ASON的相关协议1.3.1 名词解释GMPLS：广义多协议标记交换协议，主要完成连接的建立、删除、查询、同步与恢复、重路由保护等与业务相关的功能 LMP：链路管理协议，完成网元之间的多种链路校验。OSPF：开放最短路径优先协议（路由协议）完成资源及拓扑自动发现、业务路由计算。RSVP-TE：基于流量工程的资源预留协议（信令协议）完成连接建立、删除、维护等功能。1.3.2 ASON相关协议间的关系图1.3.2-1 协议间的关系Figure 1.3.2-1 The relationship between the protocolASON采用LMP作为链路管理协议，作用为邻居发现、错误定位和链路资源管理；采用OSPF作为路由协议，作用为路由资源扩散、收集和计算，其中控制平面是通过邻居间发送hello报文生成控制链路LSA信息并洪泛到全网生成控制平面拓扑信息，而业务平面则是直接根据LMP提供的TE链路信息生成TE LSA，并洪泛到全网生成业务平面拓扑信息，其中采用CFPF进行计算路由；采用RSVP-TE作为信令协议，作用为自动建立、删除业务LSP、修改LSP属性及重路由、路径优化，网管下发业务计算请求后，RSVP-TE向OSPF协议发起业务计算请求，并获取业务路径信息，而LMP则为RSVP-TE提供控制链路信息和错误定位信息。1.3.3 LMP协议介绍在ASON中，LMP协议实现的主要功能：控制通道管理：用于在相邻节点间建立和维护控制通道，LMP维护的控制通道仅供链路校验时使用。因为必须存在了可用的控制通道之后，才能进行相邻节点间的连通性校验和属性一致性校验。数据链路连通性校验：完成数据链路的物理连通性验证，动态获取链路的接口映射关系。TE链路属性一致性校验：用于将多条数据链路集成为一条TE链路，并且同步此TE链路的属性，确保TE链路属性在两端节点上的配置一致。控制通道和控制链路都是收发智能协议报文使用的通道，在控制平面它们是两个不同的概念，分别实现各自的功能；但在物理层面两者是一样的，都是使用D4-D12字节（建立在带内）。 一条控制通道只对两端的智能网元可见，其他网元并不可见，也不能使用；一条控制链路整个网络中的智能网元都可见，都可以使用。 数据链路分为工作、保护、无保护三种。在网管上不会直接体现数据链路的概念，网管上显示的成员链路就是数据链路。数据链路只是网元本地的，不会通过OSPF进行洪泛，因此，一个网元不会知道其他网元的数据链路信息。TE链路就是具有流量工程计算所需属性信息的链路。智能网元将自己的TE链路信息通过LSA向网络中的其他智能网元发送，为路由计算提供数据支持。TE链路是对数据链路的抽象。1.3.4 OSPF协议介绍OSPF-TE协议在ASON中的主要作用有两个：扩散和收集网络的控制平面的控制链路信息，并据此产生控制平面的路由信息，为控制平面的信令报文转发提供路由；扩散和收集网络业务平面的业务链路信息，为计算业务路径提供网络业务拓扑信息。1.3.5 RSVP-TE协议介绍RSVP-TE是RSVP（资源预留协议）在流量工程方面的扩展，其信令过程主要是建立一条光交换业务路径或对其进行属性修改、删除等操作，包括：LSP建立、LSP删除、LSP属性修改、LSP重路由、LSP路径优化.RSVP是基于IP协议的资源预留协议。用户通过RSVP协议向网络请求满足特殊服务质量要求的缓存和带宽；中间节点利用RSVP协议在数据传输通路上建立起资源预留并维护该通路，以实现相应的服务质量。下面描述从节点A到节点C建立LSP过程：1、首节点接收到业务建立请求，根据全网拓扑计算出最优的业务路径2、首节点驱动主机软件完成业务建立3、向中间节点发送业务建立请求，通过信令协议的交互，完成其它节点的业务建立如图1.3.5-1，节点A根据LSP计算的路径信息请求建立反向交叉连接（也可以同时建立正反向交叉连接），然后向节点B发送Path消息；节点B接收到上游A的Path消息后向节点A发送确认Ack消息，并请求建立反向交叉连接（也可以同时建立正反向交叉连接），然后向节点C发送Path消息；节点C接收到上游B的Path消息后向节点B发送确认Ack消息，并请求建立反向交叉连接（也可以同时建立正反向交叉连接），然后请求建立正向交叉连接，并向上游B发送Resv消息；节点B接收到下游C的Resv消息后向节点C发送确认Ack消息，并请求建立正向交叉连接，然后向节点A发送Resv消息；节点A接收到下游B的Resv消息后向节点B发送确认Ack消息，并请求建立正向交叉连接；节点A请求打开告警监视，并向节点B发送开告警Path消息，后续过程跟交叉建立的Path消息类似；图1.3.5-1 LSP建立过程Figure 1.3.5-1 The process of establishing LSP下面描述从节点A到节点C删除LSP过程：图1.3.5-2 LSP删除过程Figure 1.3.5-2 The process of removing LSP节点A关闭LSP对应告警监视开关，然后向节点B发送关告警Path消息；节点B接收到上游A的Path消息后向节点A发送确认Ack消息，并关闭LSP对应告警监视开关，然后向节点C发送Path消息；节点C接收到上游B的Path消息后向节点B发送确认Ack消息，并关闭LSP对应告警监视开关；节点C删除LSP对应交叉连接，然后向上游B发送PathErr消息；节点B接收到下游C的PathErr消息后向节点C发送确认Ack消息，并删除LSP对应交叉连接，然后向节点A发送PathErr消息；节点A接收到下游B的PathErr消息后向节点B发送确认Ack消息，并删除LSP对应交叉连接.如图1.3.5-21.4 ASON的网络结构层次在讨论ASON的网络结构层次之前，先讨论一下传统光网络的结构层次的问题：（1）采用了四层结构的数据传送方式，虽然能够传输数据业务，但仍旧存在着网络指配过于复杂、传输开销过大等诸多不足;（2）拓扑主要以环(SDH)和点到点链路(WDM)为主，所以无法实现灵活的网络互联与全光互联;（3）只提供了原始的传输带宽，虽然点到点WDM系统有着巨大的传输容量，但无法实现资源的自动配置与带宽的动态分配ASON与传统的光网络相比，突破性的引入了更加智能化的控制平面，从而使光网络能够在心灵的控制下完成网络连接的自动建立、资源的自动发现等过程。其体系结构表现在具有ASON特色的三个平面、三个接口以及所支持的三种连接类型上。1.4.1 三个平面：管理平面，控制平面和业务平面。管理平面：主要实现设备性能状态监控和配置数据管理，它提供对其他两个平面的管理，重要特征就是管理功能的分布化和智能化。管理平面完成传送平台、控制平面以及整个系统的维护功能，并负责所有平面间的协调和配合，能够配置和管理端到端连接，是对控制平面的一个补充，它将继续在集中控制的点击式光通道配置中发挥重要作用。业务平面：顾名思义，是实现业务交叉连接的，是ASON中负责传送功能的实体。采用智能光节点组成的光传送网，光节点主要使用具有智能可重构的光分插复用(OADM)、光交叉连接(OXC)等设备组成。主要负责用户数据的端到端传送，主要完成连接/拆线、交换(选路)和传送等功能，可通过带内或带外方式，完成少量控制和网络管理信息的传送。它需满足两个需求:一是要增强信号质量检测功能，以便提高光网络的恢复效率和恢复速率，保证从传送层面进行业务恢复的能力，直接为用户提供端到端的物理层连接;二是要支持多粒度光交换能力，以便实现流量工程的应用、多种业务接入和带宽的灵活分配。控制平面：可以通过智能相关协议实现拓扑、资源发现，路由计算与业务创建等功能。它不仅是ASON开发的难点所在，也是ASON最具特色的核心部分。它由发现机制、路由选择、信令转发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。发现机制主要涉及到链路的相互检测和邻居间节点，并且节点和链路的属性应该被共享和协商:信令则用于呼叫的建立、维护和拆除。控制平面的功能主要包括快速建立和拆除端到端连接、维护拓扑数据库、分布式修改以及快速灵活的保护和恢复机制等。控制平面的目的旨在快速和有效地简化传送网内连接配置以支持软永久交换连接和交换连接以及支持对已建立呼叫的连接的重配置或修改并实施恢复功能。控制平面本身应该具备可靠性、高效性和可扩充性，并且应该具备足够的通用性，以支持不同的技术和不同的使用需求。如果我们要配置一条业务，通过管理平面把配置需求告诉控制平面，控制平面就可以调用协议计算一条满足条件的业务路由，并把业务信息下发到业务平面，进行创建。相对于传统网络而言，智能光网络主要增加了控制平面。另外管理平面和业务平面之间仍然有接口，因为业务状态信息仍然要上报到管理平面，另外也可以通过管理平面进行传统业务的配置，由管理平面直接下发到业务平面。1.4.2 三个接口：CCI、NMI-T、NMI-A控制平面与业务平面之间的CCI接口，管理平面与业务平面之间的NMI-T接口，管理平面与控制平面之间的NMI-A接口。CCI：通过它可传送连接控制信息，建立光交换机端口之间的连接。NMI-T：网管系统实现对传送网络资源基本的配置管理、性能管理以及故障管理。NMI-A：管理系统对控制平面处是网络资源的配置，管理系统对控制平面控制模块的初始参数配置，连接管理过程中控制平面和管理平面之间的信息交互，控制偏光面本身的故障管理，对信令网进行的管理以保证信令资源配置的一致性。图1.4.2-1 三个平面 三个接口Figure 1.4.2-1 3 Flats 3 Interfaces1.4.3 三种连接：SC、PC、SPCSC：交换连接Switched Connection，由终端用户（如路由器）向ASON控制平面发起呼叫，在控制平面内通过信令建立起的相应业务连接。PC：永久连接Permanent Connection，即传统的经过预先计算后通过网管管理平面向网元下发命令建立的业务连接。通常所说的传统的SDH静态业务就是指PC。图1.4.3-2 永久连接(PC)Figure 1.4.3-2 Permanent Connection图1.4.3-1 交换连接(SC)Figure 1.4.3-1 Switched ConnectionSPC：软永久连接Soft Permanent Connection，介于PC和SC之间，为一种分段混合连接方式：用户到网络部分由网管管理平面直接配置，而网络部分的连接由网管管理平面向入口网元控制平面发起请求，由入口网元控制平面通过信令完成。通常所说的智能业务就是指SPC。图1.4.3-3 软永久连接(SPC)Figure 1.4.3-3 Soft Permanent Connection1.5 ASON的现状与未来发展趋势1.5.1 ASON技术发展现状ASON目前支持以下几个基本服务功能:(1)端到端连接(2)定时的带宽请求服务(3)动态的带宽指配(4)对网状网保护恢复的实现(5)对光层虚拟专用网的支持(6)自动流量工程的实现ASON目前的设备技术发展：(1)40Gbit/s速率的光接口 在数据业务对网络带宽的占用量越来越大的今天，网络宽带化的问题伴随着各种新兴电信业务的出现。烽火通信承担的国家“十五”科技攻关计划项目“40Gbit/s SDH光纤通信设备与系统”已经顺利地通过了信息产业部验收专家委员会的验收。这个项目通过采用拉曼化掺饵光纤放大器、精确色散补偿等技术，实现了40Gbit/s光传输系统在G.652和G.655光纤上的560km无误码无电再生传输，解决了这个系统在色散、非线性等方面的问题。目前烽火通信Forswearer系列的ASON产品已全面支持40Gbit/s高速率光接口。 (2)基于BitSlice技术的多播严格无阻塞交叉矩阵 ASON节点设备传送平面的核心部分就是交叉矩阵，ASON设备和传统的SDH/MSTP设备相比，除了增加了控制平面外，在传送平面的硬件方面也作了部分改进：例如交叉容量的提升和交叉矩阵的多播严格无阻塞特性。目前烽火通信Forswearer系列ASON产品已经全面支持基于Bit Slice技术的多播严格无阻塞交叉矩阵,它的最大交叉能力达到1280G。 国内主要通信运营商如中国电信、中国移动近年来都对ASON设备进行了测试。这里以中国移动在2005年7月组织的ASON测试工作为例介绍ASON的设备地测试结果。参加测试的厂家有8个厂家。通过测试，得到以下结论:ASON设备的传送平面功能、INNI功能以及较多实际工程应用实例的厂家的ASON 分布式保护恢复功能相对比较成熟;各厂商ASON设备的控制平面的功能和性能以及ASON网络基于控制平面的保护和恢复功能的实现机制、保护恢复时间和成熟完善程度存在差异，由于ASON管理平面的规范尚未确定，网管系统对ASON智能化的管理程度也不尽相同，ASON有较大的差别; UN功能的应用还没有完善的商用模式和应用需求。ASON商用化情况目前 ，商用化的干线ASON并不多，比较成功和有代表性的主要有A厂商在西班牙电信的应用（采用 167 4LG和1678MCC设备，2003年提供16端设备，网络最终在2到3年间扩展到50几个ii点的分布式智能光网络。）以及B厂商在AT&T骨干网的应用（AT & T 采用CoreDirector设备在全国部署了150多个节点的ASON网络:同时承载话音和数据业务:初期采用了1+I和动态恢复的业务等级，目前已全部采用了动态恢复业务。）1.5.2 ASON标准化工作和研发现状加快ASON标准化的进程对于ASON网络的发展将实现不同的厂商设备的互通和互操作，与此同时，网络结构从环网向网状网发展，着重了网状网物理平台的建设以及系统资源的完善和优化。随着ASON技术的逐步趋于成熟，未来的几年ASON将进入实用化阶段。目前主要有三大组织在进行ASON相应的标准化工作，分别为：ITU-T、IETF和OIF(optical internetworking forum)。目前ASON标准化工作和研发进展情况如下： (1)ITU-T ITU-T 是通信行业主要的标准化组织，主要对智能光网络的整体架构和总体要求进行规划，还对信令、路由、自动发现等提出相应建议，它在ASON领域的主要工作是定义一个总体要求标准和一个标准的体系结构智能光网络整体架构。ITU-T与其他标准化组织的不同在于它是从整体结构的角度研究光网络，之后再去决定如何具体实现。ITU -T 采用自顶而下的设计思想，主要是规范ASON体系结构方面的内容，另外它在连接管理和分布式呼叫、自动发现、路由协议、管理平面等方面给出了相应的框架结构与协议规范。由于ITU-T的成员主要来自电信背景的公司，ASON大量吸取了电信网络协议(例如SONET/SDH. SS7. ATM)的概念。ASON作为一个通用的参考模型，力求完整，考虑到了未来发展、网络的可靠性和网络的可扩展性。目前 ITU -T有关ASON的主要规范已经基本稳定。近期，ITU-T有关ASON的研究方向包括5个方面:1)继续加强G.8080,并逐步解决多层的呼叫和处理问题以及多层情况下的路由和信令问题 ;2)在自动发现方面，对发现的消息格式进行扩展，设法提供用于层邻接发现的附加程序;3)在网络管理方面，将和TMF一同合作完成ASON的控制平面管理方面的标准化工作口；4)针对呼叫和连接分离情况下的信令流程，研究信令流程对控制平面的可靠性 、 业务优先级、保护、重路由和恢复等方面的支持;5)研究控制平面的路由策略、路由和保护恢复方面问题以及多层路由的问题。(2)IETF IETF的主要工作是定义用于智能光网络的控制协议。IETF主要基于现有MPLS信令协议对光网络进行相应扩展，推出了GMPLS、CSPF等协议。2005年以来，IETF在ASON的信令和路由技术方面做了一系列的工作，形成了许多IETF RFC标准，主要是对路由技术的扩展以满足ASON网络的需求;在信令方面，通过进行扩展以便支持分布式的呼叫和连接管理功能。 （3）OIFOIF成立于1998年，它的目标是推动光网络技术的应用。它的工作成果主要是定义标准接口规范，制定一些实施协议，并采用这些协议进行互操作性试验。OIF的成员同时来自ITU和IETF, 因此OIF对于协调这两个标准组织关于光网络的控制平面的工作起到了至关重要作用。OIF完成的有关ASON的标准包括OIF UNILO信令规范，Release2；OIF UNILO信令规范；OIFE NNILO运营商间ENNI信令规范;UNI1. 0计费的CDR;UNI和NNL的安全扩展。1.5.3 ASON发展趋势及应用前景 从20世纪90年代提出ASON的概念以来， ASON技术已取得了长足的进步，已经逐步开始在各国的电信网中使用，它的发展趋势如下： 网络生存性较高； 积极开发控制平面； 改善传送平面的性能； 提高网管平面的性能； 网络资源利用率较高； 支持多种保护和恢复方式； 保护恢复前后时延变化量小； 可以根据用户业务等级提供传送业务； 不受节点瓶颈和多重失效问题的影响； 扩容升级灵活，可以分断面进行扩容； 可扩展性较强，可以根据业务需求，灵活增加节点； 容易实现端到端的电路调度和保护，可快速提供各种业务； 网络的发展策略 ASON的发展策略，主要有两种观点，一是先在骨干网中使用，一是先在城域网中使用。这两种观点的共同点是根据ASON技术发展情况，结合业务发展需要，因地制宜地使用ASON技术。由于ASON技术的发展需要有一个逐步趋于成熟、各项功能也要有一个逐步完善的过程，所以在实际使用ASON技术的时，可根据网络建设的需要和业务发展，逐渐增加ASON技术的各种功能。运营商也可以因地制宜地采用不同的控制平面和路由算法，比如说：域间采用固定连接，待域间路由协议成熟后再在域间引入路由选择机制。 综上所述 ，下一代光传送网将会向以下几个方向发展:一是网络结构的扁平化；二是网络拓扑的Mesh化；三是网络的智能性。而自动交换光网络(ASON)则较好地迎合了这几个要求，从传送网的“映射”现象来看，ASON必然将成为未来光传送网发展的主流方向1.6 本文主要研究目标本文主要通过对本地网的研究，针对不足点提出ASON技术发展的驱动力以及ASON如何有效的无缝融入本地传输网的理论研究。另外作者作为电信传输的测试代表与厂商仔细研讨了测试方案，提出了测试需求及需要解决的问题，同时利用现有资源组建了ASON试验网进行线网测试，并将测试结果整理成文作为本地网引入ASON技术的可行性依据。希望通过测试，能总结出ASON组网后的诸多应用问题以及商用后需要注意的问题等，并通过这份论文给本地构建精品网或者移动网络通过ASON网做承载提供有价值的参考。第二章 ASON技术应用于特大型本地网的驱动力2.1 本地网引入ASON技术的背景与意义自动交换光网络（ASON）技术经过多年的发展，一直在不断积累和完善中。对于国内大多数运营商而言，传统传输网络已具有相当大的规模，如何更合理地在本地传输网内引入ASON技术，实现传输网络的革新是本章讨论的主要问题。2.1.1 为什么需要ASONASON的出现不是偶然的，它的出现可以归结为：Internet快速发展带来的巨大冲击，运营商提供新型增值业务时所面临的巨大挑战，以及探索未来经济有效组网方式的需要。另外，随着数据业务的不断发展，网络上大量增长是宽带数据业务和专线业务，这些业务需求的带宽比较大，而目前网络容量本身也已经比较紧张，所以业务调度的压力很大，希望能够实现自动调度。数据业务除了带宽需求高以外，还有一个明显的特点，就是数据的突发性，有时候数据量很大，有时候却空闲，也就是需求的带宽是动态的，而传统业务带宽是静态，只能固定分配带宽，不能很好的满足数据业务的需求。从业务量的角度看，传输业务的大量增长，并没有带来相应的利润回报，而且无论是大客户和普通客户他们所享受的传输业务的质量是一样，我们在提供业务时无法区别对待，如果引入智能网络的话，可以解决这一问题，甚至可以提供一些增值业务，实现可运营的光网络。 总的来说，在以下这些方面：网络可扩展性，大容量业务疏导，灵活业务调度，提供增值业务，快速业务提供，数据业务突发性需求，实时网络管理和降低运营成本等方面都有更高需求，这些需求促使了ASON技术的发展。 今天在国内，各大运营商普遍表现出了对ASON的热烈欢迎，ASON之所以如此重要，获得运营商以及制造商的一致推崇，主要是源于：(1)网络传送层面的技术已日趋成熟，包括虚级联，GFP(Generic Framing Procedure通用帧规程)，LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme链路容量调节方案)等新技术和RPR(Resilient Packet Ring弹性分组环)，MSPP/MSTP(Multi Service Provisioning Platform/Transport Platform多业务配置/传送平台)等新平台为语音/数据网络融合提供了多种选择； (2)不论采用何种产品或平台，运营商对降低网络运营、维护的复杂度，减少网络故障率，提高资源有效利用率和比对手更快速推出新型、灵活的带宽业务一直是最渴望的；ASON在传统的传输网络上引入了控制平面，实现了对传输平面的实时控制，实现了资源管理、连接、保护恢复等方面的智能化。与传统的SDH网络相比，ASON带来了很多优势，包括提高了业务的生存能力，提供多种业务的保护恢复方式，给客户提供了差异化的服务，更高的资源利用率，更多的新业务以及更方便的网络扩容。目前国内外不少电信运营商已相继建立起基于ASON技术的传送网络，各大电信运营商已经对ASON技术及各厂商ASON设备进行了大规模的测试。采用ASON技术建立本地传输网也已经在很多电信运营商的考虑范围之内。本地传输网使用SDH进行分层组网这一传统组网模式已经延续了多年，在网络运维中发现了相当多的问题。而ASON技术的成熟及标准化的建立，使得我们可以将ASON技术运用到本地网组网中去，从而解决传统SDH组网模式带来的诸多问题。2.1.2 SDH技术优缺点传统的SDH技术提供了统一的业务标准和接口，强大的网络管理能力和一定的网络自愈能力，但是由于是以环网为主要拓扑拓展形成的，因此传统的SDH网络在以下几个方面存在不足同样有着明显的缺点。图2.1.2-1 带宽利用率低Figure 2.1.2-1 Low bandwidth utilizationSDH的带宽利用率相对较低，差异化服务成本高：SDH自愈环需要预留一半的带宽,网络利用率为50%；如果在此基础上，对高端用户提供高可靠性的端到端SNCP保护，将再次占用一倍的带宽，导致网络利用率只有25%。SDH抗单点失效能力低，如果SDH环内某一节点失效的话，进入该故障设备低阶交叉矩阵内的所有业务将中断。图2.1.2-2 抗单点失效能力低Figure 2.1.2-2 Low ability of resistance single node failureSDH网管扩容及变动复杂，如果网络内业务需求有变化，或者需要节点扩容，则需在原有的MS-SPRING环内增加节点；这一扩容方式需要设备厂商、工程、维护部门协同配合，一般都是在晚上进行，人力资源消耗严重、存在电路中断的风险。图2.1.2-3 开环加节点效率低Figure 2.1.2-3 Low efficiency of open ring跨环的业务调度困难，配置复杂，而且为实现保护，跨环节点需要配置更多地交叉连接，又是业务集中节点，容易成为容量瓶颈。不能实现实时管理。当链路出现故障时，只有端口告警指示，但不能自动更新网络拓扑，无法实现网络的实时管理。 2.1.3 ASON带来了什么ASON在传统的传输网络上引入了控制平面，实现了对传输平面的实时控制，实现了资源管理、连接、保护恢复等方面的智能化。ASON的控制平面作为ASON的核心，主要为传送平面提供对建立、拆除和维护端到端连接有支持能力的信令，并且为信息的传输选择最合适通道的选路能力。通过自动发现、信令、选路技术，ASON的控制平面提供动态通道计算、动态分布呼叫和连接建立/释放、动态保护/恢复的指配能力，完成连接的建立、拆除、更改、保护和恢复、路由选择、路由信息分发和链路资源管理等，实现交换式连接（SC）和软永久连接（SPC）。与传统的SDH网络相比，ASON带来了很多优势，具体而言有以下几个方面：生存能力提高。动态路由的自动选路保护加上MESH状的组网方式，使网络内只要有可达路径，业务就能得到自动保护恢复，大大增强了业务的生存性。在网络内多次故障频发后一样可以保证业务不受影响。可提供多等级的业务。ASON网络对不同等级的客户可以提供不同的保护恢复方式，为客户提供差异化的、可选择的服务。在区域