智能光网络在高速公路中的应用探讨

摘要:智能光网络(ASON)是下一代光传输技术的发展趋势,ASON技术的快速发展和实用化为高速公路通信专网提供了新的升级改造和发展机遇。本文阐述了ASON技术的发展、体系结构、技术优势,并对智能光网络在高速公路上的应用进行了探讨。

Abstract: Automatic Switch Optical Network (ASON) is the developing trends of next generation optical transmission technology. ASON technology's rapid development and practicabitity provides new upgrading and developing opportunities to Freeway Communication Network. This paper describes the development, architecture, technical advantage of ASON technology, and discusses the application of Automatic Switch Optical Network in the freeway.

关键词:智能光网络(ASON);体系结构;高速公路通信网

Key words: Automatic Switch Optical Network (ASON);architecture;freeway communication network

中图分类号:U491文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0102-02

0引言

截止到2009年,我国高速公路通车里程已经突破了6.5万公里。根据国家制定的高速公路发展规划,“7918国家高速公路网”将在2020年前构筑完成,届时,中国高速公路通车总里程将达10万公里。随着我国高速公路建设的迅猛发展,高速公路通信网的信息量,特别是数据和图像传输信息量显著增长,对带宽需求不断激增,对服务类型的需求不段多样化,数据业务尤其是IP业务在通信传输网络中所占的比重逐年增加。

1高速公路通信传输网络现状

目前,我国高速公路的通信系统传输网络基本上是由具有MSTP功能的SDH光传输网络构成。

SDH光传输网络主要为语音业务而设计,其拓扑结构主要以环状网和链状网为主,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倒换快速的优点,但其网络扩展性差。随着高速公路通信网络规模的不断扩大,网络结构日渐复杂,管理、维护的压力也越来越大,这种配置业务的的方式风险较高;同时,由于从业务申请到真正开通,都是人工进行,尤其是涉及到不同厂家的设备互联时,需要人工协调,效率很低。

SDH系统的带宽利用率较低(环网保护需要预留一半带宽),业务配置时间较长,无法处理紧急事务等缺点显得日益突出。传送网中数据、语音分离的窄带传送方式已经不能适应新的业务要求,高速公路通信系统的建设正朝着能够适应多媒体IP业务、能够处理突发性的数据业务以及能够满足集中运营管理要求的方向发展。

SDH网络的局限性日益凸现,越来越难以满足日益增长的业务需求,也难以适应市场竞争的需要。一种能够自动完成网络连接的新型网络概念――自动交换光网络(ASON)应运而生。这是一种利用独立的ASON控制面通过各种传送网(包括SDH或OTN)来实施自动连接管理的网络,这种具有独立控制面的光网络称为智能光传送网,简称智能光网络。

ASON是可智能化完成光网络交换连接功能的下一代光传送网。它通过自动邻居发现、自动业务发现、选路算法、光通路管理和端到端保护等功能的相互协调,建立一种可行、可靠的保护恢复机制,实现网络资源和拓扑结构的自动发现,提供智能光路由,并提供分布式智能恢复算法,是一种具有高灵活性、高可扩展性的基础光网络设施。它能在光层上直接提供服务,快速满足用户需求,有效解决网络可扩展性、可管理性、快速配置用户带宽、对用户带宽提供端到端保护等问题。

2ASON的体系结构

智能光网络采用分层体系结构,智能光网络结构将使下一代光网络出现三个平面:传送面、管理面和控制面,最终实现由业务层提出带宽需求,通过标准的控制面来使传送面提供动态自动的路由,控制面可以通过信令UNI/NNI接口的方式或通过管理系统接口的方式来实现,而网络管理平面将仍然对全网进行管理。

下面分别从构成智能光网络ASON的三个逻辑平面,即传送平面(TP)、控制平面(CP)和管理平面(MP)的角度探讨一下ASON光网络的智能性。

2.1 传送平面传送平面由作为交换实体的传送网网元(NE)组成,主要完成连接/拆线、交换(选路)和传送等功能,为用户提供从一个端点到另一个端点的双向或单向信息传送,同时,还要传送一些控制和网络管理信息。目前,SDH传送网中的“智能”只集中在统一的网管上,而构成传送网主体的网元则只是一些被动的调度单元。与之迥异的是ASON的传送平面具备了高度的智能,这些智能主要通过智能化的网元光节点来体现,这些网元是一些具有OXC结构的波长路由器,并具备MPLS信令功能。这种结合了第三层IP路由与第一层光交换功能的网元,可对路由功能和转发功能进行分离。

2.2 控制平面光网络智能化的关键之处就在于同现有的传送网络相比,引入了一个控制平面。ASON智能光网络内的呼叫控制和连接控制的功能都是由控制平面完成的。控制平面由信令网络支持,由多种功能部件组成,包括一组通信实体和控制单元(OCC:光连接控制器)及相应的接口。这些功能部件主要用来调用传送网的资源,以提供与连接的建立、维持和拆除(释放网络资源)有关的功能。这些功能中最主要的就是信令功能和路由功能。

控制平面接口的主要功能是用于实现控制平面与上层用户之间、控制平面内部各功能实体之间以及控制平面与传送平面、管理平面之间的连接。控制平面涉及到的接口主要有5种,即:用户网络接口(UNI)、外部网络节点接口(E-NNI)、内部网络节点接口(I-NNI)、连接控制接口(CCI)和管理平面与控制平面之间的接口(NMI-A)。

控制平面的核心功能是连接控制功能,它实际上是控制平面对传送平面的智能化操作。完成光网络连接的方式有以下三种:

2.2.1 指配方式:这种方式由用户网络通过用户网络接口(UNI)直接向管理平面提出请求,通过网管系统或人工手段对端到端连接通道上的每个网元进行配置。在由网管系统实现连接时,需要利用接入网络的数据库,由管理平面计算路由,找出最适宜的路由并分配波长后,直接向传送平面发送连接建立消息来实现各网元的连接。该连接方式不与控制平面发生任何关系。目前的传送网就是采用这种“交叉”连接的方式,其特点是静态的。

2.2.2 信令方式:这种方式的连接过程是由通信的终端系统(或连接端点)向控制平面发起请求命令,再由控制平面通过信令和协议来控制传送平面建立端到端的电路连接。这种方式类似于PSTN基于“交换”的动态连接方式,因此又称为交换连接方式(SC)。这种方式是实现光网络智能化的重要手段。

2.2.3 混合方式:这种连接方式介于上述两种方式之间,即在网络的边缘,由网络提供者提供永久性连接,该连接由管理平面来实现;在网络边缘的永久性连接之间提供交换的连接,该连接由控制平面来实现,即通过网络产生的信令和选路协议完成的,并取决于NNI的定义。由于这种方式的连接没有定义UNI,所以又称之为软永久性连接(SPC)。

这三种连接方式的最重要区别是由谁来发起连接建立的请求。指配方式连接建立的请求是由网络运营者发起的,信令方式连接建立的请求是由终端用户发起的,这时,必须支持第三方信令通过UNI。另外,这三种方式中,仅SC和SPC与信令和路由有关。

涉及智能光网络控制平面的关键技术还包括:网络拓扑和资源的自动发现、智能化的光路由和波长分配(RWA)算法、各种不同业务的接入和整合技术、光管理信息的编码和分发、网络生存性策略和自动保护恢复等。

2.3 管理平面管理平面对控制平面和传送平面进行管理,在提供对光传送网及网元设备进行管理的同时,实现网络操作系统与网元之间更加高效的通信功能。管理平面的主要功能是建立、确认和监视光通道,并在需要时对其进行保护和恢复。

3ASON的技术特点和优势

智能光网络(ASON)集SDH的功能特性、高效的IP技术、大容量的DWDM和网络控制软件于一体,从而为运营商提供了一个弹性的、可伸缩、可扩展的智能光网络,并降低了维护成本。智能光网络(ASON)具有以下技术特点和优势:

3.1 允许将网络资源动态地分配给路由,缩短了业务层升级扩容时间,明显增加业务层节点的业务量负荷。

3.2 ASON交换颗粒度小,并具有疏导功能,为实现任意级联、虚拟保护和网状恢复等提供了基础。

3.3 灵活、安全的Mesh组网,易扩展,极大地提高了业务传送的安全性,并具有强大的业务网络规划和设计能力。

3.4 分布式控制功能,并具有可扩展的信令能力。

3.5 智能光网络单机集成了多种ADM和DCS设备,简化了网络,降低了投资费用。

3.6 光层的快速业务恢复能力减少了用于新技术配置管理的运行支持系统软件的需要,只需维护一个动态数据库,也减少了人工出错机会。

3.7 智能使光网络提供自动化的快速的点对点配置能力,增强了运营商快速提供优质服务的能力,降低了网络的操作费用。

3.8 可以引入新的业务类型,诸如按需带宽业务、波长批发、波长出租、分级的带宽业务、动态波长分配租用业务、带宽交易、光拨号业务、动态路由分配、光层虚拟专用网(VPN)。

3.9 具有Qos保证及强大的网络保护功能。

3.10 不同厂家ASON设备的互联互通。

4智能光网络在高速公路上的应用

随着我国高速公路建设的飞速发展,路网正逐步向“网格化”发展,高速公路通信干线传输的网络拓扑结构日趋复杂,传输系统的多路径保护问题已经变得很重要。智能光网络所具有的MESH组网功能,可组建灵活、动态的网格结构,实现网络的无极扩展,这将使高速公路干线传输网的多路径保护问题迎刃而解。与传统SDH组网方式相比,Mesh组网不需要预留50%的带宽,在带宽需求日益增长的情况下,节约了宝贵的带宽资源;而且在这种组网方式下,保护路径可以有很多条,提高了网络的安全性,最大程度的利用整个网络资源。

图1为采用智能光网络组建骨干传输网的示意图,从图中可以看出,一个工作路径有几条备份路径,所以在网络出现故障时,可自动选择备份路径。如图1所示,C-G之间的光纤断开时,为了达到保护业务的目的,重新计算一条从D到H的路由。保护路径的增多和自由化组网将提高网络灵活可靠性和生存能力。

在将来的高速公路中,部分比较重要的枢纽互通汇接5、6条甚至更多的高速公路已在逐步变成现实,如果采用传统的SDH网络,则网络结构复杂,不易管理,很难实现网络的安全保护,而采用ASON组网则很轻松,在网络上增加节点很容易,无需配置协议参数,可真正实现“即插即用”。

在SDH网络中,各个通信站点的业务配置需要人工逐环、逐点完成,配置过程相对比较复杂和繁琐。而在ASON通信技术体制下,可实现端到端业务配置,大大地缩短了业务建立时间,提高了业务开通速度,并能够实现带宽的动态申请和释放。ASON采用分布式的业务配置方式,充分利用了ASON网元的自动路由和信令功能,与目前高速公路采用的SDH传输网络相比,不仅可以降低高速公路通信专网的运营和维护成本,而且可以提高网络的安全性和可靠性。

目前,传统SDH网络无法提供业务的差异化服务,而智能光网络可以根据客户的需求层次的不同,提供不同服务等级的业务。在高速公路通信专网中,最需要严格保障的业务为收费数据业务、呼叫中心业务和各种子速率业务,其次为语音业务、图像业务、会议电视业务、OA办公自动化业务等。采用ASON技术组网后,可以针对以上业务重要性的不同,设置不同的服务等级,从而使重要业务的安全性得到了严格保障。

另外,在网络的互联互通方面,高速公路通信系统的省级干线传输网以及将来的全国骨干网建设,面临的最大挑战就是网络的互联互通问题,在传统SDH网络中,骨干环网大多采用复用段保护,目前不同厂家的设备无法联通,而采用ASON技术后,将最终实现不同网络、不同厂家设备的互联互通。

5结束

ASON技术是光网络的一个历史性进步,但其应用对于传统光网络来说又是一个巨大的冲击。传统SDH网络在我国高速公路专网中已经发展了较长时间,形成了一定的规模,因此如何进行智能光网络的升级换代是高速公路专网有待研究的重要课题。

技术是可以跨越式发展的,是可以革命的,但通信网络的发展必定是逐步演进的,智能光网络的演进和过渡必然是一个逐步的过程,为避免高速公路通信网络的建设过程中造成设备和资源的浪费,需要我们耐心研究,找到一条合理务实的演进之路。